بررسی آزمایشگاهی پدیده‌ مارانگونی حرارتی در بازیافت نفت پسمانده در یک ماتریس‌ شکاف‌دار

Abstract

تزریق گاز از جمله روش‌های ازدیاد برداشت موفق به شمار می‌رود. اما سیال تزریقی از مسیرهایی حرکت می‌کند که ممکن است با تمامی نفت مخزن در تماس قرار نگیرد و نفت به تله بیافتد. پدیده‌ مارانگونی می‌تواند یکی از مکانیزم‌های موثر در تولید نفت بجامانده باشد که سبب ایجاد جریان همرفتی از نقطه‌ای با تنش میان رویه کم به سمت نقطه‌ای با تنش میان رویه زیاد می‌شود. این تحقیق، مطالعه آزمایشگاهی اثر جریان مارانگونی حرارتی در میزان بازیافت نفت به‌جامانده‌ درون ماتریس، در یک سیستم ماتریس شکاف‌دار را گزارش می‌دهد. آزمایش‌های مغزه تحت فشار و دمای بالا، در دو حالت «هم‌دما» و «غیرهم‌دما» و حالت رژیم تزریق غیرامتزاجی انجام شده است تا سطح تماس بین فازها حفظ شود. در شرایط هم‌دما، گرادیان دمایی وجود ندارد و درجه آزادی صفر خواهد بود. لذا جریان مارانگونی وجود ندارد. اما در شرایط غیرهمدما براساس جهت شیب گرادیان تنش میان رویه، این جریان می‌تواند سبب تولید و یا مانع از آن شود. با تحلیل و بررسی اعداد بدون بعد، نقش نیروهای ثقلی، گرانرو و موئینه و همچنین نیروهای نفوذ مولکولی مشخص گردیده است. از این رو، آزمایش‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از نظر تعادل نیروهای ثقلی، گرانرو و موئینه هم ارز باشند و بتوان نقش جریان مارانگونی را از مقایسه میزان بازیافت، تحقیق کرد. همچنین به‌دلیل کاربرد گسترده‌ی دی‌اکسید‌کربن از این گاز برای تزریق استفاده شده است. آزمایش‌های انجام شده، نشان می‌دهد که جریان مارانگونی حرارتی یکی از مکانیزم‌های موثر در بازیافت نفت، تحت فشار و دمای بالا، می‌باشد و می‌تواند با غلبه بر نیروی موئینه سبب حرکت نفت شود. شدت این جریان متناسب با اختلاف دمای گاز و نفت در سطح تماس دو سیال می‌باشد. افزایش یا کاهش میزان بازیافت نسبت به آزمایش‌های هم‌دما، نشانگر نقش این مکانیزم درون محیط متخلخل است.