تاثیر پدیده ی مارانگونی در ازدیاد برداشت نفت و تفاوت آن با پدیده ی جریان متقاطع موئینه

جریان همرفت از نقاطی با تنش میان رویه ی کمتر به سمت نقاطی با تنش میان رویه ی بیشتر را جریان مارانگونی می نامند. متاسفانه این پدیده در مهندسی نفت کمتر شناخته شده است. حال آنکه نتایج این مطالعه نشان می دهد که در شرایط مطلوب، مارانگونی بازیافت نفت را تا حدود 35 درصد افزایش می دهد. بررسی مطالعات پیشین نشان می دهد که این پدیده گاهی در نتایج آزمایشگاهی مشاهده شده اما با استفاده از مفهوم جریان متقاطع موئینه، توجیه یا مدل سازی شده است. در حالی که جریان موئینه ی متقاطع و مارانگونی تفاوت های بنیادینی با یکدیگر دارند.
در این مقاله با استفاده از طراحی دقیق آزمایش های تزریق دی اکسیدکربن در شکاف نشان خواهیم داد که در شرایطی که نیروهای موئینه رو به زوال هستند (یعنی در فشارهای نزدیک بحرانی) جریان قوی مارانگونی چگونه فعال می شود و به صورت کاملا مستقل به بازیافت نفت کمک می کند. برای تحقیق این ادعا، ابتدا دی اکسیدکربن در فشارهای مختلف در سیستم شکاف/ماتریس اشباع از دکان خالص به عنوان سیستم عاری از جریان های مارانگونی، تزریق می گردد. در هریک از آزمایش های فشار ثابت درجه ی آزادی ترمودینامیکی سیستم صفر است و بنابراین در نقاط مختلف تنش میان رویه ثابت است و می توان مطمئن بود نتایج این آزمایش ها در سطح صفر مارانگونی انجام می شوند. در سری آزمایش های بعدی با اضافه کردن یک جزء نفتی دیگر (پروپان)، درجه ی آزادی به یک افزایش می یابد و بنابراین در نقاط مختلف محیط متخلخل و میان رویه ی نفت و گاز، تنش های میان رویه ی متفاوتی تجربه می شود که در اثر آن انتظار وجود جریان های همرفت مارانگونی را داریم. مقایسه ی تفاوت نتایج بازیافت نفت از این دو سری آزمایش با عدد مارانگونی نشان می دهد که میزان ازدیاد برداشت ناشی از مارانگونی با عدد مارانگونی متناسب است. در شرایط غیرامتزاجی این جریان ها بسیار ضعیف هستند و در شرایط بحرانی از بین می روند. در حالی که در شرایط نزدیک بحرانی مارانگونی بسیار قوی و فعال عمل می کند.