16680

16680

بررسي اثر كوپليمرهاي اكريل آميد/نانوذره بر ميزان ازدياد برداشت نفت

كارشناسي ارشد

مخازن هيدروكربوري

شهريور ماه 1395

دكتر محمدرضا مقبلي

شيمي

چكيده امروزه به دليل محدود بودن مخازن نفتي سبك، ازدياد برداشت از مخازن نفت سنگين بسيار مورد توجه قرار گرفته است. البته توليد از اين منابع انرژي به سادگي برداشت از ذخاير متداول نفت خام نبوده و با استفاده از تكنولوژي¬هاي رايج به آساني قابل برداشت نمي¬باشد. غير يكنواخت بودن ساختار مخازن، بالا بودن ميزان گرانروي نفت و نامطلوب بودن نسبت تحرك-پذيري و هم¬چنين بالا بودن نيروهاي كشش بين سطحي بين آب و نفت، از جمله چالش¬هاي اساسي در انجام پروژه¬هاي ازدياد برداشت در اين¬گونه مخازن مي¬باشد. اختلاف گرانروي بين آب تزريقي و نفت در فرآيندهاي سيلاب¬زني ، باعث پديده¬ معروف انگشتي شدن سيال تزريقي شده و نفت زيادي توسط آب دور زده مي¬شود. از طرفي بالا بودن نيروي كشش بين سطحي، موجب باقي ماندن مقدار عمده¬اي از نفت درون مخزن پس از انجام عمليات سيلاب¬زني مي¬شود. براي بازيافت نفت برجامانده، يك محلول پليمري با غلظت مياني كه گرانروي آب را افزايش مي¬دهد، به منظور بهبود بازده جاروب، درون مخزن تزريق مي¬شود. تاكنون پليمرهاي مختلفي با اين هدف سنتز شده¬اند كه معروف¬ترين و ابتدايي¬ترين آنها پلي¬اكريل¬آميد (AM) مي¬باشد. به نظر مي¬رسد با جايگزيني بعضي از گروه¬هاي عاملي آن با مونومرهاي ديگر، از جمله نمك سديمِ اكريليك اسيد و 2-اكريل¬آميدو-2-متيل پروپان سولفونيك اسيد (AMPS)، كوپليمر سنتز شده، اثر شوري/سختي و دماي بالا را كاهش مي¬دهد، خصوصاً با درصدهاي بالاتر كومونومر AMPS. از طرف ديگر با بهره¬گيري از تأثير نانوذرات بر كشش بين سطحي سيال تزريقي و نفت، بازده جاروب افزايش داده مي¬شود.اولين بخش از كار آزمايشگاهي در اين تحقيق، سنتز و شناسايي كوپليمرهاي اكريل¬آميد سولفوناته و تهيه محلول¬هاي كوپليمري حاوي نانوذره مي¬باشد. پس از بررسي ميزان تأثير درصد كومونومر AMPS نسبت به اكريل¬آميد (AM) و درصد نانوذره انتخابي (SiO¬¬2)در گرانروي محلول پليمري، اثر ادغام كومونومر AMPS بر رفتار جرياني پليمر اكريل¬آميد و سپس اثر پراكنده كردن نانوذره درون محلول پليمري و تأثير آن روي ساختار زنجيره پليمري بررسي مي¬شود. در قسمت دوم اين مطالعه،به بررسي ماكروسكوپيكي و ميكروسكوپيكي فرآيند تزريق محلول¬هاي كوپليمري و حاوي نانوذرات سيليس در محيط¬¬هاي متخلخل ناهمگون با در نظر گرفتن ناهمگني و خواص هندسي متفاوت لايه¬ها با استفاده از ميكرومدل پرداخته مي¬شود. نتايج نشان مي¬دهد كه حضور كومونومرهايAMPS به جاي گروه¬هاي كربوكسيلي در روي زنجيره اكريل¬آميد، موجب افزايش گرانروي محلول و مقاومت بيشتر آن در برابر شوري و دما مي-شود. از طرفي كاهش نسبت مونومرهاي AM/AMPS در فرآيند كوپليمريزاسيون، تا رسيدن به يك نقطه بهينه تأثير مطلوب داشته و كمتر از آن نتيجه عكس خواهد داشت. آزمايش¬هاي تزريق نشان داد كه پراكنده نمودن نانوذرات سيليس درون محلول¬هاي كوپليمري، علاوه بر افزايش گرانروي محلول و كاهش نسبت تحرك¬پذيري، بر روي كشش بين سطحي نيز اثرگذار بوده و بازده جاروب را افزايش مي¬دهد. واژه‌هاي كليدي:ازدياد برداشت نفت، پلي¬اكريل¬آميد سولفوناته، نانوذره سيليس، گرانروي، ميكرومدل شيشه¬اي

1395/11/27

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Todays, due to the limited amount of light oil reservoirs, production of heavy oil reservoirs is more considered. Of course, production of these energy sources is not simply like production of conventional crude oil reserves an​d aren't easily recoverable using current technologies. Heterogeneities in reservoir structure, high viscous oil an​d undesirable mobility ratio an​d finaly high interfacial tensions between oil an​d water, are the essential challenges in EOR projects of these reserves. Viscosity difference of injected water an​d oil in waterflooding processes causes fingering of injected fluid an​d bypassing much oil in the reservoir. On the other hand, high interfacial tension makes more residual oil in reservoir after waterflooding operation. To recover the bypassed oil, a low-concentration polymer solution that viscosifies water is injected to improve the reservoir sweep efficiency. Various polymers for this purpose are synthesized that the most popular of them is polyacrylamide (PAM). By replacing some of the functional groups of this polymer with other monomers, e.g. sodium salt of acrylic acid an​d 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS), effect of high salinity/hardness an​d temperature seems to be reduced specially for the samples with higher percentage of AMPS comonomer.On the other hand, using the influence of nanoparticles on the interfacial tension of oil an​d injected fluid, the sweep efficiency is increased. The first part of the experimental work in this study is synthesis an​d characterization of sulfonated acrylamide copolymers an​d preparation of copolymer solutions containing nanoparticles. After examining the influence of the ratio of AMPS comonomer an​d acrylamide (AM) an​d weight percent of nanoparticle (SiO2) on the viscosity of the polymer solution, the effect of AMPS comonomer on the flowing behavior of polyacrylamide an​d dispersion of nanoparticle into the solution an​d its effect on the structure of the polymer chain investigated. In the second part, microscopic an​d macroscopic view of the injection process of copolymer solutions containing silica nanoparticles in porous media is investigated with regard to the heterogeneity an​d geometric properties of the layers using glass micromodel. The results show that the presence of AMPS comonomers instead of carboxylic groups on the acrylamide main chain causes the increase in solution viscosity an​d more resistance to salinity an​d temperature. On the other hand, the decrease in the ratio of AM/AMPS monomers in polymerization process has a desires effect to achieve an optimal point after that the results are unfavorable. Injection tests showed that the dispertion of silica nanoparticles within the polymer solutions, in addition to increase the solution viscosity an​d reduction of mobility ratio, has influence on the interfacial tention an​d enhancement of the sweep efficiency. Keywords: Enhanced Oil Recovery, Sulfonated Polyacrylamide, Silica Nanoparticle, Viscosity, Glass Micromodel.