تاثیر نوع و غلظت یون های فاز آبی بر ترشوندگی سطح کلسیت و کشش بین سطحی نفت اسیدی-آب نمک

در فرایند تزریق آب به مخزن، بخشی از مواد فعال سطحی که به طور طبیعی در نفت وجود دارند، می توانند درآب تزریقی حل شوند. وجود این مواد پدیده های سطحی، سامانه سه فازی آبنفتسنگ را تحت تاثیر قرار می‌دهد. تاثیر این مواد به منظور اصلاح ترکیب یونی آب تزریقی، در مطالعات پیشین کمتر مورد توجه بوده است. در این مقاله ابتدا تاثیر ترکیبات اسیدی موجود در نفت خام و ترکیب آب اولیه بر ترشوندگی اولیه سنگ کربناته بررسی شد. سپس جهت بررسی تغییرات ترشوندگی سنگ کلسیتی نفت دوست از آب نمک های منیزیم کلرید، کلسیم کلرید، پتاسیم کلرید و سدیم سولفات با مولاریته بین 1/0 تا 1 استفاده شد. کشش بین سطحی نفت با آب مقطر و نمونه های آب نمک با غلظت های یونی مختلف به طور جداگانه اندازه گیری و مقایسه شد. تغییر در خواص سطحی نمونه های سنگ کلسیت از طریق اندازه گیری زاویه تماس پس از پیرسازی نمونه های مقطع نازک در آب نمک ها و نفت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت یون ها و قدرت یونی محلول های نمکی، به دلیل انحلال ترکیبات اسیدی نفت در سطح تماس دو فاز آب و نفت، کشش بین‌سطحی کاهش می یابد. همچنین در صورت غالب بودن ترکیبات اسیدی در نفت، یون منیزیم بیشترین تاثیر را در کاهش کشش بین‌سطحی و تغییر ترشوندگی سنگ دارد. به‌طوری که با افزایش غلظت آن تا 1 مولار، کشش بین‌سطحی به مقدار 1 (mn/m) و زاویه تماس به 42 درجه کاهش می یابد. اندازه گیری زاویه تماس نشان داد که ترکیب آب اولیه موجود در سنگ مخزن بر تغییر ترشوندگی اولیه سنگ موثر بوده و تشکیل لایه یونیآلی در مجاورت سطح سنگ از مهم ترین عوامل تغییر ترشوندگی است. حضور یون منیزیم در آب اولیه موجود در سنگ، موجب کاهش زاویه تماس به 145 درجه و افزایش آب دوستی در سطح سنگ می شود. همچنین افزایش حلالیت ترکیبات اسیدی محلول در نفت در فاز آبی بر تغییرات ترشوندگی سنگ تاثیر زیادی دارد. نتایج به دست آمده نشان داد که برهم کنش بین یون های موجود در فاز آبی بخصوص کاتیون ها و آنیون های دو ظرفیتی و مواد فعال سطحی (کربوکسیلیک اسید) رفتار سطحی آب را در تماس با فاز نفت و سنگ مشخص می کند.

Impact of Aqueous Phase Ion Type and Concentration on Calcite Surface Wettability and Acidic Oil-Brine IFT

Abstract:Research subject: In water injection process, part of the surface active agents that are naturally present in oil can be dissolved in injected water. The presence of these substances affects the surface phenomena of the three phase wateroilrock system. The effect of these substances on modification of the ionic composition of injected water has been less investigated in previous studies.Research approach: In this paper, first, the effects of acidic compounds in crude oil and connate water composition on initial wettability of carbonate rock were investigated. Then to investigate the wettability changes of oilwet calcite rock, singlesalt aqueous solutions of MgCl2, CaCl2, KCl, and Na2SO4 having concentrations of 0.1 to 1 molar were used.Oil -water interfacial tension (IFT) for distilled water and salt waters in various concentrations were measured and compared. Variations of calcite rock surface properties were investigated by contact angle measurement after aging of thin sections in oil and salt waters.Main results: Results indicated that by increasing ion concentration and ionic strength of salt waters, IFT decreases due to dissolution of acidic compounds of oil at the interface of oil and water. Moreover, for high content of acidic compounds in the oil, Magnesium ion has the most impact on reducing IFT and altering the rock wettability. So that by increasing the concentration up to 1 molar, IFT and contact angle decrease to 1 mN/m and 42 degrees, respectively.Contact angle measurements revealed that the composition of connate water is effective in changing the initial wettability of the rock, and formation of ionicorganic layer adjacent to the rock surface is one of the most important factors in wettability alteration. The presence of Magnesium ion in connate water decreases the contact angle to 145 degrees and causes the rock surface to become more water wet.Also, increasing solubility of oilsoluble acidic compounds in the aqueous phase has a significant effect on the rock wettability. The experimental results showed that the interaction between ions in the aqueous phase, especially the divalent ions, and surface active agents (carboxylic acid) determine the surface behavior of water in contact with oil and rock. Keywords: Wettability, IFT, Acidic oil, Divalent ions, Ionicorganic layer