بررسي آزمايشگاهي قابليت كنترل تحرك‌پذيري فوم دي اكسيد كربن پايدار شده با مخلوط نانوذره و سورفكتانت

Nanoparticle-Surfactant Stabilized CO2 Foam for Potential Mobility Control

هدف این مقاله بررسی كنترل تحرك‌پذیری فوم‌هایی است كه با نانوذرات اصلاح‌شده، پایدار می‌شوند. اضافه كردن سورفكتانت با بار مخالف به نانو ذره سیلیكای آب‌دوست، منجر به تغییر ترشوندگی نانو‌ذره از حالت آب‌دوستی كامل به سوی آب‌گریزی جزیی آن می‌شود. در این مطالعه آزمایشگاهی، میزان جذب سورفكتانت كاتیونی بر روی نانوذره سیلیكا، با بار منفی، با استفاده از معیار جدیدی كه از طریق اندازه‌گیری رسانایی به‌دست آمده؛ مقایسه شده است. معیار جذب سطحی در دامنه سورفكتانت استفاده شده دارای یك بیشینه حدود CMC 1(غلظت بحرانی مایسلی شدن) تخمین زده شد كه در آن نانوذره به حداكثر آب‌گریزی خود می‌رسد. سپس فوم CO2 پایدار شده با مخلوط نانوذره و سورفكتانت از طریق تزریق هم‌زمان CO2 و مخلوط نانوذره و سورفكتانت در میان فضای متخلخل و در فشار مخزنی تشكیل شد. نتایج حاصل ‌شده نشان می‌دهد كه نانوذره استفاده شده به تنهایی فعال سطحی نبوده بلكه با اضافه كردن سورفكتانت قابلیت ایجاد فوم پیدا می‌كند. مطالعات متمم روی رفتار فشاری و مورفولوژی فوم‌ها كه توسط دستگاه اندازه‌گیری دینامیك خواص فوم به‌دست آمد، نشان می‌دهد كه در محدوده غلظت سورفكتانت استفاده شده، ویسكوزیته ظاهری فوم دارای یك بیشینه برابر cP 03/6 است كه مطابق با بیشینه معیار جذب سطحی است. همچنین با اضافه كردن نانوذره به محلول سورفكتانتی، كاهش نسبت فازی و افزایش غلظت نانوذره، فوم‌های یكنواخت‌‌تر و كوچك‌تری تشكیل می‌شود، كه ویسكوزیته ظاهری را به‌صورت معنی‌داری افزایش یافته است.  

The aim of this work is to study stability and mobility of modified nanoparticle-stabilized foam. Adding oppositely charged surfactant to the hydrophilic silica nanoparticle leads to variation in the hydrophobicity of nanoparticles. Surfactant’s adsorption on the nanoparticle’s surface is compared with different mixtures by a new criterion which is calculated by measuring conductivity. The adsorption criterion in domain of surfactant concentration has a maximum close to 1 CMC where nanoparticle reaches to maximum hydrophobicity. NPS-stabilized CO2 foam formed with simultaneous injection of CO2 and foam agent dispersion through a glass bead pack at reservoir pressure. Nanoparticle alone is not surface active. By adding appropriate surfactant concentration to nanoparticle dispersion, it becomes surface active. The complementary study of both pressure behaviour and morphology of foam using foam’s dynamic characterization apparatus, shown in the domain of surfactant concentration, apparent viscosity of the foam has a maximum about 6.034 cp which is consistent with the maximum adsorption criterion. Also, adding nanoparticle to the solution of surfactant forms more uniform, and the smaller foams and the apparent viscosity increase significantly. Increasing at a CO2 injection rate will also increase the size of the bubbles and reduce the apparent viscosity which means an increase in mobility.