1

بسمه تعالی

پنجمآزمایش

wettabilityاندازه گیری

Amott-Harveyو Amottبه روش

استاد : دکتر رستمی

محمد جواد درخشان

810492180

Cگروه

14/2/94تاریخ :

2

هدف از انجام آزمایش :

شخص کردن صورت کمی می wettabilityهدف از این آزمایش م سنگ یا مغزه به

می Amott-Harveyو Amottباشـــد . روش مورد اســـتفاده در این آزمایش روش

باشد .

تئوری آزمایش :

سطحی : سطوح بین فاز تنش ست که بر روی تمامی سطحی نوعی انرژی آزاد ا تنش

های مختلف یا بین چند سیال غیر قابل امتزاج وجود دارد .

) می باشد . تنش سطحی به F/dنسبت نیروی سطح به طول (تنش سطحی به صورت

علت جاذبه ی نابرابر مولکول ها در سطح تماس با یکدیگر بوجود می آید .

به تمایل یک ســیال برای جذب شــدن و پخش شــدن روی ) : wettabilityتراوایی (

سطح جامد در حضور سیال های غیر قابل امتزاج دیگر تروایی می گویند .

نکه یک سیال نسبت به سیال دیگر بیشتر یا کمتر بر روی یک سطح جذب می علت ای

شود وجود تنش سطحی بین سطح و سیال و همچنین بین سطح دو سیال می باشد .

3

ست فاز شود و غالب ا سطح جذب می سیالی که بر روی سیل دیگر فاز wetبه و به

non wet . می گویند

مخزن : wettabilityعوامل موثر در

جنس سنگ مخرن و شکل هندسیpore . ها

. مکانیسم های زمین شناسی

. ترکیب و میزان نفت و آب شور در مخزن

. شرایط فیزیکی مثل دما و فشار

. مکانیسم هایی که در زمان تولید اتفاق می افتد

شده در زمینه ی ارتباط با سی های انجام و توزیع اندازه ی wettabilityتوجه به برر

فضــاهای خالی کوچک را اشــغال می کند و فاز wetدانه ها مشــخص شــده که فاز

nonwet . فضاهای خالی بزرگ را اشغال می کند

Imbibition : شباع فاز صد ا سیال در سطه ی جریان wetبه فرآیندی که در آن بوا

می گویند . imbibitionکاهش یابد ، nonwetافزایش یابد و درصد اشباع فاز

4

Drainage : به فرآیندی که در آن بواسـطه ی جریان سـیال درصـد اشـباع فازwet

می گویند . drainageافزایش یابد ، nonwetکاهش یابد و درصد اشباع فاز

wettabilityوجود دارد که یکی سری wettabilityدو سری روش برای اندازه گیری

ک سری به صورت کمی به ما می دهد .را به صورت کیفی و ی

روش های اندازه گیری به صورت کمی :

اندازه گیریcontact angle .

روشamott .

روشamott-harvey .

روشUSBM .

روش های اندازه گیری به صورت کیفی :

. میزان نفوذ سیال

. آزمایش های میکروسکوپیک

. نمودار فشار مویینگی

5

و اشباع . ارتباط تراوایی نسبی

ــی که در این آزمایش مورد بحث قرار می گیرد روش amott-harveyو amottروش

های ند فاده از فرآی ـــت با اس باشــــد . این روش ، drainageو imbibitionمی

wettability که البته یک مرحله به صورت خود به سنگ را برای ما مشخص می کند

. انجام می شــود تزریق ســیال با فشــار زیادخودی و یک مرحله با اعمال نیرو بوســیله

شور شده و آب ستفاده قرار می گیرند نفت پاالیش سیاالتی که در این آزمایش مورد ا

می باشد . این روش در نهایت دو شاخص را مشخص می کند که از روی این شاخص ها

را به دست آورد که به صورت زیر است : wettabilityمی توان

�� =������ �� ��� ��������� �� ����� ����������

������ �� ��� ��������� �� ����� ���������� + ������ ���������

�� =������ �� ����� ��������� �� ��� ����������

������ �� ����� ��������� �� ��� ���������� + ������ ���������

: amottشاخص

wettability Range Water wet �� = ��و 0 > 0

Oil wet �� = ��و 0 > 0

Mixed wet or neutral �� ≅ ��و 0 ≅ 0

شتر خواهد 1به ��هر چه سنگ برای جذب آب هم بی شد میزان تمایل نزدیک تر با

نزدیک تر باشــد تمایل ســنگ برای جذب نفت بیشــتر 1، هر چه به ��بود . در مورد

خواهد بود .

به صورت زیر تعریف می شود: amott-harveyشاخص : amott-harveyشاخص

6

��� = �� − ��

Wettability range AMI Water wet +0.3 to +1.0

Slightly water wet +0.1 to +0.3 Neutral or mixed wet -0.1 to +0.1

Slightly oil wet -0.1 to -0.3 Oil wet -0.3 to -1.0

ندازه گیری amott-harveyو amottروش می wettabilityروش مطمئنی برای ا

نده ما نشـــان ده ما لزو ند ا ـــ مخزن در زیر زمین نیســـت چون wettabilityباش

wettability سنگ هنگام عملیاتcoring . می تواند دچار تغییر شود

آب نمک اشباع می کنیم هم یک بار سنگ را از USBMدر روش : USBMشاخص

شن سین می ریزیم و با رو سانتریفیوژ کرو سانتریفیوژ قرار داده و داخل و آن را داخل

شباع شود تا جاییکه به ا سین جایگزین آب می ستگاه کرو connate waterکردن د

سانتریفیوژ آب نمک ریخته و دوباره تکرار می کنیم تا آب نمک سیم . حال داخل می ر

شباع آب نمودار هایی به شکل زیر جایگزین نفت شار بر حسب ا شود . با رسم نمودار ف

به صورت زیر تعریف می شود : USBMایجاد می شوند و شاخص

��������� = log��

��

USBM range wettability +1 Strongly water wet 0 Neutral or mixed wet -1 Strongly oil wet

7

دستگاه های مورد نیاز : وسایل و

یک عدد مغزه که خشک شده و سیاالت درون آن خارج شده است . مغزه :

برای اندازه گیری ابعاد مغزه .کولیس :

برای جذب آب دیواره ی مغزه . پارچه :

برای تزریق آب .سرنگ :

. ppm 20000برای درست کردن آب نمک نمک :

برای ریختن نمک .: قاشق

برای درست کردن آب نمک داخل آن .بشر :

برای درست کردن نمک .آب مقطر :

8

س سفید) : kerosene( نیکرو ست سیالی یا نفت ستفاده می ا شباع مغزه ا که برای ا

شود و جایگزین نفت در آزمایشگاه می باشد .

گرم که به خوبی تراز شده باشد . 0.01ترازو با دقت ی آزمایشگاهی : ترازو

برای اتصال و ایجاد جریان بین چند دستگاه استفاده می شود .الین :

پیکنومتر دستگاهی است که از آن برای بدست آوردن ) : pycnometerپیکنومتر (

دانسیته ی سیال استفاده می شود و از یک بالن با حجم مشخص تشکیل شده است .

توسط ترازو اندازه می گیریم نحوه ی کار به این صورت است که وزن خالیه پیکنومتر را

سپس بالن با حجم معین را از سیال پر می کنیم و وزن آن را اندازه می گیریم . با کم

کردن وزن پیکنومتر خالی از پیکنومتر پر و تقسیم آن بر حجم بالن دانسیته ی سیال به

دست می آید .

9

معموال از کمپرسور برای فشرده سازی گاز ها ) یا پمپ خال :compressorکمپرسور (

و مایعات استفاده می شود ولی ما در این آزمایش از آن به عنوان پمپ خال و ایجاد خال

ها استفاده می کنیم . coreدر محفظه ی

10

از رایانه برای کنترل پمپ ها ، باز و بسته کردن الکتریکی شیر ها و اندازه گیری رایانه :

استفاده می شود .فشار پمپ

منبع یک از را مکانیکی یژانر که شودمی گفته دستگاهی به پمپ کلی طور به پمپ :

یالس یژانر نتیجه، در. دهد انتقال ، کندمی عبور آن از که سیالی به و گرفته خارجی

سیال یژانر تغییرات هاپمپ در. یابدمی افزایش) پمپ( دستگاه این از خروج از پس

از پمپ ها برای انتقال سیال از . گرددمی مشاهده سیال فشار تغییر صورت به همواره

یک نقطه به نقطه ی دیگر استفاده می شود . نحوه ی اتقال انرژی مکانیکی به سیال

توسط پره هایی مه داخل پمپ تعبیه شده صورت می گیرد . پمپی که ما در این آزمایش

می شود و همچنین دارای یک محفظه ی تغذیه استفاده می کنیم توسط رایانه کنترل

می باشد که میزان سیال درون پمپ از این محفظه تنظیم می شود .

11

transfer vessel : این دستگاه شامل یک سیلندر و پیستون می باشد که پیستون

ما اسیلندر را به دو محفظه تقسیم می کند و از آن برای انتقال سیال استفاده می شود

یکی دیگر از کاربرد های این دستگاه اندازه گیری تخلخل است . برای انتقال سیال به

یک طرف پیستون آب و به طرف دیگر سیال مورد نظر خود را می ریزیم . طرفی که

درون آن آب ریختیم را با لوله ی اتصال به پمپ وصل می کنیم و طرف دیگر را با لوله

ظر . با به کار انداختن پمپ و افزایش فشار آب پیستون ی اتصال به محفظه ی مورد ن

حرکت کرده و سیال مورد نظر را تحت فشار گذاشته و آن را به محفظه ی مورد نظر ما

منتقل می کند .

همراه با شیر کنترل ccبورت یک لوله ی درجه بندی شده در واحد ) : buretبورت (

بورت برای اندازه گیری حجم مایعات در برای باز و بسته کردن جریان می باشد . از

آزمایش های مخالف استفاده می شود .

Imbibition cell : و یک بورت محفظه ی شیشه ایوسیله ای است که از یک

)buret تشکیل شده است . نحوه کار دستگاه به این صورت است که محفظه) متصل به

ا و بورت ب قرار می گیرد . محفظهمحفظه مغره با یک نوع سیال اشباع می شود و داخل

را انجام دهیم تا یک ارتفاع پر می شود . اگر دانسیته imbibitionسیالی که می خواهیم

پایین تر از بورت محفظهو بورت باشد ، محفظهی سیال داخل مغزه کمتر از سیال درون

ت بورت رفته از مغزه خارج می شود به سم imbibitionقرار گرفته تا سیالی که بر اثر

خوانده شود . اگر دانسیته ی سیال م خارج شدهو با استفاده از درجه های بورت حج

باال تر از بورت قرار می محفظهو بورت باشد ، محفظهداخل مغزه بیشتر از سیال درون

خارج می شود ، با استفاده از imbibitionگیرد . حجم سیالی که از مغزه به روش

انده می شود .درجه های بورت خو

12

از سمت بورت شیر را باز کرده و با استفاده imbibition cellبرای وارد کردن سیال به

ت و بور محفظهاز سرنگ سیال را وارد می کنیم . باید توجه داشت که هنگام پر کردن

باید فضای الزم برای خروج سیال از داخل مغزه در نظر گرفته شود . همچنین سیال

بورت نباید کمتر از حدی باشد که نتوان بعد از خروج سیال از مغزه و محفظهداخل

.توسط درجه های بورت اندازه گرفت حجم آن را

برای نگهداشتن محفظه به صورت عکس زمانی که دانسیته ی داخل پایه ی نگهدارنده :

سیال مغزه بیشتر از دانسیته ی سیال محفظه و بورت باشد .

Oven : که از آن برای خشک کردن مغزه بعد از شست و شو استفاده دستگاهی است

می شود .

13

مغزه نگهدار وسیله ای است که از آن برای نگهداشتن ) : core holderمغزه نگهدار (

داخل آن یک الستیک مغزه استفاده می شود . این دستگاه دارای یک سیلندرکه

)sleeve) و دو پخش کننده (distributor که یکی در ابتدا و یکی در انتها قرار دارند (

فشار باال دستی sleeveقرار می گیرد و sleeve، تشکیل شده است . مغزه داخل

)over burden را بر روی مغزه اعمال میکند . همچنین (sleeve هنگام عبور سیال ،

غزه ، باعث می شود تمام سیال به طور کامل از داخل مغزه رد شود و از نقاط از داخل م

می شود ، ابتدا از پخش کننده عبور core holderدیگر عبور نکند . وقتی سیال وارد

می کند . پخش کننده باعث می شود سیال از تمام سطح مقطع ورودی مغزه به داخل

عبور نکند . پخش کننده بر روی سطح آن نفوذ کند و سیال فقط از یک مسیر خاص

خود یک یا دو سوراخ دارد که یکی از سوراخ ها برای اندازه گیری اختالف فشار و دیگری

برای تزریق سیال استفاده می شود . از کاربرد های این دستگاه می توان به اندازه گیری

core holderغزه ، تراوایی و شست و شوی مغزه اشاره کرد . برای عبور سیال از داخل م

را با لوله transfer vesselو transfer vesselرا به وسیله ی لوله های اتصال به

transferهای اتصال به پمپ وصل می کنیم . با روشن شدن پمپ سیال از درون

vessel واردcore holder . می شود و از مغزه عبور می کند

14

روش انجام آزمایش :

*در این آزمایش به دلیل کمبود وقت فرض می کنیم که مجموع مقدار سیالی که خودبه

از مغزه خارج می شود و مقداری که بر اثر اعمال نیرو خارج imbibitionخودی بر اثر

) می باشد . از این رو قبل از شروع pVمی شود برابر با حجم کل فضای خالی سنگ (

را مخاسبه کنیم . pVآزمایش نیاز داریم تا

و روش dean-stack extractionمغزه ی گرفته شده از چاه را ابتدا به روش های

خشک می کنیم و بعد این ovenهای دیگر شست و شو می دهیم و سپس آن را در

آزمایش را روی آن انجام می دهیم .

وزن خشک مغزه ها را اندازه می گیریم . برای اندازه گیری ابتدا: pVبه دست آوردن

استفاده می کنیم به این صورت که در یک طرف پیستون transfer vesselتخلخل از

را می گزاریم . باید transfer vessel پوش، نمونه مغزه خود را قرار می دهیم و در

توجه داشت که پیستون باید به اندازه ای پایین باشد که با اعمال فشار مغزه ها به در

پوش برخورد نکرده و خرد نشوند . سپس شیر محفظه ی مغزه ها را به پمپ خال وصل

transferمیکنیم و در محفظه ی مغزه خال ایجاد می کنیم و بعد شیر را می بندیم .

15

vessel ساعت به پمپ خال متصل باشد . بعد از ایجاد خال ، درون 3الی 2باید در حدود

درون آن قرار دارد یک الین شفاف قرار می دهیم و طرف دیگر keroseneبشری که

الین را به شیر محفظه ی مغزه وصل می کنیم . به دلیل این که داخل محفظه خال می

از بشر به داخل محفظه مکش keroseneخود باشد و به علت اختالف فشار ، خود به

می شود . باید توجه داشت که نباید داخل الین هوا وجود داشته باشد . سپس شیر

محفظه را می بندیم و طرف دیگر را با استفاده از الین به پمپ وصل می کنیم . سپس

می کنیم و را بر آن اعمال psi 100شیر پمپ را بوسیله کامپیوتر باز می کنیم و فشار

ساعت باید صبر کنیم اما چون وقت ما محدود است ، چند دقیقه صبر می 24حدود

را به راحتی جذب keroseneکنیم . چون سنگ تمایلی به نگهداشتن هوا ندارد پس

می کند اما برای اینکه مطمئن شویم سنگ به طور کامل از سیال اشباع شده است ، یک

تا بر نیروی مویینگی غلبه کنیم . فشار وارده می تواند بر فشار به آن اعمال می کنیم

اساس نوع سنگ متفاوت باشد . بعد از اینکه مطمئن شدیم شیر پمپ را توسط رایانه می

را به آرامی باز می کنیم . مغزه ها را به transfer vesselبندیم و درپوش محفظه ی

پارچه قرار می دهیم تا سیال دیواره آرامی از داخل محفظه بیرون می آوریم و بر روی یک

ی آن ها جذب شود و در محاسبات خطا ایجاد نشود . بعد از آن وزن اشباع شده ی مغزه

را اندازه گیری می کنیم و آن را ثبت می کنیم .

را اندازه keroseneحال نیاز داریم تا دانسیته ی به دست آوردن دانسیته ی سیال :

ار از پیکنومتر استفاده می کنیم به این صورت که وزن خالیه گیری کنیم . برای این ک

پیکنومتر را اندازه گیری می کنیم سپس سیال مورد استفاده را داخل آن می ریزیم و

وزن آن را اندازه گیری می کنیم و آن را ثبت می کنیم . با توجه به اینکه حجم پیکنومتر

ت آوریم .مشخص است می توانیم دانسیته ی سیال را به دس

16

cc 250به مقدار ppm 20000برای درست کردن آب نمک درست کردن آب نمک :

)250 gr: به صورت زیر عمل می کنیم (

2 �� ����

100 �� ��������=

5 �� ����

250 �� ��������

gr 250گرم آب مقطر می ریزیم تا 245گرم نمک را با استفاده از ترازو داخل 5حال

محلول داشته باشیم .

Imbibition : مغزه را که در مرحله قبل با خودبه خودیkerosene اشباع کردیم را

قرار می دهیم و مقداری آب نمک داخل imbibition cellدر محفظه ی شیشه ای

. سپس بورت را به محفظه متصل کرده و از طریق شیری که در باالی محفظه می ریزیم

بورت تعبیه شده آب نمک را با استفاده از سرنگ وارد محفظه می کنیم تا جاییکه که

میزان سیال داخل محفظه به درجه بندی بورت برسد تا بتوانیم حجم سیال خارج شده

س باید دستگاه را طوری قرار دهیم ، پسبک تر از آب است keroseneرا بخوانیم . چون

سیال خارج شده را حجمکه مغزه پایین تر از بورت قرار گیرد . بعد از حدود یک هفته

قرار می دهیم . core holderیادداشت می کنیم و برای ادامه آزمایش آن را داخل

Forced imbibition :آن را ، برای خارج کردن حداکثر سیال ممکن از داخل مغزه

آب نمک ریخته transfer vesselداخل منتقل می کنیم . core holderبه داخل

وصل transfer vesselرا به core holderو طرف دیگر را به پمپ وصل می کنیم .

یرون را ب مغزه عبور کند و کروسینکرده و پمپ را روشن می کنیم تا آب نمک با فشار از

راند . جریان خروجی را جمع می کنیم . تا زمانی ادامه می دهیم که کروسین بیشتری

ین خارج شده را با استفاده از وسایل اندازه گیری مثل بورت خارج نشود . حجم کروس

اندازه می گیریم .

17

imbibitionفظه ی حال مغزه ی ما با آب نمک اشباع شده است . مغزه را داخل مح

cell ، قرار می دهیم و بورت را به آن وصل می کنیم . از شیر باالیی بورتimbibition

cell و بورت را با استفاده از سرنگ ازkerosene پر می کنیم تا جاییکه به درجه های

باید باالتر imbibition cellاست keroseneبورت برسد . چون دانسیته آب بیشتر از

بورت قرار گیرد تا بتوانیم حجم سیالی که به صورت خودبه خودی خارج می شود را از

core holderسیال خارج شده ، مغزه را در حجمثبت کنیم . بعد از یک هفته و ثبت

سیال داخل آن را خارج می کنیم . در این فشارقرار می دهیم و تا حد امکان و با اعمال

سیال خارج شده از حجممی ریزیم . transfer vessel ، keroseneمرحله داخل

را هم ثبت می کنیم . حال با توجه به اطالعات ثبت شده شاخص core holderخروجی

را مشخص می کنیم . wettabilityها را به دست می آوریم و

نتایج آزمایش و آنالیز داده ها :

: amott-harveyو amott اطالعات مربوط به آزمایش

cc 4.7کروسین خارج شده به صورت خودبه خودی بر اثر نفوذ آب نمک : حجم

PV: کروسین خارج شده به صورت خودبه خودی و بر اثر اعمال نیرو حجم مجموع

cc 4آب نمک خارج شده به صورت خودبه خودی بر اثر نفوذ کروسین : حجم

PVآب نمک خارج شده به صورت خودبه خودی و بر اثر اعمال نیرو : حجم مجموع

: PVاطالعات مربوط به بدست آوردن

gr 167.5 وزن مغزه ی اشباع از کروسین

gr 156.44 وزن خشک مغزه

18

اطالعات مربوط به بدست آوردن دانسیته ی سیال :

cc 10.21 حجم پیکنومتر

gr 15.39 وزن پیکنومتر خالی

gr 23.55 پیکنومتر پر از کروسین وزن

را با استفاده از کروسین بدست PVچون مغزه را در ابتدا با کروسین اشباع کردیم پس

می آوریم .

محاسبه دانسیته :

��������� =�����������,���� − �����������,�����

�����������

��������� =23.55 − 15.39

10.21= 0.799

��

���

: PVمحاسبه

�� =���������� − ����

���������� �����

�� =167.5 − 156.44

0.799= 13.84 ��

: amottمحاسبه ی شاخص

�� =������ �� ��� ��������� �� ����� ����������

������ �� ��� ��������� �� ����� ���������� + ������ ���������

19

�� =4.7

13.84= 0.339

�� =������ �� ����� ��������� �� ��� ����������

������ �� ����� ��������� �� ��� ���������� + ������ ���������

�� =4

13.84= 0.289

wettability Range Water wet �� = ��و 0 > 0

Oil wet �� = ��و 0 > 0

Mixed wet or neutral �� ≅ ��و 0 ≅ 0

: amott-harveyو amottمحاسبه ی شاخص

��� = �� − ��

��� = 0.339 − 0.289 = 0.05

Wettability range AMI Water wet +0.3 to +1.0

Slightly water wet +0.1 to +0.3 Neutral or mixed wet -0.1 to +0.1

Slightly oil wet -0.1 to -0.3 Oil wet -0.3 to -1.0

با توجه به دو شاخص باال و با توجه به جداول موجود ، از شاخص نتیجه گیری نهایی :

amott نمی توان به طور قطعیت نتیجه گرفت که سنگ ما آب دوست است اگر چه

�� > هم به صفر نزدیک نیست اما ��خیلی زیاد است و 1از ��اما فاصله ی ��

20

و -0.1بین AMIمسئله را روشن تر کرده و با توجه به اینکه harvey-amottشاخص

mixedیا wettability ،neutralمی باشد می توان گفت این سنگ دارای 0.1+

wet . می باشد