مدل‎سازی اندرکنش بین آب با شوری پایین و ماسه‎سنگ از طریق کوپل‎کردن معادلات جریان سیال با مدل ژئوشیمیایی PHREEQC

Abstract

یکی از روش‌های ازدیاد برداشت نفت که اخیراً مورد توجه زیادی قرارگرفته است، تزریق آب با شوری پایین (LSW) است. بررسی مکانیسم‌های مرتبط با LSW نشان می‎دهد که واکنش‌های ژئوشیمیایی نقش موثری در تغییرات ترشوندگی سنگ و تولید نفت دارند. هدف این مقاله بررسی تأثیر واکنش‌های ژئوشیمیایی حل شدن کلسیت و مبادله یون برروی عملکرد LSW در یک مخزن ماسه‌سنگی با استفاده از مفهوم شوری آستانه است. بدین منظور، معادله جریان سیال براساس تئوری باکلی- لورت با نرم‌افزار ژئوشیمیایی PHREEQC کوپل شدند. نتایج نشان داد که در تزریق LSW، تعادل اولیه بین فاز آبی و سطح سنگ مخزن بر هم می‌خورد که این امر باعث انحلال کلسیت و نیز رخداد تبادل یونی بین فاز آبی و سطح سنگ می‎شود. آنالیز واکنش‌های ژئوشیمیایی در بلوک مجاور چاه تزریقی نشان داد که تبادل کاتیون‎ها می‎تواند سبب رهایش مواد نفتی از سطح سنگ شده که در نتیجه آن تغییر ترشوندگی به‎سمت آب‎دوستی بیشتر رخ خواهد داد. همچنین، پروفایل تغییرات pH در گستره مدل مخزنی نشان داد که سرعت انحلال کلسیت در فواصل نزدیک به چاه تزریقی با نرخ بالایی انجام می‎گیرد، اما در فواصل دورتر، صرفاً انحلال جزئی کلسیت به‎واسطه مکانسیم تبادل یونی رخ می‎دهد. آنالیز نمودارهای جریان جزئی همراستا با پروفایل شوری کل فاز آبی نشان داد که در طول تزریق LSW، دو جبهه جریانی مختلف در گستره مخزن ایجاد می‌شود: جبهه اول مربوط به جابه‎جایی آب با شوری بالا با میزان اشباع آب 43/0 و جبهه دوم مربوط به جابه‎جایی آب با شوری پایین با مقدار اشباع آب 58/0. این مقدار افزایش در اشباع فاز آبی بیانگر توانایی LSW در تولید نفت اضافی است که براساس شرایط این مطالعه و انتخاب شوری آستانه ppm 3000، افزایشی در حدود 10% از نفت اولیه مخزن است.