شماره ركورد
33318
پديد آورنده
سحرملكي خالان
عنوان
بررسي آزمايشگاهي تزريق ژل پليمر بهبود يافته با نانو ذرات در مخازن نفتي شكاف دار به منظور انسداد آب
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي نفت
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/12/06
استاد راهنما
سيد مجتبي حسيني نسب
استاد مشاور
سيد حامد بلوري
دانشكده
مهندسي شيمي ، نفت و گاز
چكيده
انسداد آب يكي از چالشهاي اصلي در عمليات استخراج نفت بهويژه در مخازن با ويژگيهاي پيچيده، نظير شكافها و نواحي پرتراوا محسوب ميشود. استفاده از ژلهاي پليمري رادر سال هاي اخير به عنوان يك روش مؤثر براي كنترل توليد آب و بهبود بازيافت نفت پيشنهاد ميدهند. حضور نانوذرات در ساختار ژلهاي پليمري به عنوان يك راهكار به منظور اصلاح خواص فيزيكي و شيميايي ساختار ژل پليمر، به بهبود عملكرد آن در شرايط مخزني كمك ميكنند؛ اما با توجه به ضعف هايي، از قبيل چروكيدگي در حضور آب سازندي و استحكام كم، مقاومت حرارتي پايين در ساختار هيدروژل و عدم بررسي جامع اين مواد در محيط هاي متخلخل شكاف دار، در اين كارمطالعه كامل تري صورت مي٬گيرد. در اين كار تحقيقاتي نانو ذرات سيليكا و آلومينا آلفا با روش سل ژل سنتزو با استفاده ازتست هاي XRD، FTIR، FESEM و EDS مشخصه يابي شدند. سپس به منظور بررسي تاثير نانو ذرات بر سيستم هاي ژل پليمري SPAM/Cr(III)، از تست هاي بطري و رئولوژيكي، مقاومت حرارتي و مورفولوژي استفاده شد. سپس تاثير شوري بر رفتار ژل پليمر ها و ژل هاي نانو كامپوزيتي در دو نوع آب سازندي با شوري 140000 و 231000 ميلي گرم بر ليتر مورد بررسي قرار گرفت. نتايج تست FESEM براي نانو ذرات سيليكا حداكثر توزيع انوازه ذرات 85 نانو متر و براي نانو ذرات آلومينا آلفا حداكثر توزيع اندازه نانوذرات برابر با 45 نانومتر ميباشد. حضور نانو ذرات سيليكا استحكام ژل پليمراز را افزايش داد. همچنين تورم ژل پليمرها در آب سازندي براي نمونه هاي حاوي نانوذرات سيليكا تا 1.15 درصد مشاهده شد؛ و ژل پليمر حاوي نانوذرات آلومينا آلفا تورم ژل پليمر را كاهش داده و مقدار چروكيدگي تا 3.1 درصد افزايش يافت. نتايج تست مقاومت حرارتي نشان داد حضور نانوذرات سيليكا و آلومينا آلفا منجر به بهبود مقاومت حرارتي ژلپليمرشد. سپس به منظور مقايسه عملكردي ژل پليمر و ژل بهبود يافته با نانو ذره در محيط متخلخل، ميكرومدل همگن يك چهارم از پنج نقطه اي و ميكرومدل با طرح ناهمگن دولايه شامل كم تراوا و پرتراوا تهيه شد. فاكتورهاي بازيابي نفت در برابر حجم منافذ آب تزريقي بررسي شد. نتايج تست ميكرومدل در هر دو حالت با طرح همگن و ناهمگن نشان داد ژل نانو كامپوزيتي سيليكا نسبت به ژل پليمر باعث مسدود سازي بهتر نواحي پرتراوا و شكاف دار شده و ميزان توليد نفت درحضور ژل پليمر، ژل نانو كامپوزيتي سيليكا و ژل نانو مامپوزيتي آلومينا آلفا در حالت ميكرومدل ناهمگن به ترتيب 55.60% و ژل 57.21% و 47.26% در ميكرومدل همگن به ترتيب 62.6%، 68.24% و 58.3% است. همچنين آزمايش هاي سيلاب زني به منظور بررسي كارايي ژل پليمر و ژل هاي نانو كامپوزيتي سنتز شده در مغزه هاي كربناته شكاف دار طبيعي و مغزه هاي كربناته شكاف دار هيدروليكي يكي از مخازن ايران انجام شد. نتايج نشان داد ژل پليمر هاعملكرد مثبتي در كاهش نامتناجس تروايي در مغزه هاي شكاف هيدروليكي ازخود نشان دادند. با وجود اينكه ژل ها در مغزه هاي شكاف هيدروليكي تاثير مثبت داشتند، اما در زمان بررسي در سنگ كم تراوا منجر به آسيب مغزه شد
تاريخ ورود اطلاعات
1404/02/09
عنوان به انگليسي
The laboratory study of nanoparticles on the Properties polymer gel for Water shut off in Fractured Oil Reservoirs
تاريخ بهره برداري
2/24/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سحر ملكي خالان
چكيده به لاتين
Water shutoff remains a significant challenge in oil extraction, particularly in reservoirs characterized by complex features such as fractures and high-permeability zones. Recently, the application of polymer gels has emerged as an effective strategy to control water production and enhance oil recovery. The integration of nanoparticles within the polymer gel matrix is proposed to adjust their physical and chemical properties, thereby improving their functionality under reservoir conditions. However, certain limitations such as shrinkage in the presence of formation water, low mechanical strength, inadequate thermal resistance in hydrogel structures, and insufficient comprehensive studies in fractured porous environments necessitate further investigation.In this study, silica and alpha-alumina nanoparticles were synthesized via the sol-gel method and characterized using XRD, FTIR, FESEM, and EDS tests. The impact of nanoparticles on SPAM/Cr(III) polymer gel systems was assessed through bottle tests, rheological analysis, thermal resistance evaluation, and morphological studies. Additionally, the effect of salinity on the behavior of both polymer gels and nanocomposite gels was explored in formation waters with salinities of 140,000 mg/L and 231,000 mg/L.
FESEM results revealed that the maximum particle size for silica nanoparticles was 85 nm, and for alpha-alumina, it was 45 nm. Silica nanoparticles significantly enhanced the strength of the polymer gel. Moreover, swelling in formation water was observed up to 1.15% in gels containing silica nanoparticles, while those with alpha-alumina nanoparticles showed an increase in shrinkage up to 3.1%. Thermal resistance tests indicated that silica nanoparticles improved the thermal stability of the gels, whereas alpha-alumina nanoparticles did not affect thermal resistance.To assess the performance of the polymer gels and nanoparticle-enhanced gels in porous media, both a homogeneous quarter five-spot micromodel and a heterogeneous dual-layer micromodel comprising low and high-permeability zones were utilized. The micromodel experiments in both configurations demonstrated that silica nanocomposite gels provided superior blockage in high-permeability and fractured areas compared to standard polymer gels. Oil production rates in the presence of polymer gel, silica nanocomposite gel, and alpha-alumina nanocomposite gel were 55.60%, 57.21%, and 47.26% respectively, in the heterogeneous micromodel, and 62.6%, 68.24%, and 58.3% in the homogeneous micromodel.
Further, flooding experiments were conducted to evaluate the efficiency of the synthesized polymer and nanocomposite gels in naturally fractured and hydraulically fractured carbonate cores from an Iranian reservoir. The results indicated that polymer gels effectively reduced permeability contrast in hydraulically fractured cores. Although the gels demonstrated positive effects in these cores, they caused damage in low-permeability rock formations.
Keywords: Water shutoff, polymer gel, nanocomposite, silica nanoparticles, alpha-alumina nanoparticles, oil recovery, fractured reservoirs, reduction of permeability contrast.
كليدواژه هاي فارسي
ژل پليمر، ژل نانو كامپوزيتي سيليكا ،ژل نانو كامپوزيتي آلومينا , ژل نانو كامپوزيتي سيليكا , انسداد آب , ژل نانو كامپوزيتي آلومينا , كاهش نامتناجس تراوايي
كليدواژه هاي لاتين
gel polymer , Water shutoff , nanocomposite , silica nanoparticles , alpha-alumina nanoparticles
Author
Sahar maleki khalan
SuperVisor
Dr. Seyed Mojtaba Hosseini-Nasab