دراسة تنبؤ توازن الطور للسائل في طبقات النفط الصخرية الزيتيّة وتجارب التحكم في تدفق الميكرو والنانوميكرومتر

ZHONG JUNJIE ,  

XU LILONG ,  

LIU TENGYU ,  

YI JUNJIE ,  

YAO JUN ,  

YANG YONGFEI ,  

SUN HAI ,  

ZHANG LEI ,  

JIA CUNQI ,  

摘要

تنتشر الطبقات الصخرية الزيتيّة مكوّنات من مسام نانوية، ويؤدي التأثير المحدود القوي إلى أن خصائص الحالة الطورية للسائل تختلف بشكل ملحوظ عن شروط الطور المادي، مما يجعل نظريات الحالة الطورية التقليدية غير مناسبة لحقول النفط الصخرية الزيتيّة. لدراسة سلوك الحالة الطورية للسائل المحدود، أُجريت تجارب نقطة الندى على مقياس مسامات 10 ميكرومتر و100 نانومتر باستخدام تقنية التحكم في تدفق الميكرو والنانوميكرومتر، وتمت المراقبة المنهجية لسلوك تكاثف السائل داخل المسام المحدودة وخصائص توزيع الطور السائل. أظهرت نتائج تجارب نقطة الندى: أن آلية التكاثف العامة متشابهة عند مقاسات مسام مختلفة، حيث تمر جميعها بمراحل نمو جسر سائل أو غشاء سائل، وتوسعهما، ثم تطورهما إلى عمود سائل نموذجي، لكن اختلاف حجم المسام يؤثر بشكل كبير على ديناميكية تكاثف السائل وخصائص توزيع الطور السائل؛ ففي مسام 10 ميكرومتر يحدث التكاثف أولاً عند الزوايا، لكن نسبة الطور السائل النهائية منخفضة داخل المسام؛ أما في مسام 100 نانومتر، فلا يقتصر موقع التكاثف على الزوايا بل يحدث بشكل أساسي عند المدخل، ما يؤدي إلى زيادة كمية السائل المستخلص وتوزيع طور سائل أكثر توازناً. مقارنة بين ضغط نقطة الندى المقاس وقيمة التنبؤ باستخدام معادلة الحالة Peng-Robinson تظهر أن النموذج التقليدي محدود في وصف سلوك الحالة الطورية في النطاق النانوي. لتحقيق تنبؤ دقيق لسلوك الحالة الطورية للسائل ضمن المساحات المحدودة، تم دمج التأثيرات مثل قوة الشعيرات، والامتصاص، وانحراف الخصائص الحرجة ضمن النموذج التقليدي، مما أتاح بناء نموذج تنبؤ لتوازن الطور مناسب للمساحات المحدودة. أظهرت النتائج أن النموذج المعدل يمكنه وصف السلوك الطوري بدقة، مع أكبر خطأ نسبي بنسبة 5.30%. وأظهرت التحليلات المزيدة أن تأثيرات التحديد تكون أكثر وضوحًا عند درجات حرارة وضغط منخفضين، وتتضاءل تدريجيًا مع ارتفاع درجة الحرارة. توفر هذه الدراسة من خلال الجمع بين النمذجة النظرية والتحقق التجريبي أساساً تجريبياً ومرجعاً نظرياً لوصف توازن الطور في المسام النانوية، كما تفتح آفاقًا جديدة لتعديل وتطبيق نماذج التنبؤ بطور السوائل في حقول النفط الصخرية الزيتيّة.

关键词

طبقات النفط الصخرية الزيتيّة;تأثير التحديد;سلوك الطور السائل;معادلة حالة Peng-Robinson;تجارب التحكم في تدفق الميكرو والنانوميكرومتر

阅读全文