مطالات اخیر نشان می­دهد که فرآیند نفوذ مولکولی یک گاز مثل دی اکسید کربن، نقشی اساسی در فرآیندهای استحصال نفتی بازی می­کند. بنابراین مطالعه­ی انتقال جرم در سیستم­های گاز-نفت، در شرایط دمایی و فشاری مخزن ضروری به نظر می­رسد ]4-1[.

از نظر فیزیکی، فرآیند نفوذ مولکولی گاز در نفت طی سه مرحله صورت می­گیرد. ابتدا گاز تزریقی به سمت مرز گاز-نفت حرکت کرده و سپس در مرز نفوذ می­کند و در نهایت وارد فاز نفتی می­گردد. انتقال جرم گاز در نفت باعث می­شود خصوصیات مرزی بین نفت خام و گاز تزریقی تغییر کند. در گذشته مطالعات زیادی برای تعیین پارامترهای انتقال جرم در  سیستم­های مختلف گاز-نفت ارائه شده است. یکی از این روش­­ها استفاده از تغییر کشش سطحی دینامیکی سیستم است ]5[.

کشش سطحی در مرز دو سیال، نتیجه­ی انرژی اضافه­ای است که در اثر نیروهای بین مولکولی اشباع نشده در سطح به وجود می­آید ]6[. این پارامتر با روش­های گوناگونی قابل اندازه­گیری است که در فصل دوم به طور کامل در مورد آنها توضیح داده شده است.

طبق بررسی­های به عمل آمده، کشش سطحی احتمالا مهم­ترین عاملی است که سبب می­شود حدود یک­ سوم نفت درجا، پس از سیلاب­زنی با آب یا رانش با گاز، به صورت غیر قابل استحصال در بیاید ]8[.

از طرف دیگر مطالعه­ی کشش سطحی در فرآیندهای ازدیاد برداشت به روش سیلاب زنی با حلال اهمیت ویژه­ای می­یابد. یک حلال می تواند با تزریق به مخزن نفت را جا­به­جا کند. این تزریق می­تواند سبب جابجایی امتزاج پذیر (تک فازی) یا امتزاج ناپذیر (دو فازی) گردد ]7[.

مکانیزم های موثر در جا­به­جایی نفت به وسیله حلال عبارتند:

استخراج اجزای سبک[1](و حتی متوسط) نفت به وسیله­ی سیال

کاهش کشش سطحی بین حلال و نفت و کاهش ویسکوزیته نفت از طریق حل شدن حلال در نفت[2]

3. متورم شدن نفت از طریق نفوذ حلال درون نفت[3]

از بین روش­های موجود برای اندازه­گیری کشش سطحی، روش قطره معلق[4]، در دما و فشار بالا کاربرد بیشتری یافته است.

فصل دوم

2- مبانی تحقیق

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

2-1- کشش سطحی تعادلی و روش­های اندازه گیری آن

در درون یک فاز مایع، مولکول­ها به طور کامل توسط مولکول­های دیگر محاط می­شوند، به طوری که نیروی جذب در همه­ی جهت­ها یکسان است. اما در مرز، نیروهای بین مولکولی از یک جنس نیستند و در نتیجه همدیگر را خنثی نمی­کنند.این بر هم کنش سبب به وجود آمدن نیرویی به سمت داخل می­گردد. این پدیده دقیقا همان عاملی است که سبب می­گردد قطرات کوچک، شکل کروی به خود بگیرند. بنابراین می­توان گفت کشش سطحی[5] عبارت است از تمایل سطح به انقباض، برای حداقل کردن مساحت بین سطحی ]9[.

از نظر فیزیکی، برای کشیدن یک فیلم صابون روی یک قاب سیمی شکل، بایستی نیرویی به اندازه­ی F وارد شود تا از پارگی فیلم جلوگیری گردد. اگر فیلم به اندازه­ی dx جابجا شود، انرژی  آن به اندازه­ی Fdx بالا می­رود. اگر سیستم در حالت تعادل باشد، این تغییر انرژی بایستی دقیقا برابر با انرژی آزاد سطح گردد، یا به عبارتی

معادله (2-1) را می­­توان به صورت زیر ساده نمود

این عبارت دقیقا معادل با کاری است که بایستی انجام شود تا مساحت سطح مایع را افزایش دهد و باعث شود سطح مایع، مانند یک پوست کشیده شده عمل کند که در اصطلاح علمی به آن کشش سطحی گفته می­شود

هر چند در صنایع نفت و گاز کاهش کشش سطحی بین نفت خام و سیال تزریقی باعث افزایش تولید می­گردد، اما در مواردی مانند صنعت روغن خوراکی تلاش­ها برای افزایش کشش سطحی صورت می­گیرد تا با جذب کمتر این مواد، ضرر کمتری متوجه بدن گردد ]11[.

در چند دهه­ی گذشته روش­های مختلفی برای اندازه­گیری کشش سطحی بین مواد مختلف ارائه شده است. درلیخ و همکارانش، روش­های اندازه­گیری کشش سطحی را به پنج دسته­ی کلی تقسیم بندی کردند که عبارتند از:

اندازه­گیری مستقیم با استفاده از یک میکروبالانس که شامل روش صفحه­ی ویلهلمیوحلقه­ی دوندیا می­باشد.

اندازه­گیری فشار موئینه که شامل روش­های بیشترین فشار حباب و رشد قطره می­باشد.

آنالیز تعادل بین نیروهای گرانش و موئینه شامل روش­های حجم قطره و بالا رفتن در لوله­ی موئین.

آنالیز قطره­های منحرف شده بر اثر گرانش شامل قطره معلق و قطره چسبیده.

روش انحراف قطره تقویت شده شامل روش چرخش قطره و میکروپیپت ]6[.

2-1-1- دسته­ی اول: اندازه گیری با استفاده از یک میکروبالانس