عنوان پایان‌نامه
مطالعه آزمایشگاهی طراحی میکروامولسیون ها در ازدیاد برداشت از نفت در شرایط شوری بالا
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-مهندسی نفت
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TP 222;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1777.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76680;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TP 222;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1777.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شم
- تاریخ دفاع
- ۱۳ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- مرضیه مودت
- استاد راهنما
- سیاوش ریاحی
- چکیده
- هدف از این رساله رسیدن به یک فرمولاسیون مناسب از سورفکتانت است تا در مقابل شوری آب سازند در مخزن پایداری خود را حفظ کند و بتوان با استفاده از آن در تزریق مخازن به بهبود بازیافت نفت دست یافت. در این راستا، ابتدا با مطالعه منابع و با استفاده از ارتباط کمی ساختار-خاصیت (QSPR)، به ثبت روابط میان ساختار مولکولی و عملکرد سورفکتانت ها پرداخته شد تا بتوان از این طریق به خواص اصلی و مؤثر سورفکتانت‌ها پی برد. بررسی ها نشان دادند که در سورفکتانت های مورد بررسی، توصیفگرهای انتخاب شده به قطبش پذیری مولکولی و هسته دوستی مولکول ها ارتباط پیدا می کنند، در نتیجه ارتباط معناداری با تغییرات شوری بهینه دارند. نتایج حاصل از این بخش یک مدل ساده و بسیار قوی ارائه نمود که می تواند وسیله ای برای پیش بینی مقادیر شوری بهینه برای نوع خاصی از سورفکتانت، انتخاب مناسب ترین سورفکتانت از میان چند مولکول مختلف و انتخاب کاندیدها برای سورفکتانت های جدید باشد. سپس در بخش نخست فاز آزمایشگاهی این رساله به ارائه نتایج مشاهدات کیفی و اندازه گیری های کمی در سیستم های سه فازی آب/ میکروامولسیون/ نفت با استفاده از سدیم استارات به عنوان سورفکتانت پرداخته شده است. نتیجه این آزمایشات در شرایط مختلف، قابلیت استفاده از سدیم استارات در ازدیاد برداشت از نفت را نشان داد. در بخش بعدی فاز آزمایشگاهی ترکیبات دوتایی و سه تایی از سورفکتانت های آنیونی بررسی شده است. در این راستا و با استفاده از مدل انحراف میان بخش آب دوست و آب گریز (HLD) به پیش بینی خواص ترکیبات سورفکتانت ها پرداخته شد. نتایج این طور نشان دادند که در ترکیبات دوتایی از سورفکتانت ها، شوری بهینه در ترکیبات سورفکتانت ها از قانون خطی بودن خواص ترکیبات پیروی می کند. اما در ترکیبات سه تایی از سورفکتانت ها به دلیل ممانعت فضایی ایجاد شده توسط مولکول های سورفکتانت در سطح و تغییر در نسبت مولی ترکیب سورفکتانت ها در سطح، چنین رابطه خطی وجود ندارد. سپس برای داده های موجود و با استفاده از رابطه سه پارامتری مارگولس برای انحراف از رابطه خطی مدلی ارائه گردید تا بتوان این انحراف را پیش بینی نمود. واژه‌های کلیدی: ازدیاد برداشت از نفت، میکروامولسیون، سورفکتانت، مدلسازی مولکولی، ترکیب چند سورفکتانت
- Abstract
- The main goal in this study is to reach a surfactant formulation that can create microemulsions at high salinity conditions in chemical enhanced oil recovery processes. Accordingly, selecting an appropriate surfactant for chemical flooding with high optimal salinity (Sopt) requires characterizing lots of different chemicals and a sophisticated interpretation procedure. To reach the goal, first we applied the quantitative structure property relationship (QSPR) technique to model the Sopt of different surfactant molecules. The results demonstrate high estimation accuracy and strong generalization capacity of the models. The descriptors in both models are related to polarizability and ionization potential of the molecules, thus they are conceptually related to the changes in Sopt. By comparing the results, one can conclude that the estimation of Sopt can be improved significantly by using QSPR compared with other correlations. In the experimental part of this study, first, a laboratory phase behavior study of Sodium Stearate/ brine/ oil system is presented. The experiments were designed to quantitatively/qualitatively investigate the stability, interfacial tension (IFT) and viscosity of the emulsion phase in a wide range of temperature, water to oil ratio, salinity and concentration. Results show capability of using sodium stearate in a wide range of solution condition. In the next experimental section, the phase behavior of the mixture of two and three anionic surfactants in the Winsor type III condition is investigated. Here, the HLD model was used as an equation of state to predict the properties of the water/oil/surfactant systems. Results show that in a binary anionic surfactant mixture, the concentration of the second anionic surfactant (in molar fraction) has a linear relation to the logarithm of the optimal salinity at the same system, which follows the ideal mixing rule in the system. Ternary anionic surfactant mixtures are found to exhibit a slight deviation from ideal at some surfactant compositions. The deviations were fitted using a three-parameter Margules equation. The results suggest that the deviations are due to the change in the surfactant molar fraction on the surface, which is caused by presence of highly branched surfactants. Keywords: Enhanced Oil Recovery, Microemulsion, Surfactant, Molecular Simulation, Surfactant Mixtures
