توصيفگر ها :
پايداري فوم , سورفكتانت , پتانسيلزتا , نانو ذره , ازدياد برداشت نفت
چكيده فارسي :
پايين بودن ضريب بازيافت در مخازن نفتي مختلف، اهميت فرآيندهاي ازدياد برداشت در صنعت نفت را بسيار مهم و حياتي نشان داده است. تزريق گاز بهعنوان يكي از روشهاي پركاربرد در ازدياد برداشت، سهم قابل توجهي در بازيافت نفت باقيمانده در مخزن دارد. حركت گاز در محيط متخلخل به دليل گرانروي كم و سرعت بالا همواره با چالش ميانشكني سريع در مخزن مواجه هست كه سبب خواهد شد ضريب بازيافت حجمي بهصورت قابل توجهي در تزريق گاز افزايش نداشته باشد. يكي از راهحلهاي برخورد با چالشهاي تزريق گاز، استفاده از فوم است. فوم كه متشكل از حجم زياد گاز و مقداري مايع است به دليل مقاومت در برابر حركت سبب خواهد شد كه جاروب حجمي مخزن نسبت به گاز بهبود پيدا كرده و همچنين زمان ميانشكني تزريق افزايش يابد. برهمكنش مواد فعال سطحي در سطح مايع سبب تشكيل حبابهاي فوم خواهد شد. يكي از پارامترهاي موثر در ارزيابي برهمكنش سطح، بار سطحي ذرات و به تبع آن پتانسيلزتا است. در مطالعه حاضر تاثير پتانسيلزتا به عنوان نماينده بارسطحي ذرات بر پايداري فوم دياكسيدكربن تشكيل شده از مايع شامل نانو ذرات SiO2، ZnO، Fe2O3 و سورفكتانت سديم دودسيل سولفات مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج بهدست آمده نشان داد كه حضور نانو ذره سبب افزايش پايداري فوم خواهد شد. تاثير نانو ذرات استفاده شده بر اساس آناليزهاي BET و اندازه نانو ذره نشان داد با افزايش اندازه ذرات و مساحت سطح ويژه، پايداري كاهش پيدا ميكند به شكلي كه ZnO كه كمترين عدد يعني 844./20 مترمربع بر گرم و 123 نانومتر را به ترتيب براي آناليزهاي BET و اندازه ذرات نتيجه داده، پايداري فوم را تا 97 درصد نسبت به حالت بدون سورفكتانت افزايش خواهد داد. بر اساس ارزيابي پتانسيلزتا در pHهاي مختلف و تاثير آن بر پايداري فوم، نتايج بهدست آمده نشان داد كه با افزايش pH تا محدوده عدد 11 تا 12 (بازي) براي هر سه نانو ذره پايداري فوم تا 97 درصد نسبت به محلول مبناي سورفكتانت تنها افزايش مييابد. ارزيابي كلي نتايج تاثير پتانسيلزتا براي pHهاي مختلف در يك سوسپانسيون با ماهيت يكسان نشان داد كه رابطه عكس بين عدد پتانسيلزتاي منفي با پايداري فوم وجود دارد به گونهاي كه هر چقدر پتانسيلزتا داراي عدد كمتر (قدر مطلق بيشتر) باشد فوم پايدارتري تشكيل خواهد شد. ارزيابي پايداري فوم در غلظتهاي مختلف نانو ذرات نشان داد كه رفتار سيستم به سه محدوده ميتواند تقسيم شود، غلظتهاي كم نانو ذره يعني 01/0 درصد وزني كه سورفكتانت تاثير غالب در تشكيل لاملا را دارد، غلظتهاي بالاي نانو ذره يعني از 07/0 درصد وزني و بيشتر كه غالب شكلگيري لاملا به واسطه نانو ذره است و محدوده بين اين دو يعني از 02/0 تا 06/0 درصد وزني كه برهمكنش سورفكتانت و نانو ذرات در حالت بهينه قرار داد. نتايج ارزيابي غلظت نانو ذرات نشان داد در محدودههايي كه سورفكتانت و نانو ذره تاثير غالب را دارند پايداري فوم كاهش مييابد و در يك غلظت بهينه پايداري در حالت بيشينه خواهد بود كه اين غلظت به ترتيب براي نانو ذرات SiO2، ZnO و Fe2O3 در محلول مولد شامل سورفكتانت SDS برابر با 06/0، 04/0 و 02/0 درصد وزني است. در بخشي ديگر از نتايج نشان داد شد كه نانو ذره يه تنهايي در محلول آب پايدار نخواهد بود در حالي كه حضور سورفكتانت SDS سبب پايدار آن و همچنين تشكيل فوم پايدارتري خواهد شد.
چكيده انگليسي :
The low recovery factor of different reservoirs has rendered enhanced oil recovery (EOR) techniques very vital and important for the oil industry. As one of the most widely used methods in EOR, gas injection has a significant role to play in recovering residual oil in reservoir. Due to low viscosity and high velocity of gas in a porous medium, gas movement always faces the challenge of rapid breakthrough in the reservoir, resulting in volumetric sweep efficiency that does not increase significantly. Foam is a way to deal with the challenges associated with gas injection. Due to its resistance to movement, foam, which contains a large volume of gas and some liquid, will improve the volumetric sweep efficiency EOR process compared to gas injection and increase the breakthrough time. Foam bubbles are formed by the interaction of surface-active materials with the liquid/gas interface. Zeta potential is an effective parameter for evaluating surface interactions. In the present study, the effect of zeta potential on the stability of CO2 foam composed of liquid including SiO2, ZnO and Fe2O3 nanoparticles and Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) surfactant has been investigated. The results showed that the presence of nanoparticles increased the stability of the foam. Based on BET analysis, the size of nanoparticles affected foam stability. When the specific surface area of nanoparticles increases, the foam stability decreases. Thus, ZnO, which has the lowest BET number, has the greatest foam stability. Based on the evaluation of zeta potential at different pHs and its effect on the stability of the foam, the obtained results showed that by increasing the pH to a certain range (base) for all three nanoparticles, the stability of the foam increases. The general evaluation of the results of the effect of zeta potential showed that there is an inverse relationship between zeta potential and foam stability, so that the lower the zeta potential, the more stable foam will be formed. evaluation of foam stability at different concentrations of nanoparticles showed that the behavior of the system can be divided into three ranges: low nanoparticle concentrations where the surfactant has the dominant effect on lamella formation, high nanoparticle concentrations where nanoparticles have the dominant effect on lamella formation and the range between these two that surfactants and nanoparticles have a positive interaction. The results of the nanoparticle concentration evaluation showed that the foam stability decreases in the areas where surfactant and nanoparticles have a dominant effect, while the foam stability is maximum at an optimal concentration. This optimum concentration for SiO2, ZnO and Fe2O3 nanoparticles in solution containing SDS surfactant is 0.06, 0.04 and 0.02 %wt, respectively. In another part of the results, it was shown that the nanoparticles alone will not be stable in aqueous solution, while the presence of SDS surfactant will make it more stable and also form a more stable foam