بهینه‌سازی خواص رئولوژی محلول‌های کوپلیمر بر پایه اکریل‌آمید در دما و شوری بالا در ازدیاد برداشت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی نفت و زمین انرژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

در روش‌های ازدیاد برداشت نفت با تزریق پلیمر، همواره مشکلات ناشی از دما و شوری بالا وجود دارد. از آنجا که پلیمرها به دما و شوری حساس هستند هنگام تزریق، گرانروی سیال کاهش یافته که این موضوع باعث کاهش غلظت جبهه تزریق و در نهایت کاهش بازدهی پلیمرها در فرآیند ازدیاد برداشت نفت می‌شود. این پژوهش به طراحی و تولید یک سیستم پلیمری جدید برای استفاده در فرآیند ازدیاد برداشت نفت در شرایط سخت مخازن پرداخته است. در این مطالعه، یک کوپلیمر سه‌جزئی شامل اکریل‌آمید، اکریلیک اسید و استایرن با استفاده از پلیمریزاسیون رادیکالی در محیط آبی توسط یک راکتور دما بالا و کنترل برروی طول زنجیره‌ها ساخته شده است.بررسی ویسکوزیته سیالات در دما و شوری نشان داد که نمونه حاوی استایرن در مقایسه با پلی‌اکریل‌آمید معمولی و کوپلیمر دو‌جزئی (اکریل‌آمید/اکریلیک اسید)، پایداری حرارتی و مقاومت به شوری بالاتری دارد. نتایج آزمایشگاهی بیانگر این بود که کوپلیمر در شرایط سخت (دمای C° ۸۰ و شوری ۴% وزنی سدیم کلراید) بدون حضور یون‌های چند ظرفیتی، به‌صورتی‌که ۲۰% کاهش گرانروی دارد، درحالی‌که این کاهش ویسکوزیته برای پلی‌اکریل‌آمید خالص و کوپلیمر اکریل‌آمید/اکریلیک اسید به‌ترتیب ۸۵% و ۷۵ % اندازه‌گیری شده‌اند. تحلیل‌های طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) تشکیل صحیح ساختار کوپلیمر را تأیید کردند. مطالعات مکانیسمی نشان داد که وجود هم‌زمان گروه‌های آبدوست (آمید و کربوکسیلات) و آب‌گریز (حلقه‌های آروماتیک استایرن) منجر به تشکیل یک ساختار شبکه‌ای پایدار می‌شود که می‌تواند خواص رئولوژیکی، از جمله ویسکوزیته سیال را در شرایط سخت محیطی حفظ کند. این نتایج گام مهمی در توسعه سیالات پلیمری مؤثر برای استفاده در مخازن نفتی با شرایط عملیاتی چالش‌برانگیز به‌شمار می‌رود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Optimization of the Rheological Properties of Acrylamide-based Copolymer Solutions under high Temperature and Salinity for Enhanced Oil Recovery (EOR)

نویسندگان [English]

  • Saeid Barat zade pir shahid
  • Mohamad Sharifi
Petroleum Engineering Research Institute, Upstream Industries Development Campus, Petroleum Industry Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

Well logging is one of the key tools in the evaluation of carbonate reservoirs, and acoustic data, in particular, have gained an important position in petrophysical and geophysical studies. In this regard, the present study focuses on the Kangan and Dalan formations in the Persian Gulf to compare the behavior of compressional (P) and shear (S) waves and to evaluate the role of each in assessing reservoir quality. In addition, the relationships between lithology, type and amount of porosity, permeability, and matrix density with wave velocity were analyzed. Furthermore, the dataset includes 418 m of core, 1388 plug samples, and a series of petrophysical and geological analyses from a single well. The results indicate that lithology is the main factor controlling wave velocity. Moreover, moldic porosity in limestones reduces velocity due to lower density and structural discontinuities, whereas intercrystalline porosity in dolomites results in higher velocities owing to preserved matrix continuity. Both compressional and shear waves show higher velocities at permeabilities below about 5 mD. As permeability increases up to this threshold, velocity decreases and then exhibits a gradual rise. Moreover, at low permeability, the strong framework connectivity of the rock increases velocity, while at higher permeability, the formation of continuous flow paths causes a gradual recovery of wave velocity. Furthermore, increasing dolomite content up to about 70% results in a continuous velocity increase, beyond which the effect becomes saturated. In addition, the presence of anhydrite has a positive effect at moderate amounts but reduces velocity at higher concentrations due to induced heterogeneity. Comparison of the two wave types shows that shear waves are more sensitive to lithological variations, whereas compressional waves are mainly influenced by porosity and fluid composition. These findings highlight the importance of using both P- and S-wave data simultaneously in well log analysis to improve modeling and qualitative evaluation of carbonate reservoirs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carbonate Reservoirs
  • Kangan And Dalan Formations
  • Variations In Compressional and Shear Wave Velocities
  • Lithology–Velocity Relationship
  • Reservoir Characterization
  • Velocity–Porosity Correlation

مراجع

[1]. Abidin, A. Z., Puspasari, T., & Nugroho, W. A. (2012). Polymers for enhanced oil recovery technology. Procedia Chemistry, 4, 11-16. doi.org/https://doi.org/1016/10/j.proche.06/2012.002.##
[2]. Wei, B. (2015). β-Cyclodextrin associated polymeric systems: Rheology, flow behavior in porous media and enhanced heavy oil recovery performance. Carbohydrate polymers, 134, 398-405. doi.org/https://doi.org/1016/10/j.carbpol.08/2015.011. ##
[3]. Wever, D. A. Z., Picchioni, F., & Broekhuis, A. A. (2011). Polymers for enhanced oil recovery: A paradigm for structure–property relationship in aqueous solution. Progress in polymer science, 36(11), 1558-1628. https://doi.org/1016/10/j.progpolymsci.05/2011.006. ##
[4]. Zhou, C., Yang, W., Yu, Z., Zhou, W., Xia, Y., Han, Z., & Wu, Q. (2011). Synthesis and solution properties of novel comb-shaped acrylamide copolymers. Polymer bulletin, 66(3), 407-417. https://doi.org/1007/10/s00289-010-0360-4. ##
[5]. Pu, W. F., Liu, R., Peng, Q., Du, D. J., & Zhao, Q. N. (2016). Amphiphilically modified chitosan copolymerfor enhanced oil recovery in harsh reservoir condition. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 37, 216-223. http://dx.doi.org/1016/10/j.jiec.03/2016.034. ##
[6]. Ye, Z., Gou, G., Gou, S., Jiang, W., & Liu, T. (2013). Synthesis and characterization of a water‐soluble sulfonates copolymer of acrylamide and N‐allylbenzamide as enhanced oil recovery chemical. Journal of Applied Polymer Science, 128(3), 2003-2011. https://doi.org/1002/10/app.38385. ##
[7]. Liu, X., Jiang, W., Gou, S., Ye, Z., Feng, M., Lai, N., & Liang, L. (2013). Synthesis and evaluation of novel water-soluble copolymers based on acrylamide and modular β-cyclodextrin. Carbohydrate polymers, 96(1), 47-56. https://doi.org/1016/10/j.carbpol.03/2013.053. ##
[8]. Druetta, P., Raffa, P., & Picchioni, F. (2019). Chemical enhanced oil recovery and the role of chemical product design. Applied energy, 252, 113480. https://doi.org/1016/10/j.apenergy.113480/2019. ##
[9]. Wang, Z., Wang, L., Liang, M., Li, X., Shi, X., Wen, X., Lai, X., Wang, L., Chen, J. and Hu, Q., (2025). Enhancing the temperature resistance, salt resistance, and viscoelasticity of polyacrylamide via hydrophobic association: a rheological perspective. Colloid and Polymer Science, 303(8), pp.1623-1636. ##
[10]. Dutra, C. P., Peres, A. C., Petzhold, C. L., & Silveira, N. P. (2025). Synthesis and solution properties of hydrophobically modified polyacrylamide with styrene. Journal of Molecular Liquids, 426, 127470. doi.org/10.1016/j.molliq.2025.127470. ##
[11]. Jeirani, Z., Jan, B. M., Ali, B. S., See, C. H., & Saphanuchart, W. (2014). Pre-prepared microemulsion flooding in enhanced oil recovery: a review. Petroleum Science and Technology, 32(2), 180-193. https://doi.org/1080/10/2011/10916466.586968. ##
[12]. Taylor, K. C., & Nasr-El-Din, H. A. (1998). Water-soluble hydrophobically associating polymers for improved oil recovery: A literature review. Journal of Petroleum Science and Engineering, 19(3-4), 265-280. https://doi.org/1016/10/S0920-4105(97)00048-X. ##
[13]. Hiemenz, P.C. and T.P. Lodge, Polymer chemistry. 2007: CRC press. ##
[14]. Dowling, K. C., & Thomas, J. K. (1990). A novel micellar synthesis and photophysical characterization of water-soluble acrylamide-styrene block copolymers. Macromolecules, 23(4), 1059-1064. https://doi.org/1021/10/ma00206a025. ##
[15]. Lai, N., Dong, W., Ye, Z., Dong, J., Qin, X., Chen, W., & Chen, K. (2013). A water‐soluble acrylamide hydrophobically associating polymer: Synthesis, characterization, and properties as EOR chemical. Journal of applied polymer science, 129(4), 1888-1896. https://doi.org/1002/10/app.38893. ##
[16]. Haddadi Asl, N. (2019). Fundamentals of Polymerization Engineering, Amirkabir University of Technology Press, Tehran. (in Persian). ##
[17]. Silverstein, R. M., & Bassler, G. C. (1962). Spectrometric identification of organic compounds. Journal of Chemical Education, 39(11), 546. doi.org/10.1021/ed039p546. ##
[18]. Jayakumar, S., Li, H., Chen, J., & Yang, Q. (2018). Cationic Zn–porphyrin polymer coated onto CNTs as a cooperative catalyst for the synthesis of cyclic carbonates. ACS applied materials & interfaces, 10(3), 2546-2555. https://doi.org/1021/10/acsami.7b16045. ##
[19]. Walter, M. G., & Wamser, C. C. (2010). Synthesis and characterization of electropolymerized nanostructured aminophenylporphyrin films. The Journal of Physical Chemistry C, 114(17), 7563-7574. https://org/doi/1021/10/jp910016h. ##
پژوهش نفت
دوره 35، 1404-5 - شماره پیاپی 144
آذر و دی 1404
صفحه 40-59

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار