مقدمه

در دنیای رو به رشد انرژی، نفت به عنوان منبع اصلی انرژی اولیه نقش اصلی را ایفا می کند. در حالی که اکتشاف و توسعه ذخایر جدید نفت ادامه دارد، اجرای تکنیک های EOR روز به روز محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. طول عمر یک مخزن از سه مرحله تشکیل شده است: بازیافت اولیه با مکانیزم های استخراج نفت طبیعی، بازیابی ثانویه با تکنیک های مورد استفاده برای حفظ فشار مخزن از طریق تزریق آب یا گاز، و بازیابی سوم. ، که اغلب به عنوان بازیابی نفت افزایش یافته با طیف گسترده ای از تکنیک های پیشرفته EOR نامیده می شود. مکانیسم های EOR معمولی شامل سیلاب شیمیایی، تزریق گاز و بازیابی حرارتی است. روش های تولید شامل افزودن ماده برای جابجایی نفت به مخزن از طریق چاه تزریق است. سیلاب شیمیایی شامل افزودن آب با برخی مواد شیمیایی (سورفکتانت ها و پلیمرها) برای افزایش توانایی جابجایی نفت است.

سیلاب زنی با پلیمر

پلیمرهای اضافه شده به آب، ویسکوزیته آن را افزایش داده و نفوذپذیری آب را به دلیل به دام افتادن کاهش می دهد و در نتیجه تحرک آن را کاهش می دهد. این فرآیند معمولاً با پمپاژ آب حاوی سورفکتانت ها برای کاهش کشش سطحی بین فازهای نفت و آب و تغییر ترشوندگی سنگ مخزن برای بهبود بازیافت نفت آغاز می شود. سپس پلیمر با آب مخلوط شده و به طور مداوم برای مدت زمان طولانی (می تواند چندین سال طول بکشد) تزریق می شود. هنگامی که حدود 30 تا 50 درصد از حجم منافذ مخزن در منطقه پروژه تزریق شد، افزودن پلیمر متوقف می شود و آب محرک به داخل چاه تزریق پمپ می شود.

انواع پلیمر

بسیاری از پلیمرهای مورد استفاده برای EOR به دو مجموعه تقسیم می شوند: پلیمرهای مصنوعی و پلیمرهای زیستی. رایج ترین مورد استفاده در میان آنها پلی آکریل آمید مصنوعی (PAM) و نیمه هیدرولیز شده (HPAM)، پلی ساکارید بیولوژیکی، زانتان و برخی از پلیمرهای طبیعی اصلاح شده از جمله HEC (هیدروکسیل اتیل سلولز)، صمغ گوار و کربوکسی متیل سلولز سدیم، کربوکسی آتوکسی هیدروکسی اتیل سلولز است. هر پلیمری مزایا و معایب خاص خود را برای یک مخزن خاص دارد.

PAM (پلی آکریل آمید) با وزن مولکولی بالا اولین عامل غلیظ کننده مورد استفاده برای محلول های آبی بود. PAM تا 90 درجه سانتیگراد در شوری معمولی و تا 62 درجه سانتیگراد در شوری آب دریا پایدار است. بنابراین، تا حدودی فقط به عملیات در ساحل محدود می شود. شوری بالا می تواند به طور چشمگیری خواص ویسکوزیته این ترکیب را کاهش دهد.

پلی آکریل آمید نیمه هیدرولیز شده (HPAM) یکی از محبوب ترین پلیمرهایی است که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد. HPAM از هیدرولیز جزئی PAM یا کوپلیمریزاسیون آکریلات سدیم با آکریل آمید به دست می آید. مزایای HPAM عبارتند از تحمل آن در برابر نیروهای مکانیکی بالا که در طول سیلاب زنی مخزن، هزینه کم و مقاومت آن در برابر حمله باکتریایی وجود دارد. این پلیمر بسته به سختی آب نمک تا دمای 99 درجه سانتیگراد قابل استفاده است. نقطه ضعف HPAM حساسیت بالای آن به شوری آب نمک، سختی و وجود سورفکتانت ها یا سایر مواد شیمیایی است.

صمغ زانتان، یک پلی ساکارید، توسط باکتری های مختلف از طریق تخمیر گلوکز یا فروکتوز تولید می شود. این مولکول به طور کلی دارای وزن مولکولی بسیار بالا  و زنجیره های پلیمری بسیار سفت و سخت است. این امر باعث می شود صمغ زانتان نسبت به شوری و سختی زیاد حساس نباشد. این پلیمر با اکثر سورفکتانت ها و سایر افزودنی های مایع تزریقی مورد استفاده در فرمولاسیون های EOR سازگار است. زانتان از نظر حرارتی در محدوده 70 درجه سانتیگراد تا 90 درجه سانتیگراد پایدار است. با این وجود، این ترکیب زمانی که به میدانی با دمای پایین در مخزن تزریق می شود، به تخریب باکتری ها بسیار حساس است.

انتخاب بهترین پلیمر

پلیمرها به دلیل خواص متفاوتشان در شرایط مختلف بهتر یا بدتر عمل می کنند. بنابراین، قبل از کاربرد، باید چندین فاکتور را برای انتخاب پلیمر بهینه مورد استفاده در نظر گرفت. برای تعیین بهترین وزن مولکولی پلیمر، لازم است نفوذپذیری مخزن و ویسکوزیته نفت در نظر گرفته شود. همچنین مهم است که نقطه ابری محلول پلیمری را در نظر بگیریم، که منعکس کننده پایداری حرارتی پلیمر در آب نمک زیاد و دمای بالا است. اندازه گیری نادرست این پارامتر می تواند منجر به بارش در حین تزریق یا جریان در مخزن شود. یکی دیگر از پارامترهای ضروری، احتباس پلیمر است که مکانیسم‌های احتمالی مسئول کاهش سرعت متوسط ​​مولکول‌های پلیمر در طول جریان آن‌ها از طریق محیط متخلخل را در بر می‌گیرد. احتباس معمولاً به جذب پلیمر نسبت داده می شود، با این حال، برخی از پلیمرها می توانند به صورت مکانیکی در محیط متخلخل یا هیدرودینامیکی در مناطق راکد به دام افتاده باشند. بنابراین، دانستن ترکیب سنگ و سطح جذب پلیمر برای تعیین بهترین آنیونیته (درجه هیدرولیز) مهم است.