Impact of Injection Water chemistry on Zeta Potential of Carbonate Rocks

Abstract

على الرغم من أن تغيير التبلل الصخري يعتبر هو العامل الاساس المسؤول عن استخلاص الزيت من المكامن الكربونية خلال عمليات الغمر بالماء الذكي، إلا أن الآليات المسببة لتغير التبلل الصخري غير مفهومة بعد بصورة واضحة. تهدف الدراسة الحالية الى زيادة المعرفة المتعلقة بآليات تحرير الزيت من على أسطح الصخور الكربونية وذلك بإجراء تجارب مجهرية لقياس الجهد الكهرو-حركي، أو ما يصطلح على تسميته بجهد زيتا، على بلورات الكالسايت والدولومايت إضافة الى عينة صخرية من أحد حقول النفط في الشرق الأوسط. لإضافة الى ذلك، تم مسح أسطح هذه العينات باستخدام مجهر القوة الذرية والمجهر الإلكتروني الى جانب تشتت الطاقة الطيفي لتحليل التركيب الأيوني لأسطح هذه العينات. تم تحضير زيت نموذجي لاستخدامه بدلاً عن الزيت الخام الطبيعي وذلك باستخدام حمض الإستياريك المذاب في التولوين. تم تحضير محاليل مائية تحتوي على تراكيز مختلفة من الايونات الفاعلة للجهد (الكالسيوم، الماغنيسيوم الكبريتات) الموجودة في مياه الخليج العربي والتي تعتبر المصدر الأساس لمياه الحقن في الشرق الأوسط. في المياه منزوعة الايونات ومحلول كلوريد الصوديوم وُجد أن بلورات الكالسايت والعينة الكربونية تحملان شحنات سطح سالبة ناتجة من تحلل ايونات الكالسيوم من أسطح هذه العينات، أما في بلورات الدولومايت فقد وُجد انها تحمل شحنات موجبة وهو ما يعزى الى التركيز العالي للأيونات الموجبة في هذه العينة. امتزاز حمض الاستياريك على سطح عينة الكالسايت والعينة الصخرية أدى الى زيادة الشحنات السالبة على أسطح هذه العينات، أما في عينة الدولومايت، فقد أدى ذلك الى تقليل الشحنات الموجبة الموجودة على السطح. أدت زيادة تركيز ايونات الكالسيوم والماغنيسيوم الى زيادة الشحنات الموجبة في عينة الدولومايت فيما أدت الى تغيير شحنات السطح السالبة الموجودة على عينة الكالسايت والعينة الكربونية الي شحنات موجبة. في المقابل، أدت زيادة ايونات الكبريتات الى زيادة الشحنات السالبة على سطح عينة الكالسايت والعينة الصخرية فيما أدت الى تغيير شحنات السطح على عينة الدولومايت الموجبة الى سالبة. وجود هذه الأيونات الثلاث مجتمعة في نفس المحلول أدى الى تقليل الفعالية النسبية لكل أيون وهو ما يعزي الى التنافس بين هذه الأيونات على الأسطح الكربونية. عندما استخدمت مياه الخليج العربي المخففة بنسبة 50%، وجد أن شحنات السطح للعينات الثلاث اقل منها فيما لو استخدمت مياه الخليج العربي بدون تخفيف، وذلك نتيجة للتركيز العالي للأيونات الفاعلة للجهد في المياه غير المخففة. لزيادة كفاءة مياه الخليج العربي المخففة، يمكن زيادة تركيز أيوني الماغنيسيوم الكبريتات لزيادة امتزازهما على الأسطح الكربونية، أو باستخدام المياه المخففة بالتعاقب بعد استخدام مياه الخليج العربي غير المخففة، وفي هذه الحالة، يكون التغير في شحنات السطح ناتج عن تحلل الايونات من الاسطح الكربونية وليس نتيجة لامتزاز الايونات الفاعلة من مياه الحقن. بناءً على تحليل قياسات جهد زيتا، فقد خلصت هذه الراسة الى أن عملية إزاحة الزيت الملتصق على الاسطح الكربونية تتم أما بواسطة التفاعلات الناتجة عن امتزاز الأيونات الفاعلة للجهد من مياه الحقن، أو عن طريق التحلل المجهري للأسطح الكربونية المحتوية على الزيت الملتصق، وفي كلتا الحاليتين يؤدي ذلك الى تغير التبلل الصخري من زيتي الى مائي التبلل.