دانلود پروژه:تأثیر شدت میدان مغناطیسی بر روی کشش سطحی نانوسورفکتانت کاتیونی و پیش بینی میزان ازدیاد برداشت

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                             صفحه

چکیده …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  1

فصل اول: مقدمه  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………  2

1-1-  پیش گفتار  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………  3

1-2- بیان مسئله و هدف پژوهش  …………………………………………………………………………………………………………………….  4

1-3-  ساختار پایان نامه  ……………………………………………………………………………………………………………………………………  5

فصل دوم: مروری بر مفاهیم مغناطیس  ………………………………………………………………………………………………………  6

2-1- پیش گفتار  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  7

2-2- میدان مغناطیسی  …………………………………………………………………………………………………………………………………..  10

2-3- نیروی لورنتس  ……………………………………………………………………………………………………………………………………….  10

2-4-  نفوذ پذیری و تراوایی مغناطیسی  ………………………………………………………………………………………………………..  11

2-5- مغناطش  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………  11

2-6- اشباع مغناطیسی  ……………………………………………………………………………………………………………………………………  12

2-7- مواد مغناطیسی  ……………………………………………………………………………………………………………………………………..  13

2-7-1-  مواد دیا مغناطیس  …………………………………………………………………………………………………………………………..  13

2-7-2- مواد پارا مغناطیس  ……………………………………………………………………………………………………………………………  14

2-7-3- مواد فرو مغناطیس ……………………………………………………………………………………………………………………………..  14

فصل سوم: سورفکتانت …………………………………………………………………………………………………………  15

3-1- پیش گفتار ………………………………………………………………………………………………………………………………………………  16

3-2- انواع سورفکتانت ها …………………………………………………………………………………………………………………………………  16

3-2-1- سورفکتانت های کاتیونی ……………………………………………………………………………………………………………………  17

3-2-2- سورفکتانت های آنیوني ……………………………………………………………………………………………………………………..  17

3-2-3- سورفکتانت های آمفوتری …………………………………………………………………………………………………………………..  18

3-2-4- سورفکتانت های خنثي ………………………………………………………………………………………………………………………  19

فصل چهارم: ضریب کشش سطحی و ازدیاد برداشت ……………………………………………………………….  20

4-1- پیش گفتار ………………………………………………………………………………………………………………………………………………  21

4-2- تعریف ترمودینامیکی کشش سطحی ……………………………………………………………………………………………………..  21

4-3- علت ایجاد کشش سطحی ………………………………………………………………………………………………………………………  22

4-4- عوامل مؤثر در مقدار کشش سطحی ……………………………………………………………………………………………………..  22

4-4-1- اثر ساختارهای یونی بر کشش سطحی ………………………………………………………………………………………………  22

4-4-2- اثر دما بر کشش سطحی …………………………………………………………………………………………………………………….  23

4-4-3- اثر ناخالصی ها بر ضریب کشش سطحی …………………………………………………………………………………………..  23

4-5- کشش بین سطحی و روش های اندازه گیری آن …………………………………………………………………………………..  24

4-6- مراحل برداشت نفت ………………………………………………………………………………………………………………………………..  25

4-6-1- برداشت اولیه ………………………………………………………………………………………………………………………………………  25

4-6-2- برداشت ثانويه …………………………………………………………………………………………………………………………………….  26

4-6-2-1- تزريق آب ……………………………………………………………………………………………………………………………………….  26

4-6-2-2- عوامل موثر در تزريق آب ……………………………………………………………………………………………………………….  26

4-6-2-3- مشکلات تزريق آب ……………………………………………………………………………………………………………………….  27

4-6-3- برداشت ثالثیه ……………………………………………………………………………………………………………………………………..  28

4-6-3-1- روش های شیمیايي ……………………………………………………………………………………………………………………….  28

4-6-4- وجود سازند مناسب برای ايجاد سنگ مخزن ……………………………………………………………………………………  31

4-6-5- اهمیت نانو تکنولوژی در ازدياد برداشت نفت ……………………………………………………………………………………  33

4-6-6- مروری بر پژوهش های انجام شده  ……………………………………………………………………………………………………  34

4-6-6-1- پژوهش های انجام شده در زمینه تغییرات ترشوندگي و ازدياد برداشت با استفاده از محلول های سورفکتانتي ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  34

4-6-6-2- بررسي پژوهش های انجام شده در زمینه نانو ذرات فلزی ……………………………………………………………  40

فصل پنجم: جریان سیالات تک فازی و دو فازی در حضور میدان خارجی  ……………………………………….  42

5-1- پیش گفتار  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..  43

5-2- جریان سیال تک فاز در حضور میدان مغناطیسی  ………………………………………………………………………………..  43

5-3- جریان دو فازی جامد- سیال در حضور میدان مغناطیسی  …………………………………………………………………..  44

5-4- بررسی جریان جامد – سیال  …………………………………………………………………………………………………………………  45

5-5- مدل های بررسی جریان دو فازی  …………………………………………………………………………………………………………  47

5-5-1- روش اویلری – اویلری  ………………………………………………………………………………………………………………………  47

5-5-2- روش اویلر – لاگرانژی ………………………………………………………………………………………………………………………..  48

5-6- انتخاب مدل ره گیری ذرات ……………………………………………………………………………………………………………………  48

5-6-1- اثر ميزان بارگيري ذرات b  ………………………………………………………………………………………………………………..  49

5-6-2- عدد استوکس  …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 50

5-7- معادله لاگرانژی حرکت ذره  …………………………………………………………………………………………………………………..  50

5-7-1- نيروي درگ  ……………………………………………………………………………………………………………………………………….  51

5-7-2- جرم مجازي  ……………………………………………………………………………………………………………………………………….  53

5-7-3- گراديان فشار  ……………………………………………………………………………………………………………………………………..  53

5-7-4- نيروي ناشي از گراديان حرارتی  ………………………………………………………………………………………………………..  53

5-7-5- نيروي براونی  ……………………………………………………………………………………………………………………………………..  53

5-7-6- نيروي ليفت سافمن  …………………………………………………………………………………………………………………………..  54

5-7-7- نیروی مغناطیسی  ……………………………………………………………………………………………………………………………..  55

5-8- واکنش ذره بر ديواره  ………………………………………………………………………………………………………………………………  56

5-9- اثر توربولانسی بر جریان ذرات  ………………………………………………………………………………………………………………  57

فصل ششم: مطالعات آزمایشگاهی  ……………………………………………………………………………………………………………  58

6-1- پیش گفتار  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..  59

6-2- شرح دستگاه آزمایش  …………………………………………………………………………………………………………………………….  59

6-2-1- پمپ  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  59

6-2-2- آهنربا  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  61

6-2-3- قسمت تست  ………………………………………………………………………………………………………………………………………  62

6-2-4- شیلنگ سیلیکونی  ……………………………………………………………………………………………………………………………..  62

6-2-5- قیف شیشه ای  …………………………………………………………………………………………………………………………………..  63

6-2-6- پایه و گیره …………………………………………………………………………………………………………………………………………..  63

6-3- سایر تجهیزات و وسایل آزمایشگاهی استفاده شده در پروژه  ………………………………………………………………..  63

6-3-1- شعله  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  63

6-3-2- دماسنج دیجیتال  ……………………………………………………………………………………………………………………………….  64

6-3-3- هیتر استیرر ………………………………………………………………………………………………………………………………………..  65

6-3-4- دستگاه اندازه گیری  کشش سطح …………………………………………………………………………………………………….  65

6-3-5- بررسي فرآيند تزريق نانو سورفکتانت کاتیونی بر فرآيند سیلابزني …………………………………………………..  66

6-3-5-1- بخش های مختلف دستگاه ……………………………………………………………………………………………………………  67

6-3-5-2- مراحل آماده سازی و انجام آزمايش ………………………………………………………………………………………………  68

6-3-5-2-1- روش بستن core-holder ……………………………………………………………………………………………………..  68

6-3-6- مواد مورد نیاز جهت انجام آزمايش ……………………………………………………………………………………………………  70

6-3-6-1- سورفکتانت مورد استفاده ……………………………………………………………………………………………………………….  70

6-4- انجام آزمایش …………………………………………………………………………………………………………………………………………..  71

6-4-1- انجام آزمايش تزريق آب …………………………………………………………………………………………………………………….  71

6-4-2- انجام آزمايش تزريق سورفکتانت ………………………………………………………………………………………………………..  71

6-5- روش کار دستگاه و انجام آزمایش ها  …………………………………………………………………………………………………….  72

فصل هفتم: تجزیه و تحلیل نتایج  ……………………………………………………………………………………………………………..  74

6-1- پیش گفتار  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..  75

6-2- نتایج کشش سطحی ……………………………………………………………………………………………………………………………….  75

6-2-1- تأثیر غلظت نانو سورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید بر ضریب کشش سطحی  ……….  75

6-2-1-2- تأثیر میدان مغناطیسی خارجی بر کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………  79

6-3- نتایج ازدیاد برداشت نفت ………………………………………………………………………………………………………………………..  81

6-3-1- تأثیر غلظت نانو سورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید بر میزان ازدیاد برداشت نفت ….  81

6-3-2- تأثیر میدان مغناطیسی خارجی بر میزان ازدیاد برداشت نفت ………………………………………………………….  82

7-4- طراحي آزمايش به روش تاگوچي …………………………………………………………………………………………………………..  84

7-5- انتخاب یک طرح مناسب برای انجام آزمایش ها با توجه به تعداد عوامل و سطح آن …………………………..  85

7-5- انجام آزمایش ها با توجه به آرایه متعامد انتخاب شده ………………………………………………………………………….  86

7-5-1- انجام آزمایش ها برای ضریب کشش سطحی ……………………………………………………………………………………  86

7-5-1-1- تجزیه و تحلیل نتایج توسط روش تاگوچي …………………………………………………………………………………..  87

7-5-1-2- بررسی میزان تأثیر هر یک از فاكتور ها بر روی پاسخ برای نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………  88

7-5-1-3- تاثير فاكتور غلظت روي ضريب کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  88

7-5-1-4- تاثير فاكتور میدان مغناطیسی روي ضریب کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………  89

7-5-1-5- تاثير فاكتور دماي نانو سيال روي ضريب کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  90

7-5-1-6- تحليل واريانس ……………………………………………………………………………………………………………………………….  90

7-5-1-7- تعین شرایط عملیاتی بهینه …………………………………………………………………………………………………………..  93

7-6- انجام آزمایش ها با توجه به آرایه متعامد انتخاب شده …………………………………………………………………………..  96

7-6-1- انجام آزمایش ها برای میزان ازدیاد برداشت نفت ……………………………………………………………………………..  96

7-6-1-1- تجزیه و تحلیل نتایج توسط روش تاگوچي …………………………………………………………………………………..  97

7-6-1-2- بررسی میزان تأثیر هر یک از فاكتور ها بر روی پاسخ برای نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  97

7-6-1-3- تاثير فاكتور غلظت نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید روی درصد بازیافت نفت …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  97

7-5-1-4- تاثير فاكتور میدان مغناطیسی روي درصد بازیافت نفت ………………………………………………………………  98

7-5-1-5- تحليل واريانس ……………………………………………………………………………………………………………………………….  99

7-5-1-6- تعین شرایط عملیاتی بهینه ………………………………………………………………………………………………………..  100

6-3- نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات  …………………………………………………………………………………………………………..  102

منابع و مآخذ ………………………………………………………………………………………………………………………  104

منابع فارسی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  105

منابع غیر فارسی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..  107

چکیده انگلیسی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………  109

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                                        صفحه

شکل (2-1): اثر میدان مغناطیسی بر براده های آهن ……………………………………………………………………………………….  7

شکل (2-2): خطوط میدان مغناطیسی به قطب  S وارد و از قطب N خارج می شود ……………………………………  8

شکل (2-3):  قرار دادن بار نقطه ای q در میدان مغناطیسی …………………………………………………………………………..  9

شکل (2-4): حالت های مواد پارامغناطیس در حضور و غیاب میدان مغناطیسی ………………………………………….  14

شکل (2-5): جهت گیری گشتاور های ماده فرو در حضور و غیاب میدان مغناطیسی ………………………………….  14

شکل (3-1): ساختاری از ملکول های یک سورفکتانت در آب ………………………………………………………………………..  17

شکل (3-2): ساختار یک نوع سورفکتانت کاتیونی ………………………………………………………………………………………….  18

شکل (3-3): ساختار یک نوع سورفکتانت آنیونی …………………………………………………………………………………………….  19

شکل (3-4): ساختار یک نوع سورفکتانت آمفوتری …………………………………………………………………………………………  19

شکل (3-5): ساختار یک نوع سورفکتانت غیر یونی ……………………………………………………………………………………..  190

شکل (4-1):  نیروهای وارد شده به دو مولکول از مایع …………………………………………………………………………………..  22

شکل (4-2): روند تغییرات کشش سطحی آب خالص با افزایش دما ………………………………………………………………  23

شکل (4-3): مراحل مختلف تزریق مواد قلیایی، سورفکتانت و پلیمر در سیلابزنی ………………………………………..  31

شکل (4-4): بازیافت نفت براي غلظت هاي مختلف  SDS …………………………………………………………………………..  38

شکل(4-5): بازیافت نفت براي غلظت هاي مختلف  C12TAB……………………………………………………………………  39

شکل(4-6): تأثیر نانو ذره سیلیکا بر بازیافت نفت SDS ………………………………………………………………………………..  39

شکل(4-7): تأثیر نانو ذره سیلیکا بر بازیافت نفت C12TAB ………………………………………………………………………  39

شکل(4-8): الف) تصویر SEM بعد از تزریق نانوسیال، ب) تصویر SEM قبل از تزریق نانوسیال ………………  41

شکل (5-1): انواع جریان های دوفازی …………………………………………………………………………………………………………….  46

شکل (5-2): نمايش برخورد ذره با ديواره ……………………………………………………………………………………………………….  57

شکل (6-1): نمایی از دستگاه آزمایش  ……………………………………………………………………………………………………………  60

شکل (6-2): نمایی از پمپ استفاده شده در دستگاه آزمایش  ………………………………………………………………………..  61

شکل (6-3): نمایی از آهنربای استفاده شده ……………………………………………………………………………………………………  61

شکل (6-4): نمایی از لوله PVC به کار رفته در دستگاه آزمایش ………………………………………………………………….  62

شکل (6-5): نمایی از شیلنگ سیلیکونی به کار رفته در دستگاه آزمایش  …………………………………………………….  63

شکل (6-6): نمایی از شعله بکار رفته در آزمایش ……………………………………………………………………………………………  64

شکل (6-7): نمایی از دماسنج دیجیتال بکار رفته در آزمایش ………………………………………………………………………..  64

شکل (6-8): نمایی از هیتر استیرر  بکار رفته در آزمایش ……………………………………………………………………………….  65

شکل (6-9): نمایی از دستگاه اندازه گیری کشش سطحی بکار رفته در آزمایش …………………………………………..  66

شکل (6-10): دستگاه براي فرآیند سیلابزنی ………………………………………………………………………………………………….  66

شکل (6-11): شماتیک کلی دستگاه ……………………………………………………………………………………………………………….  68

شکل (6-12): تصویري از   core-holder……………………………………………………………………………………………………..  69

شکل(6-13): دستگاه شیکر و الک …………………………………………………………………………………………………………………..  70

شکل (6-14): ساختار شیمیایی سورفکتانت کاتیونی هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید ………………………..  70

شکل (6-12): شماتیک دستگاه آزمایش ………………………………………………………………………………………………………….. 73

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                        صفحه

جدول (5-1): مشخصات پمپ مورد استفاده ……………………………………………………………………………………………………  59

جدول (6-2): خواص شیمیایی و فیزیکی هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید …………………………………………..  71

جدول (7-1): فاكتور هاي موجود در آزمايش و مقدار سطح هر كدام …………………………………………………………….  85

جدول (7-2): آرايه ₁₆L ……………………………………………………………………………………………………………………………………  86

جدول (7-3): نحوه چیدن فاکتور های مورد بررسی در آزمايش …………………………………………………………………….  87

جدول (7-4): پاسخ هاي ميانگين فاكتور ها برای نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  88

جدول (7-5): جدول ANOVA …………………………………………………………………………………………………………………….  91

جدول (7-6): اثر هر فاکتور و شرایط بهینه ……………………………………………………………………………………………………..  94

جدول (7-7): نحوه چیدن فاکتور های مورد بررسی در آزمايش …………………………………………………………………….  96

جدول (7-8): پاسخ هاي ميانگين فاكتور ها برای نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  97

جدول (7-9): جدول ANOVA …………………………………………………………………………………………………………………….  99

جدول (7-10): اثر هر فاکتور و شرایط بهینه ………………………………………………………………………………………………..  101

فهرست نمودار ها

عنوان                                                                                                                        صفحه

نمودار (6-1): تغییرات میدان نسبت به فاصله ی بین دو قطب غیر همنام آهنربا ………………………………………….  62

نمودار (7-1): کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید بر حسب  غلظت های مختلف در دمای 25 درجه سانتی گراد در غیاب میدان مغناطیسی ……………………………………………………………….  76

نمودار (7-2): کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید بر حسب   غلظت های مختلف در دمای 40 درجه سانتی گراد در غیاب میدان مغناطیسی ……………………………………………………………….  77

نمودار (7-3): تغییرات کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید بر حسب غلظت های مختلف در دما های 25 و 40 درجه سانتی گراد در غیاب میدان مغناطیسی ………………………………………..  78

نمودار(7-4): تغییرات کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید بر حسب  میدان های مغناطیسی مختلف و غلظت های متفاوت سورفکتانت در دمای 25 درجه سانتی گراد …………………………  79

نمودار (7-5): تغییرات کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید بر حسب  میدان های مغناطیسی مختلف و غلظت های متفاوت سورفکتانت در دمای 40 درجه سانتی گراد …………………………  80

نمودار (7-6): تغییرات کشش سطحی نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید بر حسب میدان های مغناطیسی مختلف و غلظت های متفاوت سورفکتانت در دما های 25 و 40 درجه سانتی گراد …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  81

نمودار (7-7): درصد بازیافت نفت در دمای 25 درجه سانتی گراد و غلظت های مختلف نانوسورفکتانت در غیاب میدان مغناطیسی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………  82

نمودار (7-8): درصد بازیافت نفت بر حسب میدان های مغناطیسی متفاوت و غلظت هاي مختلف نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید ………………………………………………………………………………………………………………  83

نمودار (7-9): تاثير غلظت نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید روي مقدار ميانگين پاسخ … 89

نمودار (7-10): تاثير میدان مغناطیسی روي مقدار ميانگين پاسخ …………………………………………………………………  89

نمودار (7-11): تاثير دما روي مقدار ميانگين پاسخ …………………………………………………………………………………………  90

نمودار (7-12): درصد سهم هر فاكتور در پاسخ ………………………………………………………………………………………………  93

نمودار (7-13): پاسخ مورد انتظار در شرايط بهينه و مشاركت فاكتور ها ……………………………………………………….  94

نمودار (7-14): تاثير غلظت نانوسورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید روي مقدار ميانگين پاسخ …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  98

نمودار (7-15): تاثير میدان مغناطیسی روي مقدار ميانگين پاسخ …………………………………………………………………  99

نمودار (7-12): درصد سهم هر فاكتور در پاسخ ……………………………………………………………………………………………  100

نمودار (7-13): پاسخ مورد انتظار در شرايط بهينه و مشاركت فاكتور ها …………………………………………………….  101