کلید واژه ها: رسوب آسفالتین، کشش بین سطحی، کمترین فشار امتزاجی، نانو ذره، عدد بدون بعد باند فهرست مطالبفصل اول: مقدمه 21-1- پیشگفتار 21-1-1- بازیافت اولیه 31-1-2- بازیافت ثانویه 31-1-3- بازیافت ثالثیه (ازدیاد برداشت) 41-1-3-1-تزریق گاز به مخازن نفت 51-3- تزریق گاز دی اکسید کربن در بازیافت نفت 71-4- مشکلات تزریق گاز به مخازن نفت 81-5- مشکل تشکیل رسوب آسفالتین در مخازن نفت 91-6- تعریف آسفالتین 111-7- عوامل عملياتيمؤثر بر تشكيل يا تشديدرسوب آسفالتين 121-8- مکانیزم های تشکیل لخته های آسفالتین 141-8-1- مکانیزم حلالیت 141-8-2- مکانیزم کلوئیدی 151-8-3- مکانیزم انعقاد یا تشکیل توده 151-8-4- مکانیزم الکتروکینتیک 161-9- روش هاي رفع مشکل رسوبات و معايب و مزاياي آنها 161-9-1- روشهاي مکانيکي 171-9-2- روشهاي شيميايي 181-9-3- روشهاي حرارتي 191-9-4- روش نوین تزریق گاز اشباع با نانو ذرات (تزریق هوشمند) 201-10- استفاده از فناوری نانو جهت کاهش رسوب آسفالتین 201-11- روش های تشخیص رسوب آسفالتین 211-11-1- روش ميكروسكوپي 211-11-2- روش جذب نور 221-11-3- روش وزن سنجي 221-11-4- روش هدايت سنجي الكتريكي 221-11-5- بررسي انتقال حرارت در پيش بيني نقطه شروع رسوب 221-11-6- روش ويسكومتري 231-11-7- روش اندازه گیری کشش بین سطحی 231-11-8- روش اندازه گیری عدد بدون بعد باند 241-12- کشش بین سطحی 241-13- معادله کشش سطحی یانگ لاپلاس 261-14- عدد بدون بعد باند 261-15- روش های اندازه گیری کشش بین سطحی 281-15-1- روش برآمدگی لوله مویین 281-15-2- روش قطره آویزان 281-15-3- روش ویلهلمی پلیت 301-15-4- روش حلقه 311-16- امتزاج پذیری دو سیال 32فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته 362-1- اندازه گیری کشش بین سطحی 362-2- اندازه گیری کمترین فشار امتزاجی به روش ناپدید شدن کشش بین سطحی 372-3- مروری بر تحقیقات صورت گرفته بر رسوب آسفالتین 502-4- استفاده از فناوری نانو جهت مقابله با رسوب آسفالتین 522-4-1- تاثیر نوع آسفالتین بر روی عملکرد جذب سطحی و کاتالیستی 56فصل سوم: دستگاه هايآزمايشگاهيونحوهانجامآزمايش ها 623-2- دستگاه چگالی سنج (آنتون پار) 623-3- دستگاه کشش بین سطحی- 700 643-3-1- شرح کلی دستگاه 643-3-2- شرح قطعات دستگاه 673-3-3- راه اندازی کلی دستگاه 693-4- مراحل انجام آزمایش 703-4-1- تمیز کردن کامل سیستم قبل از انجام آزمایش 703-4-2- آماده کردن سوزن تزریق قطره برای روش قطره معلق 703-4-3- وصل کردن دوربین و تنظیم لنز 703-4-4- تنظیم کردن دمای سیستم 713-4-5- پر کردن محفظه دید از سیال محفظه و تزریق قطره 723-4-6- ثبت تصویر قطره 733-4-7- اتمام آزمایش 733-4-8- نگهداری از دستگاه پس از اتمام آزمایش 743-4-9- تمیز کردن دستگاه 743-5- نحوه آنالیز نتایج 753-6- سیالات مورد استفاده 773-7- نحوه استخراج آسفالتین 783-8- آماده سازی محلول ها 79فصل چهارم: بحث در نتایج 834-1- بررسی رسوب آسفالتین با استفاده از محلول های سینتیتیک حاوی آسفالتین 834-1-1- تجزیه و تحلیل کشش بین سطحی تولوئن-نرمال پارافین ها با گاز متان 834-1-2- کشش بین سطحی تولوئن-نرمال پارافین ها با گاز دی اکسید کربن 904-1-3- بررسی اثر درصد آسفالتین بر رسوب آن 1004-1-4- بررسی اثر دما بر رسوب آسفالتین 1034-2- بررسی رسوب در تزریق گازهای متان و دی اکسید کربن به مخازن نفت سنگین با استفاده از اندازه گیری کشش بین سطحی و عدد بدون بعد باند 1044-3- بررسی عملکرد نانو ذرات در رسوب آسفالتین با استفاده از اندازه گیری کشش بین سطحی و عدد بدون بعد باند 1144-3-1- بررسی اثر اضافه شدن نانو ذره اکسید آهن به محلول حاوی آسفالتین در دمای k 15/323 1154-3-2- بررسی اثر اضافه شدن نانو ذره اکسید آهن به محلول حاوی آسفالتین در دمای k 15/3431194-3-3- مطابقت داده های کشش بین سطحی و عدد بدون بعد باند در تحلیل رسوب آسفالتین 1254-3-4- بررسی تاثیر نوع آسفالتین بر عملکرد نانو ذرات اکسید آهن 1284-3-5- بررسی تاثیر درصد نانو ذرات بر میزان رسوب آسفالتین 1334-4- شبیه سازی سازی کمترین فشار امتزاجی با استفاده از نرم افزار های PVTi , PVTp جهت مقایسه با سایر روش های محاسبه کمترین فشار امتزاجی 1374-5- مقایسه داده های آزمایش های بدست آمده به وسیله دستگاه اندازه گیری کشش بین سطحی با مطالعات پیشین 141فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 1445-1- نتیجه گیری 1445-2- پیشنهادات 149فهرست منابع 150ضمیمه 159 فهرست جداول جدول 2- 1: خواص آسفالتین مورد استفاده در آزمایش بررسی نوع آسفالتین 57جدول 3-1: مشخصات کلی دستگاه اندازه گیری کشش بین سطحی 700 67جدول 3-2: مشخصات دو نوع نفت مورد استفاده در آنالیز مکانیزم رسوب آسفالتین در فرآیند تزریق گاز های متان و دی اکسید کربن 77جدول 3-3: ترکیبات نفت مورد استفاده جهت استخراج آسفالتین 78جدول 3-4: ترکیبات محلول های مورد استفاده به عنوان نفت در تمامی آزمایشات...........79جدول 4- 1: روابط کشش بین سطحی بر حسب فشار مخلوط های تولوئن-نرمال هپتان و گاز متان…………….………………………………………………………... 84جدول 4- 2: روابط کشش بین سطحی بر حسب فشار مخلوط های تولوئن-نرمال دکان و گاز متان…………………………………………………………………………………………………….. 86جدول 4- 3: روابط کشش بین سطحی بر حسب فشار مخلوط های تولوئن-نرمال هپتان دارای آسفالتین استخراج شده از نمونه نفت N و گاز متان……………………………………………..88جدول 4- 4: روابط کشش بین سطحی برحسب فشارمخلوط های تولوئن-نرمال دکان دارای آسفالتین استخراج شده از نمونه نفت N وگاز متان……………………………………………….. 90جدول 4- 5: روابط کشش بین سطحی بر حسب فشار مخلوط های تولوئن-نرمال هپتان وگاز دی اکسیدکربن……………………………………………………………... 92جدول 4- 6: روابط کشش بین سطحی بر حسب فشار مخلوط های تولوئن-نرمال دکان و گاز دی اکسید کربن…………………………………………………………...93جدول 4- 7: روابط کشش بین سطحی و کمترین فشار امتزاجی بر حسب فشار مخلوط های تولوئن-نرمال هپتان دارای آسفالتین استخراج شده از نمونه نفت N و گاز دی اکسید کربن….. 95جدول 4- 8: روابط کشش بین سطحی و کمترین فشار امتزاجی بر حسب فشار مخلوط های تولوئن-نرمال دکان دارای آسفالتین استخراج شده از نمونه نفت N و گاز دی اکسید کربن….99جدول 4- 9: مقایسه کمترین فشار امتزاجی در تزریق گازهای متان و دی اکسیدکربن به مخزن نفت B با در نظر گرفتن 3 شیب متفاوت در نمودار کشش بین سطحی بر حسب فشار ….106جدول 4- 10: نسبت کمترین فشار امتزاجی گازهای متان و دی اکسید کربن و نفت B، در بازه های دوم و سوم نسبت به بازه ی اول………………………………………….107جدول 4- 11: روابط کشش بین سطحی برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی 1درصد وزنی نانو ذره اکسید آهن) از محلول Sample-H40N با گاز دی اکسید کربن در دمای K15/323 ………………………………..……………………..116جدول 4- 12: روابط عدد بدون بعد باند برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی یک درصد وزنی نانو ذره اکسید آهن) از محلول Sample-H40N با گاز دی اکسید کربن در دمایK 15/323……………………………………….……………….119جدول 4- 13: روابط کشش بین سطحی برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی یک درصد وزنی نانو ذره اکسید آهن) از محلول Sample-H40N با گاز دی اکسید کربن در دمایK 15/343…………………………………………………... 121جدول 4- 14: روابط عدد بدون بعد باند برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی یک درصد وزنی نانو ذره اکسید آهن) از محلول Sample-H40N با گاز دی اکسید کربن در دمایK 15/343…………………………………………………………….123جدول 4- 15: مقایسه شیب نمودارهای کشش بین سطحی بر حسب فشار در دو بازه ی اول و دوم در دو دمای 15/323 و 15/343 کلوین………………………………….123جدول 4- 16: مقایسه شیب نمودارهای عدد بدون بعد باند بر حسب فشار در دو بازه ی اول و دوم در دو دمای 15/323 و 15/343 کلوین…………………………………………... 124جدول 4- 17: مقایسه نسبت شیب بازه دوم نسبت به بازه ی اول در نمودار کشش بین سطحی بر حسب فشار برای دو محلول حاوی آسفالتین نمونه نفت N و Bدر حضور و عدم حضور نانو ذره اکسید آهن در دمایK 15/323………………………………………..132جدول 4- 18: مقایسه نسبت شیب بازه دوم نسبت به بازه ی اول در نمودار عدد بدون بعد باند بر حسب فشار برای دو محلول حاوی آسفالتین نمونه نفت B و N در حضور و عدم حضور نانو ذره اکسید آهن در دمایK 15/323……………………………………………….132جدول 4- 19: روابط کشش بین سطحی برحسب فشار برای مقادیر مختلف (الف-بدون نانو ذره، ب-5/0 درصد وزنی و ج-1درصد وزنی) از نانو ذره اکسید آهن در محلول Sample-H25N و گاز دی اکسید کربن در دمایK 15/343………………………………... 135جدول 4- 20: روابط عدد بدون بعد باند با فشار برای مقادیر مختلف نانوذره ( الف-بدون نانو ذره، ب- 5/0 درصد وزنی و ج- 1 درصد ورنی) از نانو ذره اکسید آهن در محلول Sample-H25N و گاز دی اکسید کربن در دمایK 15/343…………………………………..136جدول 4- 21: ترکیب گازهای تزریقی مورد مطالعه………………………………... 137جدول 4- 22: ویژیگی های کلی مخزن مورد مطالعه……………………………..138جدول 4- 23: مقایسه کشش بین سطحی نرمال هپتان و گاز دی اکسید کربن با داده های مطالعات پیشین……………….……………………………………….142 فهرست شکل ها شکل 1-1: دستگاه اندازه گیری میزان جریان حرارت جهت اندازه گیری رسوب آسفالتین. 23شکل 1-2: نیروهای وارد شده به مولکول مایع درون مایع و در سطح آن 25شکل 1-3: شماتیک یک قطره آویزان نفت در مجاورت یک گاز. 27شکل 1-4: اندازه گیری کشش بین سطحی به وسیله روش لوله مویین برای سیالات با ترشوندگی مختلف. 28شکل 1-5: شماتیک قطره نفت در اندازه گیری کشش بین سطحی به وسیله روش قطره آویزان. 29شکل 1-6: اندازه گیری کشش بین سطحی با روش ویلهلمی پلیت با استفاده از نیروسنج. 30شکل 1-7: اندازه گیری کشش بین سطحی با روش حلقه بوسیله نیروسنج 31شکل 2-1: مقایسه روش های اندازه گیری حداقل فشار امتزاج پذیری 39شکل 2-2: کشش بین سطحی نفت و دی اکسیدکربن بر حسب فشار در دمای 27 درجه سانتی گراد.. 40شکل 2-3: نمودار بازیافت نفت در فرآیند ازدیاد برداشت بر حسب تزریق گاز CO2 با تزریق گاز به مغزه.. 41شکل 2-4: نتایج اندازه گیری حلالیت نفت خام و دی اکسیدکربن بر حسب فشار در دمای درجه سانتی گراد 27. 42شکل 2-5: کشش بین سطحی نفت و دی اکسیدکربن بر حسب فشار در دمای 27 درجه سانتی گراد. 42شکل 2-6: مقایسه ی دو روش اندازه گیری کشش بین سطحی در فشار های بالا 1-قطره ی آویخته 2-لوله مویین. 43شکل 2-7: کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار تعادلی. 44شکل 2-8: تاثیر دما بر کمترین فشار امتزاجی هپتان، هگزادکان و گازوییل با گاز نیتروژن. 46شکل 2-9: شماتیک رسوب آسفالتین در تزریق گاز دی اکسید کربن با استفاده از اندازه گیری کشش بین سطحی. 48شکل 2-10: تاثیر افزایش دما بر کمترین فشار امتزاجی در اولین تماس و کمترین فشار امتزاجی یک نمونه نفت خام و گاز دی اکسید کربن 49شکل 2-11: تاثیر دما بر کشش بین سطحی نفت خام و گاز دی اکسید کربن در فشارهای مختلف. 50شکل 2-12: نرخ جذب سطحی انواع آسفالتین های مورد استفاده در آزمایش 58شکل 2-13: تمایل به جذب (KL) و قابلیت جذب (Qm) بر روی نانوذرات اکسید آهن برای انواع آسفالتین ها. 59شکل 2-14: تاثیر نسبت H/C بر روی Qm. 59شکل 2-15: تاثیر میزان نیتروژن موجود در آسفالتین بر روی Qm 60شکل 3-1: شماتیکی از دستگاه اندازه گیری چگالی(آنتوان پار)……………………..…... 63شکل 3-2: شماتیک دستگاه اندازه گیری کشش بین سطحی-700. 66شکل 3-3: تصویر محفظه ی اصلی دستگاه. 68شکل 3-4: نمایی از قسمت دیداری دستگاه. 69شکل 3-5: لنز دوربین و قسمت های مختلف تنظیم آن. 71شکل 3-6: تطبیق دهنده دوربین. 71شکل 3-7: نمونه ای از نمودارهای کشش بین سطحی(الف)، عدد بدون بعد باند(ب) و حجم قطره نفت(ج) بر حسب زمان برای یک فشار و دمای مشخص. 76شکل 4- 1: نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار محلول های تولوئن- نرمال هپتان و گاز متان در دمایK 15/323. 84شکل 4- 2: نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار محلول های تولوئن- نرمال دکان و گاز متان در دمای K15/323 . 85شکل 4- 3: نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار محلول های تولوئن- نرمال هپتان دارای آسفالتیناستخراج شده از نمونه نفت N و گاز متان در دمایK 15/323. 87شکل 4- 4: نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار محلول های تولوئن- نرمال دکان دارای آسفالتین استخراج شده از نمونه نفت N و گاز متان در دمای K 15/323. 89شکل 4- 5: نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار محلول های تولوئن- نرمال هپتان و گاز دی اکسید کربن در دمای K15/323. 91شکل 4- 6: نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار محلول های تولوئن- نرمال دکان و گاز دی اکسید کربن در دمای K15/323. 92شکل 4-7: نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار محلول های تولوئن- نرمال هپتان دارای 5 درصد وزنی آسفالتین استخراج شده از نمونه نفت N و گاز دی اکسید کربن در دمای K 15/323. 94شکل 4-8: نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار محلول های تولوئن- نرمال دکان دارای آسفالتین استخراج شده از نمونه نفت N و گاز دی اکسید کربن در دمای K15/323. 97شکل 4-9: نمودار کشش بین سطحی تعادلی بر حسب فشار محلول های سه جزیی از تولوئن- نرمال دکان-نرمال هپتان و گاز دی اکسید کربن در دمای K15/323. 100شکل 4-10: نمودار کشش بین سطحی بر حسب فشار برای درصد های مختلف آسفالتین نفت Nدر یک محلول حاوی 25 درصد نرمال هپتان و 75 درصد تولوئن در دمای K 15/323. 101شکل 4-11: نمودار شدت رسوب آسفالتین بر حسب فشار برای درصد های مختلف آسفالتین نفت Nدر یک محلول حاوی 25 درصد نرمال هپتان و 75 درصد تولوئن در دمای K 15/323. 102شکل 4-12: نمودار کشش بین سطحی بر حسب فشار در دماهای مختلف برای محلول Sample-H25N با گاز دی اکسید کربن. 103شکل 4-13: مقایسه کشش بین سطحی گاز دی اکسید کربن و متان با نمونه نفت B بر حسب فشار با فرض عملکرد گاز متان (وجود سه شیب در نمودار ) مشابه با گاز دی اکسید کربن. 105شکل 4-14: مقایسه کشش بین سطحی گاز دی اکسید کربن و متان با نمونه نفت B بر حسب فشار با فرض عملکرد گاز متان (عملکرد نمودار به صورت تابع درجه 2) متفاوت با گاز دی اکسید کربن. 105شکل 4-15: نمودار حجم قطره نفت بر حسب فشار در بالک الف) گاز دی اکسید کربن ب) گاز متان. 108شکل 4-16: نمودار عدد بدون بعد باند بر حسب فشار در تزریق گازهای متان و دی اکسید کربن به نفت B. 109شکل 4-17: نمودار کشش بین سطحی نمونه نفت N و گاز های دی اکسید کربن و متان بر حسب فشار. 111شکل 4-18: نمودار عدد بدون بعد باند نمونه نفت N و گاز های دی اکسید کربن و متان بر حسب فشار. 111شکل 4-19: مقایسه داده های کشش بین سطحی بر حسب فشار نمونه نفت B با محلول تولوئن حاوی 10 درصد وزنی آسفالتین نمونه نفت Bو گاز دی اکسید کربن در دمایK15/323. 113شکل 4-20: مقایسه داده های عدد بدون بعد باند بر حسب فشار نفت Bبا محلول تولوئن حاوی 10 درصد وزنی آسفالتین نمونه نفت Bو گاز دی اکسید کربن در دمایK15/323. 113شکل 4-21: نمودار کشش بین سطحی برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی 1درصد وزنی نانو ذره اکسید آهن) از محلول Sample-H40N با گاز دی اکسید کربن در دمایK 15/323. 115شکل 4-22: نمودار عدد بدون بعد باند برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی 1 درصد وزنی نانو ذره اکسید آهن) از محلول Sample-H40N با گاز دی اکسید کربن در دمایK 15/323. 118شکل 4-23: نمودار کشش بین سطحی برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی یک درصد وزنی نانو ذره اکسید آهن) از محلول Sample-H40Nبا گاز دی اکسید کربن در دمایK 15/343. 120شکل 4-24: نمودار عدد بدون بعد باند برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی یک درصد وزنی نانو ذره اکسید آهن) از محلول Sample-H40N با گاز دی اکسید کربن در دمای K15/343. 122شکل 4-25: نمودار کشش بین سطحی و عدد بدون بعد باند بر حسب فشار محلول Sample-H25B فاقد نانو ذره در دمای K15/323. 126شکل 4-26: نمودار کشش بین سطحی و عدد بدون بعد باند بر حسب فشار محلول Sample-H25B حاوی نیم درصد وزنی نانو ذره در دمای K15/323 127شکل 4-27: نمودار کشش بین سطحی برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی نیم درصد وزنی نانو ذره) از نانو ذره اکسید آهن در محلول Sample-H25B و گاز دی اکسید کربن در دمای K 15/323 128شکل 4-28: نمودار عدد بدون بعد باند برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی نیم درصد وزنی نانو ذره) از نانو ذره اکسید آهن در محلول Sample-H25B و گاز دی اکسید کربن در دمای K 15/323 129شکل 4-29: نمودار کشش بین سطحی برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی نیم درصد وزنی نانو ذره) در محلول Sample-H25N و گاز دی اکسید کربن در دمای K 15/323. 130شکل 4-30: نمودار عدد بدون بعد باند برحسب فشار برای دو حالت (1- فاقد نانو ذره و 2-حاوی نیم درصد وزنی نانو ذره) در محلول Sample-H25N و گاز دی اکسید کربن در دمای K 15/323. 131شکل 4-31: نمودار کشش بین سطحی برحسب فشار برای مقادیر مختلف ( الف-بدون نانو ذره، ب- 5/0درصد وزنی و ج-1درصد ورنی) از نانو ذره اکسید آهن در محلول Sample-H25Nو گاز دی اکسید کربن در دمای K 15/343 133شکل 4-32: نمودار عدد بدون بعد باند برحسب فشار برای مقادیر مختلف ( الف-بدون نانو ذره، ب- 5/0 درصد وزنی و ج- 1درصد ورنی) از نانو ذره اکسید آهن در محلول Sample-H25N و گاز دی اکسید کربن در دمای K 15/343 135شکل 4-33: مقایسه میزان فشار حلالیت گازهای مختلف درون نفت مورد مطالعه با استفاده از دو روش لوله قلمی و حباب بالارونده. 139شکل 4-34: مقایسه حداقل فشار امتزاجی مخلوط گاز هیدروکربوری و دی اکسید کربن حاصل از دو روش حباب بالارونده و لوله قلمی. 140 فهرست نشانه های اختصاریپارامترنشانه اختصاریواحدضریب تصحیحC(-)غلظت اولیه آسفالتینC0mmol/gغلظت تعادلی آسفالتینCemmol/gچگالیDg/cm3قطر کره فرضی سازنده قطرهDecmقطر قسمتی از قطره که می خواهد از مجرا جدا شودDscmنیروFNامتزاج پذیری در اولین تماسMPaانحنای متوسط قطرهHcmتمایل به جذب سطحیKLl/gجرم نانو ذراتMgامتزاج پذیری در چندین تماسMPaکم ترین فشار امتزاج پذیریMPaفشار در فصل مشترک PPaفشار مويينگيPaمیزان آسفالتین جذب شدهQemmol/gشعاع حلقهRcmدرصد بازيافت%شعاع انحنای اصلی سطح مشترکRcmاشباع آب(-)دماTKزمانsحجم محلولVcm3بعد مکانcmکشش بین سطحیmN/mاختلاف چگالي دو فازg/cm3گرانرويcpزاويه شيب(-)چگالیg/cm3عدد بدون بعد باند(-) مقدمه 1-1-پیشگفتارمیزان تولید روزانه نفت در ایران حدود 4 میلیون بشکه برآورد شده‌است. هم‌اکنون حدود ۸۰ درصد از میادین نفت ایران در نیمه دوم عمر خود قرار دارند. و بر اساس اداره اطلاعات انرژی آمریکا، چاه‌های ایران سالانه ۸ تا ۱۳ درصد از توان تولید نفت خود را از دست می‌دهند]1[.با افت مداوم فشار مخزن، دبی تولید رفته رفته کم شده تا جایی که دیگر تولید طبیعی از مخزن مقرون به صرفه نخواهد بود. این نقطه زمانی اتفاق می افتد که بازیابینفت از مخزن به نسبت پائین است. این بازیابی برای مخازن ایران حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد است؛ به عبارتی 80 تا 85 درصد کل نفت مخزن در سازند باقی می ماند. اﻓﺰاﯾﺶ ﻗﯿﻤﺖ ﺟﻬﺎﻧﯽ ﻧﻔﺖﺧﺎم و ﻧﯿﺎز روز اﻓﺰون ﮐﺸﻮرﻫﺎي ﺟﻬﺎن ﺑﻪ اﯾﻦ اﻧﺮژي، ﻣﻬﻨﺪﺳﯿﻦ ﻣﺨﺰن را واداﺷﺘﻪ ﺗﺎ ﺑﺎ طراحیﺷﯿﻮه ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﻣﻤﮑﻦ، ﺑﯿﺸﺘﺮﯾﻦ ﺗﻮﻟﯿﺪ را از ﻣﺨﺎزن ﻧﻔﺘﯽ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر دﺳﺖﯾﺎﺑﯽ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻫﺪف، ﻧﯿﺎز اﺳﺖ ﮐﻪ ﻗﺒﻞ از اﻧﺠﺎم ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺑﺎزﯾﺎﺑﯽ ﻧﻔﺖ از ﻣﯿﺪان ﻧﻔﺘﯽ، ﺑﻪ ﺻﻮرت آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫـﺎي ﻣـﻮﺛﺮ ﺑـﺮ ﺗﻮﻟﯿـﺪﻧﻔﺖ ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ و ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﯿﺮد. ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺑﺨﺶ ﮐﻮﭼﮑﯽ از ﻧﻔﺖ ﺧﺎم ﺑﻌﺪ از ﺑﺎزﯾﺎﻓﺖ اوﻟﯿﻪ و ﺛﺎﻧﻮﯾﻪ و ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪﺑﻪ ارزﺷﻤﻨﺪي اﯾﻦ منبع اﻧﺮژي، روشﻫﺎي ازدﯾﺎد ﺑﺮداﺷﺖ ﺑﺮاي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺑﺎﻗﯿﻤﺎﻧﺪه ﻧﻔﺖ ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. روشﻫﺎي ازدﯾﺎد ﺑﺮداﺷﺖ، ﺷﺎﻣﻞ روشﻫﺎ و ﺷﯿﻮهﻫﺎﯾﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﻪ اﻓﺰاﯾﺶ ﺑﺎزﯾﺎﺑﯽ ﻧﻬﺎﯾﯽ ﻧﻔﺖ ﻣﻨﺠﺮ ﻣﯽﺷﻮند]2-3[. بعد از تولید طبیعی نوبت به تولید ثانویه و ثالثیه از مخازن نفت می رسد. 1-1-1- بازیافت اولیهمخزن هیدروکربوری ساختاری است متخلخل و نفوذپذیر در زیرزمین که انباشتی طبیعی از هیدروکربورها را به صورت مایع و یا گاز در خود جای داده و به وسیله ی سنگ های غیرتراوا از محیط اطراف مجزا گردیده است. به تولید طبیعی نفت در ابتدای عمر مخزن بازیابی اولیه گفته می شود. برداشت اولیه یا تولید طبیعی به استحصال نفت تحت مکانیسم های رانش طبیعی موجود در مخزن و بدون استفاده از انرژی خارجی نظیر آب و گاز اطلاق می شود. از یک مخزن تا مدت تقریباً کمی می توان به طورطبیعی تولیدی اقتصادی داشته باشیم. در تولید طبیعی از مخزن رانش نفت به علت مکانیسم های خاصی انجام می پذیرد که در زیر فهرست شده است] 2-3[. 1-1-2- بازیافت ثانویهﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﺗﺪرﯾﺠﯽ اﻧﺮژي ﻃﺒﯿﻌﯽ ﻣﺨﺰن (اﻓﺖ ﻓﺸﺎر) ﻧﺎﺷﯽ از ﺗﻮﻟﯿﺪ و رﺳـﯿﺪن ﺑـﻪ ﺷـﺮاﯾﻂ ﻏﯿﺮاﻗﺘﺼـﺎدي، ﺑـﻪ ﻣﻨﻈـﻮر اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯿﺰان ﺑﺎزﯾﺎﺑﯽ ﻧﻔﺖ، اﻧﺮژي ﻻزم از ﺧﺎرج ﺑﻪ ﻣﺨﺰن داده ﻣﯽﺷﻮد. اﯾﻦ اﻧﺮژي ﻣﻌﻤﻮلاًﺑﺎ ﺗﺰرﯾﻖ آب ﯾﺎ ﮔﺎز ﺑـﻪ ﻣﺨـﺰن اﻧﺠﺎم ﻣﯽﮔﯿﺮد. روشﻫﺎي ﻋﻤﻠﯽ ﺑﺮاي اﻓﺰاﯾﺶ ﺑﺎزﯾﺎﻓﺖ ﺛﺎﻧﻮﯾﻪ ﻧﻔﺖ ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از:الف) ﺳﯿﻼب زﻧﯽ ﺑﻮﺳﯿﻠﻪ آبب) ﺣﻔﻆ ﻓﺸﺎر ﻣﺨﺰن 1-1-3- بازیافت ثالثیه (ازدیاد برداشت)ﻋﻮاﻣﻞ ﻣﺘﻌﺪدي ﻣﻮﺟﺐ ﮐﺎﻫﺶ و ﯾﺎ ﻋﺪم ﻣﻮﻓﻘﯿﺖ ﮐﺎرﺑﺮد روشﻫﺎي ﺑﺎزﯾﺎﻓﺖ ﺛﺎﻧﻮﯾﻪ ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ. از ﺟﻤﻠﻪ اﯾﻦ ﻋﻮاﻣﻞ ﻣﯽﺗﻮان ﺑﻪ وﺟﻮد ﻧﯿﺮوﻫﺎي ﻣﻮﺋﯿﻨﮕﯽ و ﭘﺎﯾﯿﻦ ﺑﻮدن ﺿﺮﯾﺐ ﺟﺎروﯾﯽ[1] ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﻏﯿﺮ ﻫﻤﮕﻦ ﺑﻮدن ﺳﻨﮓ ﻣﺨﺰن اﺷﺎره ﮐﺮد. ﻣﺠﻤﻮع ﺑﺎزﯾﺎﺑﯽ ﻧﻬﺎﯾﯽ ﻧﻔﺖ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش اوﻟﯿﻪ و ﺛﺎﻧﻮﯾﻪ ﮐﻤﺘﺮ از 50 درﺻﺪ ﻧﻔﺖ در ﺟﺎي اوﻟﯿﻪ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. در ﻃـﻮل ﻋﻤـﺮ ﯾـﮏ ﻣﺨـﺰن زﻣﺎﻧﯽ وﺟﻮد دارد ﮐﻪ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﯾﮏ ﺑﺸﮑﻪ ﻧﻔﺖ ﺑﯿﺸﺘﺮ از ﻗﯿﻤﺖ ﻓـﺮوش آن ﻣـﯽ ﺷـﻮد. در اﯾـﻦ ﺣﺎﻟـﺖ ﺗﻮﻟﯿـﺪ از ﻣﺨـﺰن ﻧﺎﮐﺎرآﻣﺪ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ در ﺣﺎﻟﯽ ﮐﻪ ﺑﯿﺶ از 50 درﺻﺪ ﻧﻔﺖ درﺟـﺎ در ﻣﺨـﺰن ﺑـﺎﻗﯽ ﻣﺎﻧـﺪه اﺳـﺖ. در اﯾـﻦ ﺻـﻮرت و ﺑـﻪ ﻋﻠـﺖ ﻏﯿﺮاﻗﺘﺼﺎدي ﺑﻮدن روشﻫﺎي اوﻟﯿﻪ و ﺛﺎﻧﻮﯾﻪ، اﻓﺰاﯾﺶ ﺑﺎزﯾﺎﺑﯽ ﻧﻔﺖ در ﺟﻬﺖ ﺗﺴﻬﯿﻞ ﺣﺮﮐﺖ ﻧﻔﺖ ﺗﻠﻪ اﻓﺘـﺎده ﻣـﻮرد ﺑﺮرﺳـی ﻗﺮار ﻣﯽﮔﯿﺮد. در اﯾﻦ روشﻫﺎ ﺗﻤﺮﮐﺰ اﺻﻠﯽ ﺑﺮ روي ﺑﺮﻫﻢﮐﻨﺶ ﻧﯿﺮوﻫﺎي ﮔﺮاﻧﺮوي و ﻣـﻮﺋﯿﻨﮕﯽ ﺑـﯿﻦ ﺳـﻨﮓ، ﻧﻔـﺖ و ﺳـﯿﺎل ﺗﺰرﯾﻘﯽ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. روشﻫﺎي از ﺑﺎزﯾﺎﻓﺖ ﺛﺎﻟﺜﯿﻪ اﺻﻄﻼﺣﺎً ازدﯾﺎد ﺑﺮداﺷﺖ ﻧﻔﺖﻧﺎﻣﯿﺪه ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ]4[.روشﻫﺎي ازدﯾﺎد ﺑﺮداﺷﺖ ﻧﻔﺖ ﺷﺎﻣﻞ:الف) ﺳﯿﻼب زﻧﯽ ﺑﺎ آبب) روشﻫﺎي ﮔﺮﻣﺎﯾﯽ (ﺗﺤﺮﯾﮏ ﺑﺎ ﺑﺨﺎر، ﺳﯿﻼب زﻧﯽ ﺑﺎ ﺑﺨﺎر، راﻧﺶ ﺑﺎ آب داغ، اﺣﺘﺮاق درون ﻣﺨﺰن)ج) روشﻫﺎي ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ (ﺳﯿﻼبزﻧﯽ ﺑﺎ ﭘﻠﯿﻤﺮ، ﻣﻮاد ﮐﺎﻫﺶ دﻫﻨﺪه ﮐﺸﺶ بین ﺳﻄﺤﯽ، ﻣﻮاد ﻗﻠﯿﺎﺋﯽ و ﻣﯿﺴﻼر/ﭘﻠﯿﻤﺮ)د) روشﻫﺎي اﻣﺘﺰاج ﭘﺬﯾﺮي (ﮔﺎز ﻫﯿﺪروﮐﺮﺑﻦ، دي اﮐﺴﯿﺪ ﮐﺮﺑﻦ و ﻧﯿﺘﺮوژن)ه) روش های میکروبی و ترکیبی] 2[.ﻫﺪف ﻫﺮ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ازدﯾﺎد ﺑﺮداﺷﺖ، ﺑﻪ ﺣﺮﮐﺖ در آوردن ﻧﻔﺖ ﺑﺎﻗﯿﻤﺎﻧﺪه ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ ﮐـﻪ به اﻓـﺰاﯾﺶ ﺑـﺎزده ﺟـﺎروﺑﯽ ﺣﺠﻤـﯽ و ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﯾﯽ ﻣﻨﺠﺮ ﻣﯽﺷﻮد.ﺑﺎزده ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﯾﯽ ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ وﯾﺴﮑﻮزﯾﺘﻪ ﻧﻔﺖ (روشﻫﺎي ﮔﺮﻣﺎﯾﯽ) ﯾﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﻧﯿﺮوﻫﺎي ﻣﻮﺋﯿﻨﮕﯽ ﯾﺎ ﮐﺸﺶ ﺳﻄﺤﯽ (ﺳﯿﻼبزﻧﯽ ﺑﺎ ﻣﻮاد اﻣﺘﺰاجﭘﺬﯾﺮ) اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽﯾﺎﺑﺪ. ﺑﺎزده ﺟﺎروﺑﯽ ﺣﺠﻤﯽ ﺑﺎ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺤﺮكﭘﺬﯾﺮي ﺑﯿﻦ ﻣﺎده ﺗﺰرﯾﻖ ﺷﺪه و ﻧﻔﺖ ﺑﺎﻗﯿﻤﺎﻧﺪه درﺟﺎ (ﺳـﯿﻼب زﻧـﯽ ﺑـﺎ ﭘﻠﯿﻤـﺮ) اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽﯾﺎﺑﺪ] 4[.یکی از روش های ازدیاد برداشت از مخازن نفتی، تزریق گاز می باشد که در ادامه شرح داده می شود. 1-1-3-1-تزریق گاز به مخازن نفتتزریق گاز به میادین نفتی یکی از روش های ازدیاد برداشت از مخازن نفت می باشد که جهت جلوگیری از کاهش فشار مخزن و تثبیت میزان استخراج نفت از یک مخزن نفتی انجام می‌شود. این روش از سال ۱۹۵۰ میلادی در دنیا استفاده شده است. تزریق گاز به دلیل کم‌هزینه تر بوددر مقایسه با حفر چاه‌های جدید مورد استقبال قرار گرفت. در این روش از گازهای هیدروکربنی مثل متان و اتان، گاز دی اکسید کربن و گاز ازتاستفاده می‌شود. سیال های جابه جا کننده مانند نیتروژن، دی اکسید کربن، گازهای دودکش، گازهای طبیعی و گازهای طبیعی غنی شده، تحت شرایط خاص فشاری، دمایی و ترکیبات نفت خام امتزاج پذیر هستند و جهت جابه جا کردن نفت خام به مخزن تزریق می شوند. سیلاب زنی توسط گاز بعضی اوقات در بازیافت نفت پس از بازیافت اولیه و سیلاب زنی آب انجام می شود. گاز از طریق همان چاه هایی که آب تزریق شده به مخزن تزریق می شود. زمانی که گاز به مخزن تزریق می شود در جلو جبهه تزریق شده یک ناحیه ی گذرا امتزاج پذیر مابین گاز و هیدروکربن های سبک تشکیل می شود و این محلول نفت و گاز به طرف چاه های تولیدی به جلو رانده می شود. در فرآیند ازدیاد برداشت از مخازن، تزریق گاز با متورم کردن نفت، کاهش ویسکوزیته، کاهش دانسیته و اعمال اثر اسیدی بر روی سنگ مخزن و تبخیر و جدا شدن ترکیبات هیدروکربنی (C3-C30) از نفت باعث بازیافت نفت می شود. هدف نهایی از تزریق گاز و افزایش ضریب بازیافت مخازن نفت، نسبت به تولید طبیعی می‌باشد]5[. گاز طبیعی، جهت تزریق گاز از انواع امتزاجی و غیرامتزاجی بسته به شرایط دما، فشار و سیال مخزن، کاربرد دارد. گاز دی‌اکسید کربن اغلب جهت تزریق گاز از نوع امتزاجی و بعضاً غیر امتزاجی کاربرد دارد. اما نیتروژنجهت تزریق گاز از نوع امتزاجی با شرایطی محدود و اغلب به صورت غیر امتزاجی در مخازن شکافدار و بدون شکاف، جهت تثببیت فشار مخزن کاربرد دارد. از مهم‌ترین خصوصیات نیتروژن این است که جانشین مناسبی برای گاز متان بوده و رسوب آسفالتین و خوردگی ایجاد نمی‌کند. حالت امتزاجی گاز ازت و نفت‌های سبک حدوداً مثل گاز متان است، امتزاج گاز ازت و نفت‌های سبک به واسطه‌ی تبخیر ترکیبات سبک و میانی نفت در فاز گاز در اثر تماس‌های متوالی و مکرر گاز و نفت است ]6[. کمترین فشار امتزاجیازت و نفت‌های سبک از متان بالاتر است. مطالعات نشان داده‌اند که اگر مقدار متان نفت مخزن بالاتر از 40 درصد مولی باشدکمترین فشار امتزاجیدو گاز ازت و متان مساوی‌اند. در صورتی که شرایط ذکر شده جهت تزریق امتزاجی گاز فراهم نباشد (فشار و نوع سیال مخزن)، تزریق از نوع غیرامتزاجی و با هدف تثبیت فشار و یا در پروژه‌های ریزش ثقلی انجام می‌گیرد. گاه با توجه به پارامترهای سنگ مخزن از جمله فشار موئینگی و تر شوندگی، تراوایی نسبی و هم‌چنین مشخصات فیزیکی نفت، تزریق گاز غیرامتزاجی کارآیی مناسب را ندارد ]7[. در ادامه تئوری تزریق گاز دی اکسید کربن به عنوان یک گاز امتزاج پذیر در تزریق به مخازن نفتی شرح داده می شود.پس از برداشت اولیه و ثانویه مقدار زیادی از نفت در مخازن باقی می ماند که به آن نفت باقی مانده[2] گفته می شود.یکی از دلایل اصلی به تله افتادن نفت خام در مخازن نفتی فعل وانفعالات سنگ و سیال مخزن است که ناشی از نیروهای مویینگی[3]می باشد این نیروها مانع از جریان نفت در محیط متخلخل سنگ می شوند] 4[.اگر کشش بین سطحی[4] بین سیال تزریق شده و نفت به تله افتاده به صفر برسد نیروی مویینگی به کمترین مقدار خود می رسد. یکی از روشهای کاهش کشش بین سطحی، فراهم آوردن شرایط عملیاتی مناسب جهت امتزاج پذیر[5] شدن سیال تزریقی و نفت خام می باشد. تحت این شرایط کشش بین سطحی به صفر نزدیک شده و بازیافت نفت می تواند به بیشترین مقدار خود برسد. از این رو نیاز است که به توسعه ی بررسی امتزاج پذیری بین گاز تزریقی و نفت خام در فرآیند ازدیاد برداشت به وسیله ی گاز تزریقی پرداخته شود تا بتوان مقدار عظیمی از نفت به دام افتاده را به حرکت در آورده و بازیافت نفت بهبود بخشید] 3-5[.