17146

17146

ساخت ژل پليمر و مدلسازي پديده تورم به منظور ازدياد برداشت نفت

كارشناسي ارشد

ترموديناميك و سينيتيك

دي 1394

دكتر محمدرضا دهقاني - دكتر محمدرضا مقبلي

مهندسي شيمي

چكيده يكي از راه¬هاي معمول در ازدياد برداشت نفت تزريق آب درون مخازن نفت است. با اين وجود به دليل ناهمگوني در ساختار مخازن، آب تزريقي ممكن است به صورت مستقيم به داخل چاه توليد انتقال يابد. يكي از راه¬هاي پركاربرد براي جلوگيري از خروج آب از مخازن نفتي استفاده از ژل پليمرها است. از اين جهت بررسي خواص ژل¬ها از اهميت ويژه¬ا¬ي برخوردار است و ميزان تورم آن¬ها در شرايط مخزن يكي از خواص مورد توجه براي بررسي عملكرد ژل¬پليمرها محسوب مي¬شود. در اين تحقيق پس از تهيه ژل-پليمرها ميزان تورم آن¬ها در شرايط مختلف اندازه¬گيري شد. براي اين منظور، ابتدا ژل¬پليمر با مقادير مختلف عامل شبكه¬كننده ساخته شد. مواد اصلي تشكيل¬دهنده اين ژل شامل منومر اكريل آميد و اتصال-دهنده ان،ان-متيلن بيس اكريل آميد مي¬شود. واكنش ساخت اين ژل پليمر به صورت پليمريزاسيون راديكالي انجام شد. به منظور اندازه¬گيري تورم در شرايط تعادل ابتدا زمان تعادل اندازه¬گيري شد. نتايج بدست آمده نشان داد، بعد از گذشت حدود 24 ساعت، ژل¬پليمرها با آب به تعادل مي¬رسند. سپس ميزان تورم ژل¬پليمر در فشار محيط و دماهاي مختلف اندازه¬گيري شد. نتايج بدست آمده نشان داد كه با افزايش دما وقتي نسبت عامل اتصال¬دهنده (شبكه¬اي كننده) به منومر ثابت باشد ميزان تورم نمونه¬ها افزايش مي-يابد و در دماي ثابت وقتي نسبت اتصال¬دهنده به منومر افزايش يابد ميزان تورم كاهش مي¬يابد. انجام آزمايشات در فشار بالا از پيچيدگي بيشتري برخوردار است. از اين رو، داده¬هاي موجود در فشارهاي بالا محدود است بنابراين تمركز اصلي اين تحقيق اندازه¬گيري و محاسبه ميزان تورم در فشارهاي بالا بود. به منظور اندازه¬گيري ميزان تورم در فشارهاي بالا از يك دستگاه (Set-Up) آزمايشگاهي مجهز استفاده شد. نتايج بدست آمده نشان داد كه ميزان تورم با افزايش فشار كاهش مي¬يابد. ژل¬پليمرها به دليل داشتن خاصيت الاستيسيته قابليت تغيير حجمي تا بيش از 500 برابر خود را دارند. به منظور مدلسازي پديده تورم از تساوي پتانسيل شيميايي استفاده گرديد. به دليل وجود خاصيت الاستيسيته در ژل¬ها، تمامي مدل¬هاي ارائه شده حداقل شامل دو سهم اختلاط و الاستيسيته هستند. در اين تحقيق جهت فاز ژل از معادله فلوري-هاگينز اصلاح شده براي ژل¬ها، استفاده شد. براي اعمال اثر فشار بر محاسبات، پتانسيل شيميايي فاز حلال با كمك ضريب فوگاسيته پنگ-رابينسون محاسبه گرديد. در اين روش خطاي حاصل از اين محاسبات براي فشار محيط 3/06 درصد و در فشارهاي بالاتر 76/5 درصد بدست آمد. واژه‌هاي كليدي: ژل¬پليمر- تورم- الاستيسيته- زمان تعادل- پليمريزاسيون راديكالي- فشار بالا.

1396/01/29

3/21/2021 12:00:00 AM

Abstract: Water injection is one of the common methods in enhance oil recovery of petroleum reservoir. It is possible injected water directly transferred into production well because of heterogeneity in reservoir structure. Use of gel polymers is one of the useful methods for prevention of water lost in petroleum reservoir. Hence, study of these gels properties is so important an​d amount of swelling in reservoir condition is a noticeable property for eva​luation of gels performance. In this study different kind of gel polymer was produced an​d amount of swelling was measured. For this purpose, at first gel polymer was produced with different amount of crosslinker. Mono acrylamide an​d N,N′-Methylenebis(acrylamide) is main component in producing this gel. Free radical polymerization was used in construction of this gel. Equilibrium time is measured for measurement of swelling in equilibrium condition. Results showed, after 24 hour, water an​d gel polymer reach to equilibrium state. Then amount of swelling of gel polymers was measured in atmospheric pressure an​d different temperature. Result showed, when ratio of crosslinker to monomer is fix, with increasing temperature the amount of swelling decreases. Doing experiment in higher pressure is more complicated an​d there is few data in higher pressure. Main purpose of these study was measurement of swelling amount. For measurement of swelling amount in higher pressure an experimental setup is used. Experimental results showed amount of swelling decreases with increasing pressure. Gel polymers have ability of volume change more than 500 times because of elasticity property. For modeling of swelling equality of chemical potential was used. Because of elasticity property in gels, all former model have at least two term: elasticity an​d mixing. In this study for modeling gel phase, modified Flory–Huggins equation is used. To consider effect of pressure in calculations, chemical potential of solvent phase is calculated with Peng-Robinson fugacity coefficient. Error of the used model in this study in the atmospheric pressure an​d higher pressure is approximately 3.06 an​d 5.76 percent, respectively. Keyword: gel polymer, swelling, elasticity, equilibrium time, free radical polymerization, high pressure