شماره مدرك
21159
شماره راهنما
18138
پديد آورنده
نصيري، وحيد
عنوان
سنتز و مشخصهيابي ميكروژلهاي حساس به دما (آب درخشان) بر پايه پليمرهاي مصنوعي جهت كاهش توليد آب از مخازن نفت
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
مخزن
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
شانزده،128ص.:مصور،جدول،نمودار
توصيفگر ها
ميكروژل , حساس به دما , كنترل توليد آب , پايداري حرارتي , پليمريزاسيون , رئولوژي
تاريخ ورود اطلاعات
1405/04/19
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
نفت
دانشكده
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/04/20
كد ايرانداك
23227643
چكيده فارسي
در اين پژوهش طراحي و تهيه ميكروژلهاي فعال شده با دما، به منظور كنترل همزمان و مديريت توليد آب در مخزن ارائه شده است. اين محصول به روش پليمر شدن امولسيوني معكوس تهيه شد. مواد منتخب درتهيه ميكروژلها در دو فاز آلي و آبي آماده شدند كه فاز آبي شامل اكريل آميد (AM)، 2-اكريل آميد2- متيل پروپان سولفونيك اسيد (AMPS)، N-N – متيلن بيس اكريل آميد (MBA)، آمونيوم پر سولفات (APS)، تري متيل پروپان تري آكريلات (TMPTA)، سديم هيدروكسيد (NaOH) و فاز آلي حاوي دو نوع سورفكتانت غير يوني شامل اسپن 60 (Span 60) و تويين 80 (Tween 80) و سيكلو هگزان بودند. بعد از تهيه تعداد سه نمونه با نسبتهاي مولي متفاوت، 16 آزمايش براي هر نمونه طراحي شد. اثر pH، اندازه ذرات و نسبت وزني مواد افزودني بر تورم تعادلي نمونهها در دو دماي محيط (25 درجه سلسيوس) و دماي مخزن (101 درجه سلسيوس)، در دو محيط آب مقطر و آب شور (ppm 40000) مورد بهينهسازي قرار گرفت. سنتز1 با تورم 147 برابر نسبت به وزن اوليه نمونه و پايداري درمدت 28 روز به عنوان نمونه بهينه انخاب گرديد. نمونه بهينه به وسيلهي وزن سنجي حرارتي، تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني، تفرق نور پويا و رئومتري مورد شناسايي قرار گرفت. بر اساس تصاوير ميكروسكوپي، نمونه بهينه از كرههاي به هم چسبيده تشكيل شده است و تا دماي 250 درجه سلسيوس پايداري حرارتي دارد. همچنين ميكروژل سنتز شده استحكام مكانيكي بالايي را در آب شور (ppm 40000) و دماي 90 درجه سلسيوس از خود نشان ميدهد. لازم به ذكر است: مدول الاستيك نمونه در حالت سوسپانسيون و در دماي 90 درجه سلسيوس برابر با 800 پاسكال اندازهگيري شد. برتري مدول الاستيك به مدول ويسكوز و مستقل بودن آن به اعمال كرنش و فركانس نمايانگر خاصيت ويسكوالاستيك نمونه است.
با توجه به نتايج حاصل در طول پژوهش ميكروژل حساس به دمايي با قابليت پاسخگويي به محرك دما، با ساختاري متخلخل و مقاوم به شوري آب (ppm 40000) تهيه گرديد، همانطور كه ملاحظه شد در نمونهاي كه عامل شبكه ساز بيشتر است (سنتز 3)، اختلاف ميزان تورم در دماي C25° و C ° 101 بسيار زياد است، علت اين امر دانسيته بسيار زياد حفرهها و پيوند شبكهاي بسيار محكم نمونه است كه باعث ناتواني در ورود آب و افزايش تورم ميشود. بعد از تخريب عامل شبكهساز ناپايدار پس از رسيدن به دماي بحراني (دماي طراحي)، ظرفيت مناسب كافي براي نگهداري آب در ساختار ميكروژل ايجاد شده و به بيشترين ميزان تورم ميرسد كه نتايج حاصل از آزمون تورم تعادلي را به خوبي تاييد ميكند.
چكيده انگليسي
In this study, the design and synthesis of temperature-activated microgels for simultaneous water shutoff and production control in reservoirs are presented. The microgels were synthesized via the inverse emulsion polymerization method. The selected materials were prepared in two organic and aqueous pHases. The aqueous pHase consisted of acrylamide (AM), 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS), N, N′-methylenebisacrylamide (MBA), ammonium persulfate (APS), trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), and sodium hydroxide (NaOH), while the organic pHase contained cyclohexane and two nonionic surfactants, Span 60 and Tween 80.
After synthesis, three samples with different molar ratios were prepared, and sixteen experiments were designed for each sample. The effects of pH, particle size, and the weight ratio of additives on the equilibrium swelling behavior of the samples were optimized at ambient temperature (25 °C) and reservoir-simulated temperature (101 °C) in both distilled water and saline water (40,000 ppm). Synthesis 1, exhibiting a swelling ratio of 147 times its initial weight and stability over 28 days, was selected as the optimal sample.
The optimized microgel was characterized using thermogravimetric analysis (TGA), field emission scanning electron microscopy (FESEM), dynamic light scattering (DLS), and rheometry. Microscopic observations revealed that the optimized sample consisted of interconnected spHerical particles and exhibited thermal stability up to 250 °C. Furthermore, the synthesized microgel demonstrated high mechanical strength in saline water (40,000 ppm) at 90 °C. Notably, the elastic modulus of the sample in suspension at 90 °C was measured to be 800 Pa. The dominance of the elastic modulus over the viscous modulus, along with its independence from applied strain and frequency, indicates the viscoelastic behavior of the microgel.
According to the results obtained during the research, a temperature-sensitive microgel with the ability to respond to temperature stimuli, with a porous structure and resistant to water salinity (40,000 ppm), was prepared. As was observed, in the sample with the highest crosslinking agent (Synthesis 3), the difference in swelling rate at 25°C and 101°C is very large, the reason for this is the very high density of pores and the very strong network bond of the sample, which causes the inability of water to enter and increase swelling. After the destruction of the unstable crosslinking agent after reaching the critical temperature (design temperature), a sufficient capacity for water retention is created in the microgel structure and the maximum swelling is reached, which confirms the results of the equilibrium swelling test well.
استاد راهنما
حميدرضا شاه وردي , محسن محمدي
استاد مشاور
نازنين مختاري
استاد داور
روح اله هاشمي , مرضيه عليدادي