بررسي آزمايشگاهي تأثير غلظت آسفالتين و يون‌هاي دو ظرفيتي محلول در آب بر كشش بين سطحي سيستم هپتول/آب شور

Experimental Study on the Effect of Asphaltene Concentration and Water-soluble Divalent Ions on the Interfacial Tension of Heptol/brine System

كشش بين‌سطحي يكي از مهم‌ترين پارامترهايي است كه مستقيماً بر نيروهاي مويينگي تأثير مي‌گذارد. از اين رو، در فرآيند توليد نفت خام از مخازن نقش مهمي دارد. در اين پژوهش با استفاده از روش قطره آويزان، اثرات غلظت آسفالتين در شوري‌هاي مختلف و يون‌هاي دوظرفيتي محلول در آب بر كشش بين‌سطحي بررسي شده است. فاز نفتي به شكل مخلوطي از تولوئن و نرمال هپتان (هپتول) در نظر گرفته شده و سپس آسفالتين به آن اضافه گرديد تا فعاليت سطحي مولكول‌هاي آسفالتين و تاثير آن بر كشش بين‌سطحي بررسي شود. آب با غلظت ppm 40/000 به‌ عنوان سيال مبنا و غلظت‌هاي ppm 4000 به‌عنوان آب با شوري كم و ppm 80/000 به‌عنوان آب با شوري بالا تهيه و كشش بين‌سطحي فاز نفتي-فاز آبي اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داد كه با افزايش آسفالتين تا غلظتي مشخص در دامنه شوري‌هاي مختلف، كشش بين‌سطحي هپتول/آب شور كاهش پيدا مي‌كند. كمترين مقدار كشش بين‌سطحي در شوري‌هاي مختلف، در آب با شوري ppm 40/000 مشاهده شد كه نشان از اين دارد كه در شوري بهينه‌اي، حداكثر غلظت آسفالتين به سطح تماس هپتول/آب شور مهاجرت كرده و كشش بين‌سطحي را از mN/m 23 به عدد mN/m 16 كاهش داد. همچنين غلظت 0/5% آسفالتين بيانگر غلظت مهم مايسلي شدن مواد فعال سطحي بود كه نشان داد كه سطح تماس هپتول/ آب شور تقريباً توسط مولكول‌هاي آسفالتين در غلظت 0/5% اشغال شده است. بنابراين در غلظت‌هاي بيشتر از اين مقدار، كشش بين‌سطحي كاهش نيافت. در بخش آخر نيز اثر يون‌هاي دو ظرفيتي محلول در آب بررسي شد و نتايج نشان داد كه با افزايش يون كلسيم تا 4 برابر، كشش بين‌سطحي هپتول/آب شور به mN/m 15 (حدود 10% كمتر از حالت مبنا) رسيد كه به نسبت تمامي نمونه‌ها كمترين مقدار بود.

Interfacial tension (IFT) is one of the most important parameters that directly affects the capillary forces, which affects oil recovery. This research investigates the effects of asphaltene concentration and water-soluble divalent ions on IFT. A mixture of toluene and n-heptane, which is called heptol, is used as the model oil, and then asphaltene was added into Heptol to study its effect on the surface-active properties of the model oil. Brine in a salinity of sea water (SW) with a concentration of 40,000 ppm was considered as the base aqueous phase. A diluted brine with a concentration of 4000 ppm was prepared as a low salinity water (LSW), and a concentrated 80,000 ppm aqueous solution is considered high salinity water (HSW). Afterwards, the dynamic IFT of the oil phase/aqueous phase interface was measured using the pendant drop method. Results show that with the increase in the asphaltene concentration, IFT of heptol/brine system was decreased. The lowest value of IFT was observed in the salinity of 40,000 ppm. This may show an optimum salinity range to facilitate migration of asphaltene molecules into brine/heptol interface, which led to an IFT reduction from 23 to 16 mN/m. Results indicated that an asphaltene concentration of 0.5% can be was considered as the critical micelle concentration. At the end, the effect of divalent ions, i.e. calcium, magnesium and sulfate ions in the aqueous phase was investigated, and it is shown that the calcium ion has a larger effect on IT reduction compared to the magnesium and sulfate ions.