پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: پس از اجرای فرایندهای بازیافت اولیه و ثانویه در مخازن نفت، استفاده از روش‌های ازدیاد برداشت (EOR) به‌منظور افزایش ضریب بازیافت اهمیت می‌یابد. یکی از مهم‌ترین زیرشاخه‌های EOR، ازدیاد برداشت با استفاده از مواد شیمیایی (CEOR) است که شامل روش‌های تثبیت‌شده‌ای مانند سیلاب‌زنی با پلیمر، ترکیب پلیمر-مواد فعال سطحی، پلیمر- نانوذرات و سامانه‌های سه‌گانه پلیمر، مواد فعال سطحی و قلیا است. با وجود اثربخشی این روش‌ها، چالش‌هایی نظیر هزینه‌های بالا، پیچیدگی‌های فنی و زیست‌محیطی، مانع استفاده گسترده آن‌ها شده است. در این میان، مواد فعال سطحی پلیمری به‌عنوان روشی نوین با قابلیت ترکیب هم‌زمان دو سازوکار افزایش گرانروی و کاهش کشش بین سطحی (IFT)، توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده‌اند.
روش تحقیق: در این مطالعه، با مروری تحلیلی بر پژوهش‌های اخیر انجام‌شده در زمینه کاربرد مواد فعال سطحی پلیمری در فرایند ازدیاد برداشت نفت، عملکرد این ترکیبات از جنبه‌های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. عواملی نظیر تغییرات گرانروی، کاهش کشش بین سطحی و اثرگذاری بر ترشوندگی سنگ مخزن به‌عنوان سازوکار‌های اصلی بررسی شدند. همچنین، چالش‌های مربوط به سنتز این مواد، هزینه‌های مرتبط و پراکندگی داده‌های میدانی موجود نیز در تحلیل‌ها لحاظ شد.
نتایج اصلی: بررسی‌ها نشان می‌دهد که مواد‌ سطحی پلیمری در اکثر شرایط می‌توانند ضریب بازیافت نفت را بهبود بخشند. بااین‌حال، محدودیت‌هایی از جمله فرایندهای پیچیده تولید، هزینه‌های بالا و نبود داده‌های جامع و میدانی، کاربرد آن‌ها را در مقیاس وسیع محدود کرده است. این مطالعه ضمن جمع‌بندی یافته‌های پیشین، مسیرهایی برای تحقیقات آینده از جمله بهینه‌سازی فرمول‌بندی، کاهش هزینه‌های تولید و انجام آزمایش‌های میدانی گسترده‌تر به‌منظور ارزیابی عملکرد واقعی این ترکیبات پیشنهاد می‌دهد.


 

چکیده موضوع تحقیق: ازدیاد برداشت نفت (EOR) یکی از روش‌های کلیدی برای افزایش بازیابی نفت از مخازن است که از فنون شیمیایی، فیزیکی یا حرارتی بهره می‌برد. در میان روش‌های شیمیایی، مایعات یونی (ILs) به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان، از جمله پایداری در شرایط سخت محیطی مانند دما و شوری بالا و قابلیت تنظیم‌پذیری برای شرایط خاص مخزن، به‌عنوان جایگزین‌های بالقوه برای مواد سنتی مانند سطح‌فعال‌ها و پلیمرها مورد توجه قرار گرفته‌اند.
روش تحقیق: مایعات یونی می‌توانند به‌عنوان جایگزین‌های سطح‌فعال‌ها در فرایندهای ازدیاد برداشت نفت عمل کنند، اما نیاز به سنتز و توسعه مناسب دارند. پایداری زیست‌محیطی بالاتر و کاهش مصرف آب از مزایای این مواد نسبت به روش‌های سنتی است. با وجود این، تحقیقات نشان می‌دهد که تأثیر آن‌ها بر عملکرد ازدیاد برداشت نفت نسبتاً محدود است و نیاز به بهینه‌سازی و آزمایش‌های آزمایشگاهی و شبیه‌سازی بیشتری دارد. در این مقاله، با مرور جامع مطالعات پیشین صورت‌گرفته، تحقیقات سال‌های اخیر در مورد کاربرد مایعات یونی در عملیات ازدیاد برداشت نفت، با تمرکز بر ویژگی‌ها، سازوکار‌ها، نتایج تجربی، چالش‌ها و چشم‌اندازهای آینده بررسی شده است.
نتایج اصلی: بررسی نتایج مطالعات اخیر نشان می‌دهد که مایعات یونی می‌توانند کشش بین سطحی آب/نفت را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده و ترشوندگی سنگ مخزن را تغییر دهند که هر دو عامل کلیدی در بهبود جابه‌جایی نفت هستند. به‌عنوان مثال، مایع یونی 1-دسیل-3-متیل‌ایمیدازولیوم تریفلات توانایی کاهش چشمگیر کشش بین‌سطحی را نشان داده است. آزمایش‌ها حاکی از آن است که این مواد می‌توانند تا حدود 30 درصد از نفت اولیه موجود را بیشتر بازیابی کنند. همچنین بسیاری از مایعات یونی میل ترکیبی قوی با آسفالتین دارند و می‌توانند به‌عنوان حلال و عامل پخش‌کننده عمل ‌کنند. این ویژگی به جلوگیری از رسوب آسفالتین و رسوب در چاه و اطراف ناحیه تولیدی آن کمک می‌کند که می‌تواند جریان و تولید نفت را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشد. مایعات یونی می‌توانند گرانروی نفت خام را کاهش دهند و جریان آن را در مخزن آسان‌تر کرده و گرادیان فشار را کاهش دهند. با این حال، بیشتر مطالعات روی مخازن سنگ‌های شنی انجام شده و تحقیقات در مخازن کربناته محدود است، که نیاز به بررسی‌های بیشتر را برجسته می‌کند.

چکیده کاهش منابع انرژی فسیلی و انتشار گازهای گلخانه‌ای از مهم‌ترین عوامل توجه به انرژی‌های تجدیدپذیر است. ذخیره‌سازی هیدروژن به‌عنوان حامل انرژی، یکی از روش‌های امیدبخش برای بهره‌برداری پایدار از این منابع محسوب می‌شود. در فرایند ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن، بخشی از گاز به‌دلیل عدم تأمین فشار موردنیاز تولید نمی‌شود و به‌عنوان گاز پایه باقی می‌ماند. به‌منظور کاهش اتلاف هیدروژن، پیشنهاد می‌شود از گازهای ارزان‌تر مانند متان، نیتروژن یا دی‌اکسیدکربن به‌عنوان گاز پایه جایگزین استفاده شود. این مطالعه به بررسی جامع انواع گازهای پایه و عوامل مؤثر بر ذخیره‌سازی هیدروژن در حضور گاز پایه می‌پردازد، تا راهکاری برای بهینه‌سازی این فرایند ارائه شود. در این پژوهش ابتدا بیش از 300 مقاله علمی جمع‌آوری و بررسی شد. از این میان، 80 مقاله به‌عنوان مقالات اصلی انتخاب شدند که مرتبط با ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز هیدروژن و دیگر گازها در حضور گاز پایه بودند و 82 مقاله دیگر نیز به‌عنوان منابع تکمیل‌کننده مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقالات اصلی در سه دسته شامل تأثیر خواص گاز پایه، تأثیر خواص مخزن و تأثیر عوامل عملیاتی طبقه‌بندی شدند. سپس محتوای این مقالات پس از ارزیابی دقیق، به‌صورت خلاصه و منسجم ارائه شد تا مبنایی جامع برای تحلیل فرایند ذخیره‌سازی گاز هیدروژن در حضور گاز پایه فراهم شود. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که استفاده از گازهای متان، نیتروژن و دی‌اکسیدکربن به‌عنوان گاز پایه می‌تواند تا حد بسیار زیادی با کاهش هیدروژن به‌دام‌افتاده درون مخزن، به مباحث اقتصادی پروژه‌های ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز هیدروژن کمک کنند. چگالی و گرانروی گاز پایه نقش مهمی در ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن دارند. گاز نیتروژن به‌دلیل خواص فیزیکی مطلوب، گزینه‌ای برتر برای تزریق است، زیرا خطر وقوع پدیده‌هایی مانند جدایش ثقلی و انگشتی‌شدن را کاهش می‌دهد. در مقابل، گاز دی‌اکسیدکربن به‌دلیل انحلال در آب سازند و تراکم‌پذیری بالا، نیازمند تزریق حجم بیشتری برای رسیدن به فشار مطلوب مخزن است. علاوه بر این، کاهش فشار و افزایش دما، تخلخل و تراوایی منجر به کاهش خلوص هیدروژن می‌شود. همچنین، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که تزریق گاز پایه مناسب و افزایش ضریب تخلیه‌ی مخزن پیش از شروع ذخیره‌سازی گاز هیدروژن می‌تواند به افزایش خلوص و بازیافت هیدروژن کمک کند.کاهش منابع انرژی فسیلی و انتشار گازهای گلخانه‌ای از مهم‌ترین عوامل توجه به انرژی‌های تجدیدپذیر است. ذخیره‌سازی هیدروژن به‌عنوان حامل انرژی، یکی از روش‌های امیدبخش برای بهره‌برداری پایدار از این منابع محسوب می‌شود. در فرایند ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن، بخشی از گاز به‌دلیل عدم تأمین فشار موردنیاز تولید نمی‌شود و به‌عنوان گاز پایه باقی می‌ماند. به‌منظور کاهش اتلاف هیدروژن، پیشنهاد می‌شود از گازهای ارزان‌تر مانند متان، نیتروژن یا دی‌اکسیدکربن به‌عنوان گاز پایه جایگزین استفاده شود. این مطالعه به بررسی جامع انواع گازهای پایه و عوامل مؤثر بر ذخیره‌سازی هیدروژن در حضور گاز پایه می‌پردازد، تا راهکاری برای بهینه‌سازی این فرایند ارائه شود. در این پژوهش ابتدا بیش از 300 مقاله علمی جمع‌آوری و بررسی شد. از این میان، 80 مقاله به‌عنوان مقالات اصلی انتخاب شدند که مرتبط با ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز هیدروژن و دیگر گازها در حضور گاز پایه بودند و 82 مقاله دیگر نیز به‌عنوان منابع تکمیل‌کننده مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقالات اصلی در سه دسته شامل تأثیر خواص گاز پایه، تأثیر خواص مخزن و تأثیر عوامل عملیاتی طبقه‌بندی شدند. سپس محتوای این مقالات پس از ارزیابی دقیق، به‌صورت خلاصه و منسجم ارائه شد تا مبنایی جامع برای تحلیل فرایند ذخیره‌سازی گاز هیدروژن در حضور گاز پایه فراهم شود. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که استفاده از گازهای متان، نیتروژن و دی‌اکسیدکربن به‌عنوان گاز پایه می‌تواند تا حد بسیار زیادی با کاهش هیدروژن به‌دام‌افتاده درون مخزن، به مباحث اقتصادی پروژه‌های ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز هیدروژن کمک کنند. چگالی و گرانروی گاز پایه نقش مهمی در ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن دارند. گاز نیتروژن به‌دلیل خواص فیزیکی مطلوب، گزینه‌ای برتر برای تزریق است، زیرا خطر وقوع پدیده‌هایی مانند جدایش ثقلی و انگشتی‌شدن را کاهش می‌دهد. در مقابل، گاز دی‌اکسیدکربن به‌دلیل انحلال در آب سازند و تراکم‌پذیری بالا، نیازمند تزریق حجم بیشتری برای رسیدن به فشار مطلوب مخزن است. علاوه بر این، کاهش فشار و افزایش دما، تخلخل و تراوایی منجر به کاهش خلوص هیدروژن می‌شود. همچنین، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که تزریق گاز پایه مناسب و افزایش ضریب تخلیه‌ی مخزن پیش از شروع ذخیره‌سازی گاز هیدروژن می‌تواند به افزایش خلوص و بازیافت هیدروژن کمک کند.

چکیده موضوع تحقیق: عدم تعادل میان عرضه و تقاضا یکی از موانع اصلی در فرایند جایگزین کردن انرژی‌های تجدید پذیر به جای سوخت‌های فسیلی است. ذخیره سازی زیرزمینی گاز هیدروژن بدست آمده از منابع تجدید پذیر، روشی مناسب برای ذخیره انرژی حاصل از این منابع است. از طرفی با توجه به آن که در زمان ذخیره زیرزمینی گاز همواره بخشی از آن به عنوان گاز پایه درون مخزن باقی می‌ماند، توصیه می‌شود برای کاهش هزینه‌های عملیاتی این گاز با گازهای ارزان همچون گاز CO₂ و گاز ترش جایگزین شود. اما در این حالت خلوص و ضریب بازیافت هیدروژن برداشت شده از مخزن از جمله عواملی هستند که تحت تاثیر قرار می‌گیرند که امکان کنترل آنها توسط پارامترهای عملیاتی وجود دارد. از این رو در این مطالعه به بررسی آنها پرداخته خواهد شد.

روش تحقیق: در این قسمت ابتدا مدل یک مخزن گازی نیمه تخلیه شده توسط شبیه ساز تجاریCMG ساخته شد و پس از صحت سنجی مدل، از آن به منظور بررسی پارامترهای مورد نظر استفاده شد. برای این امر پس از تخلیه‌ی 50% مخزن، به مدت یک سال گاز پایه تزریق شده و سپس برای مدت 10 سال ذخیره سازی هیدروژن صورت گرفت. در این پژوهش تاثیر پارامترهای مدت زمان و نرخ تزریق و تولید هیدروژن، مدت زمان تزریق و زمان ماند گاز پایه، استفاده از گاز ترش به عنوان گاز پایه و درصد H₂S موجود در آن بر روی خلوص و ضریب بازیافت هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج اصلی: نتایج بدست آمده نشان داد افزایش نرخ تزریق و تولید هیدروژن باعث افزایش خلوص و ضریب بازیافت آن می‌شود. کاهش دوره تزریق و افزایش دوره برداشت موجب کاهش خلوص و افزایش ضریب بازیافت هیدروژن میشود، مشروط بر اینکه دوره برداشت از دوره تزریق بیشتر نشود. افزایش زمان تزریق گاز پایه و فاصله زمانی بین تزریق و ذخیره‌سازی، به خلوص و بازیافت هیدروژن کمک می‌کند. همچنین، در ترکیب گاز پایه، افزایش سهم H₂S به بالای 70% در ترکیب گاز پایه، خلوص و بازیافت هیدروژن را به ترتیب حدود 2 و 3 درصد کاهش می‌دهد که این امر امکان استفاده از H₂S را به‌عنوان گاز پایه تایید می‌کند.

چکیده موضوع تحقیق: استفاده از امواج ماکروویو و فراصوت روش نوینی در صنعت نفت است که تاکنون برای مقاصد مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. مولکول‌های نفت به دلیل داشتن عناصر قطبی همانند اکسیژن، نیتروژن و گوگرد تحت تأثیر میدان الکتریکی امواج ماکروویو قرار گرفته و با ایجاد ممان دوقطبی نقاط گرمی را به وجود می‌آورند که هم دمای نفت را افزایش داده و هم ترکیبات سنگین همانند آسفالتین را می‌شکند. امواج فراصوت نیروهای بین‌مولکولی را با ایجاد حباب‌های کوچک و ترکیدن آن‌ها از بین می‌برند. هم‌چنین ترکیدن حباب‌ها سبب شکستن مولکول‌های سنگین همانند آسفالتین می‌شود.
روش تحقیق: در این تحقیق نفت خام تحت تابش امواج ماکروویو و فراصوت قرار گرفته و تغییرات خواص آن مورد بررسی قرار گرفته است. هم‌چنین تأثیر تغییر پارامترهایی همانند توان و زمان بر خواص نفت خام بررسی شده است. تغییرات گرانروی و API می‌تواند نشان دهنده میزان شکست مولکول‌های سنگین همانند آسفالتین و ارتقا نفت خام باشد.
نتایج اصلی: استفاده از امواج ماکروویو و فراصوت به ترتیب سبب کاهش 4/12 و 6 درصدی گرانروی نفت خام و افزایش 8/2 و 2/1 درجهAPI می‌شود. هم‌چنین کاهش میزان آسفالتین در اثر اعمال امواج ماکروویو و فراصوت به ترتیب 3/9 و3/4 درصد است که نشان دهنده شکسته شدن این ترکیبات و تبدیل به ترکیبات سبک‌تر و در نتیجه ارتقا نفت خام می‌شود. در آزمون طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) افزایش درصد وزنی کربن و کاهش عناصری همانند اکسیژن و گوگرد تأییدکننده این موضوع است. بررسی ساختار نفت خام تحت تابش امواج ماکروویو و فراصوت نشان دهنده این است که امواج ماکروویو علاوه بر تأثیر بر هیدروکربن‌های راست زنجیر باعث کاهش ترکیبات آروماتیک نیز شده‌اند، اما امواج فراصوت بیشتر بر ساختار هیدروکربن‌های راست زنجیر تأثیر گذاشته‌اند.

چکیده یکی از مسائلی که در ارتباط با تولید نفت دچار مشکل شده است، تولید آب است که سبب کاهش عمر تولید از مخازن و چاه‌های نفت می‌شود. امروزه برای عملیات کنترل تولید آب در مخزن از روش تزریق ژل پلیمر استفاده می‌شود. از این‌رو، در این مطالعه سعی شده است که با توجه به مخازن ایران و همچنین به علت وجود مشکلات زیست محیطی در زمینه‌ی پلیمرهای سنتزی، ویژگی رئولوژیکی هیدروژل‌های بر پایه‌ی زانتان بررسی شود. استحکام و پایداری هیدروژل‌ها با تغییر شرایط محیطی به صورت تابعی از زمان و نرخ برش قابل بررسی است. بدین منظور، خواص ویسکوالاستیک هیدروژل‌ها شامل مدول الاستیک و ویسکوز نسبت به دما، زمان و نرخ تغییر شکل برای محلول ژلانت مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین تاثیر ترکیبات هیدروژل‌ها شامل غلظت پلیمر، نسبت وزنی عامل شبکه‌کننده به پلیمر و درصد وزنی نانوذرات سیلیکا در بررسی خواص رئولوژیکی مد نظر قرار گرفته است. علاوه‌براین، زمان ژل شدن به عنوان یکی از مهم‌ترین پارامتر تعیین‌کننده هیدروژل در طول تزریق در محیط متخلخل، بررسی شده است.

چکیده موضوع تحقیق: یکی از روش­های مفید در فرایندهای افزایش و نگهداشت تولید نفت از مخازن هیدروکربوری، به‌کارگیری روش فرازآوری با گاز است. در این تحقیق باهدف منافع اقتصادی به بررسی و مقایسه امکانسجی استفاده از دو گاز کربن دی‌اکسید و نیتروژن به‌جای گاز طبیعی در فرایند فرازآوری با گاز پرداخته می‌شود. همچنین با توجه به محدود بودن گاز در دسترس با هدف حداکثر­سازی تولید نفت به بررسی و مقایسه بهینه‌سازی تخصیص گاز بین چاه‌های میدان پرداخته می‌شود و با شبیه‌سازی 10 چاه از یک میدان فراساحلی ایران، به بهینه‌سازی حجم محدود گاز در دسترس و اثر آن در افزایش برداشت نفت پرداخته شده است. میزان تزریق گاز به هر چاه مقدار بهینه­ای است که تزریق گاز بیش از آن موجب افزایش اصطکاک و کاهش تولید خواهد شد. از طرفی به دلیل ظرفیت کمپرسورها و در دسترس بودن مقدار محدود گاز، امکان تزریق مقدار بهینه به هر چاه امکان‌پذیر نیست.
روش تحقیق: در این پژوهش مدل‌سازی چاه با استفاده از نرم‌افزار پراسپر انجام شده است. ابتدا با جمع‌آوری داده­های10 چاه از یک مخزن فراساحلی جنوب ایران مدل آن­ها ساخته شده و پس از صحت سنجی، با استفاده از گاز کربن دی‌اکسید و نیتروژن به‌صورت مجزا، شبیه‌سازی فرازآوری مصنوعی انجام شده است. سپس نمودار عملکرد فراز­آوری با گاز(GLPC) هر کدام از چاه‌ها با مدل تجربی مناسب در نرم­افزار متلب برازش می‌شود. در ادامه با استفاده از سالور اکسل اقدام به بهینه‌سازی حجم محدود گاز با استفاده از دو گاز مختلف می‌شود.
نتایج اصلی: با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از بهینه­سازی، میزان تجمعی تولید چاه‌ها به ازای یک مقدار گاز در دسترس که 15 میلیون فوت مکعب می­باشد در حالت استفاده از گاز نیتروژن 3564 بشکه در روز بیشتر از حالت استفاده از گاز کربن­دی­اکسید است. همچنین در همه حالت‌های موردبررسی بیشترین مقدار گاز تزریقی به چاه شماره 8 اختصاص می‌یابد که دلیل آن تولید بالای این چاه است. توجه به مقایسه دو حالت تزریق، زمانی که مقدار گاز در دسترس 12 و 9 میلیون فوت مکعب در روز باشد تولید نفت حالت تزریق نیتروژن به ترتیب 3424 و 3302 بشکه در روز(۲۸٪ و ۲۴٪) بیشتر از حالت استفاده از گاز کربن­دی­اکسید است.

چکیده موضوع تحقیق: روش گرمایش الکترومغناطیس یکی از روش‌های نوین ارتقا و ازدیاد برداشت نفت سنگین است. در این روش انرژی امواج الکترومغناطیس صرف افزایش دما، شکست ترکیبات سنگین، کاهش گرانروی، ارتقا و ازدیاد برداشت نفت خواهد شد.
روش تحقیق: در این پژوهش نانو ذرات اکسید آهن مغناطیسی (Fe₃O₄) به روش هم‌رسوبی سنتزشده و کارایی این نانو ذرات در فرآیند گرمایش الکترومغناطیس و ارتقا موردبررسی قرار گرفت. همچنین مقایسه‌ای بین اثر این نانو ذرات در فرآیند گرمایش الکترومغناطیس و کربن فعال صورت گرفت. در این فرآیند نمونه‌های نفت خام حاوی 1/0 درصد نانو ذرات Fe₃O₄ و یا کربن فعال، در بازه زمانی صفر تا 8 دقیقه تحت تابش امواج ماکروویو (فرکانس 54/2 گیگاهرتز و توان 400 وات) قرارگرفته و تغییرات دما و گرانروی نمونه‌ها موردبررسی قرار گرفت.
نتایج تحقیق: نتایج نشان داد تابش امواج الکترومغناطیس (ماکروویو) سبب افزایش دمای نمونه‌ها خواهد شد. دمای نمونه نفت خام، نفت خام به همراه 0.1 درصد کربن فعال، نفت خام به همراه 0.1 درصد نانو ذرات Fe₃O₄ تحت تابش امواج به مدت 8 دقیقه به ترتیب از دمای محیط تا 70، 82 و C°90 افزایش یافت. همچنین در شرایطی که نمونه‌ها به مدت 4 دقیقه تحت تابش امواج بودند، بیشترین کاهش گرانروی گزارش شد. گرانروی نمونه نفت خام (قبل از فرآیند)، نفت خام به همراه کربن فعال و نفت خام به همراه نانو ذرات Fe₃O₄ تحت تابش امواج به مدت 4 دقیقه به ترتیب از mP.a 295 تا 261، 254 و mP.a 223 کاهش یافت. به عبارتی گرانروی نمونه‌ها تحت تابش امواج به مدت ۴ دقیقه برای نمونه نفت خام، نفت خام به همراه کربن فعال، نفت خام به همراه نانو ذرات Fe₃O₄ به ترتیب 5/11، 9/13و 4/24 درصد کاهش داشته و نانو ذرات Fe₃O₄ بیشترین کارایی را در افزایش دما و کاهش گرانروی داشتند.

چکیده موضوع تحقیق: بررسی اثر دما برعملکرد سیلابزنی پلیمر در مقیاس منفذ در محیط­های متخلخل با تراوایی متفاوت، به درک درستی از رفتار محلول پلیمر می ­انجامد.
روش تحقیق: در این مطالعه اثر دما بر سیلابزنی پلیمر پلی­اکریل­آمید بر ازدیاد برداشت نفت در دو میکرومدل همگن با تراوایی­های مختلف در دماهای ۲۵ و °C7۰ مورد بررسی قرار گرفت. محلول پلیمر و آب مقطر با سرعت تزریق 1 میکرو لیتر در دقیقه تا یک حجم منافذ به میکرومدل تزریق شدند و میزان برداشت نفت و نحوه حرکت سیال درون محیط متخلخل مورد مطالعه قرار گرفت. علاوه براین رئولوژی پلیمر و گرانروی سیالات تزریقی جهت تحلیل بهتر نتایج، اندازه­گیری شدند. سپس نتایج با سیلابزنی آب مقطر به عنوان تست شاهد مقایسه گردید.
نتایــج اصلــی: با بررسی نتایج سیلابزنی مشخص شد که فاکتور دما از یک طرف با کاهش گرانروی نفت به افزایش بازیافت آن کمک کرده و از طرف دیگر با کاهش گرانروی پلیمر، باعث کاهش نقش گرانروی سیال تزریقی در میزان برداشت نفت شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که در حالت تزریق پلیمر پدیده انگشتی شدن کاهش و با افزایش دما میزان بهبود بازیافت نفت طی سیلابزنی پلیمر و آب در هر دو مدل افزایش می­یابد. همچنین میزان بهبود بازیافت نفت طی سیلابزنی پلیمر در میکرومدل الف از حدود 43 درصد در دمای محیط به بیش از 51 درصد و در میکرومدل ب از حدود ۵1 درصد به بیش از 60 درصد در دمای °C 70 افزایش یافت. در واقع می­توان گفت که الگوی جریان و پایداری جبهه حرکت محلول پلیمر و در نتیجه بازیافت نهایی نفت بطور قابل توجهی تحت تأثیر مورفولوژی منافذ، شکل و گلوگاه منافذ قرار دارد.

چکیده Research topic: One of the new methods in the processes of increasing oil recovery from hydrocarbon reservoirs is the method of using ultrasonic waves. In this research, using ultrasonic waves and their application in a large-scale sample tank, its effect on increasing oil extraction by the numerical method is investigated.
Research Method: In this research, the modeling process has been performed using MATLAB software. First, by determining the porous environment, the amount of pressure increases due to ultrasonic waves due to solving the sound equations (Helmholtz) by MATLAB k-waves toolbox is investigated. Finally, considering the cumulative production at a specific time from the production well and determining the oil recovery from the reservoir in the presence of a wave, to examine the effect of well location parameters and its distance from the wave generation source, wave production starts time, wave application methods (Pulsed and continuous), is performed at an optimal frequency and power.
Main results: According to the modeling results, the closer the wave start time is to the first days of production, the higher the oil recovery rate; So that by starting the application of ultrasonic wave under the power of 5 kW and frequency 20 kHz simultaneously with the production of well oil from the first day, oil recovery compared to oil recovery in the case of starting the wave from the fifty and ninety days, respectively 4/5% and 8% more. Oil recovery is 1.8% higher if the wave is applied continuously to the reservoir at a given time than when pulsed at the same time. The modeling results show that the shorter the distance between the wave source and the production well, the lower the pressure drop in the reservoir area and the higher the oil recovery. According to the results, if the source of wave production is located at a distance of 200 feet from the production well, it will increase by 7.1% compared to the distance of 1800 feet from the oil recovery well.

چکیده سنتز نانو ذرات به صورت درجا به خاطر اثرگذاری بیشتر بر سازوکارهای تولید (مانند کاهش گرانروی نفت)، توزیع یکنواخت نانو ذرات در سیالات مخزن، عدم کاهش تراوایی سازند به خاطر عدم تزریق نانو سیال به مخزن و همچنین صرفه اقتصادی از اهمیت بیشتری نسبت به دیگر روش‌های سنتز نانو ذرات برای استفاده در فرایندهای ازدیاد برداشت نفت برخوردار است. در این مطالعه اثر نانو ذرات سریم اکسید سنتز شده به‌صورت درجا در دمای پایین بر روی ضریب برداشت نفت مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور سیال پایه آب برای پخش شدن نانو ذرات سنتز شده در نظر گرفته شد. همچنین به منظور بررسی اثر غلظت نانو ذرات در سیال پایه بر روی ضریب برداشت نهایی نفت، نانو سیال‌ها با غلظت­های 01/0، 1/0، 25/0 و 5/0 درصد وزنی تهیه شدند. در نهایت، نانو سیال­های تهیه شده با نرخ تزریق 07/0 میلی‌لیتر در ساعت تا یک حجم منافذ به درون میکرومدل تزریق شد و میزان برداشت نفت و نحوه حرکت سیال درون محیط متخلخل مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دادند که نانو ذرات سنتز شده در این پژوهش، کارایی مناسبی برای افزایش ضریب برداشت از مخازن نفتی دارند. حضور اندک این نانو ذرات (غلظت 01/0 درصد وزنی)، باعث افزایش چشمگیر ضریب برداشت نفت (حدود 7%) در مقایسه با تزریق آب به تنهایی است. همچنین، با افزایش غلظت نانو ذرات در سیال پایه، ضریب برداشت نفت هم افزایش یافت. به‌طوری‌که برای نانو سیال‌های با غلظت 01/0، 1/0، 25/0 و 5/0 درصد وزنی ضریب برداشت نفت به ترتیب برابر 25%، 38%، 43% و 45% شد. اما با افزایش غلظت نانو ذرات در سیال پایه، از یک مقدار بهینه به بعد احتمال رسوب ذرات درون میکرومدل افزایش یافت، اثر نانو ذرات بر تغییر خواص هیدرودینامیکی سیال تزریقی و مکانیسم‌های بهبود برداشت نفت کاهش یافت و لذا کارایی این نانو ذرات نیز کم شد.

چکیده روند رو به رشد مصرف انرژی و افزایش تقاضا برای نفت منجر به اعمال روش­هایی برای افزایش بازیافت نفت شده است. از جمله این روش­ها می­توان به روش­های شیمیایی ازدیاد برداشت اشاره کرد. اما عموماً تأثیر این روش­ها از مقادیر پیش­بینی شده توسط مطالعات، نامطلوب­تر بوده است. یکی از علل عمده این امر، از دست رفتن ماده فعال سطحی از طریق جذب یا ایجاد رسوب بر روی سطح سنگ است. ترکیب ­کانی­شناسی سنگ مخزن، در تعیین برهم­کنش­های بین سطح تماس مایع و جامد اثرگذار خواهد بود. این اثر به­صورت تغییر در بار سطحی جاذب و تغییر ترشوندگی خواهد بود. در این پژوهش به بررسی اثر جذب ماده فعال سطحی Dioctyl sulfosuccinate sodium salt (AOT) بر روی جاذب سنگ مخزن کربناته آب­دوست پرداخته شد. بدین منظور، پس از آماده‌سازی نمونه‌های سیال و سنگ، به بررسی جذب ماده فعال سطحی در غلظت­های زیر CMC و بیش­تر از آن پرداخته شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت ماده فعال سطحی در توده فاز مایع، جذب افزایش می­یابد، تا در غلظت ppm1200به نقطه اشباع برسد. نتایج مدل­سازی نشان داد که ایزوترم تعادلی فروندلیش با میزان مساوی با 8971/0 به بهترین نحو، رفتار جذب ماده فعال سطحی AOT را پیش­بینی و توصیف می­کند.

چکیده در سالیان اخیر مطالعات زیادی در مورد استفاده از مواد فعال سطحی در زمینه افزایش برداشت از مخازن نفتی انجام شده است؛ ولی تا کنون تحقیقات اندکی در مورد مقایسه عملکرد مواد فعال سطحی زیستی و شیمیایی صورت گرفته است که عموماً شامل مقایسه عملکرد ماده فعال سطحی زیستی با ماده فعال سطحی شیمیایی بوده و مطالعات جامعی در این زمینه انجام نشده است. لذا در این تحقیق کارایی انواع مواد فعال سطحی با تزریق در میکرومدل شیشه‏ای بررسی شد.
با کشت سویه سودوموناس آئروژینوزا HAK01 در محیط کشت تخصصی، ماده فعال سطحی زیستی رامنولیپیدی تولید، جداسازی و شناسایی شد و پایداری آن در محیط شور بررسی گردید. سپس محلول این ماده به همراه محلول مواد فعال سطحی SDS، SDBS، CTAB و DTAB ( در غلظت بحرانی میسل) در آزمون های سیلابزنی میکرومدل استفاده شدند. در این تحقیق برای نخستین بار کارایی رامنولیپید تولیدی در ازدیاد برداشت نفت بررسی شد. از آزمون های گرانروی، کشش سطحی و بین سطحی و همچنین آزمون زاویه تماس برای برررسی مکانیسم های حاکم بر فرایند استفاده شد.
استفاده از مواد فعال سطحی فوق سبب افزایش میزان برداشت نفت در مقایسه با سیلاب­زنی آب گردید. رامنولیپید، SDBS وSDS به ترتیب با 40%، 36% و 34% بازدهی، بیشترین میزان برداشت را به خود اختصاص دادند. رامنولیپید تولیدی با کاهش کشش سطحی آب بهmN/m 28 عملکرد بهتری در مقایسه با سایر مواد فعال سطحی داشت. همچنین این مواد سبب تغییر ترشوندگی از حالت نفت­دوست به آب­دوست شدند؛ به­طوری­که رامنولیپید با تغییر زاویه تماس از 106 به 6، 94.3% تغییر، بهترین عملکرد را در بین مواد فعال سطحی فوق داشت. SDBS، SDS، CTAB و DTAB به ترتیب با 92.7%، 92.0%، 88.9% و86.6% تغییر در رده­های بعدی قرار گرفتند. کاهش کشش بین سطحی و تغییر ترشوندگی، سازوکارهای اصلی حاکم بر فرایند بودند. بر اساس نتایج به­دست آمده رامنولیپید تولید شده از توانایی بالایی در زمینه برداشت نفت برخوردار بوده و موثرتر از سایر مواد فعال سطحی در این زمینه عمل کرد.

چکیده در سال‌های اخیر با پیشرفت علم نانو، بسیاری از محققین به استفاده از این مواد برای حل مشکلات موجود در بخش‌های مختلف صنعت نفت روی آورده‌اند. نانو سیال‌های تهیه شده با این مواد می‌توانند جدایش نفت و گاز در داخل مخزن را تسهیل نمود و میزان برداشت نفت را نسبت به روش‌های فعلی افزایش دهند. لذا در این پژوهش اثر نانو ذرات خاک رس بر روی ضریب برداشت نفت مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از دو سیال پایه مختلف آب و اتانول برای پخش شدن نانو ذرات در آن‌ها استفاده شد. اثر افزودن نانو ذرات خاک رس بر روی تغییرات گرانروی و کشش بین سطحی اندازه‌گیری شد. همچنین به منظور بررسی اثر غلظت نانو ذرات در سیال پایه بر روی ضریب برداشت نهایی نفت، نانو سیالات با 3 و 5 درصد وزنی نانو ذرات تهیه شدند. نتایج نشان دادند که اگرچه نانو سیالات حاوی نانو ذرات خاک رس پایداری کمی دارند اما در همین شرایط نیز با اضافه کردن آن‌ها به سیال پایه ضریب برداشت نفت افزایش چشمگیری داشت. همچنین اثر این نانو ذرات هنگامی که در سیال پایه آب پخش می‌شوند بیشتر از اتانول خواهد بود. به عنوان مثال در 5 درصد وزنی، ضریب برداشت نفت با نانو سیال پایه آبی 7/49 درصد و با نانو سیال پایه اتانولی 46 درصد است.