بررسی آزمایشگاهی تاثیر مواد فعال سطحی بر روی تغییر ترشوندگی سنگ‌های کربناته

رخنمون سنگ‌های کربناته در حالت کلی آب‌دوست می‌باشند. اما در بسیاری از مواقع پایداری فیلم آبی بین سنگ و فاز نفتی که بستگی زیادی به بار سطحی فصل مشترک سنگ آب و آب نفت دارد، دچار پارگی و ناپایداری می‌شود، به طوری که شرایط ترشوندگی مخازن کربناته را از حالت آب‌دوست در محدوده نفت‌دوست یا ترشوندگی حد واسط قرار می‌دهد. دلیل اصلی این پدیده جذب سطحی اجزای نفت خام بر روی سطح سنگ که عمدتاً اسیدهای چرب داخل فاز نفتی هستند، می‌باشد. در چنین شرایطی به دلیل منفی شدن فشار موئینگی، آشام خود به‌خودی آب به داخل ماتریکس سنگ کربناته انجام نگرفته و در نتیجه مقدار برداشت نفت به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. استفاده از سورفکتانت‌ها به عنوان مواد فعال سطحی یکی از روش‌های نوین ازدیاد برداشت نفت از طریق تغییر ترشوندگی سنگ مخزن کربناته از حالت نفت‌دوست به آب‌دوست می‌باشد. این مواد با توانایی قرارگیری در فصل مشترک آب نفت و یا نفت‌ سنگ از طریق مکانیسم‌های مختلف کاهش کشش میان سطحی و تغییر ترشوندگی به جابه‌جایی نفت به تله افتاده و متعاقباً ازدیاد برداشت نفت کمک می‌کند. در پژوهش حاضر با استفاده از روش‌های آنالیز دستگاهی نظیر اندازه‌گیری پتانسیل زتا، گرماسنجی وزنی و آزمایشات تزریق محلول سورفکتانت به محیط متخلخل توسط دستگاه سیلاب‌زنی مغزه، مکانیسم تغییر ترشوندگی حاکم بر انواع مختلف سورفکتانت‌ها بررسی گردید. نتایج نشان داد که از این میان، سورفکتانت کاتیونی به دلیل برقراری جاذبه الکترواستاتیک قوی‌تر با اجزای جذب شده نفت خام در غلظت بالاتر از غلظت بحرانی میسل دارای بازدهی بیشتری در تغییر ترشوندگی سنگ مخزن و در نتیجه بازیافت بیشتر نفت می‌باشد. حال آنکه سورفکتانت‌های آنیونی و غیر یونی در جایگاه‌های بعدی قرار می‌گیرند.

An Experimental Investigation of Wettability Alteration on Carbonate Rocks by Surfactant

The outcrop of carbonate reservoirs is generally waterwet. However, in many cases, water film stability depending on surface charge between oil/water and rock/water interfaces is collapsed and the wetting condition changes from waterwet to oilwet or intermediate wettability. The main cause of this phenomenon is resulted from the adsorption of some fatty acids in oil phase. Thus, due to the negative amount of capillary pressure, spontaneous imbibitions will not accomplish and consequently ultimate oil recovery will decrease. The utilization of surfactants is one of the available routes for wettability alteration of reservoir rock from oilwet into waterwet. These materials can diffuse into water/oil or rock/oil interfaces through interfacial reduction and can consequently cause the wettability alteration of the trapped oil. Thus studying wettability alteration mechanism using surfactants has been emphasized by recent researchers.  This work focuses on presenting a process mechanism, which has a direct effect on surfactants behavior in oil field usage by using analysis techniques such as zeta potential, TGA, and the injection of surfactant solutions in porous media via core flooding apparatus. The results show that cationic surfactants have the greatest effect on wettability alteration at above critical micelle concentration (CMC) because of the electrostatic attraction between surfactant and adsorbed fatty acids in crude oil, whereas anionic and nonionic surfactants have less performance in the wettability alteration of carbonate rocks.