Synthesis and investigation of preformed particle gels based on acrylic monomers to reduce water cut in oil wells

Г.Т. Елемесова; А.Н. Кливенко; Л.К. Оразжанова; А.Н. Сабитова; А.В. Шахворостов; В.О. Асеев

doi:10.15328/cb2026_50

Авторы

Г.Т. Елемесова Университет имени Шакарима, Семей, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-1074-7111
А.Н. Кливенко Университет имени Шакарима, Семей, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-8971-686X
Л.К. Оразжанова Университет имени Шакарима, Семей, Казахстан https://orcid.org/0000-0001-7881-0589
А.Н. Сабитова Университет имени Шакарима, Семей, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-3360-7998
А.В. Шахворостов Институт полимерных материалов и технологий, Алматы, Казахстан https://orcid.org/0000-0003-3502-6123
В.О. Асеев Хельсинкский университет, Хельсинки, Финляндия https://orcid.org/0000-0002-3739-8089

DOI:

https://doi.org/10.15328/cb2026_50

Ключевые слова:

гидрогель, предварительно сформированный дисперсный гель, нефть, нефтяные скважины, полиакриламид, бентонит

Аннотация

Добыча нефти, часто сопровождающаяся извлечением относительно больших объемов воды, вызывает ряд экологических и технических проблем, особенно в нефтяных пластах. Одним из способов решения этой проблемы является использование полимерных гелей в качестве тампонирующих агентов. В данной статье описывается метод синтеза частиц гидрогеля на основе акриламида с использованием N,N-метиленбисакриламида в качестве сшивающего агента и добавлением бентонита для получения гибридного композиционного гидрогеля. Данные ИК-фурье-спектроскопии подтвердили образование гидрогеля на основе акриламида. Степень набухания гидрогелей была изучена в зависимости от изменения концентрации компонентов, входящих в состав композиции. Степень набухания также оценивалась в зависимости от изменения температуры, минерализации и кислотности среды. Результаты показывают, что исследованные частицы гидрогеля обладают значительной способностью к набуханию и высокой механической прочностью. Термогравиметрический анализ указывает на стабильность частиц гидрогеля при температуре до 200°C. Эти частицы определенно могут служить надежным герметиком. Они проявляют высокую устойчивость к термическому воздействию и воздействию солей, а также стабильность в кислых и щелочных условиях. Учитывая физико-химические свойства, обсуждаемые в данной работе, частицы гидрогеля могут быть использованы в качестве экономичного герметизирующего агента.

Биографии авторов

Г.Т. Елемесова, Университет имени Шакарима, Семей, Казахстан

PhD student of Shakarim University, Semey, Kazakhstan,

E-mail: kussainova_g91@mail.ru

А.Н. Кливенко, Университет имени Шакарима, Семей, Казахстан

PhD, Director of “Shakarim Lab”, Shakarim University, Semey, Kazakhstan; e-mail: alexeyklivenko@mail.ru

Л.К. Оразжанова, Университет имени Шакарима, Семей, Казахстан

associate professor at the department “Chemistry and ecology”; Shakarim University, Semey, Kazakhstan; е-mail: lyazzat.7070@mail.ru

А.Н. Сабитова, Университет имени Шакарима, Семей, Казахстан

PhD, associate professor at the department “Chemistry and ecology”; Shakarim University, Semey, Kazakhstan; е-mail: alfa-1983@mail.ru

А.В. Шахворостов, Институт полимерных материалов и технологий, Алматы, Казахстан

PhD, Researcher of the Institute of Polymer Materials and Technologies, Almaty, Kazakhstan; е-mail: alex.hv91@gmail.com

В.О. Асеев, Хельсинкский университет, Хельсинки, Финляндия

– PhD, Docent at the Department of Chemistry, Senior University Lecturer, University of Helsinki, Helsinki, Finland; e-mail: vladimir.aseyev@helsinki.fi

Библиографические ссылки

1. Chen X, Li Y, Liu Z, Zhang J, Chen C, Ma M (2020) Powder Technol 364:774-784. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.02.027

2. Guo R (2025) Academic Journal of Science And Technology 14-1:2771-3032. https://doi.org/10.54097/hxa1b067.

3. Zhou K, Zhao F, Zhou X (2024) Processes 12(2):269. https://doi.org/10.3390/pr12020269.

4. Rozhkova Yu, Burin D., Galkin S., Yang H (2022) Prog Coll Pol Sci S 8(2):112. https://doi.org/10.3390/gels8020112

5. X. Zhang, J.-N. Deng, K. Yang (2020) Petrol Sci 589:124402. https://doi.org/10.1016/j.petsci.2022.06.012

6. Yu L, Sang Q, Dong M (2018) Oil & Gas Science and Technology - Rev. Ifp Energies Nouvelles 73:65. https://doi.org/10.2516/ogst/2018062

7. Sun L, Han Q, Li D, Zhang X, Pu W, et al (2019) Ind Eng Chem Res 58(16):6778-6784. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b00128

8. Liu Y; Bai B, Shuler P (2006) J. Application and development of chemical-based conformance control treatments in China oil ﬁelds. SPE/DOE Symposium on Improved Oil Recovery; Society of Petroleum Engineers. Proceedings of the 15th SPE-DOE Improved Oil Recovery Symposium: Old Reservoirs New Tricks A Global Perspective (2006, Tulsa, OK). P. 434-443. https://doi.org/10.2118/99641-MS

9. Sun L, Han Q, Li D, Zhang X, Pu W, et al (2019) Ind Eng Chem RES 58:6778−6784. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b00128

10. Abidin ZA, Noezarand I (2011) Indonesian Journal of Materials Science 12:114-119.

11. Esfahlan M, Khodapanah E, Tabatabaei-Nezhad S (2021) J Petrol Sci Eng 202(7):108440. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.108440

12. Paprouschi A, Fatemi M, Ghazanfari M (2021) J Petrol Sci Eng 204:108736. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.108736

13. Elaf R, Ben Ali A, NaАad M, Hussein I, Nimir H, Bai B (2023) Polymers 15:1961. https://doi.org/10.3390/polym15081961

14. Gong H, Zhang H, Xu L, Li K, Yu L, et al (2017) Energ Fuel 31(8)7904–7910 https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.7b01012

15. Gussenov I, Shakhvorostov A, Ayazbayeva A, Gizatullina N, Klivenko A (2023) Polymers-Basel 15(20):4095. https://doi.org/10.3390/polym15204095

16. Beer F, Johnston R, Dewolf J, Mazurek D (2009) Mechanics of Materials. Mcgraw-Hill Companies, New York, USA. P.57. ISBN: 978-0-07-352938-7.

17. Khutoryanskaya O, Mayeva Z, Mun G, Khutoryanskiy V (2008) Biomacromolecules 9: 3353–3361. https://doi.org/10.1021/bm8006242

18. Ritger P, Peppas N (1987) J Control Release 5:37-42. https://doi.org/10.1016/0168-3659(87)90035-6

19. Yavari N, Azizian S (2022) J Mol Liq 363:119861. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.119861

20. Abdulbaki M, Huh C, Sepehrnoorin K, Delshad M, Varavei A (2014) J Petrol Sci Eng 122: 741–753. http://doi.org/10.1016/j.petrol.2014.06.034

21. Elaf R, Ben Ali A, Saad M, Hussein IA, Nimir H, Bai B (2023) Polymers 15:1961. https://doi.org/10.3390/polym15081961

22. Bai B, Liu Y, Coste J, Li L (2004) Preformed Particle Gel for Conformance Control: Transport Mechanism through Porous 19 Media. In: Proceedings of the 2004 SPE/DOE Fourteenth Symposium on Improved Oil Recovery, Tulsa, Oklahoma, U.S.A. (SPE 89468), 17–21 April

23. Wang L, Xia H, Han P, Cao R, Xu T, Li W, et al (2020) J Disper Sci Technol 43:164-177. https://doi.org/10.1080/01932691.2020.1845719

24. Mehrabianfar P, Malmir P, Soulgani BS, Hashemi A (2020) J Petrol Sci Eng 195:107530 https://doi.org/10.1016/j.petrol.2020.107530

25. Pu J, Zhou J, Chen Y, Bai B (2017)Energ Fuel 31(12):13600-13609. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.7b03202

26. Bai B, Huang F, Liu Y, Seright RS, Wang Y (2008) Case study on preformed particle gel for in-depth ﬂuid diversion. In: 2008 SPE/DOE Improved Oil Recovery Symposium, Tulsa, Oklahoma, USA. (SPE 113997), 19–23 April 2008.

27. Yu B, Zhao S, Long Y, Bai B, Schuman T (2022) Fuel 302:122086 https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122086

28. Suleimanov B, Veliyev E, Naghiyeva N (2020) Int J Mod Phys B 34:2050260, https://doi.org/10.1142/S0217979220502604