پژوهش نفت

پژوهش نفت

مطالعه آزمایشگاهی تأثیر ترکیب نفت و اثر هم افزایی یون های فعال موجود در آب دریا بر کشش بین سطحی دینامیک نفت خام/محلول سورفکتانت کاتیونی (CTAB)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی گروه مهندسی شیمی، آزمایشگاه ازدیادبرداشت نفت و فرآوری گاز، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
2 گروه فرآیندهای جداسازی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
10.22078/pr.2026.5748.3560
چکیده
در بسیاری از مطالعات نوین، بهینه‌سازی غلظت و نوع یون‌های موجود در آب تزریقی با نتایج مؤثر افزایش بازیافت نفت همراه بوده است. در این پژوهش، اثر نوع نفت خام و ترکیب محلول‌های آبی مختلف بر خواص بین‌سطحی و غلظت بحرانی مایسل (CMC) سورفکتانت کاتیونی CTAB به‌صورت آزمایشگاهی بررسی شد. دو نمونه نفت خام با درجه API 27.3 و 32.3 با تفاوت در نسبت آسفالتین و رزین و تفاوت‌ اندکی در عدد اسیدی و بازی کل، و ترکیب فازهای هیدروکربنی شامل اشباع، آروماتیک مورد استفاده قرار گرفتند. آزمایش‌ها شامل اندازه‌گیری کشش بین‌سطحی دینامیک و تعادلی در حضور آب دیونیزه (DW)، آب دریا (SW) و آب مهندسی شده ی خلیج فارس با ترکیب یون‌های دو ظرفیتی (SO₄²⁻، Ca²⁺، Mg²⁺) دو برابر شده (ITW) انجام شد. اگرچه کشش بین سطحی برای هر دو نمونه نفت در حضور نمک به کمتر از mN/m 0.1 رسید ولی بررسی نقطه CMC نشان داد که برای نفت سبک‌تر (32.3 API) در حضور ITW، مقدار CMC به 75 ppm کاهش یافت، اما برای نفت سنگین‌تر (27.3 API) مقدار آن تقریباً ثابت و برابر ppm 200 باقی ماند. نفت سبک‌تر با رزین بیشتر و آسفالتین کمتر (نسبت آسفالتین/رزین بالاتر و شاخص بی‌ثباتی کلوئیدی کمتر) شرایط مناسب‌تری برای کاهش CMC و تشکیل میسل فراهم ‌آورد. تحلیل سینتیک جذب سطحی نیز نشان داد که زمان جذب (τ) برای نفت سبک در حضور آب هوشمند کمتر است که حاکی از سینتیک سریع‌تر فرآیندهای سطحی در این سیستم می‌باشد.

در مجموع، نتایج نشان داد که هم‌افزایی یون‌های فعال آب هوشمند همراه با سورفکتانت CTAB می‌تواند به‌طور مؤثری منجر به کاهش کشش بین‌سطحی و CMC و بهبود شرایط بازیابی پیشرفته نفت شود. یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که نسبت رزین به آسفالتین و شاخص بی‌ثباتی کلوئیدی نقش کلیدی و تعیین‌کننده در فعالیت سطحی سیستم های نمکی و سورفکتانت دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Laboratory Study of the Effect of Oil Composition and the Synergistic Effect of Active Ions Present in Seawater on the Dynamic Interfacial Tension of Crude Oil/Cationic Surfactant (CTAB) Solution

نویسندگان English

Mostafa Lashkarbolooki 1
Mohsen Ghorbani 2
Pedram Shahveisi 2
1 Assistant professor of School of Chemical Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
2 Department of Separation Processes, Faculty of Chemical Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده English

In many recent studies, optimizing the concentration and type of ions in injection water has led to effective improvements in oil recovery. In this research, the effect of crude oil type and different aqueous solution compositions on the interfacial properties and critical micelle concentration (CMC) of the cationic surfactant CTAB was experimentally investigated. Two crude oil samples with API gravity of 27.3 and 32.3, differing in asphaltene and resin ratios and with slight differences in total acid and base numbers, as well as in hydrocarbon phase compositions (saturates and aromatics), were used. The experiments included measuring dynamic and equilibrium interfacial tension (IFT) in the presence of deionized water (DW), seawater (SW), and engineered Persian Gulf seawater with the doubled concentration of divalent ions (SO₄²⁻, Ca²⁺, Mg²⁺) (ITW). Although the IFT for both crude oils in the presence of salt reached below 0.1 mN/m, the CMC analysis showed that for the lighter oil (32.3 API) in the presence of ITW, the CMC value decreased to 75 ppm, while for the heavier oil (27.3 API), it remained almost constant at 200 ppm. The lighter oil, with more resin and less asphaltene (higher asphaltene/resin ratio and lower colloidal instability index), provided more favorable conditions for CMC reduction and micelle formation. Adsorption kinetics analysis also showed that the adsorption time (τ) for the light oil in the presence of ITW is shorter, indicating faster surface process kinetics in this system. Overall, the results demonstrated that the synergy between the active ions in smart water and the CTAB surfactant can effectively reduce IFT and CMC, and improve conditions for advanced oil recovery. The findings of this study clearly show that the resin-to-asphaltene ratio and the colloidal instability index play a key and decisive role in the surface activity of brine-surfactant systems.

کلیدواژه‌ها English

Surfactant
Smart Water
Dynamic Interfacial Tension
CTAB
Total acid number
Total base number