Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Фильтрация нефти с использованием нанофлюидов на основе углеродных частиц"

Работа на тему: Фильтрация нефти с использованием нанофлюидов на основе углеродных частиц
Оценка: отлично.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра прикладной и технической физики

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа
ФИЛЬТРАЦИЯ НЕФТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОФЛЮИДОВ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ ЧАСТИЦ

03.03.02 Физика
Профиль «Фундаментальная физика»

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЛЬТРАЦИИ НЕФТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЧАСТИЦ ГРАФЕНА 5
1.1. ГРАФЕН И ЕГО ПРОИЗВОДНЫЕ 5
1.2. ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДА ГРАФЕНА И ВОССТАНОВЛЕННОГО ОКСИДА ГРАФЕНА 9
1.3. ПОВЕДЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ ГРАФЕНА В ВОДЕ 12
1.4. МЕХАНИЗМЫ ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ НАНОФЛЮИДАМИ НА ОСНОВЕ ГРАФЕНА 13
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 17
2.1. ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ 17
2.1. ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА 18
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 22
3.1. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫТЕСНЕНИЯ ГАЗОКОНДЕНСАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОССТАНОВЛЕННОГО ОКСИДА ГРАФЕНАВ В ИЗОПРОПАНОЛЕ 22
3.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫТЕСНЕНИЯ ГАЗОКОНДЕНСАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОКСИДА ГРАФЕНА В ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЕ 22
3.3. АНАЛИЗ ГАЗОКОНДЕНСАТА ПОСЛЕ ЕЁ ВЫТЕСНЕНИЯ ИЗ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ НАНОФЛЮИДАМИ 23
3.4. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 30

ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия существует явная проблема, заключающееся в том, что количество добываемой нефти не может удовлетворить потребности социального развития. Несмотря на то, что возобновляемые источники энергии привлекли внимание мирового рынка, спрос на сырую нефть все еще существует. Следовательно, сырая нефть будет выступать в качестве основного источника энергии для развития человеческого общества. Однако современные методы извлечения нефти сталкиваются с серьезными проблемами. Таким образом, разработка новых технологий или материалов для значительного извлечения сырой нефти в будущем имеет важное значение.
Как правило, процесс извлечения сырой нефти можно разделить на первичную, вторичную и третичную стадии извлечения нефти. Обычно 40-50% сырой нефти может быть извлечено на первичной (природной энергетической) и вторичной (водной) стадиях соответственно. После этих двух стадий, технологии третичной добычи нефти имеют решающее значение для дальнейшего извлечения остаточной сырой нефти, захваченной в порах и каналах коллектора. Традиционные технологии третичной добычи нефти можно разделить на методы химического заводнения, методы термической рекуперации и смешиваемые методы заводнения. Смешивающееся заводнение относится к методу, при котором вытесняющая фаза (например, CO2, дымовой газ, сжиженный нефтяной газ, метан и т.д.) может смешиваться с сырой нефтью при давлении выше минимального давления смешивания для повышения нефтеотдачи благодаря исчезновению границ раздела. Однако смешивающееся заводнение также имеет определенные ограничения. Например, трудно достичь требуемого давления на глубине от 610 до 1524 м. Другим препятствием является образование газовых каналов во время процесса вытеснения высоковязкой нефти. Методы термической рекуперации, такие как заводнение паром, а также технологии пожарных резервуаров, используют высокую температуру для снижения вязкости высоковязкой нефти. Реалистичными проблемами для широкого применения тепловых методов являются более низкая тепловая
эффективность и более высокие затраты на строительство. Что касается процессов химического заводнения, закачка поверхностно-активных веществ, растворов полимеров или щелочей в пласт помогает снизить межфазное натяжение на границе раздела нефть-вода, изменить смачиваемость породы и улучшить микро- или макроэффективность развертки. Однако деградация полимеров и адсорбция поверхностно-активных веществ во время миграции вперед в жестких пластовых условиях (высокая температура, высокое давление и высокая соленость) ограничивают использование химических агентов. Кроме того, химические агенты не являются экологически чистыми. Следовательно, существует настоятельная необходимость и актуальность в новых технологиях или новых материалах для замены традиционных технологий или агентов для повышения нефтеотдачи пластов.
Проблема заключается в том, что остатки нефти “прилипают” к частицам пористой среды. Обычная вода, которая закачивается через нагнетательные скважины, не способны вытеснить эту нефть из-за её большой силы поверхностного натяжения. Для того чтобы воздействовать на остаточные частицы нефти, мы предлагаем добавить в воду частицы графена, которые способны повлиять на поверхностное натяжение нефти.
В ходе наших исследований вместо нефти будет использоваться газоконденсат, который будет вытесняться из насыпной модели керна.
Целью работы определение вытесняющей способности графеновых нанофлюидов.
Задачами данного исследования будут:
1) Изучить литературу по данной теме и выявить механизм вытеснения нефти частицами графена;
2) Провести эксперименты по фильтрации газоконденсата с использованием частиц восстановленного оксида графена в изопропаноле и оксида графена в полиакрилонитриле в зависимости от их концентрации в нанофлюиде;
3) Изучить влияние на реологические свойства газоконденсата после её вытеснения из пористой среды.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ray S.C. Applications of Graphene and Graphene-Oxide based Nanomaterials: Department of Physics, College of Science, Engineering and Technology, University of South Africa: Elsevier Inc., 2015. Pp. 39-55.
2. Liang T., Hou J., Qu M., Xi J., Raj I. Application of nanomaterial for enhanced oil recovery // Petroleum Science. 2022. №19. Pp. 882-899.
3. Hajiabadi S.M., Aghaei H., Kalateh-Aghamohammadi M., Shorgasthi M. An overview on the significance of carbon-based nanomaterials in upstream oil and gas industry // Petroleum science and engineering. 2020. № 186. Art. 106783.
4. Fu L., Liao K., Tang B., Jiang L., Huang W. Applications of Graphene and Its Derivatives in the Upstream Oil and Gas Industry: A Systematic Review // Nanomaterials. 2020. №6. Art. 1013.
5. Melios C., Giusca C.E., Panchal V., Kazakova O. Water on graphene: Review of recent progress // 2D materials. 2018. №2. 22 p.
6. Toth P.S., Velicky M., Dryfe R.A.W., Ramasse Q.M. Functionalization of graphene at the organic/water interface // Chemical science. 2015. №2. Pp. 1316-1323.
7. Пахаруков Ю.В., Шабиев Ф.К., Сафаргалиев Р.Ф., Ездин Б.С., Каляда В.В. Использование нанофлюидов на основе углеродных наночастиц для вытеснения нефти из модели пористой среды // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2020. Т. 6. № 4 (24). С. 141-157.
8. Chowdhury I., Bouchard D., Duch M.C., Mansukhani N.D., Hersam M.C. Colloidal properties and stability of graphene oxide nanomaterials in the aquatic
environment // Environmental Science and Technology. 2013. Vol. 47. № 12. Pp. 6288-6296.
9. Cao J., ChenY., Zhang J., Wang X., Wang J., Shi C., Ning Y., Wang X. Preparation and application of nanofluid flooding based on polyoxyethylated graphene oxide nanosheets for enhanced oil recovery // Chemical Engineering Science. 2022. Vol. 247.
10. Li D., Muller M.B., Wallace G.G., Gilje S., Kaner R.B. Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets // Nature Nanotechnology. 2008. Vol. 3.
№ 2. Pp. 101-105.
11. Peng B., Luo J., Wang P., Ding B., Zhang L., Zeng M., Cheng Z. A review of nanomaterials for nanofluid enhanced oil recovery // RSC Advances. 2017. Vol. 7.
№ 51. Pp. 32246-32254.
12. Agista M.N., Guo K., Yu Z. A state-of-the-art review of nanoparticles application in petroleum with a focus on enhanced oil recovery // Applied Sciences (Switzerland). 2018. Vol. 8. № 6. Art. 871.
13. Zhu Y., Murali S., Cai W., Li X., Suk J.W., Potts J.R., Ruoff R.S. Graphene and graphene oxide: synthesis, properties, and applications // Advanced Materials. 2010. Vol. 22. № 35. Pp. 3906-3924.
14. Шамилов В.М. перспективы применения углеродных наноматериалов в нефтедобыче // Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. 2020.
15. Fang S., Chen T., Chen B., Xiong Y., Zhu Y., Duan M. graphene oxide at oil-water interfaces: adsorption, assembly & demulsification // Colloids and Surfaces
A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2016. Vol. 511. Pp. 47-54.