پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

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 موضوع تحقیق: در سال‌های اخیر، سیلاب زنی آب هوشمند به منظور ازدیاد برداشت نفت بسیار مورد توجه قرار گرفته است و یکی از مکانیزم های اصلی آن تغییر ترشوندگی است. با این حال، اثر حضور اسید بر عملکرد آب هوشمند همچنان مشخص نیست. به بیان دیگر، سوال اصلی این است که آیا حضور اسید در کنار یون های تعیین کننده می تواند به تغییر ترشوندگی بیشتر و کاهش کشش بین سطحی منجر شود.به علاوه، در این تحقیق برای اولین بار یون‌های سه ظرفیتی به آب هوشمند اضافه شد ونتایج بدست آمده از آزمایشات انجام شده با نتایج مربوط به یون‌های دو ظرفیتی مقایسه شد.
روش تحقیق: در این مطالعه آب دریا، آب دریای 4 برابر رقیق شده و آب دریای 8 برابر رقیق شده در آب مقطر و محلول های اسید کلریدریک 0.001 و 0.01 نرمال آماده شدند و آزمایشات کشش بین سطحی و زاویه تماس انجام شد. سپس، در آب دریای 8 برابر رقیق شده که در محلول اسید کلریدریک 0.01 نرمال آماده شده بود غلظت یون های Ca²⁺، Mg²⁺ و Fe³⁺ تنظیم شد و تست‌های زاویه تماس و کشش بین سطحی انجام شد.
نتایج تحقیق: نتایج نشان داد که حضور اسید به تنهایی در آب مقطر اگرچه سبب کاهش کشش بین سطحی شد ولی زاویه تماس بسیار ناچیز کاهش یافت. همچنین، در صورت حضور اسید و یون های تعیین کننده، کشش بین سطحی کاهش قابل ملاحظه ای می کند که این به دلیل هم افزایی است که بین اسید و یون ها شکل می گیرد. اضافه شدن اسید به آب نمک با شوری مختلف توانست زاویه تماس را کاهش دهد ولی سطح شیشه همچنان نفت دوست باقی ماند. در مورد کاتیون‌های دو و سه ظرفیتی، نتایج نشان داد افزایش غلظت یون Fe³⁺ در آب هوشمند سطح شیشه را آب دوست کرد اگرچه افزایش غلظت Ca²⁺ و Mg²⁺ منجر شد ترشوندگی از شرایط نفت دوست به شرایط خنثی تغییر کند. به علاوه، حضور یون های دو و سه ظرفتی رفتار مشابهی در کاهش کشش بین سطحی داشتند و با افزایش 4 برابری غلظت هر کدام از یون ها، کشش بین سطحی در حدود mN/m 2 کاهش یافت.

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 موضوع تحقیق: یکی از ساده­ترین و ارزان­ترین روش­های بهبود تولید، سیلاب­زنی است. از جمله چالش­های مهم در این فرایند ناهمگونی در ساختار مخزن است که موجب افزایش تولید آب و کاهش بازیافت نفت می­شود. علاوه بر این، سیلاب زنی یا تزریق مواد شیمیایی در بلند مدت ممکن است به ناهمگونی­های بیشتری در مخزن منجر شود. برای افزایش بازده در فرایندهای ازدیاد برداشت، مسدودسازی انتخابی مناطق با نفوذپذیری بالا و در نتیجه بهبود بهره­وری جاروب در مناطق با نفوذپذیری پایین، اهمیت دارد. استفاده از هیدروژل­ در کنترل جریان تزریقی به ویژه در سال­های اخیر، با موفقیت­های میدانی مختلفی همراه بوده است که نشان دهنده کارایی بالای این روش می باشد. هیدروژل­ بعد از تزریق آب یا پلیمر مورد استفاده قرار می­گیرد و موجب هدایت سیال تزریقی به سمت مناطق کم­تراوا می­شوند.
روش تحقیق: در این مقاله فرایند آزمایشگاهی تزریق هیدروژل در میکرومدل شیشه ای با استفاده از نرم افزار کامسول و معادلات فازی-میدانی شبیه­سازی شده و عملکرد هیدروژل در بهبود ضریب بازیافت نواحی کم­تراوا مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین سیلابزنی قبل از تزریق هیدروژل که معمولا با آب یا پلیمر انجام می­گیرد، بررسی شده و با تعیین پارامترهای موثر بر ضریب بازیافت سعی شده است شرایط بهینه این فرایند بررسی شود. به این منظور پس از صحت­سنجی مدل تهیه شده، حساسیت سنجی پارامترهای موثر بر این فرایند روی ضریب بازیافت انجام شده و یک مدل ریاضی جهت تعیین آن ارائه شده است.
نتایج اصلی: فاکتور بازیافت نفت حاصل از مطالعات، به ترتیب با مقادیر خطای مطلق 29/2 و 06/4 درصد در فرایند تزریق آب و هیدروژل بدست آمد. چهار پارامتر نرخ تزریق، زاویه تماس، گرانروی نفت و گرانروی سیال تزریقی به عنوان پارامترهای موثر بر ضریب بازیافت در فرایند سیلابزنی درنظر گرفته شدند. از این میان، بیشترین تاثیر را زاویه تماس داشت. در مدل مربوط به پیش­بینی ضریب بازیافت در سیلابزنی، بیشترین اثر متقابل مربوط به گرانروی و زاویه تماس می باشد. در شبیه سازی سیلابزنی ضخامت سطح تماس معادل h_max/5بدست آمد که مقدار ، 230 میکرومتر است. در شبیه سازی تزریق هیدروژل، اندازه ضخامت سطح تماس terpf.ep_default/5.65 حاصل شد. terpf.ep_default ضخامت سطح تماس و معادل 631 میکرومتر است.

چکیده یکی از روشهای مرسوم ازدیاد برداشت در مخازن نفتی جهان، روش سیلاب زنی با آب است. اشباع بالای نفت باقی مانده در انتهای فرایند تزریق آب، ناشی از راندمان کم جاروبی و رخ دادن سریع پدیده ی مخروطی شدن می باشد. این مشکل با افزودن پلیمر به آب تزریقی و کنترل تحرک پذیری جبهه تزریقی رفع خواهد شد. در این مطالعه سعی شده است از طریق سنتز نانوکامپوزیت ﭘﻠﻲ ﺍﻛﺮﻳﻞ ﺁﻣﻴﺪ، تغیرات تحرک پذیری سیال تزریقی، کشش بین سطحی و ترشوندگی سنگ مخزن آهکی مورد بررسی قرار گیرد. علاوه بر این، عملکرد پلی آکریل آمید تزریقی در شرایط شوری بالای آب سازند، از طریق افزودن نانو ذره سلیس، کنترل گردید. نتایج تست زتا نشان می دهد که افزودن نانو ذره سیلیس موجب پایداری عملکرد پلی آکریل آمید در شرایط شوری بالا می شود. همچنین نانو کامپوزیت پلی اکریل آمید با غلظت 1 درصد نانو دارای کمترین میزان کشش بین سطحی (mN/m 18.34) و بیشترین تمایل به شرایط آبدوستی را دارد. علاوه بر این، نانو کامپوزیت پلی اکریل آمید با درصد نانو سیلیکای 1، بهترین عملکرد را برروی ویسکوزیته آب مخزن دارد که می تواند موجب بهبود نسبت تحرک پذیری گردد (1.07=M) و تولید نفت را افزایش دهد.