Skip to main content
SUPERVISOR
مسعود حق شناس فرد (استاد راهنما) مهسا باغبان صالحی (استاد مشاور) محسن وفائی سفتی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Majid Abedi lenji
مجید عابدی لنجی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Investigation of performance of sulfonated polyacrylamide crosslinked with Al(NO3)3.9H2O for water shut off treatment in hydrocarbon reservoirs
After years of extraction, excessive water production become an important problem in oil exploration which causes many further costs in production operation. Polymer gels are commonly used as water shutoff treatment to reduce the excessive water in fractured reservoirs and high permeability zones, recently. The present study introduces the performance of polyacrylamide crosslinked with Al(NO 3 ) 3 .9H 2 O for water shutoff treatment in hydrocarbon reservoirs. For this purpose, the set of empirical and experiment study were applied based on bottle tests, syneresis tests, swelling, rheology, coreflooding tests on sandpacked and fractured carbonated cores. The central composite design (CCD), as the most popular form of response surface methodology (RSM), was used to study on effect of two factors of polymer and crosslinker concentration on the gelation time and syneresis times of the polymer gels at 90 o C. According to the results of experimental design, polymer gel of Al(NO 3 ) 3 .9H 2 O with copolymer (sulfonated polyacrylamide AN 125 VLM) concentration of 37071 ppm and crosslinker concentration of 2707 ppm with gelation time of 34 h and syneresis time of 118 days were selected as the optimum compositions among the other designed polymer gel samples to study the performance of polymer gel system in fractured core. The coreflooding results indicated that these polymer gel systems have suitable performance in water shutoff treatment in fractured reservoirs and residual resistance factor of water for two polymer gel systems are higher than residual resistance factor of oil. Thereafter, by preparation of a superabsorbent performed particle gel (PPG), the effects of polymer and crosslinker concentrations as well as temperature, salinity, and pH of the medium are investigated on the swelling ratio of the PPG used in water shutoff treatment. According to the results increasing of polymer and crosslinker concentrations and increasing of salinity led to decrease in the swelling ratio of PPGs. Besides, rheology tests confirmed the PPG strength by increasing of polymer and crosslinker concentrations. However, swelling ratio of PPG has negligible change at pH levels between 5 to 9. Increasing temperature up to 100°C was found to lead to only a slight increase in PPG swelling ratio. At temperatures above 100 °C, however, PPG 3D network structure collapsed and its swelling ratio declined drastically. The degradation of the 3D structure of the gel polymer network at temperatures above 100°C was confirmed by performing differential scanning calorimetry (DSC) tests. Coreflooding results revealed that PPG caused higher water cut reductions and reduced the water production by 30% to 65%. Key words : Sulfonated polyacrylamide, Aluminum nitrate nanohydrate, Central composite design, preformed particle gel, coreflooding test
با گذشت چندین سال از تولید و بهر ه برداری مخازن هیدروکربنی، تولید آب اضافی در این مخازن منجر به مشکلات فراوان در عملیات بهره‌برداری و تولید نفت شده است. امروزه ژل‌های پلیمری به منظور تزریق در مخازن شکاف دار و محیط های متخلخل با تراوایی بالا با هدف جلوگیری از تولید آب اضافی مورد استفاده قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، کارایی یک نوع جدید از ژل پلیمر شامل کوپلیمر آکریل آمید سولفونه شده و عامل شبکه ساز آلومینیم نیترات نه آبه به منظور کاهش آب از مخازن هیدروکربنی مورد مطالعه قرار گرفت. مجموعه مطالعات تجربی و آزمایشگاهی مبتنی بر آزمایش های بطری، چروکیدگی، تورم، رئولوژی، آزمایش های سیلاب‌زنی مغزه در بسترهای شنی متخلخل و مغزه کربناته شکاف دار انجام شد. بر همین اساس با استفاده از طراحی آزمایش به روش پرکاربرد ترکیب مرکزی توسط نرم افزار Design Expert (DX) اثر دو پارامتر غلظت پلیمر و غلظت عامل شبکه‌ساز بر روی زمان بندش و همچنین زمان چروکیدگی شبکه سه بعدی ژل پلیمر در دمای 90 درجه سلسیوس مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج طراحی آزمایش ژل پلیمر با غلظت ppm 37073 از کوپلیمر آکریل آمید سولفونه شده AN 125 VLM و غلظت ppm 2707 از عامل شبکه ساز آلومینیم نیترات نه آبه با زمان بندش 34 ساعت و زمان چروکیدگی 118 روز به‌عنوان نمونه بهینه برای انجام آزمایش سیلاب‌زنی در مغزه کربناته شکاف دار انتخاب شد. نتایج مطلوب و قابل قبول آزمایش سیلاب زنی مغزه ضمن تایید کاهش نامتجانس تراوایی، نشان داد که با به کارگیری این نوع از ژل پلیمر، میزان فاکتور مقاومت باقیمانده آب در مغزه کربناته شکاف دار بیش تر از میزان فاکتور مقاومت باقیمانده نفت می شود. در ادامه با تهیه ذرات ژل از پیش تشکیل شده، اثر غلظت پلیمر و عامل شبکه ساز، دما، شوری و pH بر روی نسبت تورم این ذرات مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده افزایش غلظت پلیمر و عامل شبکه ساز و همچنین افزایش شوری موجب کاهش نسبت تورم ذرات ژل از پیش تشکیل شده می شود. همچنین آزمون رئولوژی ثابت کرد که افزایش غلظت پلیمر و عامل شبکه ساز منجر به افزایش استحکام ذرات ژل از پیش تشکیل شده می‌گردد. از طرفی در محدوده pH بین 5 تا 9 نسبت تورم این ذرات تغییرات محسوسی ندارد و عملکردی قابل قبول دارند. با افزایش دما تا قبل از 100 درجه سلسیوس نسبت تورم ذرات ژل از پیش تشکیل شده به میزان جزئی افزایش می یابد اما در دمای بالاتر ساختار سه بعدی این ذرات تخریب شده و نسبت تورم به شدت کاهش می‌یابد. تخریب ساختار سه بعدی شبکه ژل پلیمر در دمای بالاتر از 100 درجه سلسیوس با انجام آزمایش گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) نیز مورد تایید قرار گرفت. با تزریق ذرات ژل از پیش تشکیل شده درون بستر شنی متخلخل در آزمایش سیلاب‌زنی مشخص شد که این ذرات میزان آب تولیدی در بستر شنی متخلخل را بین 30 تا 65 درصد کاهش می‌دهند. کلمات کلیدی : کوپلیمر آکریل آمید سولفونه شده، آلومینیم نیترات نه آبه، روش ترکیب مرکزی، ذرات ژل از پیش تشکیل شده، آزمایش سیلاب‌زنی مغزه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی