مکانیسم های تزریق پلیمر در ازدیادبرداشت مخازن نفتی

تزریق پلیمر به عنوان یکی از روش های کلیدی ازدیاد برداشت شیمیایی، با هدف ارتقای کارایی سیلاب زنی و افزایش بازیافت نهایی، عمدتا از طریق اصلاح ویژگی های جریان فاز آبی در محیط متخلخل به کار گرفته می شود. سازوکار غالب در مقیاس مخزن، کنترل تحرک پذیری است؛ به گونه ای که افزایش ویسکوزیته فاز تزریقی موجب کاهش تحرک پذیری آب، بهبود نسبت تحرک پذیری، پایدارتر شدن جبهه جابه جایی، کاهش انگشتی شدن ویسکوز و محدود شدن عبور ترجیحی آب از مسیرهای پرتراوا می گردد و در نتیجه، سهم بیشتری از حجم مخزن در جاروب مشارکت می کند. علاوه بر این اثر پایه، حضور پلیمر در فضای منفذی می تواند نفوذپذیری نسبی آب را کاهش داده و مقاومت باقیمانده ایجاد کند که با بازتوزیع فشار و جریان، انحراف سیال از مسیرهای با رسانایی بالا به سمت نواحی کم جاروب را تقویت می کند؛ با این حال، تقویت بیش از حد این پدیده ها می تواند افت تزریق پذیری، افزایش فشار تزریق و تشدید ریسک های عملیاتی را در پی داشته باشد، ازاین رو طراحی موفق نیازمند ایجاد تعادل میان بهبود جاروب و کنترل آسیب سازندگی است. در مقیاس منفذی، جذب سطحی و احتباس مکانیکی دو عامل تعیین کننده در سرنوشت پلیمر در مخزن هستند. احتباس مکانیکی زمانی تشدید می شود که اندازه هیدرودینامیکی زنجیره یا کویل پلیمر با ابعاد گلوگاه های منفذی قابل مقایسه گردد و می تواند به کاهش دائمی نفوذپذیری موثر، افزایش RRF و افت تزریق پذیری منجر شود. شدت این اثر تابع نفوذپذیری، توزیع اندازه منافذ گلوگاه، نرخ جریان، و کیفیت آماده سازی محلول است. از سوی دیگر، نقش نوع سنگ در تعیین شدت برهم کنش سنگ-پلیمر برجسته است. در ماسه سنگ ها معمولا سهم احتباس مکانیکی پررنگ تر بوده، در حالی که در کربناته ها به دلیل ویژگی های سطحی و برهم کنش های الکتروستاتیک، جذب می تواند افزایش یافته و پیامدهای تزریقی حساس تر شود. بنابراین، انتخاب وزن مولکولی و غلظت، مدیریت کیفیت آب و راهبردهای کنترل تزریق پذیری باید با توجه به سنگ شناسی و ناهمگنی مخزن انجام گیرد. رفتار رئولوژیک و پایداری پلیمرها به شدت تابع دما، شوری و سختی آب تزریقی است و همین موضوع مسیر انتخاب پلیمر را تعیین می کند. در شرایط متعارف، HPAM به عنوان گزینه پایه برای دستیابی به کنترل تحرک پذیری مطرح است، اما در محیط های پرشور و سخت، حضور یون های دوظرفیتی می تواند باعث جمع شدگی زنجیره، افت ویسکوزیته و کاهش کارایی شود. زانتان گام در مقایسه با HPAM، در شوری و سختی بالا پایداری رئولوژیک مناسب تری نشان می دهد، هرچند در سنگ های کم تراوا و گلوگاه های ریز، احتمال احتباس و افت تزریق پذیری می تواند محدودیت عملیاتی ایجاد کند. در شرایط سخت دما و شوری، کوپلیمرهای سولفوناته نظیر خانواده های AMPS/ATBS به دلیل پایداری بالاتر و تمایل کمتر به جذب و احتباس، گزینه مناسب تری برای حفظ تزریق پذیری و کنترل پیامدهای مرتبط با RRF، به ویژه در مخازن کربناته، تلقی می شوند. پلیمرهای ترموویسکوزیفایر نیز به عنوان رویکرد نوظهور معرفی می شوند که با افزایش دما، ویسکوزیته آن ها تقویت می گردد و این ویژگی می تواند برای مخازن دما بالا جذاب باشد، مشروط بر آنکه محلول پذیری، پایداری و تزریق پذیری در طراحی عملیاتی به طور دقیق مدیریت شود. در مقیاس میکروسکوپی، تغییر ترشوندگی توسط پلیمر به تنهایی غالبا محدود گزارش می شود، اما در کربناته های نفت دوست امکان بروز اثرات محسوس تر وجود دارد و ترکیب پلیمر با نانوذرات می تواند تغییرات سطحی و پایداری سامانه را تقویت کرده و بهبود بازیافت را نسبت به حالت پلیمر تنها افزایش دهد. در مجموع، دستیابی به عملکرد پایدار و اقتصادی در تزریق پلیمر مستلزم تعریف پنجره طراحی مبتنی بر شرایط دما، شوری، کیفیت آب، نرخ تزریق و تنش برشی، انتخاب وزن مولکولی و غلظت، و همچنین انطباق با نوع سنگ و ناهمگنی مخزن است. به گونه ای که هم مکانیزم های مطلوب جاروب و جابه جایی تقویت شوند و هم ریسک های تزریق پذیری و تخریب پلیمر در طول عملیات کنترل گردد.

کلیدواژه ها:

تزریق پلیمر ، ازدیاد برداشت نفت ، مکانیسم های تزریق پلیمر ، مخازن کربناته و ماسه سنگی ، پلیمر HPAM