بررسی رفتار دوگانه هیدروژل ها در برابر آب و نفت با هدف کنترل تولید آب

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 پژوهشکده مهندسی نفت، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران،

3 بخش مهندسی شیمی، دانشگاه مالایا مالزی، مالزی

چکیده

با توجه به کاربرد موفقیت ­آمیز هیدروژل­ های پلیمری در کاهش تولید آب، در این پژوهش یکی از پرکاربرد­ترین این نوع هیدروژل­ ها تشکیل شده ازکوپلیمر پلی اکریل آمید سولفونه هیدرولیز شده و عامل شبکه­ ساز کروم (III) استات بررسی شده است. بدین منظور از آزمایش­ های بطری، سامانه صافی ژل، که برای نخستین بار در کشور طراحی و ساخته شد، و همچنین آزمون جاروب کرنش استفاده شد. بر اساس نتیجه­ های به دست آمده، رابطه ­های ریاضی درجه دوم با پیش بینی گرادیان فشار شکست ژل در اثر تزریق نفت و آب و مقدار هیدروژل خروجی در اثر تزریق نفت و آب بر حسب دو پارامتر غلظت کوپلیمر و  کروم (III) استات ارایه شد. نتیجه­ ها نشان داد غلظت کوپلیمر در مقایسه با غلظت عامل شبکه­ ساز و اثر متقابل بین آن­ ها، بیش­ ترین تأثیر را بر گرادیان فشار شکست و مقدار هیدروژل خارج شده در اثر تزریق نفت و آب دارد. همچنین در غلظت ثابت از عامل شبکه ­ساز، با دو برابر شدن غلظت کوپلیمر گرادیان فشار شکست 5 برابر  افزایش می­یابد که این امر به علت افزایش مدول الاستیک شبکه سه بعدی هیدروژل و پیرو آن افزایش استحکام آن است. به طوری که با افزایش کرنش تا 1000% این استحکام حفظ شده است. در حقیقت تا کرنش کم ­تر از 100% هیدروژل تنش وارده را تا حد امکان خنثی و به حالت اولیه ­اش باز می ­شود. نتیجه­ های آزمایش ­ها ی بررسی ایجاد شکاف درون هیدروژل، منجر به ارایه مکانیسم جدیدی برای توجیه پدیده کاهش نامتجانس تراوایی (با عنوان ایجاد مجاری بزرگ­تر درون ژل توسط نفت نسبت به آب) شد که بر طبق آن در شرایط یکسان، توانایی نفت در شکافتن ژل و ایجاد کانال عریض­تر برای عبور از توده ژل، در مقایسه با آب بیش تر است

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Bai B., Zhou J., Yin M., A Comprehensive Review of Polyacrylamide Polymer Gels for Conformance Control, Petroleum Exploration and Development, 42(4): 525-32 (2015).

[2] Simjoo M., Vafaie Sefti M., Dadvand Koohi A., Hasheminasab R., Sajadian V., Polyacrylamide Gel Polymer as Water Shut-off System: Preparation and Investigation of Physical and Chemical Properties in One of the Iranian Oil Reservoirs Conditions, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 26(4): 99-108 (2007).

[3] Elsharafi M.O., Bai B., Effect of Back Pressure on the Gel Pack Permeability in Mature Reservoir, Fuel, 183: 449-56 (2016).

[4] Goudarzi A., Zhang H., Varavei A., Taksaudom P., Hu Y., Delshad M., Bai B., Sepehrnoori K., A laboratory and Simulation Study of Preformed Particle Gels for Water Conformance Control, Fuel, 140: 502-13 (2015).

[5] Mousavi Moghadam A., Vafaie Sefti M., Baghban Salehi M., Naderi H., Bulk and Rheological Properties of Polyacrylamide Hydrogels for Water Shutoff Treatment, Korean Journal of Chemical Engineering, 31(3): 532-539 (2014).

[6] Vafaie Sefti M., Naderi H., Baghban Salehi M., Hashemi Nasab Zavareh R., Sajadian V., Hasani A., Dadvand kohi A., Saeidi Dehagani, A.H., Experimental Study of Polymer Gels Performance In order to Prevent Water Production in Oil Production Wells, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 27(2): 30-21 (1387).

[7] Baghban Salehi M., Vasheghani-Farahani E., Vafaie Sefti M., Mousavi Moghadam A., Naderi H., Rheological and Transport Properties of Sulfonated Polyacrylamide Hydrogels for Water Shutoff in Porous Media, Polymers for Advanced Technologies, 25: 4396-405 (2014).

[8] Vafaie Sefti M., Naderi H., Baghban Salehi M., Hashemi Nasab Zavareh R., Modeling and Effects of Polymer Gel Injection to the index of one of Iranian Reservoirs, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 26(4): 51-61 (1386).

[9] Saghafi H.R., Naderifar A., Gerami S., Farasat A., Performance Evaluation of Viscosity Characteristics of Enhanced Preformed Particle Gels (PPGs), Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 35(3):83-92 (2016).

[10] Seright R.S., Lane R.H., Sydansk R.D., "A Strategy for Attacking Excess Water Production", SPE Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference, Midland, Texas (2001).

[11] Ganguly S., Effect of Pressure Gradient on the Flow of Oil and Water in Gel-Filled Pore, Chemical Engineering Research and Design, 89(11): 2380-2388 (2011).

[12] Jia H., Ren Q., Li Y.M., Ma X.P., Evaluation of Polyacrylamide Gels with Accelerator Ammonium Salts for Water Shutoff in Ultralow Temperature Reservoirs: Gelation Performance and Application Recommendations, Petroleum, 2(1): 90-97 (2016).

[13] Aldhaheri M., Wei M., Bai B., Alsaba M., Development of Machine Learning Methodology for Polymer Gels Screening for Injection Wells, Journal of Petroleum Science and Engineering, 151: 77-93 (2016).

[14] Wever D.A.Z., Picchioni F., Broekhuis A.A., Polymers for Enhanced Oil Recovery: A Paradigm for Structure–Property Relationship in Aqueous Solution, Progress in Polymer Science., 36(11):1558-628 (2011).

[15] Moradi-Araghi A., A Review of Thermally Stable Gels for Fluid Diversion in Petroleum Production, Journal of Petroleum Science and Engineering, 26: 1-10 (2000).

[16] Moradi-Araghi A., Doe P., Hydrolysis and Precipitation of Polyacrylamide in Hard Brines at Elevated Temperatures, SPEREJ, 2(2): 189-198 (1987).

[17] Doe P.H., Moradi-Araghi A., Shaw J.E., Stahl G.A., Development and Evaluation of EOR Polymers Suitable for Hostile Environments: Copolymers of Vinylpyrrolidone and Acrylamide, SPEREJ, 2(4): 461-467 (1987).

[18] Hackley V.A., Ferraris C.F., "Guide to Rheological Nomenclature: Measurements in Ceramic Particulate Systems", National Institute of Standards and Technology, (2001).

[19] Sydansk R.D., Argabright P.A., Conformance Improvement in a Subterranean Hydrocarbon Bearing Formation Using a Polymer Gel, US4683949 A (1987).

[20] Zhang G., Chen L., Ge J., Jiang P., Zhu X., Experimental Research of Syneresis Mechanism of HPAM/Cr3+ Gel, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 483: 96-103 (2015).

[21] Green D.W., et al. "Insitu Permeability Modification Using Gelled Polymer Systems", Topical Report, June 10, 1996--April 10, 1997. 1997: United States.

[22] Pham L.T., Hatzignatiou D.G., Rheological Evaluationof a Sodium Silicate Gel System for Water Management in Mature, Naturally-Fractured Oilfields, Journal of Petroleum Science and Engineering, 138: 218-33 (2016).