عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر گرادیان اسیدیته بر روی حرکت سیال نفتی در درون میکرو مدلها
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1322.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59383
- تاریخ دفاع
- ۰۹ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- نسرین صدرا
- استاد راهنما
- علیرضا بهرامیان
- چکیده
- مهاجرت نفت در محیط متخلخل اشباع شده با آب عمدتا به نیروهای بویانسی، هیدرودینامیکی و مویین مربوط می‌شود. اگر چه دو مکانیسم اول تنها برای تفسیر حرکت عمودی نفت قابل بیان هستند، اما حرکت آن را در جهت افقی تأیید نمی‌کنند؛ همچنین نیروی مویین برای تفسیر حرکت در هر دو جهت افقی و عمودی به کار می‌رود. بنابر‌این جابه‌جایی افقی به انواع مختلف سنگ منشأ وابسته است. در این تحقیق تأثیر گرادیان pH بر روی حرکت افقی قطره‌های نفتی در درون میکرو‌کانال‌های پر‌شده از آب و همچنین تأثیر pH بر روی به دام افتادن نفت در میکرومدل‌های شیشه‌ای گزارش می‌شود. در این کار محلول‌های اسیدی-بازی به منظور تغییر pH در سیستم‌های تعیین‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرند و یک مدل نیز به عنوان سیستم نفت اسیدی به منظور بهبود کنترل آزمایش‌ها انتخاب می‌شود. حرکت قطره نفتی اسیدی در میکروکانال پر‌شده از محلول قلیایی که یک ژل اسیدی به منظور ایجاد گرادیان pH در یکی از ورودی‌های آن قرار داده می‌شود، مشاهده شده است. گرادیان pH موجب تشکیل سورفکتانت در محیط شده که باعث ایجاد گرادیان تنش سطحی و در نهایت جریان مارانگونی برای حرکت قطره نفتی می‌گردد. به منظور تأیید مکانیسم مهاجرت قطره، مقدار تنش سطحی در pH های مختلف اندازه‌گیری شده است. به علاوه به دام افتادن نفت در حفره‌های میکرومدل شیشه‌ای با pH های متنوع مشاهده شده است. میزان نفت به دام افتاده در قسمت‌های اسیدی بیشتر از قسمت‌های بازی است. به منظور تأیید این مشاهده دو پارامتر ترشوندگی و تنش میان-رویه تعیین شده‌اند. ترشوندگی شیشه در حضور نفت و محلول با pH های مختلف توسط اندازه‌گیری زاویه تماس بررسی شده است. همچنین تغییرات تنش میان-رویه با pH نیز اندازه‌گیری و گزارش شده است. نتایج کلی این آزمایش‌ها دلیلی محکم بر تأثیر جریان مارانگونی در مهاجرت نفت و حرکت افقی آن در فضاهای متخلخل زیرزمینی می‌باشد.
- Abstract
- The oil migration in water saturated porous media is mainly attributed to the buoyancy, capillary and hydrodynamic forces. Although this explanation is mainly reasonable for vertical migration, it cannot explain the migrations of oil droplets in horizontal directions (except capillary force which can affect the oil movement in horizontal direction). The horizontal compositional grading, thus, is mainly related to diversity of source rocks. Here the impact of pH gradient on horizontal movement of oil droplets within water filled microchannels and also on oil trapping in glass micromodels are reported. In this study, alkali/acidic solutions are used to change the pH values of some specified systems. A well-defined model as the acidic oil system is selected for controlled design of experiments. The motion of an acidic oil droplet in a microchannel filled with an alkaline solution with an acidic gel at one entrance, making a pH gradient, is investigated. It seems that pH gradient results in generation of in-situ surfactants which consequently leads to formation of surface tension gradient and the subsequent Marangoni flow along the microchannel. To support the experiments and the developed mechanism of oil motion, the surface tensions at various pH values are measured. Moreover the trapping of oil in pores of glass micromodels with different pH values generated in it is observed. More oil is trapped in acidic sites than alkaline places. To demonstrate this phenomenon the wettability of glass surface in presence of oil and water phase in different pH values is determined by virtue of contact angle measurements. Moreover, the interfacial behavior of two phases is reported by measuring the interfacial tension (IFT) between oil and water phase with different pH values. Finally the result of these experiments verifies the strong impact of Marangoni flow on oil migration and horizontal compositional grading in porous media.
