최소 스케일 퇴적을 통해 사암 저수지에 주입되는 저염분수의 염분 및 조성 최적화

Sep 06, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12991(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 연구에서는 다양한 희석 해수 수위의 스케일 형성 상황이 미치는 영향에 대한 기계적이고 종합적인 조사를 수행하여 저염도 수의 성능과 효율성에 중요한 요소가 미치는 영향을 조사했습니다. 효과적인 참여 메커니즘을 명확히 하기 위해 호환성 테스트를 통한 스케일 침전, FESEM(Field Emission Scanning Electron Microscopy) 및 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석, 표면 전하로서의 제타 전위, 이온 농도 변화, 접촉각, pH, CO2 농도 , 전기전도도, 이온강도를 분석하였다. 그 결과, 희석시간을 최적수준(10배 희석해수(SW#10D))으로 증가시키면 탄산칼슘(CaCO3)과 황산칼슘(CaSO4) 스케일의 심각한 침전량을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 보여주었다. 그러나 CaCO3 규모 침전의 감소(다른 시간에 희석된 해수와 형성 염수 혼합으로 인해)와 습윤성 변화에 대한 영향(OLSW/석유 및 사암/OLSW의 표면 전하 변화로 인해)이 더 큰 영향을 미쳤습니다. 제타 전위 결과는 다양한 저염도 물 조성과 비교하여 최적의 염도, 희석 및 이온 조성을 갖는 OLSW가 OLSW/석유/암석(-16.7mV) 및 OLSW/암석(-10.5mV) 계면의 표면 전하를 변화시킬 수 있음을 보여주었습니다. 추가로 음전하를 띠는 방향으로. FESEM 및 접촉각 조사 결과는 제타 전위 결과를 확인했습니다. 즉, OLSW는 바닷물을 희석하고 습윤성을 기름에 젖음에서 물에 젖음으로 변화시키면서 사암 표면을 더욱 부정적으로 만들 수 있었습니다. 결과적으로, SW#10D는 최소 스케일링 경향 및 스케일 침전(60 mg/l), OLSW/오일/암석의 최대 표면 전하(-16.7 mV) 및 습윤성 변화로 인한 증분 오일 회수 가능성을 특징으로 합니다. 다른 희석된 해수 수준에 비해 물에 대한 습기(기름/암석 접촉각 ~ 50.13°)가 더 높습니다.

화석 연료는 전 세계 에너지 공급의 상당 부분을 차지합니다1. 압력 유지 및 오일 회수 개선을 위해 오일 저장소에 사용되는 가장 오래되고 잘 알려진 방법 중 하나는 물 주입입니다. 물주입법은 저유층의 자연회수 이후 가장 많이 적용되는 석유회수 증대 방법이다2. 최근에는 저염분수주입(LSWI)과 스마트워터주입(SWI)이 저류층의 회복계수에 긍정적인 효과를 보였습니다3. 다양한 실험실 실험과 현장 적용을 통해 이온량의 변화 또는 해수의 염분 수준 감소 및 해수의 희석 비율 증가로 인해 석유 생산량이 증가하는 것으로 나타났습니다4,5,6,7,8,9,10,11. LSWI 및 SWI는 석유 저장소의 습윤성을 변경한 후 개선된 석유 생산 방법으로 적용될 수 있습니다12,13,14,15,16. LSW 범람의 두드러진 메커니즘은 습윤성 변화, 미세 이동, 암석 용해, 다중 이온 교환(MIE) 및 이중층 팽창이었습니다17,18. 그러나 지배적인 메커니즘은 문헌14,18에서 습윤성 변경으로 참조됩니다. 일종의 주입수로서의 스마트 워터는 다음과 같이 서로 다른 정의에 따라 두 가지 의미를 가질 수 있습니다.

이온의 종류를 무시하고 낮은 농도의 식염수를 적용합니다.

농도와 종류를 고려한 이온 설계에 따라 새로운 물 조성을 합성합니다.

이 방법을 사용하면 염분의 양이 약 1000에서 7000ppm으로 감소합니다. 또한 주입수 내 칼슘(Ca2+), 마그네슘(Mg2+) 및 황산염(SO42−)의 잠재적 결정 이온(PDI)은 암석의 습윤성을 더 높은 친수성 방향으로 변경하고 오일 회수를 증가시킵니다14,22,23,24,25, 26. 2가 이온에는 칼슘(Ca2+), 마그네슘(Mg2+) 및 황산염(SO42−)이 포함되어 표면 전하를 활성화합니다. 또한 용액 내 농도는 암석의 극성과 표면 전하 밀도를 결정하고 석유와 암석 표면 사이의 반응에 영향을 미칩니다. 유류저류층의 3차 물 주입법을 통해 얻은 결과에 따르면 해수를 단계적으로 2배, 10배, 20배 희석하여 희석하면 18% 증분적인 오일 회수율을 얻을 수 있었다. 결과적으로, 스마트 물 범람 중 두 가지 주요 원인은 다음과 같이 습윤성 변경으로 사암과 탄산염 암석의 습윤 특성을 수정할 수 있습니다12,14,28,29: