افزایش برداشت نفت یکی از مهمترین اهداف در مدیریت مخازن نفتی است؛ زیرا حجم زیادی از نفت پس از روشهای معمول استخراج در مخازن باقی میماند. یکی از پیشرفتهترین روشهای EOR، استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت است. در این روش، CO₂ به عنوان یک ماده تزریقی وارد مخازن نفتی میشود تا میزان بازیافت نفت افزایش یابد. این روش نه تنها به استخراج نفت کمک میکند، بلکه میتواند به کاهش انتشار گازهای گلخانهای نیز منجر شود، زیرا CO₂ در مخازن زیرزمینی ذخیره میشود.
در زیر مشخصات گاز کربن دیاکسید (CO₂) به صورت جدول نمایش داده شده است:
| ویژگی | شرح |
| فرمول شیمیایی | CO₂ |
| حالت فیزیکی در دما و فشار اتاق | گاز |
| چگالی | 1.977 کیلوگرم بر مترمکعب (در دمای 0 درجه سانتیگراد و فشار 1 اتمسفر) |
| نقطه ذوب | -56.6 درجه سانتیگراد |
| نقطه جوش | -78.5 درجه سانتیگراد (در فشار اتمسفر) |
| ویسکوزیته | 0.0145 پویزه (در دمای 0 درجه سانتیگراد) |
| چگالی مولی | 44.01 گرم بر مول |
| نقطه بحرانی | 31.1 درجه سانتیگراد و 73.8 اتمسفر |
| سازگاری با آب | CO₂ به راحتی در آب حل میشود و اسید کربنیک (H₂CO₃) تشکیل میدهد |
| خطرات | در غلظتهای بالا میتواند باعث خفگی و مسمومیت شود |
| ویژگیهای زیستمحیطی | گاز گلخانهای است که باعث تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی میشود |
چگونه CO₂ بازیافت نفت را افزایش میدهد؟
کربن دیاکسید برای افزایش برداشت نفت، یکی از روشهای نوین و کارآمد در صنعت نفت است که با بهرهگیری از خواص شیمیایی و فیزیکی CO₂، میزان نفت استخراجشده از مخازن را افزایش میدهد. این گاز در فشار بالا تزریق میشود تا با تغییر ویژگیهای نفت و تحریک جریان آن، بازیافت نفت تسهیل شود. تزریق CO₂ به مخازن، مکانیسمهای مختلفی را فعال میکند که باعث بهبود بهرهوری میگردد.
- کاهش ویسکوزیته نفت:
کربن دیاکسید در نفت حل شده و ویسکوزیته آن را کاهش میدهد. این امر باعث میشود نفت روانتر شده و راحتتر از منافذ سنگها جریان پیدا کند. - افزایش فشار مخزن:
تزریق CO₂ به مخزن، فشار آن را بالا میبرد و نفتی که به دلیل کاهش فشار اولیه به دام افتاده بود، دوباره به حرکت درمیآید. - کاهش کشش بینسطحی:
CO₂ کشش بین نفت و آب را کاهش میدهد که باعث میشود نفت محبوسشده در منافذ سنگی آزاد شود و به سمت چاههای تولیدی جریان پیدا کند. - ایجاد مکانیزم جابجایی نفت:
CO₂ به شکل سوپرفلوئید میتواند به لایههای عمیقتر و منافذ ریز نفوذ کند، جایی که روشهای معمول قادر به دسترسی نیستند. - افزایش انحلال نفت:
CO₂ میتواند در نفت حل شود و حجم آن را افزایش دهد که این امر به تسهیل جریان نفت در مخزن کمک میکند.
با استفاده از این مکانیزمها، کربن دیاکسید برای افزایش برداشت نفت یک راهکار مؤثر برای بهرهبرداری بهینه از مخازن نفتی است.
فرآیند تزریق کربن دیاکسید برای افزایش برداشت نفت
فرآیند استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت، شامل چندین مرحله دقیق است که برای به حداکثر رساندن کارایی طراحی شدهاند:
1.تزریق کربن دیاکسید به مخزن نفت
CO₂ به صورت گاز یا مایع تحت فشار بالا به مخزن تزریق میشود. هدف از این مرحله، افزایش فشار درون مخزن و فعالسازی مکانیزمهای بازیافت است. این تزریق معمولاً در چاههای تزریقی انجام میشود که به طور استراتژیک در مخزن قرار داده شدهاند.
2.ذوب شدن CO₂ در نفت
کربن دیاکسید تزریقشده به مخزن نفتی، به سرعت با نفت حل شده و تغییرات شیمیایی در آن ایجاد میکند که منجر به کاهش ویسکوزیته نفت میشود. این کاهش ویسکوزیته به معنای کاهش غلظت و چسبندگی نفت است که باعث میشود نفت روانتر و رقیقتر شود.
نتیجه این فرآیند، تسهیل جریان نفت در داخل منافذ سنگی مخزن و افزایش توان آن برای حرکت به سمت چاههای تولیدی است. بنابراین، تزریق CO₂ کمک میکند تا نفت باقیمانده با سهولت بیشتری استخراج شود.
3.تحمیل فشار و تحریک جریان نفت
تزریق CO₂ به مخازن نفتی یکی از روشهای کارآمد برای جبران افت فشار طبیعی مخزن است. این گاز تحت فشار بالا به مخزن تزریق میشود و با افزایش فشار درون مخزن، نفت باقیمانده را به سمت چاههای تولیدی سوق میدهد. این مکانیزم، جریان نفت را بهبود بخشیده و برداشت نفت را حتی از مناطقی که دسترسی دشوار دارند، ممکن میسازد.
این روش به ویژه در مخازنی که فشار طبیعی آنها کاهش یافته، اهمیت زیادی دارد؛ زیرا فشار تزریقشده، جایگزین انرژی ازدسترفته مخزن میشود و به استخراج نفت محبوسشده کمک میکند. به همین دلیل، تزریق CO₂ نقش کلیدی در بازیافت نفت ایفا میکند.
4.جداسازی و بازگرداندن CO₂
پس از تولید نفت، CO₂ از نفت و گاز همراه جدا میشود. این CO₂ میتواند دوباره برای تزریق مجدد استفاده شود که این امر هزینهها را کاهش داده و به کاهش اثرات زیستمحیطی کمک میکند.
چه مقدار CO₂ برای EOR استفاده میشود؟
مقدار کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت، بستگی به ویژگیهای مخزن نفتی و شرایط آن دارد. به طور کلی، برای هر بشکه نفت اضافی که از مخزن استخراج میشود، حدود 0.2 تا 0.3 تن CO₂ نیاز است. این مقدار میتواند بسته به عواملی چون عمق مخزن، نوع سنگ مخزن و میزان نفت باقیمانده در مخزن تغییر کند.
در برخی پروژهها، CO₂ ممکن است در مقادیر بیشتری تزریق شود تا به حداقل برداشت نفت از مخازن با فشار پایین و یا ویژگیهای خاص برسد. به طور کلی، هر چه میزان نفت باقیمانده در مخزن بیشتر باشد، نیاز به CO₂ بیشتر است. علاوه بر این، CO₂ میتواند به طور مکرر بازیافت و برای تزریق مجدد به مخزن استفاده شود که این امر به کاهش هزینهها و افزایش کارایی تزریق کمک میکند. بنابراین، استفاده از CO₂ برای EOR به شرایط خاص هر میدان نفتی وابسته است.
انواع روشها برای استفاده از CO₂ برای افزایش برداشت نفت
در زیر، انواع روشها برای استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت به صورت جدول نمایش داده شده است:
| روش | توضیحات |
| تزریق پیوسته CO₂ | در این روش، CO₂ به طور مداوم به مخزن تزریق میشود تا فشار و جریان نفت حفظ گردد. این روش معمولاً در مخازن بزرگ با فشار پایین استفاده میشود. |
| تزریق متناوب آب و CO₂ (WAG) | CO₂ و آب به صورت متناوب به مخزن تزریق میشوند. این روش به بهبود عملکرد تزریق CO₂ کمک میکند و از جریان سریع گاز به چاه تولیدی جلوگیری میکند. |
| تزریق سوپرفلوئید CO₂ | CO₂ در دما و فشار بالا به صورت سوپرفلوئید تزریق میشود تا به منافذ ریز نفوذ کرده و نفت بیشتری را استخراج کند. این روش به ویژه برای مخازن پیچیده مناسب است. |
| تزریق به روش گازی | در این روش، CO₂ به صورت گاز به مخزن تزریق میشود تا فشار مخزن افزایش یابد و نفت بیشتری به سمت چاههای تولیدی هدایت شود. |
مزایای استفاده از کربن دیاکسید برای افزایش برداشت نفت
استفاده از کربن دی اکسید برای افزایش برداشت نفت، مزایای بسیاری دارد. در ادامه این مزایا را بررسی میکنیم.
1.افزایش حجم نفت قابل برداشت
یکی از مهمترین مزایای استفاده از CO₂، افزایش میزان نفت استخراجی از مخازن است. این روش میتواند تا 10 تا 20 درصد از نفت باقیمانده را بازیافت کند که به طور قابل توجهی بهرهوری مخازن را افزایش میدهد.
2.ذخیرهسازی کربن
یکی از جنبههای مثبت زیستمحیطی این روش، ذخیره دائمی CO₂ در مخازن زیرزمینی است. این فرایند نه تنها به افزایش برداشت نفت کمک میکند، بلکه به کاهش میزان CO₂ موجود در اتمسفر نیز منجر میشود.
3.کاهش انتشار گازهای گلخانهای
تزریق CO₂ به مخازن نفتی نه تنها به افزایش برداشت نفت کمک میکند، بلکه میتواند به عنوان یک روش مؤثر برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای نیز عمل کند. در این فرایند، CO₂ که معمولاً از صنایع تولیدی مانند نیروگاهها و کارخانهها جمعآوری میشود، به جای آنکه آزادانه وارد جو شود و به تغییرات اقلیمی دامن بزند، به مخازن نفتی هدایت میشود. این گاز در مخزن ذخیره شده و از اتمسفر حذف میشود. به این ترتیب به کاهش اثرات منفی CO₂ بر محیط زیست کمک میکند و نقش مهمی در کاهش انتشار گازهای گلخانهای ایفا میکند.
نتیجهگیری
استفاده از کربن دیاکسید برای افزایش برداشت نفت یک راهکار دوگانه است که علاوه بر بهبود کارایی استخراج نفت، به کاهش آثار منفی زیستمحیطی نیز کمک میکند. این روش با مکانیزمهای مختلفی از جمله کاهش ویسکوزیته، افزایش فشار و کاهش کشش بینسطحی میتواند نفت باقیمانده در مخازن را بازیافت کند. همچنین، ذخیرهسازی CO₂ در مخازن نفتی به عنوان یک استراتژی مهم برای مقابله با تغییرات اقلیمی شناخته میشود.
منبع: pubs
