دانلود رایگان ترجمه مقاله بررسی تجربی جریان نانوسیال در یک میکرومدل به صورت متخلخل – 2013

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

1. مقدمه

2. مواد و روش‏ها

2.1. تئوری

2.2. آماده‏سازی و مشخصات نانوسیال

2.3. ساخت ریزمدل

2.4. تدارک آزمایش

3. نتایج و بحث و بررسی

3.1. نتایج تجربی

3.2. سنجش نفوذپذیری محیط متخلخل

4. نتیجه‏ گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
پیشرفت‏های اخیر در نانوفناوری و روش‏های تولید مرتبط با آن، ساخت نانوذراتی در ابعاد کوچکتر از 100نانومتر را ممکن ساخته است. با وارد کردن چنین ذراتی در سیال‏های متداولی مانند آب، اتیل گلیکول و روغن موتور، شاخۀ جدیدی از نانوفناوری تحت عنوان نانوسیالات بوجود آمده است. نانوسیالات بواسطۀ مزایای بالقوه و کاربردهای گسترده در زمینه‏های مهمی نظیر تولید انرژی، پزشکی، حمل و نقل، ریزسامانه‏های الکترومکانیکی و … مورد توجه قرار گرفته‏اند[1]. به سبب ابعاد کوچک نانوذرات، این نانوسیال‏ها می‏توانند در مجراهایی در ابعاد نانو جریان یابند. بنابراین یکی از کاربردهای جذاب نانوسیالات، استفاده از آنها به عنوان سیال کاری در محیط‏های رسانش متخلخل است. جریان سیال در چنین محیط‏های مختلخلی، جنبه‏های علمی و فنی جالبی در بردارد[2-4].
برای توصیف جریان سیال در منافذ، مناسب است که از طرح ساده شدۀ محیط متخلخل، نظیر مدل‏های شبکه‏ای که به صورت فیزیکی قابل ساخت هستند استفاده نمود که می‏توانند به شکل شبکه‏های دو بعدی تشکیل شوند. این مدل‏ها در واقع شبکه‏ای از منافذ و مجاری هستند که با استفاده از شیوۀ حکاکی نوری بر روی یک لایه از سیلیکون، پلیمر و یا شیشه ساخته می‏شوند. مدل‏های شبکه‏ای شیشه‏ای، یکی از مهمترین ابزارها برای پژوهش و مطالعه پیرامون جریان سیال در هندسه‏های پیچیده نظیر فیلترها و یا ذخایر نفتی در صخره‏های متخلخل می‏باشند. یکی از مهمترین برتری‏های این مدل‏ها آن است که آنها می‏توانند با منافذی ساخته شوند که از نظر شکل و ابعاد کاملاً قابل مقایسه با هندسۀ منافذ در محیط واقعی هستند. از طرف دیگر، در مورد شبیه‏سازی ذخایر نفتی زیرزمینی در صخره‏های واقعی، در این مدل‏ها می‏توان هر گونه الگوی ساختاری را پیاده‏سازی کرد. روش‏های مبتنی بر مدل شبکه‏ای، تاکنون برای ترسیم محدودۀ گسترده‏ای از فرآیندها در محیط‏های متخلخل به کار گرفته شده‏اند[5-6].
امروزه تعدادی از پژوهش‏ها به بحث نانوسیالات به عنوان بخشی از کاربرد نانوفناوری در بهبود بازیابی نفت در میادین نفتی اختصاص یافته است. نانوذرات گزینه‏ای مناسب برای حل مشکلات مهندسی در بحث استخراج ذخایر نفتی هستند. محلول‏های درای ذرات معلق که بر پایۀ مواد یا ذرات نانو ساخته می‏شوند(نانوسیالات)، به منظور بهبود فرآیند تزریق در گلوگاه‏ها استفاده می‏شوند. آنها با تغییر خاصیت تَرشدگی محیط متخلخل، ویسکوزیتۀ جریان عبوری را افزایش داده و تنش تماسی بین سیال تزریقی و سیال هیدروکربنی موجود در ذخایر زیرزمینی را کاهش می‏دهند[7]. یک از چالش‏های موجود در این روش‏های جدید، مربوط به نحوۀ انتشار این محلول‏های تعلیقی در داخل یک محیط متخلخل است. اگرچه نانوذرات به اندازۀ کافی کوچک هستند که از میان منافذ و مجاری موجود در ساختار ذخایر زیرزمینی عبور کنند با این حال می‏توانند توسط صخره‏ها به دام بیفتند.
توانایی پیش‏بینی میزان جذب این ذرات با توجه به مسافت طی شده و همچنین پیش بینی تأثیر رفتار سطوح مختلف بر فرآیند جذب، برای توسعۀ کاربردهای میدانی چنین ذراتی ضروری است[8]. در مقایسه با محلول‏های تعلیقی که از ذرات کلوئیدی برای تثبیت خاصیت تعلیق استفاده می‏کنند، نانوسیالات، مشخصه‏های عملکردی بهتری دارند. نانوذرات تا 100 بار کوچکتر بوده و محلول‏های حاوی آنها قادرند که مسافت طولانی‏تری را در میان منافذ و مجاری طی کنند. برخی از انواع منتخب نانوذرات که احتمال بکارگیری بیشتری دارند، شامل اکسید فلزاتی چون آلومینیوم، روی، منگنز، آهن، زیرکونیم، نیکل، تیتانیوم و سیلیکون می‏شوند. بنابراین با توجه به آنکه بازیابی نفت در صنایع نفت و گاز جزو اولویت‏های اصلی است، لزوم درک تأثیر این نانوذرات اکسیدی بر فرآیند بازیابی نفت روشن است[9].
بینشان و همکاران[10] در پژوهش خود به این موضوع اشاره دارند که نانوسیالات بر پایۀ مواد پلی سیلیکونی قادرند خاصیت تَرشدگی سطوح متخلخل را تغییر دهند. آنها از یک نوع پلی سیلیکون در محدودۀ ابعادی 10 تا 500 نانومتر در داخل گلوگاه‏ها استفاده کردند تا با تغییر خاصیت تَرشدگی محیط متخلخل، تزریق آب در داخل آن را بهبود ببخشند. بدین منظور با تغییر خاصیت تَرشدگی از طریق رسوب پلی سیلیکون بر روی سطوح متخلخل سنگ ماسه ، نفوذپذیری نسبی آن برای آب بهبود داده شد.
اما از سوی دیگر، رسوب روی سطوح متخلخل و بسته شدن منافذ و مجاری کوچک می‏تواند منجر به کاهش تخلخل و کاهش ضریب نفوذپذیری مطلق محیط متخلخل شود. بنابراین میزان موفقیت در به کارگیری این نانوسیالات، با محاسبۀ میزان بهبود نفوذپذیری مؤثر این محیط‏ها قابل تعیین است. یو و همکاران[11]، نشان دادند که نانوذرات سیلیکا می‏توانند به راحتی از داخل هستۀ سنگ ماسه عبور کنند بدون آنکه نفوذپذیری هستۀ سنگ را تغییر دهند.
در عبور نانوذرات سیلیکا از میان هسته‏های آهکی، اندکی رسوب گزارش شده با این حال، نفوذپذیری هستۀ آهکی تغییری نکرده است. بنابراین جایگیری و رسوب نانوذرات بر روی منافذ سطحی باعث بسته شدن مجاری محیط متخلخل و کاهش نفوذپذیری آن می‏شود.
هِندرانینگرات و همکاران[12]، جایگیری و رسوب نانوذرات بر روی ریزمدل شیشه‏ای و میزان بسته شدن منافذ را مورد بررسی قرار دادند. در مطالعات آنها، نانوذرات آب‏دوست و نمک دریای مصنوعی(آب نمک، سدیم کلراید 3%) به عنوان سیال پایه مورد استفاده قرار گرفته بود.
برای غلبه بر چالش‏های مرتبط با رفتار جریان نانوسیالات در محیط‏های متخلخل، مطالعات بیشتری به خصوص در حیطۀ تجربی مورد نیاز است. هدف این مقاله، بررسی تجربی رفتار جریان نانوسیال آلومینا-آب در محیط متخلخل است. برای شبیه‏سازی جریان و انتقال سیال در محیط متخلخل، یک مدل مصنوعی از محیط متخلخل در ابعاد کوچک تحت عنوان ریزمدل ساخته شد. سپس آزمایش‏های متعددی بر روی ریزمدل شیشه‏ای در حالت افقی صورت پذیرفت که در آنها از چندین نرخ جریان ثابت استفاده گردیده بود.
تاکنون چنین آزمایش‏هایی برای نانوسیال آلومینا-آب بر روی ریزمدل شیشه‏ای گزارش نشده بود. در طی این پژوهش، نفوذپذیری محیط متخلخل بر پایۀ داده‏های آزمایش مورد ارزیابی قرار گرفت. افزون بر این، یک راه‏حل تحلیلی برای پیش‏بینی نفوذپذیری چنین محیط‏های متخلخلی به کار گرفته شد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. INTRODUCTION

Recent developments in nanotechnology and related manufacturing techniques have made possible the production of distant nanoparticles (i.e. particles typically smaller than 100 nm). By dispersing such particles into traditional fluids such as water, ethylene glycol, and engine oil a new class of nanotechnology based fluids are produced called nanofluids. Nanofluids become attractive due to their potential benefits and applications in important fields such as energy generation, medical, transportation, micro and nano electromechanical systems (MEMS & NEMS), etc [1]. Due to small sizes of nanoparticles, nanofluids can flow through the micro and nano scale throats. Therefore one of the interesting applications of nanofluids is using them as working fluid in the porous media. Fluid flow through porous media has considered scientific and technological interest [2-4]. To characterize flow at the pore scale, it is convenient to use simplified representations of porous media such as physical network models which can be constructed in the form of twodimensional networks. These models are a network of pores and throats which are prepared using the standard photolithography technique on a silicon, polymer or glass substrate. Glass network models are one of the most important tools for research and study about the flow in complicated geometries such as filters and oil reservoirs. One of the most important preferences of these models is that they can be made with pores which are comparable in shape and size to actual pore geometries. In real rocks, on the other hand, they can accept all of the arbitrary patterns. Network model techniques have been used to visualize a wide range of processes in porous media [5-6]. A number of researches have been dedicated to nanofluids as part of nanotechnology application in enhanced oil recovery (EOR) nowadays. Nanoparticles have been speculated as good in-situ agents for solving reservoir engineering problems. Suspensions based on nano-materials and nanoparticles (nanofluids) are used in oilfields to enhance injection processes by changing wettability of porous media, increasing the viscosity of injecting fluid and decreasing the interfacial tension between injection fluid and reservoir fluid [7]. One of the challenges for this novel approaches includes propagating these suspensions through a porous media. Nanoparticles are small enough to pass through pore throats in typical reservoirs, but they nevertheless can be retained by the rock. The ability to predict retention with distance traveled, and to predict the effect of different surface treatments on retention, is essential for developing field applications of such particles [8]. Compared to the emulsions stabilized by colloidal particles, nanofluids have better specifics. Nanoparticles are one hundred times smaller and emulsions stabilized by them can travel a longer distance through the pore throats. Some selected types of nanoparticles that are likely to be used include oxides of Aluminum, Zinc, Magnesium, Iron, Zirconium, Nickel, Tin and Silicon. It is therefore imperative to find out the effect of these nanoparticle oxides on oil recovery since this is the primary objective of the oil industry [9]. Binshan et al. [10] mentioned that Nanofluids based on polysilicon materials could change the wettability of porous surfaces. They used one kind of polysilicon with sizes ranging from 10~500nm in oilfields to enhance water injection by changing wettability of porous media. The mechanism of enhancing water injection is through improving relative permeability of the water-phase by changing wettability induced by adsorption of polysilicon on the porous surface of sandstone. On the other hand, the adsorption on the porous surface and plugging at the small pore throats of the polysilicon may lead to reduction in porosity and absolute permeability (K) of porous media. Thus the degree of success in well treatment is determined by the improvement of effective permeability of the water-phase. Yu et al. [11] showed that Silica nanoparticles could easily pass through the sandstone core without changing the core’s permeability. A little adsorption was noted as silica nanoparticles flooded limestone core, but the core permeability was not changed. Therefore, deposition and adsorption of nanoparticles at surface pores causes the blockage in pore throat of porous media and reduces the permeability. Hendraningrat et al. [12] investigated the deposition and pore-blockage of nanoparticles in glass micromodel. Hydrophilic nanoparticles and synthetic seawater (brine, NaCl 3 wt. %) as base fluid were chosen in their study. To obviate the challenge of the flow behavior of nanofluids in porous media, more studies are needed, especially in experiment. The aim of this article is to examine flow behavior of alumina-water nanofluids in a porous medium experimentally. For simulating flow and transport in porous medium a small-scale artificial model of porous medium which is called micromodel has been constructed. Several experiments have been conducted on horizontal glass micromodel at several fixed flow rate conditions. Such experiments didn’t report hitherto for alumina-water nanofluids in a glass micromodel. The permeability of the porous medium has been evaluated by using experimental data. Moreover, an analytic solution was used to develop a correlation for predicting the permeability of such porous medium.