%36تخفیف

دانلود پروژه:بررسی نقش انواع عوامل شبکه­ساز و نانو مواد بر روی چروکیدگی شبکه ژل پلیمر ­­­­­­­­­

تعداد153 صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد


بررسی نقش انواع عوامل شبکه­ساز و نانو مواد بر روی چروکیدگی شبکه ژل پلیمر ­­­­­­­­­

چکيده

يکي از مشکلات اصلي مخازن نفت و گاز، توليد آب اضافي است که منجر به ايجاد خوردگي و هزينه­هاي اضافي در فرايند جداسازي آب مي­شود. از روش­هاي مکانیکی و شیمیایی مي­توان براي رفع اين مشکل استفاده نمود. امروزه سامانه ژل­هاي پليمري به­عنوان یکی از روش­های شیمیایی، به­طور گسترده­اي در جهان مورد استفاده قرار می­گیرد. اين سامانه، بر پایه يک پليمر و عامل شبکه­ساز (آلي و معدني) است. در اين پژوهش، ژل پليمرهاي مختلف شامل کوپليمر پلي آکريل آميد سولفونه شده و 12 نوع از عوامل مختلف شبکه­ساز با هدف انسداد آب در مخازن نفت، مورد بررسی قرار گرفتند. نتايج بررسی­ها نشان داد که چهار ترکيب شيميايي استات کروم(III)، پلي اتيلن ايمين، آلومينيم نيترات نه آبه و هگزامتيلن تترا آمين قابلیت تشکیل شبکه سه بعدی ژل پلیمر را با اتصال به زنجیره­های پلیمری دارند. به­منظور بررسی اثر غلظت پليمر و عامل شبکه­ساز بر روي زمان بندش ژل پلیمر و زمان چروکيدگي شبکه ژل پليمر از روش طراحی مکعب ترکيب مرکزي که يکي از متداول­ترين روش­هاي خانواده رويه پاسخ است، استفاده شد. با استفاده از اين روش، علاوه بر مطالعه اثر هر پارامتر بر روي زمان بندش ژل پلیمر و زمان چروکيدگي شبکه ژل پليمر، يک رابطه ریاضی درجه دو با درجه اطمينان بالا، براي پيش­بيني زمان بندش ژل پلیمر و زمان چروکيدگي شبکه ژل پليمر، براي چهار عامل شبکه­ساز ارايه شد. همچنین مشخص شد ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز استات کروم (III) با ترکیب درصد  ppm40000 از پلیمر و نسبت 28/0 نسبت عامل شبکه­ساز به پلیمر با زمان چروکیدگی 220 روز نسبت به سایر نمونه­ها طول عمر بالاتری داشت. در ادامه اثر نانو مواد بر روي چروکيدگي شبکه ژل پليمر مورد بررسی قرار گرفت. نتايج نشان داد که افزايش نانو خاک رس سدیم مونت­موريلونيت و نانو بنتونيت به سامانه ژل پلیمر با عامل شبکه ساز پلی اتیلن ایمین منجر به افزايش زمان چروکيدگي شبکه ژل پليمر از 25 روز به 62 روز ­شد. در پايان، به­منظور بررسي کارايي ژل پليمر در مغزه شکاف­دار، آزمايش سيلاب­زني مغزه براي ژل پليمرهاي بهينه انجام شد. از فاکتور مقاومت باقیمانده به­منظور معیاری برای سنجش کارایی ژل پلیمر در کاهش تراوايي نسبي سنگ نسبت به آب  استفاده شد. طبق نتايج به دست آمده، ژل پليمر با عامل شبکه­ساز استات کروم (III) با مقاومت باقیمانده برابر 126 توانايي بالايي در کاهش تراوايي نسبي سنگ نسبت به آب داشت، لذا این سامانه ژل پلیمر با ترکیب درصد  ppm35607 از پلیمر و نسبت 12/0 نسبت عامل شبکه­ساز استات کروم (III) به پلیمر، به­عنوان ژل پليمر بهینه با کارایی مناسب براي عمليات انسداد آب انتخاب شد.

کلمات کلیدی: ژل پلیمر، عامل شبکه­ساز، روش مکعب ترکيب مرکزي، بندش ژل پلیمر، چروکيدگي شبکه ژل پليمر، نانو مواد

عنوان                                           صفحه

فهرست مطالب………………………………… أ

فهرست جدول­ها……………………………….. ح

فهرست شکل­ها………………………………… خ

فصل اول: منابع تولید آب و روش­های انسداد آن.. 1

1-1 مقدمه 2

1-2 تاثیر آب بر روی نفت و گاز 3

1-3 انواع روش­های مرسوم کنترل تولید آب 4

   1-3-1 روش­های مکانیکی 4

   1-3-2 روش­های شیمیایی 4

   1-3-3 روش­های تکمیل دوگانه چاه 7

1-4 مواد شیمیایی مورد استفاده برای انسداد آب تولیدی 8

   1-4-1 ژل­های معدنی 9

   1-4-2 رزین­ها و الاستومرها 9

      1-4-2-1 فنولیک 9

      1-4-2-2 اپوکسی 10

      1-4-2-3 فورفوریل الکل 11

   1-4-3 سامانه­های مونومری 11

   1-4-4 ژل­های پلیمری 12

      1-4-4-1 پلیمرهای طبیعی 13

      1-4-4-2 پلیمرهای سنتزی 13

   1-4-5 پلیمرهای ژل نشده 14

   1-4-6 استفاده هم­زمان از عامل امولسیون کننده و ژل پلیمر 14

1-5 تعريف مسئله 15

1-6 فرضیات 16

1-7 اهداف 16

فصل دوم: بازنگری ادبیات موضوع……………. 17

2-1 بررسی سامانه­ی ژل­های پلیمری 18

2-2 انواع پلیمرها 20

2-3 پلی آکریل آمیدهای آبکافت­شده 22

2-4 تقسیم­بندی ژل­هاي پلیمری بر اساس عامل شبکه­ساز 24

   2-4-1 ژل­هاي پلیمری با عامل شبکه­ساز معدني 24

   2-4-2 ژل­هاي پلیمری با عامل شبکه­ساز آلی 30

فصل سوم: مواد، تجهیزات و روش­ها…………… 35

3-1 مقدمه 36

3-2 مواد مورد استفاده 36

   3-2-1 پلیمر 36

   3-2-2 عوامل شبکه­ساز 37

   3-2-3 نانو مواد 38

   3-2-4 سایر مواد مصرفی 39

3-3 روش تهیه ژلانت 40

3-4 روش انجام آزمایش­ها 40

   3-4-1 آزمایش بطری 40

   3-4-2 آزمایش سیلاب­زنی مغزه 41

   3-4-3 آزمایش محاسبه نسبت تورم تعادلی 44

فصل چهارم: نتایج و بحث…………………… 45

4-1 مقدمه 46

4-2 بررسی توانایی تشکیل شبکه سه بعدی ژل پلیمر توسط عوامل شبکه­ساز معدنی 47

   4-2-1 استات کروم (III) 47

   4-2-2 استات کبالت (II) 47

   4-2-3 زیرکونیم تتراکلراید 48

   4-2-4 کلرید آهن شش آبه 49

   4-2-5 آلومینیم هیدروکساید استات 50

   4-2-6 تالیم نیترات 51

   4-2-7 آلومینیم نیترات نه آبه 51

4-3 بررسی توانایی تشکیل شبکه سه بعدی ژل پلیمر توسط عوامل شبکه­ساز آلی 53

   4-3-1 هگزامتیلن تترا آمین 53

   4-3-2 دی­متیل مالونات 54

   4-3-3 دی­متیل کربنات 55

   4-3-4 کیتوسان 55

   4-3-5 پلی اتیلن ایمین 56

4-4 روش طراحي آزمايش: طراحي مکعب ترکيب مرکزي 57

4-5 نتایج طراحی آزمایش مربوط به عامل شبکه­ساز استات کروم (III) 61

   4-5-1 زمان بندش ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز استات کروم (III) 61

   4-5-2 زمان چروکیدگی شبکه سه بعدی ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز استات کروم (III) 65

4-6 نتایج  طراحی آزمایش مربوط به عامل شبکه­ساز پلی اتیلن ایمین 68

   4-6-1 زمان بندش ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز پلی اتیلن ایمین 68

   4-6-2 زمان چروکیدگی شبکه سه بعدی ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز پلی اتیلن ایمین 72

4- 7 نتایج  طراحی آزمایش مربوط به عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات نه آبه 75

   4-7-1 زمان بندش ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات نه آبه 75

   4-7-2 زمان چروکیدگی شبکه سه بعدی ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات نه آبه 79

   4-7-3 محاسبه نسبت تورم تعادلی ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات نه آبه 81

4-8 نتایج  طراحی آزمایش مربوط به عامل شبکه­ساز هگزامتیلن تترا آمین 85

   4-8-1زمان بندش ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز هگزامتیلن تترا آمین 85

   4-8-2 زمان چروکیدگی شبکه سه بعدی ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز هگزامتیلن تترا آمین 90

4-9 بررسی نقش نانو مواد بر روی چروکیدگی شبکه ژل پلیمر 94

   4-9-1 بهینه­سازی در نرم افزار DX7 94

   4-9-2 نقش نانو مواد بر روی چروکیدگی شبکه ژل پلیمر با عامل شبکه ساز پلی اتیلن ایمین 96

      4-9-2-1 نانو خاک رس سدیم مونت­موریلونیت 97

      4-9-2-2 نانو بنتونیت 100

      4-9-2-3 نانو آلومینا 101

   4-9-3 نقش نانومواد بر روی چروکیدگی شبکه ژل­پلیمر با عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات نه آبه 101

4-10 نتایج آزمایش سیلاب­زنی مغزه 103

   4-10-1 آزمایش سیلاب­زنی مغزه برای استات کروم (III) 103

   4-10-2 آزمایش سیلاب­زنی مغزه برای آلومینیم نیترات نه آبه 105

   4-10-3 آزمایش سیلاب­زنی مغزه برای پلی اتیلن ایمین 107

   4-10-4 آزمایش سیلاب­زنی مغزه برای ترکیب پلی اتیلن ایمین و نانو خاک رس مونت­موریلونیت 109

فصل پنجم: نتيجه­گيري و پيشنهادها………… 111

5-1 نتيجه­گيري 112

5-2 پيشنهادها 114

منابع 115

فهرست جدول­ها

عنوان                                           صفحه

جدول 2-1  ویژگی­های ساختاری پلیمرهای مختلف 21

جدول 3-1  مشخصات عوامل شبکه­ساز مورد استفاده 38

جدول 3-2 مشخصات نامو مواد مورد استفاده 39

جدول 3-3  مشخصات سایر مواد مصرفی 39

جدول 3-4  کد بندي روش آزمایش بطري 41

جدول 4-1 سطوح متغیرها در روش طراحي مکعب ترکيب مرکزي 60

جدول 4-2  نتایج طراحی آزمایش مربوط به عامل شبکه­ساز استات کروم (III) 62

جدول 4-3  نتایج طراحی آزمایش مربوط به عامل شبکه­ساز پلی اتیلن ایمین 69

جدول 4-4  نتایج طراحی آزمایش مربوط به عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات نه آبه 76

جدول 4-5 نسبت تورم برای ژل پلیمر پلی آکریل آمید و عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات نه آبه 82

جدول 4-6  نتایج طراحی آزمایش مربوط به عامل شبکه­ساز هگزامتیلن تترا آمین 86

جدول 4-7 شرایط بهینه پاسخ با هدف کوتاه­ترین زمان چروکیدگی ژل پلیمر 95

جدول 4-8  نقش نانومواد بر روی چروکیدگی شبکه ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز پلی­اتیلن­ایمین 96

جدول 4-9  نقش نانومواد بر روی چروکیدگی شبکه ­ژل­پلیمر با عامل شبکه­ساز آلومینیم­نیترات­­نه­آبه 102

جدول 4-10  نتايج حاصل از آزمايش سیلاب­زنی مغزه با عامل شبکه­ساز استات کروم (III) 104

جدول 4-11 نتايج حاصل از آزمايش سیلاب­زنی مغزه با عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات نه آبه 106

جدول 4-12 نتايج حاصل از آزمايش سیلاب­زنی مغزه با عامل شبکه­ساز پلی اتیلن ایمین 108

جدول 4-13  نتايج حاصل از آزمايش سیلاب­زنی مغزه با عامل شبکه­ساز پلی­اتیلن ایمین و نانو خاک رس                                               سدیم مونت­موریلونیت 110

فهرست شکل­ها

عنوان                                           صفحه

شکل 1-1  جدا کننده POsiSET 6

شکل 1-2  تزريق ژل به داخل سازند با استفاده از لوله مارپيچ 6

شکل 1-3  تکميل دوگانه چاه 7

شکل 1-4  چگونگي تشکيل ساختار ژل پلیمر از ترکيب عامل شبکه­ساز و پليمر 12

شکل 3-1  ساختار پلي اکريل آميد سولفونه 37

شکل 3-2  سامانه آزمايشگاهي سيلاب­زني مغزه 43

شکل 3-3  مغزه شکافدار کربناته 43

شکل 4-1  ساختار شیمیایی استات کروم (III) 47

شکل 4-2  ساختار شیمیایی استات کبالت (II) 48

شکل 4-3  ساختار شیمیایی زیرکونیم تتراکلراید 48

شکل 4-4  ساختار شیمیایی کلرید آهن شش آبه 49

شکل 4-5  ساختار شیمیایی آلومینیم هیدروکساید استات 50

شکل 4-6  ساختار شیمیایی تالیم نیترات 51

شکل 4-7  ساختار شیمیایی آلومینیم نیترات نه آبه 52

شکل 4-8  ساختار شیمیایی هگزامتیلن تترا آمین 54

شکل 4-9  ساختار شیمیایی دی­متیل مالونات 54

شکل 4-10  ساختار شیمیایی دی­متیل مالونات 55

شکل 4-11  ساختار شیمیایی کیتوسان 55

شکل 4-12  ساختار شیمیایی پلی اتیلن ایمین 56

شکل 4-13  طراحي مکعب ترکيب مرکزي 58

شکل 4-14 تطابق داده­هاي آزمايشگاهي با مدل تجربي برای ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز استات کروم.. 63

شکل 4-15الف  تاثير نسبت عامل شبكه­ساز به پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 63

شکل 4-15ب  تاثير غلظت پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 63

شکل 4-16  اثر متقابل غلظت پليمر و نسبت عامل شبکه­ساز به پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 64

شکل 4-17  واکنش تشکیل ژل پلی آکریل آمید با عامل شبکه­ساز استات کروم (III) 64

شکل 4-18  تطابق داده­هاي آزمايشگاهي با مدل تجربي برای ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز استات کروم65

شکل 4-19الف  تاثير نسبت عامل شبكه­ساز به پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل پليمر 66

شکل 4-19ب  تاثير غلظت پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل پليمر 66

شکل 4-20 اثر متقابل غلظت پليمر و نسبت عامل شبکه­ساز به پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل            پليمر 67

شکل 4-21 تطابق داده­هاي آزمايشگاه با مدل تجربي برای ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز پلی­اتیلن­ایمین 68

شکل 4-22الف  تاثير نسبت عامل شبكه­ساز به پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 70

شکل 4-22ب  تاثير غلظت پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 70

شکل 4-23  اثر متقابل غلظت پليمر و نسبت عامل شبکه­ساز به پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 71

شکل 4-24  واکنش تشکیل ژل پلی آکریل آمید با عامل شبکه­ساز پلی اتیلن ایمین 71

شکل 4-25  تطابق داده­هاي آزمايشگاه با­ مدل تجربي ­برای ژل­پلیمر با عامل شبکه­ساز پلی­اتیلن­ایمین 72

شکل 4-26الف  تاثير نسبت عامل شبكه­ساز به پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل پليمر 73

شکل 4-26ب  تاثير غلظت پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل پليمر 73

شکل 4-27  اثر متقابل غلظت پليمر و نسبت عامل شبکه­ساز به پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل            پليمر 74

شکل 4-28 تطابق داده­هاي آزمايشگاهي با مدل تجربي برای ژل­پلیمر با عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات             نه آبه 75

شکل 4-29الف  تاثير نسبت عامل شبكه­ساز به پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 77

شکل 4-29ب  تاثير غلظت پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 77

شکل 4-30  اثر متقابل نسبت عامل شبکه­ساز به پليمر و غلظت پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 78

شکل 4-31 واکنش تشکیل ژل پلی آکریل آمید با عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات نه آبه 78

شکل 4-32 تطابق داده­هاي آزمايشگاهي با مدل تجربي برای ژل­پلیمر با عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات             نه آبه 79

شکل 4-33الف  تاثير نسبت عامل شبكه ساز به پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل پليمر 80

شکل 4-33ب  تاثير غلظت پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل پليمر 80

شکل 4-34 اثر متقابل غلظت پليمر و نسبت عامل شبکه ساز به پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل                  پليمر 81

شکل 4-35  تطابق داده­هاي آزمايشگاهي با مدل­تجربي برای ژل­پلیمر با عامل شبکه­ساز آلومینیم نیترات             نه آبه 83

شکل 4-36الف  تاثير نسبت عامل شبكه ساز به پليمر بر روی نسبت تورم تعادلی ژل پليمر 84

شکل 4-36ب  تاثير غلظت پليمر بر روی نسبت تورم تعادلی ژل پليمر 84

شکل 4-37  اثر متقابل غلظت پليمر و نسبت عامل شبکه ساز به پليمر بر روی نسبت تورم تعادلی ژل 84

شکل 4-38  تطابق داده­هاي آزمايشگاهي با مدل تجربي برای ژل پلیمر با عامل شبکه­ساز هگزامتیلن تترا             آمین 85

شکل 4-39الف  تاثير نسبت عامل شبكه­ساز به پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 87

شکل 4-39ب  تاثير درصد هیدروکلریک اسید بر روی زمان بندش ژل پليمر 87

شکل 4-39ج  تاثير غلظت پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر 87

شکل 4-40الف  اثر متقابل غلظت پلیمر و درصد هیدروکلریک اسید بر روی زمان بندش ژل پليمر 88

شکل 4-40ب  اثر متقابل غلظت پلیمر و نسبت عامل شبکه­ساز به پليمر بر روی زمان بندش ژل پليمر88

شکل 4-40ج  اثر متقابل نسبت عامل شبکه­ساز به پليمر و درصد هیدروکلریک اسید بر روی زمان بندش            ژل پليمر 88

شکل 4-41  واکنش تشکیل ژل پلی آکریل آمید با عامل شبکه­ساز هگزا متیلن تترا آمین در حضور      هیدروکلریک اسید 90

شکل 4-42  تطابق داده­هاي آزمايشگاهي با مدل تجربي برای ژل­ پلیمر با عامل شبکه­ساز هگزامتیلن تترا             آمین 91

شکل 4-43الف  تاثير نسبت عامل شبكه ساز به پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل پليمر 92

شکل 4-43ب  تاثير درصد هیدروکلریک اسید بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل پليمر 92

شکل 4-43ج  تاثير غلظت پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل پليمر 92

شکل 4-44الف  اثر متقابل غلظت پلیمر و درصد هیدروکلریک اسید بر روی زمان چروکیدگی شبکه ژل           پليمر 93

شکل 4-44ب  اثر متقابل غلظت پلیمر و نسبت عامل شبکه ساز به پليمر بر روی زمان چروکیدگی شبکه            ژل پليمر 93

شکل 4-44ج  اثر متقابل نسبت عامل شبکه ساز به پليمر و درصد هیدروکلریک اسید بر روی زمان         چروکیدگی شبکه ژل پليمر 93

شکل 4-45  ساختار نانو كامپوزيت‌هاي خاك رس 98

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo