کتاب روش ‏تزریق ‏گاز ‏مشعل ‏در ‏ازدیاد ‏برداشت ‏نفت

فهرست
عنوان صفحه
فصـل اول 17
مقدمه 17
فصـل دوم 21
مراحل مختلف برداشت نفت از یک مخزن 21
بازیافت ثالثیه 25
فرآيندهاي شيميايي 27
فرآيندهاي امتزاجي تزریق گاز 27
استفاده از نانوفناوری 27
تأثیر بر ویسکوزیته 28
اثر بر کشش سطحی سیال تزریقی 29
اثر بر امولسیون ها 30
استفاده از نانو امولسیون ها 32
استفاده از نانوفیلترها 33
استفاده از نانوژل ها و ژل های نانوکامپوزیتی 35
استفاده از نانوحسگرها، نانوروباتها و نانوردیابها 36
استفاده از نانوکاتالیزورها 38
فرآيندهاي حرارتي 39
فرآيندهاي ميكروبي (MEOR) 39
تاریخچه MEOR 40
اهمیت MEOR برای کشور 41
روش های فرآیند ازدیاد برداشت میکروبی MEOR 41
باکتری های مورد استفاده در MEOR 42
خوراک مورد استفاده در MEOR 43
محصولات باکتریایی پرکاربرد در MEOR 44
تولید بیوسورفکتانت 44
تولید بیوپلیمر 46
تولید گاز و حلال ها 47
مزایای استفاده از روش MEOR 48
محدودیت های روش MEOR 49
کاربرد بیوتکنولوژی در صنعت 49
تزريق گاز 51
تزريق غير امتزاجي 51
جابجايي امتزاجي 53
تزریق دی اکسید کربن به منظور ازدیاد برداشت 56
ارزیابی پتانسیل میدان نفتی جهت تزریق دی اکسید کربن 56
تاثیر دی اکسید کربن بر روی سنگ و سیالات مخزن 58
شرایط سیال مخزن 58
متورم شدن نفت 59
کاهش ویسکوزیته 59
کاهش کشش سطحی 61
مدل سازی کشش سطحی مخلوط های دو تایی مبردها با روش پیشنهادی 63
نظریه گرادیان 63
قانون یانگ لاپلاس 63
رسوب آسفالتین 64
تعریف آسفالتین 64
ساختار آسفالتین 65
خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آسفالتین 67
طبیعت مولکول‌های آسفالتین 67
مشکلات ناشی از رسوب و ته‌نشست آسفالتین 68
عوامل مؤثر در ناپایداری و رسوب آسفالتین 72
تستهای آزمایشگاهی 75
روشهای به کار رفته در میدان نفتی برای رفع آسفالتین ها 78
معالجات انجام شده برای چند میدان مشکل دار 79
مشکلات رسوب آسفالتین در مراحل مختلف صنعت نفت و بحث راجع به رفع آنها 82
الف – میدان Prinos – شمال دریای اژه یونان 83
ب – میادین Mata Acema و Boscan، ونزوئلا 83
ج – میدان Hassi Messaoud، الجزایر 84
د – میدان Ventura Avenue، کالیفرنیا 84
ترشوندگی 88
مشکل رسوب 89
ناهنجاري هاي تزريق پذيري 89
افزايش تزريق پذيري 89
كاهش تزريق پذيري 90
ناهمگني مخزن 90
موانع عملياتي 91
مکانیسم جابجایی نفت بوسیله دی اکسید کربن 91
شرایط عملیاتی 93
اهمیت دفن گازهای گلخانه ای 99
پدیده گلخانه ای چیست؟ 100
قربانیان و تاثیرات جانبی پدیده گلخانه ای 102
چه کسی مقصر است؟ 103
افزایش دما در ایران؛ دو برابر کره زمین! 105
تغییر اقلیم با ایران چه کار می‌کند؟ اولین پیامد؛ افزایش تعداد و زمان خشکسالی‌ها 106
پیامد بعدی؛ افزایش سیل‌های مرگبار در مناطق مختلف ایران 107
افزایش ارتفاع خلیج‌فارس و دریای عمان؛ چه بر سر جزایر کشورمان می‌آید؟ 107
دیگر پیامد گرمایش زمین؛ آتش 108
دفن دی اکسیدکربن در زیر زمین 110
جمع آوری و انتقال 110
پتانسیل دفن دی اکسیدکربن 112
منابع گاز دی اکسید کربن 114
مروری بر تحقیقات انجام گرفته 118
فصـل سوم 125
معرفی نرم افزار پترل 125
نحوه ساخت مدل مخزن و طراحی سناریوها در نرم افزار پترل 128
معرفی نرم افزار شبیه ساز سیال PVTPro 129
معرفی نرم افزار شبیه ساز اکلیپس ۳۰۰ 131
معادلات اصلی جریان در محیط متخلخل در شبیه سازی ترکیبی 133
ساخت فايل داده فرایند تزریق دی اکسید کربن با هدف دفن و ازدیاد برداشت 135
فصـل چهارم 141
توصیف مدل مخزنی 141
توصیف سناریوها 146
سناریو تولید طبیعی 146
سناریو تزریق دی اکسیدکربن 147
بررسی نتایج شبیه سازی 148
نتایج سناریو تولید طبیعی 148
نتایج سناریو تزریق پیوسته دی اکسیدکربن در آبخوان تحتانی 151
فصـل پنجم 159
نتیجه گیری 159
منـابع و مآخـذ 163
منابع غیر فارسی 163

از آنجایی که یکی از اهداف این مطالعه بررسی اثر تزریق گاز در آبخوان بر روی تولید نفت می باشد، لذا در این فصل ابتدا به معرفی مراحل برداشت نفت و روش های ازدیاد برداشت متداول از مخازن نفتی پرداخته می شود و سپس به طور تفصیلی درباره فعل و انفعالات ما بین نفت و دی اکسید کربن به عنوان بخش اصلی از گاز تزریقی در زمان عبور از آبخوان و ورود به ناحیه نفتی، توضیح داده می شود. در ادامه نیز به اهمیت دفن گازهای مشعل و تاریخچه آن پرداخته می شود و در انتهای این فصل به بررسی موردی مطالعات محققین گذشته در زمینه دفن دی اکسید کربن در مخازن زیرزمینی و همچنین ازدیاد برداشت نفت پرداخته می شود.
از ديدگاه تاريخي، استخراج نفت از مخازن به سه مرحله تقسيم‌بندي مي‌شود:
• مرحله آغازين توليد توسط انرژي طبيعي موجود در مخزن، که منبع اصلي انرژي براي جابه‌جايي نفت به سمت چاه توليدي است، انجام مي‌شود.
• مرحله دوم عمليات غالباً بعد از کاهش انرژي مخزن و در نتيجه کاهش برداشت نفت، استفاده مي‌شود. برداشت ثانويه با افزايش انرژي طبيعي مخزن به وسیله تزريق آب يا گاز انجام مي‌شود.
• مرحله سوم که بازیافت ثالثیه خوانده می شود، شامل روش هایی است که با هدف بالابردن برداشت نهايي نفت با تزريق موادي که به طور طبيعي در مخزن حضور ندارند، انجام می گیرد.
بازیافت اولیه
استخراج نفت از چاه به طور طبیعی ناشی از اختلاف فشار بین لایه نفت گیر و چاه می باشد. وقتی فشار نفت گیر یا همان مخزن زیر زمینی بیش از فشار چاه باشد، نفت از نفت گیر به درون چاه و از آنجا به سطح زمین راه می یابد. اما رفته رفته فشار درون منبع کاسته می شود و در نتیجه لازم است با وسایل مصنوعی، نفت از مخزن بیرون کشیده شود. در اين مرحله تنها در حدود ۵ تا ۳۰ درصد نفت اوليه موجود در مخزن استخراج مي‌شود. مهمترین نیروهای موجود در آنها عبارتند از [۴]:
• نیروهای ناشی از فشار گاز حل شده در نفت (رانش گاز محلول )
• نیروی حاصل از فشار گاز جمع شده در ناحیه بالای کلاهک (رانش کلاهک گازي )
• فشار هیدروستاتیک سفره آب که در زیر ستون نفت قرار گرفته است (رانش آبخوان )
• نیروی درگیر برخی مخازن دارای ستون نفت بسیار مرتفع که برای تولید طبیعی از آن بهره می برند، نیروی ریزش ثقلی است.
• نیروی حاصل از کاهش فشار مخزن که باعث انبساط در سنگ و سیال درون مخزن می شود. البته با توجه به مقادیر کم این نیرو، تاثیر این نیرو بر روی تولید طبیعی بسیار اندک می باشد.
بازیافت ثانویه
مرحله دوم عمليات غالباً پس از كاهش توليد اوليه استفاده مي‌شود. مكانيزم اصلی در بازيافت نفت، حركت هيدروكربن‌ها به سمت چاه‌هاي توليدي ناشي از اختلاف فشار بين مخزن و چاه هاي توليدي مي باشد و نتيجتاً هدف ازدياد برداشت، افزايش اختلاف فشار بين مخزن و چاه هاي توليدي يا افزايش تحرك پذيري نفت به وسيله ي كاهش گرانروي يا كاهش كشش سطحي بين سيال جا به جا كننده و نفت است.
وقتي كه توليد نفت در اثر برداشت از سازند كاهش مي يابد، فرآيند بازيافت ثانويه نفت جهت افزايش فشار براي راندن نفت به سمت چاه‌هاي توليدي به كار گرفته مي‌شود. مكانيزم بازيافت ثانويه شبیه به بازيافت اوليه است با اين تفاوت كه بيش از يك چاه را شامل شده و فشار مخزن به صورت مصنوعي زياد يا حفظ مي گردد تا نفت را به سمت چاه هاي توليدي جا به جا كند. در روش ثانویه افزایش فشار به وسیله گاز، هوا یا آب انجام می شود. عموماً تزریق گاز و یا آب باید قبل از اینکه برداشت نفت به کمترین حد خود برسد، انجام شود. روش های کاربردی برای افزایش بازیافت ثانویه نفت شامل [۵]:
• سیلاب زنی بوسیله آب
• حفظ فشار مخزن
در فرآيند بازیافت ثانویه، گاز و آب را مي‌توان جهت تثبيت فشار با انبساط کلاهک گازي و آبخوان يا رويکرد جابه‌جايي غيرامتزاجي نفت بر پایه نفوذپذيري نسبي و روبش حجمي ، داخل ستون نفتي تزريق کرد. جابه‌جايي غيرامتزاجي گازي به قدر سيلابزني مفيد نيست و امروزه به ندرت به عنوان برداشت ثانويه استفاده مي‌شود. لذا سيلابزني غالباً معادل اين برداشت طبقه‌بندي مي‌شود. آب، نفت را به سمت چاه¬هاي توليدي مي¬راند و اين فرآيند تا زماني که نسبت آب به نفت در چاه¬هاي توليدي افزایش یابد و توليد نفت بيشتر صرفه اقتصادي نداشته باشد، ادامه مي¬يابد. تزريق آب به مخزن دو اثر اساسی را در پي دارد:
• با نگه داشتن فشار مخزن بالاتر از نقطه اشباع، از آزاد شدن گاز در مخزن جلوگيري کرده و نفوذپذيري نسبي نفت را بالا نگه مي¬دارد.
• نفت را در جلوي جبهه آب به طرف چاه هاي توليدي ميراند.
پس از توليد اوليه، فشار مخزن تخليه شده مي‌تواند توسط سيلابزني حفظ شود. در سيلابزني، آب در مخزن به واسطه چاه‌هاي تزريقي، تزريق شده و نفت را درون سنگ‌هاي مخزن به سمت چاه‌هاي توليدي مي‌راند. براي بهبود كارايي فرآيند سيلابزني، مواد شيميايي همچون پليمرها به آب اضافه مي‌شود (براي افزايش ويسكوزيته‌ي آب). بازدهی سيلابزني مي‌تواند با كاهش نسبت پويايي آب – نفت بهبود يابد [۶].
كاهش فشار مخزن در حین توليد مي تواند با بالا بردن فشار به وسيله‌ي تزريق يك گاز، بازگردانده شود. روش هاي تزريق گاز را مي توان در سه دسته طبقه بندی كرد:
• بازگرداندن فشار
• حفظ فشار
• رانش گازي
در روش بازگرداندن فشار، گاز در سازند توليد كننده از طريق يك چاه تزريق مي شود، در حالي كه ديگر چاه هاي مخزن بسته مي شوند تا فشار در گستره مخزن باز گردانده شود كه رسيدن به اين حالت مي تواند يك سال يا بيشتر طول بیانجامد. زمانی كه فشار مورد نظر بدست آمد، تزريق گاز متوقف مي شود و همه ي چاه ها تحت تأثير اين افزايش فشار مصنوعي شروع به توليد نفت مي كنند.
در روش حفظ فشار، گاز حاصل از چاه هاي توليدي، مجدداً متراكم شده و قبل از اينكه فشار مخزن كاملاً تخليه شود، در چاه هاي انتخاب شده‌اي تزريق مي شوند. در اين روش، تعدادي چاه به عنوان چاه هاي تزريقي انتخاب مي شوند در حاليكه ديگر چاه ها، چاه هاي توليدي هستند.
در روش رانش گازي، گاز تحت فشار در مخزن تزريق شده و يك جريان گاز پيوسته از چاه تزريقي تا چاه توليدي برقرار مي‌شود و گاز متحرك، نفت را به صورت يك فيلم يا حباب‌هاي گاز در جلوي گاز به سمت چاه‌هاي توليدي مي‌راند.
در پايان اين مرحله، در اثر عواملي که غالباً ناشي از شرايط ترشوندگي نامطلوب، ناهمگني سنگ مخزن و به ¬دام افتادن نفت در اثر مويينگي مي¬باشد، مقدار قابل توجهي از نفت (40 تا 60 درصد) در مخزن باقي مي¬ماند. براي استحصال اين مقدار نفت و افزايش برداشت نهايي، روش¬هاي ازدياد برداشت نفت مورد استفاده قرار مي¬گيرند.
بازیافت ثالثیه
از آنجايي که اين روش¬ها عمدتاً بعد از روش¬هاي ثانويه به¬کار گرفته مي¬شوند، روش¬هاي ثالثيه برداشت نيز ناميده مي¬شوند. هدف از اين روش¬ها، افزايش مدت زمان توليد مخازن با بهبود سيلاب¬زني و يا ساير روش¬هاي مرسوم که به حد صرفه اقتصادي خود رسيده¬اند، مي-باشد.
اکثر محققین ازدياد برداشت نفت را شامل روش¬هايي که با هدف افزايش برداشت نهايي نفت با تزريق موادي که به ¬شکل طبيعي در مخزن حضور ندارند، مانند مواد شيميايي، حلال¬ها، اکسيدکننده¬ها و حامل¬هاي حرارتي ، براي ايجاد مکانيزم¬هاي جديد جهت جابه-جايي نفت تعريف می نمایند. با اين تعريف، ازدياد برداشت نفت، روش¬هايي همچون تزريق آب و گاز که از انرژي مکانيکي براي ابقاي فشار مخزن استفاده مي¬کنند، همچنين روش¬هاي نوين حفاري مانند حفاري افقي و تحريک چاه را دربر نمي¬گيرد. روش¬هاي بهبود برداشت نفت تعريف گسترده¬تري در قیاس با روش های ازدیاد برداشت داشته و شامل همه روش-هايي¬که منجر به افزايش برداشت نفت مي¬شود از جمله تزريق آب و گاز و روش¬هاي ازدیاد برداشت مي¬باشد ]۷ و ۸[.
روش¬هاي ثالثيه ازدياد برداشت نفت شامل تزريق گازهاي امتزاجي و غيرامتزاجي ، مواد شيميايي ، انرژي حرارتي و يا روش‌هاي جدید ديگر براي برداشت بيشتر نفت‌اند.
گازهاي هيدروکربني، دي‌اکسيد کربن، نيتروژن، گازهاي حاصل از سوخت ، پليمرها، مواد فعال در سطح ، و حلال‌هاي هيدروکربني از جمله مواردی هستند که اغلب در اين مرحله استفاده مي‌شوند. نمونه فرآيندهاي حرارتي، به کارگیری بخار يا آب داغ يا توليد انرژي حرارتي درجا با سوزاندن نفت در مخزن‌اند. به طور کلي برداشت ثالثيه شامل تزريق يک يا چند نوع سيال داخل يک مخزن است که سيالات تزريق شده و روش‌هاي تزريق مکمل انرژي طبيعي مخزن براي جابه‌جايي نفت به چاه‌هاي توليدي‌اند. اين سيالات با سيستم سنگ و نفت مخزن نيز واکنش مي‌دهند تا شرايط بهتری را براي برداشت نفت به وجود آورند. اين واکنش‌ها ممکن است همچون تغيير ترشوندگي ، يا رفتار فازي مطلوب باشند که به مکانيزم‌هاي فيزيکي و شيميايي و تزريق يا توليد انرژي حرارتي ارتباط مي‌يابند.
ازدياد برداشت نفت عمدتاً از طريق تزريق گازها يا مايعات، مواد شيميايي و انرژي گرمايي حاصل مي شود. سيالات تزريقي با سيستم سنگ/نفت مخزن وارد فعل و انفعال شده تا شرايط مناسب براي بازيافت نفت ايجاد شود. اين فعل و انفعالات مي‌تواند براي نمونه باعث كاهش كشش سطحي، افزايش حجم نفت (تورم نفت )، كاهش گرانروي نفت و تغيير ترشوندگي شود [۶].
روش‌هاي برداشت ثالثيه نفت غالباً شامل تزريق بيش از يك سيال است. برای مثال حجم نسبتاً كمي از يك ماده گران¬قيمت (توده اوليه) تزريق مي شود تا نفت را متحرك كند. اين توده اوليه با حجم بیشتری از يك ماده شيميايي نسبتاً ارزان (توده ثانويه) جابه جا مي‌شود و از توده ثانويه به خاطر جابه جايي مؤثر توده اوليه با كمترين اتلاف آن استفاده مي شود. فرآيندهاي ازدياد برداشت نفت را مي توان در چهار دسته طبقه بندی كرد:
• شيميايي
• امتزاجي
• حرارتي
• ميكروبي

فرآيندهاي شيميايي
روش هاي شيميايي خود به دو بخش كنترل پويايي (پليمرها) و مواد فعال در سطح تقسيم مي¬شوند. فرايندهاي كنترل پويايي بر برقراري يك نسبت پويايي مناسب براي بهبود اندازه روبش حجمي استوارند. (مثل گرانرو كردن آب توسط پليمرها و كاهش پويايي گاز با استفاده از كف).
روش‌هاي شيميايي در ازدياد برداشت نفت با افزودن مواد شيميايي به آب به خاطر كاهش تحرك عامل جابجا كننده و يا كاهش كشش سطحي شناخته مي شوند. تزريق پليمر توسط پلي اكريلاميدها يا پلي‌ساكريدها اساساً ساده و ارزان است و استفاده تجاري آن در حال افزايش است. تزريق سورفكتانت پيچيده است و نياز به آزمایش های مفصل براي طراحي پروژه‌ي ميداني دارد. اين روش گران بوده و در تعدادي از پروژه هاي در مقياس مخزن به كار گرفته شده است. تزريق آلكالين نيز در تعدادي از مخازن شامل نفت هاي به خصوص با عدد اسيدي بالا كاربرد داشته است.[۷]
فرآيندهاي امتزاجي تزریق گاز
روش هاي امتزاجي بيشترين پتانسيل را جهت ازدياد برداشت نفت هاي با گرانروي كم دارند. اين روش ها اساساً با كاهش تنش ميان ‌رويه موجب بهبود راندمان جابجايي مي‌شوند. در میان اين روش‌ها انتظار مي رود تزريق امتزاجي گازهاي هيدروكربني و دي اكسيد كربن در مقياس مخزن بيشترين سهم را در بازيافت نفت امتزاجي در آينده داشته باشند. [2]
استفاده از نانوفناوری
یکی از روشهای ازدیاد برداشت استفاده از نانوذرات برای تغییر ترشوندگی سنگ مخزن است که متعاقباً برداشت بیشتر از مخزن را به همراه دارد. آزمایشات انجام گرفته بر روی مغزه کربناته اشباع شده با آب شور و نفت که تحت تزریق آب شور و نانوذرات SiO2( با اندازه 14 نانومتر در دو غلظت متفاوت) قرار گرفت، تغییر در میزان ترشوندگی سنگ کربناته را نشان می دهند. نتایج حاکی از کاهش زاویه تماس با افزایش غلظت نانوذرات می باشد که نشانه افزایش آبدوستی مغزه کربناته است و افزایش ترشوندگی مغزه را به دنبال دارد. Bishhan و همکاران به تأثیر نانوذره های آبدوست لیپوفیلیک پلی سیلیکون (LHP )بر میزان ترشوندگی سنگ مخزن پرداختند. این مطالعه نتایج نشان داد هنگامیکه LHP در یک محیط متخلخل تزریق شود 4 پدیده اتفاق میافتد که عبارتند از: جذب، دفع، انسداد و انتقال. این چهار پدیده سه اثر عمده بر طبیعت جریان نفوذی در سنگ مخزن دارند. ابتدا دیواره های آبگریز حفرات به واسطه جذب سطحی LHP آبدوست شده و نفوذپذیری نسبی فاز نفت افزایش می یابد. دوم به واسطه جذب سطحی LHP و تغییر ترشوندگی منجر به جابجایی نفت از حفرات کوچک می شود که هر دو اثری مطلوب بر افزایش برداشت خواهند داشت. اثر نهایی که تأثیری نامطلوب بر برداشت نفت از مخزن دارد جذب LHP بر سطح متخلخل و انسداد دهانه حفرات است که میتواند به کاهش تخلخل و نفوذپذیری کلی محیط منجر شود. Onyekonwu و Ogolo توانایی سه نوع متفاوت از نانوذرات پلی سیلیکون (PNSP )را در ازدیاد برداشت مطالعه کردند. نتایج آزمایشات انجام گرفته به وسیله PNSP و سیال حامل (اتانول) نشان داد که NWPN و HLPN واسطه های خوب برای افزایش برداشت می باشند. دو مکانیسم که توسط NWPN و HLPN باعث ازدیاد برداشت میگردد شامل تغییر در ترشوندگی سنگ مخزن و کاهش کشش سطحی به وسیله اتانول بهبود یافته می باشد.
تأثیر بر ویسکوزیته
از دیگر کاربردهای نانوفناوری میتوان به تغییر ویسکوزیته CO2 و یا محلولهای سیالات تزریقی به فاز نفت شامل آب و سورفکتانت در شکل سیالات هوشمند نام برد. منابع نفتی سنگین بخش عمده ای از منابع نفتی به شمار می آیند که به دلیل مشکلات استخراج ناشی از بالا بودن ویسکوزیته تا حدود زیادی دست نخورده باقی میمانند، لذا محققین با استفاده از روشهای ازدیاد برداشت همواره سعی در کاهش ویسکوزیته آنها دارند. از موارد مؤثر در ازدیاد برداشت، ویسکوزیته سیالی است که به مخزن تزریق می شود تا نفت را جابجا کند که معمولاً کمتر از ویسکوزیته نفت می باشد. افزودن نانوذرات می تواند ویسکوزیته سیال تزریق شده را بر روی میزان بهینه تنظیم کرده و حرکت در مخزن را بهبود ببخشد و بدین ترتیب بازدهی برداشت نفت را افزایش دهد. نتایج مطالعات نشان میدهند که با پاشیدن نانو ذرات مس در سیالات دی اکسید کربن پیشران میتوان به تحرک پذیری مطلوب و بازدهی جاروبی بالا دست یافت که منجر به برداشت بیشتر نفت از مخازن میگردد و دو دسته آزمایش به منظور بررسی اثر نانوذرات بر کاهش ویسکوزیته نفت سنگین انجام دادند. دسته CO2 متشکل از گاز دی اکسید کربن اول با استفاده از نانوسیال به عنوان سیال پایه و نانوذره CuO و پلی دی متیل سیکلوکسان (PDMS) به عنوان توزیع کننده و دسته دوم با استفاده از نانوسیال VRI متشکل از سیال کاهنده ویسکوزیته (VRI) به عنوان سیال پایه و نانوذره CuO و پلی دی متیل سیکلوکسان (PDMS)به عنوان توزیع کننده آزمایشات سیلاب زنی مغزه که با تزریق دی اکسید کربن بر روی یک نمونه مغزه Berea یکبار به تنهایی و بار دیگر به همراه نانو ذره اکسید مس صورت گرفت، نشان داد که تزریق دی اکسید کربن به تنهایی به 58 درصد بازیافت نفت منجر می شود. حال آنکه با استفاده از نانوذرات CuO این میزان تا 71 درصد قابل افزایش است. همچنین نتایج حاکی از آن است که با افزایش PDMS و نانوذرات CuO به سیال تزریقی پایه دی اکسید کربن، دانسیته و ویسکوزیته سیال تزریقی کاهش می یابد که موجب کاهش تحرک سیال تزریقی و افزایش راندمان جاروبی میگردد که در نهایت بهبود بازیافت نفت را به دنبال دارد. همچنین استفاده از PDMS و نانوذرات CuO می توانند ویسکوزیته نفت سنگین را به میزان چشمگیری کاهش دهند و جریان یافتن نفت را تسهیل کند. به منظور بررسی اثر اندازه نانوذرات بر کاهش ویسکوزیته، نمونه های نفت سنگین با غلظت های متفاوتی از ذرات آهن در اندازههای میکرو و نانو در دماهای مختلف مقایسه شدند. نتایج حاصل کاهش بیشتر ویسکوزیته نانوذرات را نسبت به میکروذرات نشان دادند. این اثر را میتوان به واسطه سطح ویژه بزرگتر نانوذرات دانست که واکنش پذیری بیشتر آنها را در مقایسه با میکروذرات منجر میشود. به عبارت دیگر سطح بزرگتر ذرات، افزایش تماس سطح ذرات با فاز نفت و درنتیجه برهمکنش بهتر دو فاز را نتیجه می دهد.
اثر بر کشش سطحی سیال تزریقی
افزودن نانو ذرات به محلول سورفکتانت باعث تغییر خواص رئولوژیکی و افزایش اثر محلول سورفکتانت در عملیات ازدیاد برداشت می گردد، و نشان می دهد که حضور نانوذرات باعث کاهش مقدار کشش سطحی در سطح مشترک نفت/ سورفکتانت میگردد که آن را میتوان به علت وجود نانوذرات در سطح مشترک نسبت داد. نتایج حاصل از آزمایشات انجام گرفته توسط su-leimanov و همکاران با استفاده از محلول سورفکتانت )سورفکتانت، سولفونات سدیم لوریل الکیل سولفونات) و نانوذرات نشان داد که کشش سطحی در حضور 0078/0 – 004/0 درصد جرمی از محلول سولفونال به میزان 79-70 درصد کاهش می یابد و چنانچه غلظت سولفونال بیش از 0/156 شود این مقدار کمتر می شود(90-88 درصد. (هدف اولیه استفاده از سورفکتانتها در عملیات استخراج و تولید از مخازن، کاهش کشش سطح و بهبود عملیات جداسازی سیال، تصحیح ترشوندگی سنگ مخزن و تبدیل آن از حالت نفت دوست به آبدوست که خود سبب تسهیل فرآیند جداسازی سیال هیدروکربوری از سازند و نیز کاهش ویسکوزیته نفت می گردد. درعین حال این امر سبب متورم شدن و افزایش قطر و فضای بین لایه ها با استفاده از عرض زنجیره های طویل سورفکتانت می شود که به نوبه خود مسیرهای فیلتراسیون سیال را مسدود می کند. همچنین سورفکتانتهای با ابعاد بزرگ به دلیل ساختار نامناسب در فواصل ابتدائی سازند جذب شده و یا تأثیر معکوسی بر ترشوندگی دارند، بنابراین برخی خصوصیات این مواد سبب کاهش تأثیر آنها در پائین آوردن فشار موئینگی می گردد. درحالیکه هدف،کاهش فشار موئینگی و افزایش تراوائی سازند در ازدیاد برداشت می باشد. امروزه استفاده از نانوسورفکتانتها به دلیل اندازه کوچکتر و سطح فعال بیشتر سبب بهبود فرآیند استفاده از این مواد گردیده است. زمانیکه ابعاد این مواد در محدوده نانومتری قرار می گیرد، توانائی آنها برای نفوذ به درون حفرات سازند و نیز سطح فعال آنها افزایش چشم گیری می یابد. این مواد بصورت گسترده ای بر روی کشش سطحی سیال مخزن اثر گذاشته و میزان ویسکوزیته آن را کاهش می دهند. در این حالت سیالی که ویسکوزیته آن در داخل مخزن و چاه کاهش یافته باشد، سبک تر شده و بهتر در مسیر خروج از چاه جریان یافته و از سایر مواد موجود در چاه جدا می گردد. مطالعات نشان می دهند که سورفکتانتها بر روی نانوکمپلکسها و ترکیبات پیچیده موجود در چاه تاثیر گذاشته و ساختار مخزن را تغییر می دهند. در این حالت توانائی نفوذ سورفکتانت در بین لایه های سازند امری بسیار مهم می باشد.