مطالعه عددی تزریق آب با شوری پایین به منظور افزایش برداشت نفت در مخازن ماسه سنگی از طریق کوپل معادلات جریان سیال با واکنش‌های ژئوشیمیایی تبادل یونی و انحلال کلسیت

تزریق آب با شوری پایین یکی از روش‌های جدید ازدیاد برداشت نفت است که اخیراً موردتوجه زیادی قرارگرفته است. تغییر ترشوندگی سنگ به سمت حالت آب‌دوستی به‌واسطه تبادل یونی بین آب با شوری پایین و سطح سنگ یکی از مکانیسم‌های غالب در افزایش برداشت نفت در این روش است. این مقاله به بررسی عمل‌کرد تزریق آب با شوری پایین در شرایط یک مخزن ماسه‌سنگی می‌پردازد که در آن چگونگی تغییرات ترشوندگی سنگ از طریق کوپل کردن واکنش‌های ژئوشیمیایی بین آب سنگ و معادلات جریان سیال در حالت دوفازی مطالعه ‌شد. کسر معادل یونی سدیم به‌عنوان شاخص تغییر ترشوندگی معرفی ‌شد که شامل اثرات تبادل یونی و خواص رس بر روی توابع تراوایی نسبی آب/نفت می‌باشد. همچنین تاثیر انحلال کانی کلسیت به‌واسطه اندرکنش آن با آب با شوری پایین از طریق توصیف واکنش‌های ژئوشیمیایی مربوطه بررسی ‌شد. نتایج نشان می‌دهد که تفاوت شوری آب تزریقی و آب سازندی باعث رخداد واکنش‌های تبادل یونی بین آب و سطح سنگ می‌شود. همچنین انحلال کلسیت نرخ واکنش‌های تبادل یونی را افزایش داده و بدین ترتیب باعث تغییر ترشوندگی سنگ به سمت آب‌دوستی بیش‌تر می‌شود. نتایج نشان داد که حضور co2 محلول در فاز آبی مخزن، انحلال کانی کلسیت را افزایش می‌دهد. بااین‌حال بررسی نتایج نشان می‌دهد که رخداد واکنش‌های ژئوشیمیایی تبادل یونی و انحلال کلسیت در فواصل دورتر از چاه تزریقی به مقدار کمتری رخ می‌دهد. نتایج حاصله از این مطالعه همچنین بیانگر افزایش 8 درصدی تولید نفت به‌واسطه تزریق آب با شوری پایین در مقایسه با تزریق آب با شوری بالا می‌باشد.

Numerical study of low salinity water flooding for enhancing oil recovery in sandstone reservoirs by coupling fluid flow equations with geochemical reactions of ion exchange and calcite dissolution

Low salinity water (LSW) flooding is one of the emerging EOR methods which has recently attracted lots of attention. Wettability alteration from oilwet to waterwet triggered by ion exchange between low salinity water and rock surface is one of the dominant mechanisms to increase oil recovery by LSW. This paper studied the performance of LSW flooding in a sandstone oil reservoir where wettability alteration was investigated by coupling twophase flow equations and geochemical reactions between water and rock surface. A wettability alteration index based on the ion equivalent fraction of sodium was introduced that mainly consists of the effects of ion exchange and clay properties on oil/water relative permeability functions. Also, the effect of calcite mineral dissolution was investigated by the relevant geochemical reactions. Results showed that salinity difference between injected and formation water caused ion exchange processes between water and rock surface. Also, calcite dissolution enhanced ion exchange processes and thus led to wettability alteration to more waterwet conditions. Results showed that the presence of dissolved CO2 in water increased the rate of calcite dissolution. It was also found that the rate of ion exchange and calcite dissolution reactions decreases far from the injection well. The results of this study revealed that LSW flooding provided incremental oil recovery of 8% of the oil initially in place as compared to high salinity water flooding.