বর্তমান আন্তর্জাতিক ভূ-রাজনৈতিক ও অর্থনৈতিক পরিস্থিতি দ্রুত পরিবর্তিত হচ্ছে এবং বিদেশী তেল ও গ্যাসের উপর চীনের নির্ভরতা অনেক বেশি। 2023 সালে, বিদেশী অপরিশোধিত তেলের উপর নির্ভরতা 71.2% এবং বিদেশী প্রাকৃতিক গ্যাসের উপর নির্ভরতা 40.14% এ পৌঁছেছে, যা জাতীয় শক্তি নিরাপত্তা এবং এমনকি জাতীয় নিরাপত্তাকে মারাত্মকভাবে হুমকির মুখে ফেলেছে। চীনের তেল ও গ্যাস উৎপাদনের প্রায় অর্ধেক আসে পুরনো তেলক্ষেত্র থেকে। সীমিত প্রমাণিত মজুদ সহ, এই পুরানো তেলক্ষেত্রগুলির মধ্যে সম্ভাব্য ট্যাপ করা উৎপাদন বৃদ্ধির সবচেয়ে সুবিধাজনক এবং দ্রুত উপায় হয়ে উঠেছে।
বর্তমানে, দেশীয় পরিপক্ক তেল ক্ষেত্রের পুনরুদ্ধারের হার সাধারণত কম। উদাহরণস্বরূপ, ডাকিং অয়েলফিল্ড এবং ইউমেন অয়েলফিল্ডের পুনরুদ্ধারের হার 50% এর নিচে, যেখানে বিদেশে কিছু পরিপক্ক তেলক্ষেত্রের পুনরুদ্ধারের হার প্রায় 70%। উচ্চ-তাপমাত্রা এবং উচ্চ-লবনাক্ততা 10% জন্য দায়ী সহ দেশীয় পরিপক্ক তেলক্ষেত্রগুলিকে আরও কাজে লাগানোর যথেষ্ট সম্ভাবনা রয়েছে৷ উন্নয়ন যত এগিয়ে যাবে, এই অনুপাত ধীরে ধীরে বাড়বে। অতএব, পুনরুদ্ধারের হারের উন্নতির জন্য দক্ষ এবং সমন্বিত প্রযুক্তিগুলি প্রযুক্তিগত উদ্ভাবনের মূলধারার দিক এবং একটি মূল ফোকাস ক্ষেত্র হয়ে উঠেছে।
পরিপক্ক তেলক্ষেত্রে উচ্চ জলের সামগ্রী এবং জলাধারের বৈচিত্র্যের মতো সমস্যাগুলিকে মোকাবেলা করার জন্য, দেশীয় এবং আন্তর্জাতিকভাবে গবেষকরা আটটি বিভাগে প্রায় একশ ধরণের প্রোফাইল নিয়ন্ত্রণ এজেন্ট তৈরি করেছেন। এর মধ্যে রয়েছে প্রধানত বৃষ্টিপাত-টাইপ অজৈব লবণ প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্ট, পার্টিকুলেট প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্ট, ফোম প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্ট, ভেজাবিলিটি-পরিবর্তনকারী প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্ট, রজন প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্ট, মাইক্রোবিয়াল প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্ট, সিমেন্ট প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্ট এবং পলিমার জেল প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্ট। পলিমার জেল প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্টরা জেলেশনের সময় এবং জেলের শক্তি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে যেখানে খরচ তুলনামূলকভাবে কম হয়, যা তাদের আজকের দিনে সবচেয়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত এবং প্রতিশ্রুতিশীল প্রোফাইল কন্ট্রোল এবং জল- ব্লকিং প্রযুক্তিতে পরিণত করে৷ যখন পলিমার জেল প্রোফাইল কন্ট্রোল এজেন্টগুলি জলাধারে প্রবেশ করে, তখন তারা অগ্রাধিকারমূলকভাবে উচ্চ-ব্যাপ্তিযোগ্যতা অঞ্চলে প্রবেশ করে, যেখানে দ্রবণটি উচ্চ-সান্দ্রতা পলিমার জেলে রূপান্তরিত হয় যা বড় ছিদ্র এবং উচ্চ-ব্যাপ্তিযোগ্যতা এলাকাগুলিকে ব্লক করে, জলাধারের ভিন্নতা হ্রাস করে এবং স্বেপ ভলিউম প্রসারিত করে।
পেট্রোলিয়াম শিল্পের ক্রমাগত বিকাশের সাথে, গঠনের জটিলতা বাড়ছে, এবং প্রোফাইল নিয়ন্ত্রণ এবং জল{0}} ব্লকিং প্রযুক্তির প্রয়োজনীয়তা আরও বেশি হচ্ছে৷ বিদ্যমান ফেনল-ফরমালডিহাইড রজন এবং ক্রোমিয়াম-ভিত্তিক ক্রসলিঙ্কার পলিমার জেল সিস্টেমগুলি উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-লবনাক্ততার প্রয়োজন মেটাতে ক্রমশ অক্ষম। গঠনের তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে পলিমার জেল সিস্টেমের জেলেশনের সময় ছোট হয়ে যায়, যার ফলে পলিমার জেলগুলি গভীর গঠনে প্রবেশ করতে অক্ষম হয় এবং উল্লেখযোগ্যভাবে পানি-নিয়ন্ত্রণ দক্ষতা হ্রাস করে। যখন গঠনের তাপমাত্রা খুব বেশি হয়, তখন পলিমার অণু এবং ক্রসলিঙ্কারগুলির মধ্যে রাসায়নিক বন্ধনগুলি সহজেই ভেঙে যায়, যার ফলে জেলের শক্তি দুর্বল হয়ে যায় এবং উচ্চ-ব্যাপ্তিযোগ্যতা অঞ্চলগুলিকে ব্লক করতে ব্যর্থ হয়। এই কাগজটি, প্রচুর পরিমাণে দেশীয় এবং আন্তর্জাতিক সাহিত্যের তদন্তের মাধ্যমে, উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-লবনাক্ততা এবং জটিল গঠনগুলির জন্য পলিমার জেল সিস্টেমগুলির পরীক্ষাগার গবেষণা এবং প্রয়োগের অগ্রগতির সংক্ষিপ্তসার।
1 পরিবর্তিত Polyacrylamide জেল সিস্টেম
ক্রমবর্ধমান জটিল গঠনের পরিবেশের কারণে, বিশেষ করে উচ্চ-তাপমাত্রা এবং উচ্চ-লবনাক্ততা গঠনে (তাপমাত্রা > 90 ডিগ্রি, লবণাক্ততা > 50,000 mg/L), প্রচলিত পলিমার জেল, যেমন পলিঅ্যাক্রিলামাইড (PAM) জেল সিস্টেম এবং জ্যান্থান গাম, প্রায়শই দ্রুত পচন বা পচন ধরে।
দেশ-বিদেশের গবেষকরা 2-acrylamido-2-মিথাইলপ্রোপেন সালফোনিক অ্যাসিড (AMPS), ভিনাইল সালফোনিক অ্যাসিড, স্টাইরিন সালফোনেট, ভিনাইল, সিলফোনিক অ্যাসিড, অ্যালকোহল পাইরোলিডোন, ডাই-মিথাইল্যামিডো এবং অ্যালকোহল প্রভৃতি পলিঅ্যাক্রিলামাইড পলিমারের তাপমাত্রা এবং লবণ প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করেছেন। methacrylate, এবং গ্রাফ্ট কপোলিমারাইজেশনের মাধ্যমে পলিঅ্যাক্রিলামাইড পলিমার অণুর সাথে তাপমাত্রা- এবং লবণ-প্রতিরোধী কার্যকরী গোষ্ঠীগুলিকে সংযুক্ত করে।
ডং শুয়াং এবং অন্যরা পলিভিনাইল অ্যালকোহল (PVA), একটি ক্রসলিঙ্কার, অ্যাক্রিলামাইড এবং AMPS ব্যবহার করে একটি ত্রি-মাত্রিক নেটওয়ার্ক-পরিবর্তিত পলিঅ্যাক্রিলামাইড পলিমার প্রস্তুত করতে কাঁচামাল হিসেবে, তাহে অয়েলফিল্ড (তারিম বেসিন) থেকে তৈরি ব্রাইন ব্যবহার করে একটি জেল পলিমার প্রোফাইল কন্ট্রোল সিস্টেম তৈরি করে, উত্তর চীনের উত্তরাঞ্চলীয় অঞ্চল হিসেবে। একটি নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে, AMPS বিষয়বস্তু বৃদ্ধি করলে AMPS আণবিক শৃঙ্খলে সালফোনিক অ্যাসিড গোষ্ঠী যুক্ত হয়, ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণ তৈরি করে। যাইহোক, যেহেতু সালফোনিক অ্যাসিড গ্রুপগুলি স্টেরিক প্রতিবন্ধকতা তৈরি করে, তাই তারা মোনোমারগুলির মধ্যে ফ্রি র্যাডিকাল পলিমারাইজেশন প্রতিক্রিয়াকে বাধা দেয়, পরিবর্তিত পলিঅ্যাক্রিলামাইড জেলের শক্তিকে প্রভাবিত করে। যখন AMPS বিষয়বস্তু 5% ছুঁয়ে যায়, তখন পরিবর্তিত পলিঅ্যাক্রিলামাইড জেল সর্বোচ্চ জেল শক্তি অর্জন করে, যা উচ্চ তাপমাত্রা (130 ডিগ্রি) এবং উচ্চ লবণাক্ততার (2.1×10⁵ mg/L) অধীনে গ্রেড I-এ পৌঁছাতে পারে।
AM/AMPS জেল সিস্টেমের স্থায়িত্ব উন্নত করার জন্য, Liao Yuemin এবং অন্যরা AM/AMPS পলিমার জেল সিস্টেমে হাইড্রোফিলিক PA ফাইবার স্টেবিলাইজার যুক্ত করেছে, জেল নেটওয়ার্ক কাঠামোর ঘনত্ব বাড়িয়েছে। এর ফলে, পলিমার জেলের জল ধারণ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় এবং উচ্চ-তাপমাত্রার অবস্থার মধ্যে এটির স্থায়িত্বের সময় প্রসারিত হয়। 140 ডিগ্রী এবং 22×10⁴ mg/L এর লবণাক্ততার অবস্থার অধীনে, এই পরিবর্তিত পলিঅ্যাক্রাইলামাইড জেল সিস্টেমের জেলেশন সময় 15 ঘন্টা ছাড়িয়ে গেছে, 120-দিনের ডিহাইড্রেশন রেট ছিল 2% এর নিচে, জেলের শক্তি গ্রেড G-এ রয়ে গেছে, জলের হার{11}b-70% ওভারিং রেট, 9%-এ পৌঁছেছে। 6.00% এর কম ছিল, যা ক্ষেত্রের অ্যাপ্লিকেশনের জন্য চমৎকার সম্ভাবনা প্রদর্শন করে।
এএম/এএমপিএস জেল সিস্টেমের জেলেশন সময় বিলম্বিত করার জন্য, পু ওয়ানফেন এবং অন্যান্যরা এন-ভিনাইলপাইরোলিডোন (এনভিপি) এবং হাইড্রোফোবিক মনোমার ডিএইচটি (একটি বেনজিন রিং এবং দীর্ঘ-চেইন হাইড্রোফোবিক গ্রুপ সমন্বিত) প্রবর্তন করেছে। পাইরোলিডোন রিং, বেনজিন রিং, এবং দীর্ঘ-শৃঙ্খল হাইড্রোফোবিক গ্রুপগুলি পলিমার আণবিক শৃঙ্খলের স্টেরিক বাধাকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে পারে, যার ফলে জেলেশন বিলম্বিত হয়। 120 ডিগ্রী এবং 36.5×10⁴ mg/L এর লবণাক্ত অবস্থার অধীনে, সম্প্রসারণ 3 দিন বিলম্বিত হতে পারে।
2 সিলিকা পলিমার জেল সিস্টেম
পলিমার জেল সিস্টেমের তাপমাত্রা এবং লবণ প্রতিরোধ ক্ষমতা আরও উন্নত করার জন্য, কিছু গবেষক পলিমার জেল সিস্টেমে ন্যানো-অজৈব কণা, যেমন ন্যানো-সিলিকা প্রবর্তনের পরামর্শ দিয়েছেন। লিউ এট আল। কাঁচামাল হিসেবে আংশিকভাবে হাইড্রোলাইজড পলিঅ্যাক্রিলামাইড (HPAM), হাইড্রোকুইনোন (HQ), হেক্সামেথিলেনেটেট্রামাইন (HMTA), এবং ন্যানো-সিলিকা ব্যবহার করে একটি উন্নত পলিমার জেল সিস্টেম তৈরি করেছে। তাদের গবেষণায় দেখা গেছে যে ন্যানো-সিলিকা যোগ করা জেলিংয়ের সময়কে উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট করতে পারে এবং জেলের শক্তি, স্থিতিস্থাপকতা এবং সান্দ্রতা উন্নত করতে পারে। সিস্টেমে ন্যানো-সিলিকা যোগ করে, জেল সিস্টেমের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা সহনশীলতা 137.8 ডিগ্রী থেকে 155.5 ডিগ্রীতে বৃদ্ধি পায়। ন্যানো-সিলিকা অণুর সিলানল গ্রুপগুলি পলিমার অণুর উপর অ্যামিনো, হাইড্রক্সিল এবং অন্যান্য পোলার গ্রুপের সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে, পলিমার অণুর সাথে শারীরিকভাবে ক্রস-যোগ করে, পলিমার চেইনের হাইড্রোডাইনামিক ব্যাসার্ধ বাড়িয়ে দেয়, এবং জলকে মুক্ত করার জন্য জলের সিস্টেমকে উন্নত করে৷
ফলস্বরূপ, পলিমার অণুর ত্রিমাত্রিক নেটওয়ার্ক গঠন আরও শক্ত এবং স্থিতিশীল হয়ে ওঠে, ছিদ্রের আকার হ্রাস পায়, কোলয়েড শক্তি বৃদ্ধি পায় এবং তাপমাত্রা প্রতিরোধের উন্নতি হয়। যাইহোক, যদি ন্যানো-সিলিকা কণার ঘনত্ব খুব বেশি হয়, তবে সিলিকা অণুগুলি অতিরিক্ত ক্রস-লিঙ্কিং বা স্ব-একত্রীকরণের মধ্য দিয়ে যেতে পারে, যা পলিমার জেল সিস্টেমের জেল শক্তিকে দুর্বল করতে পারে বা এমনকি জেল গঠন রোধ করতে পারে। উপরন্তু, ন্যানো-সিলিকা ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে জেলিংয়ের সময় কম হয়, যার ফলে পলিমার প্রবাহের পথ ছোট হয়, কভারেজ কম হয় এবং প্লাগিং দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়। ফাদিল এট আল। HPAM, ক্রোমিয়াম অ্যাসিটেট, এবং ন্যানো{10}}সিলিকা কণা ব্যবহার করে একটি HPAM/Cr³⁺ ন্যানো-সিলিকা জেল প্লাগিং অ্যাডজাস্টমেন্ট সিস্টেম তৈরি করেছে৷ এই সিস্টেমে, ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রা এবং ন্যানো{12}}সিলিকা কণার ঘনত্বের সাথে জেলিংয়ের সময় হ্রাস পায়। যখন ন্যানো-সিলিকা ভর ভগ্নাংশ ছিল 3%, জেলেশন সময় ছিল 9 ঘন্টা এবং কলয়েডের শক্তি ছিল H গ্রেডে, কিন্তু 25 ঘন্টা পরে, কলয়েডের শক্তি গ্রেড H থেকে G গ্রেডে নেমে আসে। তাই, তাপমাত্রা হিসাবে ন্যানো-সিলিকা ব্যবহার করার সময়-তাপমাত্রায় পলিমারজেল স্থিতিশীল এজেন্ট যোগ করা উচিত।
3 স্লো ক্রস-লিঙ্কযুক্ত পলিমার জেল সিস্টেম
3.1 মেটাল ক্রোমিয়াম-ভিত্তিক স্লো ক্রস-লিঙ্কযুক্ত পলিমার জেল সিস্টেম
মেটাল ক্রোমিয়াম-ভিত্তিক ক্রসলিঙ্কার হল সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত জেল-ব্লকিং ক্রসলিঙ্কারগুলির মধ্যে একটি৷ তাদের মধ্যে, Cr³ ক্রসলিঙ্কার এবং HPAM এর মধ্যে ক্রসলিংকিং প্রতিক্রিয়া হার উচ্চ এবং নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন। উপরোক্ত সমস্যাগুলোর সমাধানের জন্য দেশ-বিদেশের গবেষকরা মূলত দুটি সমাধানের প্রস্তাব করেছেন।
3.1.1 একটি রেডক্স সিস্টেম ব্যবহার করা
এইচপিএএম-এর সাথে ক্রস-লিঙ্কিং প্রতিক্রিয়ায় Cr⁶ জড়। একটি হ্রাসকারী এজেন্ট যোগ করার মাধ্যমে, Cr⁶ কে Cr³ এ হ্রাস করা হয় এবং হ্রাসকারী এজেন্টের পরিমাণ সামঞ্জস্য করে, জেলেশন সময় নিয়ন্ত্রণ করা যায়। বর্তমানে, সোডিয়াম সালফাইট এবং থিওরিয়া হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবে অত্যন্ত কার্যকর বলে প্রমাণিত হয়েছে। ডাই কাইলি এবং অন্যরা HPAM, সোডিয়াম ডাইক্রোমেট এবং জৈব হ্রাসকারী এজেন্ট থিওরিয়া ব্যবহার করে একটি ধীরে ধীরে ক্রস-লিঙ্কিং ক্রোমিয়াম জেল সিস্টেম তৈরি করেছিলেন। যেহেতু থিউরিয়ার দুর্বল হ্রাস করার ক্ষমতা রয়েছে, তাই জেলেশনের সময় 8-10 দিনে পৌঁছায়। একটি নির্দিষ্ট ঘনত্বের সীমার মধ্যে, ক্রস-লিঙ্কার এবং থিওরিয়ার ভর ভগ্নাংশ হ্রাস পেলে, ক্রোমিয়াম জেল সিস্টেমের জেলেশন সময় প্রসারিত হয় এবং শক্তি বৃদ্ধি পায়। অতিরিক্ত থিওরিয়া Cr⁶ থেকে Cr³ হ্রাসকে ত্বরান্বিত করে, একটি নেটওয়ার্ক কাঠামোতে এইচপিএএম-এর ক্রস{11}}লিঙ্কিংকে ত্বরান্বিত করে, যার ফলে জেলেশনের সময় সংক্ষিপ্ত হয়। অতিরিক্ত ক্রস-লিঙ্কার ওভার-ক্রস-লিঙ্কিংয়ের দিকে পরিচালিত করে, ক্রস লিঙ্কযুক্ত সিস্টেমে স্থানীয় ডিহাইড্রেশন এবং সংকোচন-, জেল নেটওয়ার্কের ধারাবাহিকতা ব্যাহত করে এবং শক্তি হ্রাস করে। লিউ ওয়েনজিং এবং অন্যরা এইচপিএএম, ক্রস-লিঙ্কার পটাসিয়াম ডাইক্রোমেট, রিডুসিং এজেন্ট সোডিয়াম সালফাইট, এবং দুর্বল রিডিউসিং এজেন্ট সালফাইড (এইচএন) ব্যবহার করে ধীরে ধীরে ক্রস-লিঙ্কিং জেল সিস্টেম তৈরি করেছেন। HN যোগ করার পরে, জেলেশন সময় 5 ঘন্টা থেকে 17 ঘন্টা পর্যন্ত প্রসারিত হয়। সিস্টেমটি চমৎকার তাপমাত্রা এবং লবণ প্রতিরোধী, ভাল তাপীয় স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে এবং 50 g/L এর নিচে খনিজকরণ এবং 50-90 ডিগ্রি তাপমাত্রা সহ তেলের জলাধারে পানি-অবরোধ এবং প্রোফাইল নিয়ন্ত্রণের জন্য উপযুক্ত।
3.1.2 জটিল এজেন্টদের পরিচিতি
ক্রোমিয়াম আয়ন সমন্বয় ও বিনিময়ের জন্য এইচপিএএম-এর সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করার জন্য চেলেটিং এজেন্ট চালু করা হয় যাতে জেলেশন সময় নিয়ন্ত্রণ করা যায়। কার্বক্সিল গ্রুপ এবং কম আপেক্ষিক আণবিক ওজন সহ জৈব অ্যাসিডগুলি সাধারণত চেলেটিং এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন অ্যাসিটিক অ্যাসিড, প্রোপিওনিক অ্যাসিড, ম্যালোনিক অ্যাসিড, ল্যাকটিক অ্যাসিড এবং স্যালিসিলিক অ্যাসিড। অ্যালবোনিও এবং বার্টোসেক গ্লাইকোলিক অ্যাসিড, স্যালিসিলিক অ্যাসিড, ম্যালোনিক অ্যাসিড এবং অ্যাসিটিক অ্যাসিডের মতো চেলেটিং এজেন্ট ব্যবহার করেছেন এবং দেখেছেন যে গ্লাইকোলিক অ্যাসিড, স্যালিসিলিক অ্যাসিড এবং ম্যালোনিক অ্যাসিডের অ্যাসিটিক অ্যাসিডের তুলনায় জেল সিস্টেমে জেলেশন বিলম্ব করার ক্ষমতা রয়েছে, জেলেশন সময় অ্যাসিটিক অ্যাসিডের তুলনায় 12-33 গুণ বেশি। গাও ঝিওং এবং অন্যরা উচ্চ- ভ্যালেন্ট ধাতব আয়ন এবং জৈব অ্যাসিড ব্যবহার করে ধীর-গেলিং ক্রসলিঙ্কার সংশ্লেষিত করে, যা 1-15 দিনের মধ্যে সামঞ্জস্যযোগ্য জেলেশন সময় অর্জন করে।
3.2 PEI ধীরে ধীরে ক্রসলিঙ্কড পলিমার জেল সিস্টেম
ধাতব ক্রোমিয়াম-ভিত্তিক ধীরে ধীরে ক্রস-লিঙ্কিং পলিমার জেলেন্ট সিস্টেমের তাপমাত্রা 90 ডিগ্রির বেশি হয় না। উচ্চ-তাপমাত্রায়, উচ্চ-খনিজকরণের গঠনে, জেলেশনের সময় সংক্ষিপ্ত হয় বা ক্রস-লিঙ্কিং ঘটতে পারে না, ফলে জেল সিস্টেমের গঠনের গভীরে প্রবেশ করতে অক্ষমতা হয়। পলিথিলেনাইমাইন (সংক্ষেপে PEI) হল একটি পরিবেশ বান্ধব, কম-বিষাক্ত পলিমার। এর আণবিক গঠনে প্রচুর পরিমাণে প্রাথমিক, মাধ্যমিক এবং তৃতীয় অ্যামাইন গ্রুপ রয়েছে, যেগুলির অত্যন্ত উচ্চ রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া রয়েছে, যা এটিকে সর্বোচ্চ পরিচিত চার্জ ঘনত্বের সাথে ক্যাটানিক জৈব পলিমার করে তোলে।
এর বিশেষ আণবিক গঠনের কারণে, কিছু গবেষক PEI কে HPAM এর জন্য ক্রসলিংকিং এজেন্ট হিসেবে ব্যবহার করেন এবং এর ডেরিভেটিভগুলি প্রোফাইল কন্ট্রোল এবং তেলের কূপগুলিতে জল বন্ধ{0}}অ্যাপ্লিকেশানগুলিতে করেন৷ PEI নিউক্লিওফিলিক প্রতিস্থাপন প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে এইচপিএএম-এর অ্যামাইড গ্রুপের সাথে ক্রসলিংক করে, একটি প্রোফাইল কন্ট্রোল জেল সিস্টেম গঠন করে যা সাধারণত মাঝারি- থেকে নিম্ন-তাপমাত্রা (40-80 ডিগ্রি) ফর্মেশনে প্রয়োগ করা হয়। জিয়া হু এবং অন্যরা পদ্ধতিগতভাবে মাঝারি- থেকে নিম্ন-তাপমাত্রার অবস্থার মধ্যে PAM/PEI জেল সিস্টেমের জেলেশন প্রক্রিয়া এবং মূল পোরোসিটিতে এর প্লাগিং প্রভাব বিশ্লেষণ করেছেন। জেলেশন সময় 15 ঘন্টা থেকে 9 দিনের মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা প্রচলিত ধাতব আয়ন জেল সিস্টেমের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি।
যাইহোক, PAM এর সাথে PEI এর ক্রসলিংকিং প্রক্রিয়াটি তাপমাত্রার জন্য বেশ সংবেদনশীল; তাপমাত্রা যত বেশি হবে, ক্রসলিংকিং সময় তত কম হবে। বর্তমানে, উচ্চ-তাপমাত্রার গঠনে জেলেশন বিলম্বিত করার পদ্ধতিগুলির মধ্যে প্রধানত সিস্টেমের pH সামঞ্জস্য করা, ধাতব আয়ন প্রবর্তন করা এবং বড় সাইড-চেইন গ্রুপগুলি অন্তর্ভুক্ত করা অন্তর্ভুক্ত।
3.2.1 বিলম্বিত হওয়াতে pH সামঞ্জস্য করা
Polyethyleneimine (PEI) molecules contain a large number of positively charged imine groups, making them inherently basic substances. Zou Zhou's research found that under acidic conditions, the presence of H+ leads to the protonation of the positively charged PEI molecules, preventing the PAM/PEI gel system from gelling. Qin Yi and colleagues discovered that the gelling time of the PAM/PEI gel system is 15 minutes at 130°C under weakly alkaline conditions (pH=9), whereas under neutral conditions, the gelling time can be delayed up to 30 minutes. Mohammed and others systematically analyzed the effect of pH on the gelling of the HPAM/PEI gel system at 70–90°C by establishing a mathematical model. The results showed that the gel system gels fastest and most stably at pH=10.5; in strongly alkaline environments (pH>10.5), pH যত বেশি হবে, জেলিংয়ের সময় তত বেশি হবে এবং জেল সিস্টেমের সান্দ্রতা কম হবে এবং এটি জেলে ব্যর্থও হতে পারে।
3.2.2 ধাতব আয়নগুলিকে ধীর গতিতে জমা করা
যেহেতু ধাতব আয়নগুলি (Na, K, Ca²⁺, ইত্যাদি) PEI অণুর চার্জগুলিকে রক্ষা করতে পারে, তারা এর প্রতিক্রিয়াশীলতা কমাতে পারে এবং ক্রসলিংকিংয়ে প্রতিবন্ধক হিসাবে কাজ করতে পারে। NaCl এবং Na₂CO₃-এর মতো ধাতব লবণ ক্ষেত্রের মধ্যে প্রতিবন্ধক হিসেবে ব্যবহার করা হয়েছে। লি কিয়াং এবং অন্যরা একটি ন্যানো SiO₂/polyacrylamide (HPAM)/Polyethyleneimine (PEI) জেল সিস্টেম তৈরি করতে একটি রিইনফোর্সিং এজেন্ট হিসেবে cetyltrimethylammonium-পরিবর্তিত SiO₂ ব্যবহার করেছেন। যখন NaCl ঘনত্ব 0 mg/L থেকে বেড়ে 1.0×10⁵ mg/L, জেলেশন সময় 3 ঘন্টা থেকে 5 দিন বিলম্বিত হয়েছিল, কিন্তু জেলের শক্তি গ্রেড I থেকে G গ্রেডে হ্রাস পেয়েছে।
3.2.3 বিলম্বিতকরণের জন্য বড় সাইড-চেইন গ্রুপ প্রবর্তন করা হচ্ছে
বড় সাইড চেইন গ্রুপ (যেমন সালফোনেট গ্রুপ) পলিমার আণবিক চেইনের স্টেরিক বাধা বাড়াতে পারে, যা পলিমারের লবণ এবং তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা উভয়ই বাড়াতে পারে এবং জেলেশনের সময় বিলম্ব করতে পারে। Lü Junxian এবং অন্যান্যরা অ্যাক্রিলামাইড এবং 2-acrylamido-2-মিথাইলপ্রোপেন সালফোনিক অ্যাসিড মনোমার হিসাবে, অ্যাজোডিআইসোবিউটাইরামিডাইন হাইড্রোক্লোরাইড একটি সূচনাকারী হিসাবে এবং পলিথিলিনাইমাইন এবং N,N'-মিথিলেনবিসাক্রাইলামাইড ক্রসলিংকার হিসাবে ব্যবহার করেছিলেন। পলিমার ক্রসলিংকিংয়ের সাথে ফ্রি র্যাডিকাল পলিমারাইজেশনকে একত্রিত করে, তারা একটি উচ্চ-তাপমাত্রা বিলম্বিত ক্রসলিংকিং পলিমার প্লাগিং এজেন্ট, PM-1 তৈরি করেছে, যার সুবিধা রয়েছে যেমন উচ্চ জেল শক্তি এবং উচ্চ তাপমাত্রায় নিয়ন্ত্রণযোগ্য জেলেশন সময়। PM-1 প্লাগিং এজেন্ট সিস্টেমে, সালফোনিক অ্যাসিড গ্রুপের একটি বর্ধিত সামগ্রী জেল সিস্টেমের তাপ প্রতিরোধের উন্নতি করতে পারে এবং জেলেশনের সময়কে বিলম্বিত করতে পারে।
যদিও PEI এর বিষাক্ততা খুবই কম, তবে এর সংশ্লেষণ প্রক্রিয়া প্রচুর পরিমাণে দূষণ তৈরি করে। বর্তমানে প্রচলিত সংশ্লেষণ পদ্ধতি ইথানোলামাইনকে প্রারম্ভিক উপাদান হিসেবে ব্যবহার করে, যার মধ্যবর্তী পণ্যটি অত্যন্ত বিষাক্ত অ্যাজিরিডিন, এবং উৎপাদন প্রক্রিয়া প্রচুর পরিমাণে অ্যাসিডিক এবং ক্ষারীয় বর্জ্য জল তৈরি করে, যা উল্লেখযোগ্য পরিবেশের ক্ষতি করে। জার্মান কোম্পানী BASF ইথানোলামাইন বা ইথিলিন গ্লাইকোলের পলিকনডেনসেশনের মাধ্যমে PEI প্রস্তুত করার একটি পদ্ধতি তৈরি করেছে ইথিলিনেডিয়ামিনের সাথে, যা মধ্যবর্তী হিসাবে অ্যাজিরিডিন তৈরি করে না। যাইহোক, এই প্রতিক্রিয়াটির জন্য একটি ট্রানজিশন ধাতু অনুঘটকের প্রয়োজন, যা ব্যয়কে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে এবং এই পদ্ধতিটি PEI-এর আণবিক কাঠামোকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে না, যা অনিশ্চয়তার দিকে পরিচালিত করে এবং সম্ভবত লক্ষ্য পণ্যটি পেতে ব্যর্থ হয়।
4 বায়ো-ভিত্তিক টোন-সিলিং জেল সিস্টেম
পরিবেশ বান্ধব তেলক্ষেত্রের রাসায়নিকের সাথে ঐতিহ্যগত তেলক্ষেত্রের রাসায়নিকগুলি প্রতিস্থাপন করা ভবিষ্যতের উন্নয়নের অন্যতম প্রবণতা হয়ে উঠেছে। চিটোসান (CS) হল দ্বিতীয় সর্বাধিক প্রাচুর্যপূর্ণ প্রাকৃতিক পলিমার, যা কাইটিনের ডিসিটাইলেশন দ্বারা প্রস্তুত করা হয়। এটি একটি রৈখিক পলিস্যাকারাইড যার রাসায়নিক নাম P-(1,4)-2-অ্যামিনো-2-ডিঅক্সি-ডি-গ্লুকোজ এবং আণবিক সূত্র (C₆HnNO₄)ₙ। চিটোসানের আণবিক গঠন থেকে, এটি দেখা যায় যে চিটোসান আণবিক শৃঙ্খলে প্রচুর পরিমাণে হাইড্রক্সিল এবং প্রাথমিক অ্যামিনো গ্রুপ রয়েছে, যা অ্যালকিলেশন এবং অ্যাসিলেশনের মতো প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যেতে পারে। ঝাও শিচেং এবং অন্যরা তেল ফেজ হিসাবে #7 সাদা তেল, প্রতিক্রিয়াশীল মনোমার হিসাবে অ্যাক্রিলামাইড (এএম) এবং এএমপিএস এবং বিপরীত মাইক্রোইমালসন পদ্ধতিতে CS/P(AM-AMPS) মাইক্রোস্ফিয়ারগুলি প্রস্তুত করতে ক্রসলিংকিং এজেন্ট হিসাবে CS ব্যবহার করেছেন, যার গড় কণার আকার প্রায় 100 nm এবং তাপমাত্রা সহনশীলতা 20 ডিগ্রি উপরে। ইয়াং ইয়াং এবং অন্যরা একটি জৈব ক্রসলিঙ্কড চিটোসান জেল প্লাগিং এজেন্ট প্রস্তুত করার জন্য কাঁচামাল হিসাবে CS, N,N'-মিথিলেনবিসাক্রাইলামাইড (MBA), এবং আংশিকভাবে হাইড্রোলাইজড পলিঅ্যাক্রাইলামাইড (HPAM) ব্যবহার করেছেন। 120 ডিগ্রী তাপমাত্রা এবং 30,000 mg/L খনিজকরণের অবস্থার অধীনে, জেলেশনের সময় ছিল 16 ঘন্টা এবং জেলের শক্তি ছিল 170 Pa। 3.2-5.6 এর pH সীমার মধ্যে, pH হ্রাস পাওয়ার সাথে সাথে ক্রসলিংকিং প্রতিক্রিয়া ধীর হয়ে যায়, কিন্তু জেলের শক্তি হ্রাস পায়।
চিটোসান তার অনন্য আণবিক কাঠামোর কারণে বিভিন্ন ক্ষেত্রে গবেষণার ফোকাস হয়ে উঠেছে। যাইহোক, কাইটিন এমন একটি পদার্থ যা দ্রবীভূত করা অত্যন্ত কঠিন, এবং কাইটিনের ডিসিটাইলেশন প্রক্রিয়া প্রচুর পরিমাণে ক্ষারীয় বর্জ্য জল তৈরি করে, তাই দূষণ কমাতে আরও প্রক্রিয়ার উন্নতি প্রয়োজন।
5 উপসংহার
বর্তমানে, বাজারে প্রায় একশ ধরনের ব্লকিং এজেন্ট রয়েছে, কিন্তু খুব কমই উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-খনিজ গঠনের জন্য উপযুক্ত। পলিমার জেল ব্লকিং এজেন্টগুলি জেলেশনের সময় এবং জেলের শক্তি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে যখন খরচ তুলনামূলকভাবে কম হয়, এবং তাদের উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-খনিজকরণ গঠনে বিকাশের সম্ভাবনা রয়েছে।
পরিবর্তিত পলিঅ্যাক্রিলামাইড জেল সিস্টেম হাইড্রোফোবিক এবং বড় সাইড-শৃঙ্খল অনমনীয় গ্রুপ প্রবর্তন করে এর তাপমাত্রা এবং লবণ প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়, যার ফলে উচ্চ-তাপমাত্রা এবং উচ্চ-খনিজ গঠনের প্রয়োজনীয়তা পূরণ হয়।
ন্যানো-সিলিকা কণার প্রবর্তন পলিমার জেল সিস্টেমের তাপমাত্রা এবং লবণ প্রতিরোধ ক্ষমতাকে আরও উন্নত করতে পারে। যাইহোক, যখন ন্যানো-সিলিকা কণার ঘনত্ব খুব বেশি হয়, তখন তারা একত্রিত হওয়ার প্রবণতা দেখায়, ফলে জেলেশনের সময় সংক্ষিপ্ত হয় এবং জেলের শক্তি দুর্বল হয়।
প্রচলিত ফেনল-ফরমালডিহাইড এবং ক্রোমিয়াম-ভিত্তিক ক্রসলিঙ্কারগুলি বিষাক্ত, যেখানে উচ্চ-আণবিক-ওজন পলিইথিলিনাইমাইন ক্রসলিঙ্কারগুলির বিষাক্ততা খুব কম এবং বিলম্বিত ক্রসলিঙ্কিং প্রদর্শন করে, যা তাদের উচ্চ{{4}{4}{5} উচ্চ তাপমাত্রায় ব্যবহারের জন্য প্রতিশ্রুতিশীল করে তোলে৷ যাইহোক, তাদের উত্পাদন প্রক্রিয়া জটিল, ইথিলিনাইমাইন একটি অত্যন্ত বিষাক্ত মধ্যবর্তী হিসাবে, এবং উত্পাদনের সময় প্রচুর পরিমাণে বর্জ্য জল তৈরি হয়। অতএব, সংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার আরও অপ্টিমাইজেশন প্রয়োজন।
পরিবেশ বান্ধব তেলক্ষেত্র রাসায়নিকের সাথে ঐতিহ্যবাহী তেলক্ষেত্র রাসায়নিকের প্রতিস্থাপন ভবিষ্যতের উন্নয়ন প্রবণতাগুলির মধ্যে একটি হয়ে উঠেছে। চিটোসান হল দ্বিতীয় বৃহত্তম প্রাকৃতিক পলিমার উপাদান এবং এতে প্রচুর পরিমাণে হাইড্রক্সিল এবং প্রাথমিক অ্যামিনো গ্রুপ রয়েছে, যা অ্যালকিলেশন এবং অ্যাসিলেশনের মতো প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যেতে পারে, যা এটিকে ঐতিহ্যগত ক্রসলিংকিং এজেন্টগুলির একটি সম্ভাব্য বিকল্প করে তোলে। যাইহোক, কাইটিনের ডিসিটাইলেশন প্রক্রিয়া প্রচুর পরিমাণে ক্ষারীয় বর্জ্য জল তৈরি করে, তাই দূষণ কমাতে আরও প্রক্রিয়ার উন্নতি প্রয়োজন।
