بررسي عملكرد نانو ذرات سيليكا در افزايش استحكام ژل پليمر تهيه شده از پلي اكريل آميد در شرايط چاه نفت

Investigation of the performance of silica nanoparticles in increasing the strength of a polymer gel prepared by polyacrylamide in oil well condition

با توجه به عمر طولاني بسياري از چاه‌هاي نفت و گاز، لزوم انسداد موقت آن‌ها به منظور عمليات تعمير چاه بسيار ضروري به نظر مي‌رسد. يكي از روش‌هاي نوين، استفاده از مجرابند‌هاي ژله‌اي است. استحكام هيدروژل در شرايط چاه مورد نظر از مهمترين چالش‌ها در زمينه كاربرد هيدروژل‌هاي پليمري در انسداد موقت چاه به منظور عمليات تعمير است. در اين پژوهش از نانو ذرات سيليكا به عنوان عامل بهبود استحكام ژل پليمر‌هاي پليمري و از آزمون‌هاي بطري و رئولوژي براي بررسي استحكام آن در شرايط چاه مورد نظر (دما و شوري زياد) استفاده شد. همچنين خواص استحكامي هيدروژل٬ رفتار تورمي آن در محيط‌هاي مختلف آب مقطر، آب سازند، آب شير و نفت مورد بررسي قرار گرفت. مشاهده شد با افزودن نانوذرات استحكام هيدروژل ازPa521 به حدود Pa26200 افزايش يافت (5000 درصد افزايش). همچنين با افزايش استحكام ژل٬ تورم آن در محيط آبي كاهش قابل ملاحظه‌اي داشته است. بر اساس نتايج بدست آمده در پژوهش حاضر، نمونه ژل پليمر حاوي 9% وزني از نانوذرات سيليكا با استحكام ساختاري و پايداري حرارتي در دماي C 90ْ براي انجام مطالعات ميداني معرفي مي‌شود.

In general, temporary well plugging is essential for repairing of oil and gas wells due to their long life time. One of the newest methods used for this purpose is gel polymer plugging. The strength of the gel in the well conditions is one of the most important challenges in the application of gel polymer in the temporary well plugging in work over operation. In this study, silica nanoparticles were used to improve the strength of polymer hydrogels. The bottle and rheological tests were used to determine the gel strength in desired well conditions (high temperature and high salinity). Also, the gel strength properties and swelling behavior were studied in various conditions such as distilled water, formation water, tap water and oil. It was observed that the strength of the gel increased from 520Pa to about 36kPa (5000% increase) by adding nanoparticles. Also, the gel swelling in the aqueous solution has been significantly reduced. Based on the results obtained in this study, a polymer gel containing 9 wt.% of silica nanoparticles with structural strength and thermal stability at 90 °C was introduced for field studies.