عنوان پایان‌نامه
سنتز تهیه وبررسی خواص رئولوژیکی پلیمرها ونانوکامپوزیت های بر پایه اکریل آمید با بلوک های آب گریز در حضور الگو با رویکرد کنترل گرانروی آب
- رشته تحصیلی
- مهندسی پلیمر
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1753.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75447
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- مریم خاک
- استاد راهنما
- بابک کفاشی
- چکیده
- در این پژوهش، کوپلیمرها و نانوکامپوزیت‌های بر پایه اکریل آمید با بلوک‌های آبگریز در حضور الگو، با رویکرد کنترل گرانروی آب تزریقی مخازن سنتز و تهیه شدند. برای این منظور، ابتدا دو نوع مونومر آبگریزDDPAB و DOPAB سنتز و گروه‌های عاملی و پیوندهای شیمیایی آنها توسط آزمون‌های HNMR و FTIR مورد مطالعه قرار گرفتند. سپس کوپلیمرهای اکریل آمید با کومونومرهای آبگریز تهیه شده، به روش مینی امولسیون معکوس در حضور دو نوع پلی اسید به عنوان الگو، با نام‌های پلی اکریلیک اسید با وزن‌های مولکولی 1800 و g/mol 5000 و پلی(اکریلیک اسید-کو- مالئیک اسید) با وزن مولکولی g/mol3000، با درصدهای مولی متفاوت مونومر آبگریز نسبت به اکریل آمید (5/0، 1 و 3 درصد وزنی برای مونومر DDPAB، 5/0، 1 و 2 درصد وزنی برای مونومر DOPAB) و نسبت‌های مختلف میزان مونومر آبگریز به الگو (5/0، 1 و 2) تهیه شدند. شناسایی ریز ساختار کوپلیمرها به کمک آزمون‌های HNMR و FTIR انجام گرفت و سپس جرم مولکولی نمونه‌ها با استفاده از روش ویسکومتری تعیین شد. مطالعات رئومتری به منظور بررسی رفتار رئولوژیکی و تخمین گرانروی محلول کوپلیمرها با غلظت‌های متفاوت در آب خالص و نمک (Na+, Ca2+)، در شرایط مختلف دمایی (oC 90 -30) به وسیله رئومتر چرخشی انجام گرفت. نتایج بدست آمده از مقایسه خواص کوپلیمرهای سنتز شده در حضور الگو نسبت به پلی اکریل آمید و کوپلیمر سنتز شده در غیاب الگو، توانایی پیوند قوی‌تری را برای این نوع پلیمرها نشان دادند. کوپلیمرهای سنتز شده با مونومر DDPAB دارای جرم مولکولی و گرانروی بیشتری نسبت به نمونه‌های سنتز شده با مونومر DOPAB بودند. با زیاد شدن درصد مولی مونومر آبگریز DDPAB از 5/0 به 1، ابتدا مقدار گرانروی افزایش و سپس در نمونه‌های با 3% مولی کاهش یافت. زیاد شدن میزان مونومر DOPAB از 5/0 تا 2% با افزایش خواص رئولوژیکی و کاهش میزان حلالیت همراه بود. نمونه‌های سنتز شده در نسبت‌های مولی مساوی مونومر آبگریز به الگو، بالاترین قدرت غلظت دهندگی را داشتند و گرانروی آنها با زیاد شدن وزن مولکولی الگوی PAA، حدود 76% افزایش یافت. کوپلیمر D1-AA50-1 به عنوان نمونه بهینه انتخاب و مطالعات مورفولوژیکی به کمک آزمون SEM روی آن انجام شد. با افزایش دما، گرانروی ظاهری کوپلیمر حدود 39% کاهش نشان داد که با این وجود نسبت به نمونه‌های دیگر، مقاومت حرارتی مناسبی داشت. با مقایسه گرانروی‌های محلول نمونه در آب خالص و محلول‌های نمکی مشاهده شد که گرانروی کوپلیمر در آب نمک با افزایش میزان نمک به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد که این مقدار در محلول نمک تک ظرفیتی NaCl نسبت به محلول دو ظرفیتی CaCl2 بیشتر است. سنتز کوپلیمر بهینه در حضور نانوذرات رس MMTو OMMT، با مقادیر وزنی 1 تا 3% با هدف افزایش بیشتر گرانروی جهت بهبود پایداری حرارتی و همچنین ایجاد مقاومت بالاتر در برابر شوری انجام شد. ریز ساختار نانوکامپوزیت‌ها نیز به کمک آزمون‌های طیف سنجی، شناسایی و بررسی میزان پراکنش نانوذرات به کمک آنالیزهای XRD و TEM انجام گرفت و نانوکامپوزیت‌های حاوی 1% مولی نانوذره برای آزمایشات بعدی انتخاب شدند. خواص رئولوژیکی نانوکامپوزیت‌ها در مقایسه با کوپلیمر D1-AA50-1 بررسی و نانوکامپوزیت OND1-AA50-1-1% با 30% افزایش گرانروی، به عنوان نمونه با خواص مطلوب انتخاب گردید. نهایتا،ً به منظور ارزیابی کارایی نمونه‌های سنتز شده درافزایش تولید نفت، آزمایش سیلابزنی پلیمری در سندپک انجام و نمونه نانوکامپوزیتی، 6% توانایی بیشتری در ازدیاد برداشت نفتی نشان داد.
- Abstract
- In this study, template hydrophobically acrylamide based copolymers and nanocomposites were synthesized with the purpose of reservoir water viscosity control and EOR. First, DDPAB and DOPAB were synthesized and used as hydrophobic monomers. The chemical compositions and functional groups of the resulting co-monomers were characterized using the 1HNMR and FTIR. Acrylamide copolymers were then prepared by the inverse miniemulsion polymerization method in the presence of two kinds of polyacides, poly(acrylic acid) with the molecular weight of 1800 and 5000 g/mol, and poly(acrylic acid-co- maleic acid) with the molecular weight of 3000 g/mol as templates, different mole percentage of hydrophobic monomer to acrylamide (0.5, 1, and 3 for DDPAB and 0.5,1, and 2 for DOPAB), and also different ratio of hydrophobic monomer to template (0.5, 1, and 2). The copolymers were characterized by HNMR and FTIR, and the molar mass of samples was determined using an Ubbelohde viscometer. The viscosities and the rheological properties of copolymer solutions with different concentrations (1000 to 10000 ppm) in water and saline with Na+ and Ca2+ ions were investigated by rotational rheometer in various temperatures (30 to 90 oC). The results from viscosimetry indicated that the samples prepared with template, exhibited stronger association ability than polyacrylamide and that prepared without template. The copolymers synthesized with DDPAB had higher molecular weight and viscosities than the ones synthesized with DOPAB. With increasing the molar content of DDPAB from 0.5 to 1%, the viscosity first increased and then deceased in 3% mole. Enhancing the DOPAB amount from 0.5 to 2% mole enhanced the rheological properties and decreased the solubility. When the molar ratio of hydrophobic monomer to template was equal to 1, the higher thickening ability occurred and enhanced about 76% with increasing the template’s (PAA) molecular weight. D1-AA50-1 was found as an optimized copolymer and the morphology and aggregate behaviors were then studied by SEM technique. The apparent viscosity of copolymer had about 39% of reduction; however with the higher temperature resistance than the others. With comparison of sample solution’s viscosity in water and saline, it was found that the viscosity can be enhanced by increasing the electrolyte ions. This enhancement was higher in monovalent ion (NaCl) than in the divalent (CaCl2). Synthesis of the optimized copolymer in the presence of 1 to 3% MMT and OMMT as nano clays was carried out with the aim of enhancing viscosity for better thermal and salt resistance. Nanocomposites were characterized using HNMR and FTIR. Intercalation of nanoparticles in the copolymers matrix was studied by XRD and TEM analysis and the nanocomposites with 1% nano clay were selected for further experiments. Thickness properties of nanocomposites were compared with D1-AA50-1 and finally, the OND1-AA50-1-1% with 30% viscosity enhncement, was selected as a desirable one. Flooding tests were applied in the sand pack in order to investigate the performance of the synthesized samples in enhanced oil recovery. Results indicate that the nanocomposite sample has 6% higher oil recovery ability in reservoir with higher salinity.
