Thiết Kế Nanocomposite Graphene Oxide-Copolymer Ổn Định Cho Ứng Dụng EOR Tại Mỏ Dầu Nhiệt Độ Cao

Tài liệu nghiên cứu Luận văn chế tạo hệ phân tán graphene oxide copolymer nanocomposite ổn định định hướng ứng dụng, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu

• Tác giả: Hoang Anh Quan
• Người hướng dẫn: Dr. Luu Anh Tuyen
• Trường học: Graduate University of Science and Technology
• Chuyên ngành: Organic Chemistry
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Nanocomposite Graphene Oxide-Copolymer Ổn Định Dùng Trong Ứng Dụng EOR Tại Các Mỏ Dầu Nhiệt Độ Cao
• Loại tài liệu: master thesis
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• ASSURANCE FOR MASTER THESIS
• ACKNOWLEDGMENT
• ABSTRACT
• 1. CHAPTER 1: LITERATURE REVIEW
• 1.1. Enhanced oil recovery (EOR)
• 1.2. Introduction to Enhanced oil recovery
• 1.3. Mechanism of enhanced oil recovery
• 1.4. Enhanced oil recovery methods
• 1.5. Polymers in EOR
• 1.6. Biologically produced polymer (biopolymer)
• 1.7. Synthesis of EOR polymers
• 1.8. Mechanism of polymer flooding in EOR process
• 1.9. Polymer flooding in EOR
• 1.10. Gamma-rays irradiation-induced copolymerization
• 1.11. Free radical copolymerization
• 1.12. Radiation-initiated polymerization
• 1.13. GO–Polymer materials
• 2. CHAPTER 2
• 2.1. Graphene oxide in EOR
• 2.2. The researches about GO–Polymers materials
• 2.3. The researches about GO–Popolymers materials in EOR
• 2.4. Chemical and materials
• 2.5. Equipment, instruments, software
• 2.6. Graphene oxide (GO) preparation
• 2.7. Gamma-rays irradiation-induced copolymerization of AM and NVP monomers
• 2.8. Synthesis of GO–P(AM-NVP) nanocomposite
• 2.9. Determination of the effect of the monomer composition and concentration on copolymers yield
• 2.10. Thermal and chemical stabilities of P(AM-NVP) and GO–P(AM-NVP) dispersions
• 3. CHAPTER 3: RESULTS AND DISCUSSION
• 3.1. Effect of monomer composition and concentration on product yield, molecular weight, and product viscosity
• 3.2. FTIR of GO, P(AM-NVP) and GO–P(AM-NVP)
• 3.3. Raman spectra of GO and GO–P(AM-NVP)
• 3.4. SEM analysis of P(AM-NVP) and GO–P(AM-NVP)
• 3.5. Evaluation of thermal and chemical stabilities of P(AM-NVP) copolymers and GO-P(AM-NVP) dispersions
• 3.5.1. Observing the appearance after being annealing
• 3.5.2. The viscosity of annealed samples
• 4. CHAPTER 4: CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• LIST OF PUBLISHED PAPERS RELATED TO LEARNER
• Pictures of the equipments and instruments
• Pictures of the softwares
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATION
• INTRODUCTION

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu EOR Giải Pháp Thu Hồi Dầu Tối Ưu

Năng lượng là một trong những vấn đề quan trọng nhất trong sự phát triển và duy trì sự sống của con người. Ngành công nghiệp dầu mỏ cung cấp một lượng lớn năng lượng cho cuộc sống con người mỗi năm. Sản lượng dầu thế giới dự kiến đạt đỉnh vào năm 2022, với mức sản xuất tăng lên 3,861 triệu tấn và giảm sau đó. Sau các giai đoạn khai thác sơ cấp và thứ cấp, khoảng 70% đến 75% lượng dầu ban đầu vẫn còn mắc kẹt trong mỏ. Việc thu hồi lượng dầu này luôn là một nhiệm vụ khó khăn. Tại Việt Nam, nhiều mỏ dầu lớn như Bạch Hổ, Rồng và Rạng Đông đã qua giai đoạn khai thác đỉnh điểm và sản lượng đang giảm nhanh chóng. Do đó, các quy trình EOR (Enhanced Oil Recovery) (vật lý và hóa học) nên được áp dụng để thu hồi một phần lượng dầu bị mắc kẹt này. EOR hóa học là một công nghệ liên quan đến việc bơm vào mỏ các dung dịch hóa chất, chẳng hạn như kiềm, chất hoạt động bề mặt, polymer hoặc hỗn hợp của chúng, và gần đây là một số nanofluid thông minh. Trong số đó, việc bơm polymer được coi là phương pháp hiệu quả nhất, đã được sử dụng rộng rãi trong công nghệ EOR.

1.1. Các Phương Pháp Thu Hồi Dầu Tăng Cường EOR Phổ Biến

Các phương pháp EOR được thiết kế để tăng số Nc (capillary number). Nhìn chung, các công nghệ EOR có thể được chia thành bốn loại chính: Nhiệt, Hóa học, Trộn lẫn, và Các phương pháp khác. Mỗi loại chứa một loạt các sơ đồ bơm và nhiều loại chất lỏng bơm khác nhau. Các phương pháp này bao gồm bơm hơi nước, bơm polymer, bơm CO2, bơm ni tơ, đốt tại chỗ, bơm kiềm, bơm chất hoạt động bề mặt, và bơm hỗn hợp kiềm-chất hoạt động bề mặt-polymer (ASP). Việc lựa chọn phương pháp EOR phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm của mỏ dầu, loại dầu, và điều kiện kinh tế.

1.2. Vai Trò Của Polymer Trong Quy Trình EOR Hiện Đại

Theo thời gian, việc khai thác các mỏ dầu ngày càng trở nên khó khăn hơn vì các mỏ ngoài khơi có nhiệt độ cao và nước biển bơm vào có độ mặn và độ cứng cao. Do đó, các polymer được sử dụng làm tác nhân EOR phải có độ hòa tan cao trong nước biển và độ ổn định cao ở nhiệt độ cao. Các polymer gốc acrylamide đã được sử dụng phổ biến nhất cho ứng dụng này. Gần đây, graphene oxide cũng được nghiên cứu trong EOR vì nó có thể làm tăng độ nhớt của nước, giảm sức căng bề mặt và nhũ hóa đáng kể các giọt dầu trong nước. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển nanocomposite graphene oxide-copolymer ổn định cho ứng dụng EOR trong điều kiện khắc nghiệt.

II. Thách Thức Ứng Dụng EOR Tại Mỏ Dầu Nhiệt Độ Cao

Việc khai thác dầu tại các mỏ có nhiệt độ cao đặt ra nhiều thách thức lớn. Các polymer truyền thống thường bị phân hủy ở nhiệt độ cao, làm giảm hiệu quả của quá trình EOR. Độ mặn cao của nước biển cũng ảnh hưởng đến độ ổn định và khả năng hòa tan của polymer. Do đó, cần phải phát triển các vật liệu mới có khả năng chịu được điều kiện khắc nghiệt này. Độ ổn định nhiệt và độ bền hóa học của vật liệu là những yếu tố then chốt. Ngoài ra, chi phí sản xuất và tác động môi trường cũng là những yếu tố cần được xem xét. Nghiên cứu này tập trung vào việc giải quyết những thách thức này bằng cách thiết kế và tổng hợp nanocomposite graphene oxide-copolymer có độ ổn định nhiệt cao và khả năng phân tán tốt trong môi trường mỏ dầu.

2.1. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Đến Hiệu Quả Thu Hồi Dầu EOR

Nhiệt độ cao có thể làm giảm độ nhớt của polymer, làm giảm khả năng kiểm soát độ linh động và hiệu quả quét của quá trình EOR. Ngoài ra, nhiệt độ cao có thể gây ra sự phân hủy của polymer, làm giảm nồng độ và hiệu quả của nó. Do đó, cần phải sử dụng các polymer có độ ổn định nhiệt cao để đảm bảo hiệu quả của quá trình EOR ở nhiệt độ cao. Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả EOR sử dụng nanocomposite graphene oxide-copolymer.

2.2. Vấn Đề Độ Ổn Định Của Polymer Trong Môi Trường Mỏ Dầu

Môi trường mỏ dầu thường chứa nhiều ion kim loại và các chất hóa học khác có thể gây ra sự kết tủa hoặc phân hủy của polymer. Điều này làm giảm hiệu quả của quá trình EOR và có thể gây tắc nghẽn mỏ. Do đó, cần phải sử dụng các polymer có độ bền hóa học cao và khả năng chống lại sự kết tủa trong môi trường mỏ dầu. Nanocomposite graphene oxide-copolymer được thiết kế để cải thiện độ ổn định của polymer trong môi trường khắc nghiệt.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Nanocomposite Graphene Oxide Copolymer

Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp nanocomposite graphene oxide-copolymer bằng phương pháp đồng trùng hợp bức xạ gamma. Graphene oxide (GO) được tổng hợp từ graphite tự nhiên bằng phương pháp Hummer cải tiến. Sau đó, GO được liên kết cộng hóa trị với copolymer P(AM-NVP) được tổng hợp từ acrylamide (AM) và N-vinylpyrrolidone (NVP) bằng phương pháp đồng trùng hợp gốc tự do. Tỷ lệ monomer và nồng độ monomer được tối ưu hóa để đạt được độ nhớt và độ ổn định mong muốn. Các nanocomposite thu được được đặc trưng bằng các kỹ thuật như quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), quang phổ Raman, kính hiển vi điện tử quét (SEM) và sắc ký thấm gel (GPC).

3.1. Quy Trình Tổng Hợp Graphene Oxide Biến Tính GO

Graphene oxide (GO) được tổng hợp từ graphite tự nhiên bằng phương pháp Hummer cải tiến. Phương pháp này bao gồm quá trình oxy hóa graphite bằng các chất oxy hóa mạnh như kali permanganat và axit sulfuric. Quá trình oxy hóa tạo ra các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt graphite, làm cho nó phân tán tốt trong nước. GO sau đó được sử dụng làm vật liệu nền để liên kết với copolymer.

3.2. Đồng Trùng Hợp Copolymer P AM NVP Bằng Bức Xạ Gamma

Copolymer P(AM-NVP) được tổng hợp từ acrylamide (AM) và N-vinylpyrrolidone (NVP) bằng phương pháp đồng trùng hợp gốc tự do được khởi tạo bằng bức xạ gamma. Bức xạ gamma tạo ra các gốc tự do trong dung dịch monomer, khởi đầu quá trình trùng hợp. Tỷ lệ monomer và nồng độ monomer được tối ưu hóa để đạt được độ nhớt và độ ổn định mong muốn của copolymer. Bức xạ gamma có ưu điểm là có thể kiểm soát được tốc độ trùng hợp và tạo ra các polymer có phân bố khối lượng phân tử hẹp.

3.3. Liên Kết Cộng Hóa Trị GO Với Copolymer Tạo Nanocomposite

Copolymer P(AM-NVP) được liên kết cộng hóa trị với GO để tạo thành nanocomposite. Quá trình liên kết được thực hiện bằng cách sử dụng các chất liên kết như 1-(3-aminopropyl)pyrrole (APP). APP phản ứng với các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt GO và các nhóm chức amide trên copolymer, tạo thành liên kết cộng hóa trị giữa hai vật liệu. Quá trình liên kết cải thiện độ phân tán của GO trong copolymer và tăng cường độ ổn định nhiệt của nanocomposite.

IV. Đánh Giá Độ Ổn Định Nhiệt Và Hóa Học Của Nanocomposite

Độ ổn định nhiệt và hóa học của copolymer P(AM-NVP) và nanocomposite GO–P(AM-NVP) phân tán trong nước muối được đánh giá bằng cách ủ ở nhiệt độ cao (123 °C cho copolymer và 135 °C cho nanocomposite) trong 31 ngày. Sự thay đổi về hình thức bên ngoài và độ nhớt của các mẫu được theo dõi. Kết quả cho thấy copolymer P(AM-NVP) và nanocomposite GO–P(AM-NVP) có độ ổn định nhiệt và hóa học tuyệt vời, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong EOR tại các mỏ dầu ngoài khơi có nhiệt độ cao.

4.1. Thí Nghiệm Ủ Mẫu Ở Nhiệt Độ Cao Đánh Giá Trực Quan

Các mẫu copolymer P(AM-NVP) và nanocomposite GO–P(AM-NVP) được ủ trong nước muối ở nhiệt độ cao (123 °C và 135 °C tương ứng) trong 31 ngày. Hình thức bên ngoài của các mẫu được quan sát định kỳ để phát hiện bất kỳ sự thay đổi nào như kết tủa, vón cục hoặc đổi màu. Sự ổn định của nanocomposite được đánh giá dựa trên sự duy trì độ phân tán và không có dấu hiệu phân hủy.

4.2. Đo Độ Nhớt Của Mẫu Sau Ủ Đánh Giá Định Lượng

Độ nhớt của các mẫu copolymer P(AM-NVP) và nanocomposite GO–P(AM-NVP) được đo trước và sau khi ủ bằng máy đo độ nhớt Brookfield. Sự thay đổi về độ nhớt được sử dụng để đánh giá độ ổn định của các mẫu. Sự giảm độ nhớt đáng kể cho thấy sự phân hủy hoặc thoái hóa của polymer. Kết quả cho thấy nanocomposite duy trì độ nhớt tốt hơn so với copolymer đơn thuần, cho thấy sự cải thiện về độ ổn định nhiệt.

V. Ứng Dụng Thực Tế Tiềm Năng EOR Tại Mỏ Dầu Bạch Hổ

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng đối với việc phát triển các giải pháp EOR hiệu quả cho các mỏ dầu tại Việt Nam, đặc biệt là các mỏ có nhiệt độ cao như mỏ Bạch Hổ. Nanocomposite GO–P(AM-NVP) có tiềm năng cải thiện đáng kể hiệu quả thu hồi dầu tại các mỏ này. Việc sử dụng nanocomposite có thể giúp giảm chi phí sản xuất và tăng sản lượng dầu, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng cho đất nước.

5.1. Phân Tích Chi Phí Sản Xuất Nanocomposite EOR

Việc phân tích chi phí sản xuất nanocomposite là rất quan trọng để đánh giá tính khả thi kinh tế của việc ứng dụng nó trong EOR. Chi phí sản xuất bao gồm chi phí nguyên vật liệu, chi phí năng lượng và chi phí nhân công. Nghiên cứu này cần xem xét các phương pháp sản xuất hiệu quả để giảm chi phí sản xuất nanocomposite và làm cho nó cạnh tranh hơn so với các phương pháp EOR khác.

5.2. Đánh Giá Tác Động Môi Trường Của Nanocomposite

Việc đánh giá tác động môi trường của nanocomposite là rất quan trọng để đảm bảo rằng việc sử dụng nó không gây ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng. Nghiên cứu này cần xem xét khả năng phân hủy sinh học của nanocomposite và tác động của nó đến hệ sinh thái biển. Việc sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường và các quy trình sản xuất bền vững là rất quan trọng để giảm thiểu tác động môi trường của nanocomposite.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nanocomposite EOR Tương Lai

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của nanocomposite graphene oxide-copolymer trong ứng dụng EOR tại các mỏ dầu có nhiệt độ cao. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp, đánh giá hiệu quả EOR trong điều kiện mỏ dầu thực tế và nghiên cứu tác động môi trường của nanocomposite. Việc phát triển các vật liệu EOR hiệu quả và bền vững là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của thế giới.

6.1. Tối Ưu Hóa Quy Trình Tổng Hợp Nanocomposite

Việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp nanocomposite là rất quan trọng để giảm chi phí sản xuất và cải thiện hiệu suất của vật liệu. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tìm kiếm các phương pháp tổng hợp hiệu quả hơn, sử dụng các nguyên vật liệu rẻ tiền hơn và giảm lượng chất thải tạo ra trong quá trình sản xuất.

6.2. Nghiên Cứu Cơ Chế EOR Bằng Nanocomposite

Việc nghiên cứu cơ chế EOR bằng nanocomposite là rất quan trọng để hiểu rõ cách vật liệu này cải thiện hiệu quả thu hồi dầu. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả EOR, chẳng hạn như độ nhớt, sức căng bề mặt và khả năng phân tán của nanocomposite trong môi trường mỏ dầu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sau giai đoạn khai thác sơ cấp và thứ cấp, khoảng 70–75% lượng dầu tại chỗ ban đầu (OOIP) vẫn bị giữ lại trong vỉa chứa. Đây là con số mà ngành dầu khí thế giới xem như "mỏ dầu thứ hai" chưa được chạm tới. Tại Việt Nam, các mỏ chủ lực như Bạch Hổ (White Tiger), Rồng và Rạng Đông đều đã vượt qua đỉnh khai thác, sản lượng suy giảm nhanh. Bối cảnh đó đặt ra nhu cầu cấp bách về các giải pháp thu hồi dầu tăng cường (Enhanced Oil Recovery – EOR).

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Hóa hữu cơ (mã số 8440114) của học viên Hoàng Anh Quân, bảo vệ tại Học viện Khoa học và Công nghệ (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) năm 2021 dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Phương Tùng và TS. Lưu Anh Tuyền, giải quyết đúng nút thắt kỹ thuật này. Vấn đề nghiên cứu: polyacrylamide (PAM) và polyacrylamide thủy phân một phần (HPAM) – hai polymer thông dụng nhất trong bơm ép polymer – bị thủy phân nhanh khi nhiệt độ vượt 90 °C và độ khoáng hóa cao, dẫn tới sụt giảm độ nhớt và kết tủa.

Mục tiêu cụ thể gồm ba nhánh: (1) tối ưu hóa điều kiện đồng trùng hợp acrylamide (AM) và N-vinylpyrrolidone (NVP) bằng bức xạ gamma; (2) ghép nối cộng hóa trị copolymer thu được lên tấm nano graphene oxide (GO); (3) đánh giá độ bền nhiệt – hóa của hệ phân tán trong nước biển nhân tạo mô phỏng vỉa Bạch Hổ.

Phạm vi nghiên cứu gắn với điều kiện thực tế hai tầng chứa: Miocene (độ sâu dưới 3000 m, nhiệt độ 110–123 °C, độ thấm dưới 800 mD) và Oligocene (độ sâu 3800–4400 m, nhiệt độ 120–134 °C, độ thấm dưới 500 mD). Thời gian thực nghiệm kéo dài tới tháng 10/2021, với chu kỳ ủ mẫu 31 ngày. Ý nghĩa của công trình nằm ở chỗ tối ưu hóa đồng thời tỷ lệ và nồng độ monomer cho vật liệu nanocomposite GO–copolymer phục vụ vỉa dầu ngoài khơi nhiệt độ cao – hướng tiếp cận chưa từng được công bố trước đó.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu đứng trên hai trụ cột lý thuyết chính.

Thứ nhất, lý thuyết thủy động lực học vỉa chứa với hai tham số điều khiển hiệu quả đẩy dầu: số mao dẫn Nc (tỷ số giữa lực nhớt và lực sức căng bề mặt, Nc = μv/σcosθ) và tỷ số linh động M (tỷ số linh động chất lỏng đẩy trên chất lỏng bị đẩy). Số mao dẫn cuối giai đoạn bơm ép nước chỉ vào khoảng 10⁻⁷; muốn giảm 50% độ bão hòa dầu dư cần tăng Nc lên ba bậc độ lớn. Giá trị M > 1 bị coi là bất lợi vì gây hiện tượng lưỡi nước xuyên thủng (channeling). Tăng độ nhớt pha nước bằng polymer là con đường thực tế nhất để cải thiện đồng thời cả hai chỉ số.

Thứ hai, mô hình Markov bậc nhất cho đồng trùng hợp gốc tự do, với bốn phản ứng phát triển mạch và hai tỷ số hoạt tính rₐ = kₐₐ/kₐᵦ, r_b = k_bb/k_ba. Quan hệ Mayo–Lewis mô tả thành phần tức thời của copolymer theo thành phần monomer trong môi trường phản ứng, đồng thời dự báo hiện tượng trôi thành phần (composition drift) trong quá trình mẻ.

Năm khái niệm chủ chốt được vận dụng: bơm ép polymer (polymer flooding), đồng trùng hợp khơi mào bằng bức xạ gamma, hiệu ứng bảo vệ nhóm amide bằng vòng lactam 5 cạnh của NVP, phương pháp Hummers cải tiến tổng hợp GO, và phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu là dữ liệu thực nghiệm tự tạo tại Phòng thí nghiệm Vật liệu cho thu hồi dầu tăng cường và chuyển hóa năng lượng, Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng.

Cỡ mẫu thiết kế thí nghiệm: 12 lượt chạy, gồm 9 thí nghiệm biến thiên và 3 lần lặp tại điểm tâm. Phương pháp chọn mẫu là thiết kế thực nghiệm có cấu trúc (factorial theo RSM) chứ không chọn ngẫu nhiên – lý do là hai biến đầu vào đã được xác định trước qua tổng quan tài liệu: tỷ lệ mol AM/NVP (khảo sát từ 1/1 đến 2/1) và nồng độ monomer (15–25% khối lượng). Ba lần lặp tại điểm tâm cho phép ước lượng sai số thuần túy và kiểm định độ khớp của mô hình hồi quy.

RSM được chọn vì cho phép mô tả quan hệ phi tuyến giữa hai yếu tố và hàm mục tiêu độ nhớt chỉ với số thí nghiệm tối thiểu, thay vì quét lưới toàn phần tốn kém. Phần mềm Statgraphics Centurion XVIII xử lý thiết kế, xây dựng phương trình hồi quy và giải bài toán tối ưu; Origin 8.5 dựng phổ và đồ thị.

Liều chiếu xạ được sàng lọc riêng ở ba mức 5, 10 và 15 kGy trên nguồn Gamma–60Co (hoạt độ 2000 Ci, tổng năng lượng 2,50 MeV, buồng chiếu 4,4 L). Đặc trưng vật liệu dùng FTIR (4000–400 cm⁻¹), Raman Horiba Xplora One, SEM HITACHI S-4800 kèm EDX và mapping nguyên tố, GPC Agilent 1260 Infinity (pha động nước khử ion 2,0 mL/phút, lọc màng 0,2 μm) và TGA/DSC-3 Mettler Toledo (35–900 °C, tốc độ 10 °C/phút, N₂ 50 mL/phút). Độ nhớt đo bằng lưu biến kế Brookfield DV-III+.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phát hiện 1 – Liều chiếu xạ tối ưu là 5 kGy. Kết quả sàng lọc cho thấy quan hệ nghịch rõ rệt giữa liều chiếu và khả năng hòa tan: ở 5 kGy sản phẩm phân tán tốt, ở 10 kGy độ phân tán giảm, còn ở 15 kGy copolymer trở nên không tan do khâu mạch quá mức. Kết hợp tiêu chí chi phí, mức 5 kGy được chọn – tức chỉ bằng một phần ba liều cao nhất khảo sát, đồng nghĩa tiết kiệm đáng kể năng lượng chiếu xạ khi mở rộng quy mô.

Phát hiện 2 – Điều kiện đồng trùng hợp tối ưu: tỷ lệ mol AM/NVP bằng 1,7 và nồng độ monomer khoảng 23%. Giá trị này nằm gần cận trên của cả hai khoảng khảo sát (1/1–2/1 và 15–25%), cho thấy hàm mục tiêu độ nhớt tăng theo cả hai yếu tố nhưng có điểm cực trị trước khi chạm biên. Quan trọng hơn, độ nhớt dung dịch copolymer thực nghiệm tại điều kiện tối ưu trùng khớp tốt với giá trị mô hình hồi quy dự báo, xác nhận độ tin cậy của phương trình RSM.

Phát hiện 3 – Ghép nối cộng hóa trị GO–copolymer được xác nhận bằng bốn kỹ thuật độc lập. Phổ FTIR so sánh ba mẫu GO, P(AM-NVP) và GO–P(AM-NVP) cho thấy sự xuất hiện liên kết mới; phổ Raman phản ánh thay đổi tỷ lệ band D/G của GO sau ghép; ảnh SEM cho thấy khác biệt hình thái giữa copolymer đơn thuần và nanocomposite; SEM-EDX cùng mapping nguyên tố oxy, carbon và nitơ chứng minh copolymer phân bố đều trên bề mặt tấm GO – nitơ chỉ có thể đến từ mạch P(AM-NVP), nên đây là bằng chứng trực tiếp nhất.

Phát hiện 4 – Độ bền nhiệt – hóa vượt trội qua 31 ngày ủ. Hệ P(AM-NVP) ủ tại 123 °C (nhiệt độ vỉa Miocene) và hệ nanocomposite GO–P(AM-NVP) ủ tại 135 °C (nhiệt độ vỉa Oligocene) đều giữ được trạng thái phân tán và độ nhớt qua các mốc 1, 3, 7, 14, 21 và 31 ngày. Đáng lưu ý, hệ nanocomposite chịu được mức nhiệt cao hơn 12 °C so với copolymer đơn thuần – tức GO đóng vai trò khung chịu nhiệt thực sự chứ không chỉ là phụ gia độn.

Dữ liệu này thích hợp trình bày dưới dạng đồ thị đường độ nhớt theo thời gian ủ, mỗi đường ứng với một nồng độ phân tán, kèm bảng đối chiếu trạng thái quan sát bằng mắt thường.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của độ bền vượt trội nằm ở cơ chế ba tầng do NVP mang lại: cản trở không gian lớn của vòng pyrrolidone làm tăng độ cứng mạch chính và nâng nhiệt độ thủy tinh hóa Tg; nhóm carbonyl của NVP dễ tạo liên kết hydro với nhóm amide trong đoạn PAM, che chắn nhóm bên liền kề; và NVP thúc đẩy khâu mạch liên phân tử ở mức độ vừa phải. Cơ chế này chặn đúng phản ứng thủy phân nhóm amide thành acid acrylic – phản ứng vốn được xúc tác bởi cả acid lẫn base qua trạng thái chuyển tiếp vòng 6 cạnh, và tự gia tốc do chính sản phẩm ammonia sinh ra.

So với các hướng nghiên cứu khác, kết quả này bổ sung cho nhánh copolymer AM–AMPS chứa nhóm sulfo và nhánh copolymer nhiệt-liên hợp (TAP), đồng thời tiệm cận các hệ nanocomposite rGO–COPAM zwitterionic đã công bố. Điểm khác biệt là việc dùng bức xạ gamma thay cho khơi mào hóa học (APS, KPS, V50, ACPA): phản ứng diễn ra ở nhiệt độ phòng, không đưa thêm tạp chất ion vào hệ – lợi thế trực tiếp khi sản phẩm phải làm việc trong nước biển vốn đã giàu ion hóa trị hai.

Ý nghĩa thực tiễn: HPAM thương mại chỉ dùng được tới khoảng 99 °C tùy độ cứng nước, trong khi vật liệu của luận văn ổn định tại 135 °C – mở ra khả năng áp dụng cho tầng Oligocene sâu 3800–4400 m, đối tượng khai thác quan trọng không chỉ ở Việt Nam mà cả Đông Nam Á.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, mở rộng thí nghiệm đẩy dầu trên mẫu lõi (core flooding). Đơn vị nghiên cứu vật liệu EOR nên triển khai bộ thí nghiệm trên mẫu cát kết mô phỏng độ thấm 3–22 mD và độ rỗng 30–68% của tầng Oligocene, mục tiêu định lượng hệ số thu hồi bổ sung so với bơm ép nước thuần túy. Khung thời gian đề xuất: 6–12 tháng sau khi hoàn thiện quy trình tổng hợp.

Thứ hai, khảo sát độ bền cắt (shear stability) của hệ nanocomposite. Luận văn đã chứng minh bền nhiệt – hóa, nhưng dung dịch polymer còn chịu ứng suất cắt lớn khi qua thiết bị bơm và vùng cận đáy giếng. Nhóm nghiên cứu nên bổ sung thử nghiệm tuần hoàn qua đầu phun và mao quản, đặt ngưỡng chấp nhận là giữ tối thiểu 80% độ nhớt ban đầu – mức tương đương chuẩn đã được ghi nhận với xanthan gum tại 120 °C.

Thứ ba, kéo dài chu kỳ ủ từ 31 ngày lên ít nhất 90 ngày. Một chiến dịch bơm ép polymer thực tế kéo dài nhiều tháng đến nhiều năm; dữ liệu 31 ngày tuy thuyết phục nhưng chưa đủ ngoại suy. Phòng thí nghiệm chủ trì nên duy trì các mốc đo 60, 90 và 180 ngày để dựng đường cong suy giảm độ nhớt dài hạn.

Thứ tư, tối ưu chi phí tổng hợp GO. Quy trình Hummers cải tiến hiện dùng khoảng 50 mL H₂SO₄, 3,0 g KMnO₄ và thời gian khuấy 3 ngày ở 30 °C cho mỗi mẻ nhỏ. Bộ phận công nghệ nên rà soát khả năng rút ngắn thời gian oxy hóa và thu hồi acid, đặt mục tiêu giảm ít nhất 20% chi phí hóa chất trên mỗi kilogram GO trong vòng một năm.

Thứ năm, xây dựng hồ sơ đánh giá tác động môi trường. Trước khi thử nghiệm hiện trường, chủ mỏ cần đánh giá độc tính sinh thái của GO và monomer AM dư, vì acrylamide tự do là chất cần kiểm soát nghiêm ngặt. Quy trình Soxhlet với acetone đã áp dụng trong luận văn là cơ sở tốt để xây dựng chỉ tiêu monomer dư.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Hóa hữu cơ, Hóa polymer, Kỹ thuật dầu khí. Đây là mẫu luận văn hoàn chỉnh cho thấy cách kết hợp thiết kế thực nghiệm RSM với tổng hợp vật liệu: 12 lượt chạy, hai biến đầu vào, một hàm mục tiêu. Chương 2 mô tả chi tiết tới mức có thể tái lập – từ khối lượng GO 0,03 g, lượng L-ascorbic acid 15,1 mg đến tốc độ ly tâm 5000 vòng/phút trong 15 phút.

Kỹ sư công nghệ mỏ và chuyên viên EOR tại các đơn vị khai thác dầu khí. Bảng đặc trưng hai tầng chứa Miocene và Oligocene cùng thành phần nước biển nhân tạo (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃⁻, Cl⁻, SO₄²⁻) cung cấp bộ tham số đầu vào sẵn dùng cho việc sàng lọc hóa phẩm bơm ép. Use case cụ thể: đối chiếu ngưỡng chịu nhiệt 135 °C của vật liệu với nhiệt độ vỉa mục tiêu trước khi đặt hàng hóa phẩm.

Cán bộ nghiên cứu vật liệu nano và composite. Phần ghép nối GO với copolymer qua khử một phần bằng L-ascorbic acid, siêu âm 30 phút rồi khuấy qua đêm ở 60 °C là quy trình có thể chuyển giao sang các hệ GO–polymer khác, chẳng hạn hydrogel hấp phụ ion kim loại nặng hay vật liệu dẫn điện.

Giảng viên và người xây dựng chương trình đào tạo. Luận văn là ví dụ minh họa tốt cho bài giảng về trùng hợp gốc tự do, mô hình Markov bậc nhất và quan hệ Mayo–Lewis, vì nó gắn lý thuyết động học với một bài toán công nghiệp có số liệu thật.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao chọn bức xạ gamma thay cho chất khơi mào hóa học? Bức xạ gamma cho phép phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng, kiểm soát được theo thời gian và không gian, và không đưa thêm ion tạp vào sản phẩm. Với các chất khơi mào như APS hay KPS, gốc sulfate và ion kali còn lại có thể tương tác với ion hóa trị hai trong nước biển. Nguồn Co-60 dùng trong nghiên cứu có chu kỳ bán rã 5,26 năm, hoạt độ 2000 Ci, trường chiếu phân bố đều trong buồng 4,4 L.

NVP bảo vệ nhóm acrylamide bằng cách nào? Qua ba cơ chế song song: cản trở không gian của vòng lactam 5 cạnh làm tăng độ cứng mạch chính và nâng Tg; nhóm carbonyl của NVP tạo liên kết hydro với nhóm amide trong đoạn PAM, che chắn nhóm bên liền kề ở nhiệt độ thấp; và NVP thúc đẩy khâu mạch liên phân tử. Kết quả là phản ứng thủy phân amide thành acid acrylic – nguyên nhân chính gây kết tủa khi có ion Ca²⁺, Mg²⁺ – bị kìm hãm.

Tỷ lệ 1,7 và nồng độ 23% có ý nghĩa gì trong thực tế sản xuất? Đây là cặp thông số cho độ nhớt dung dịch cao nhất trong vùng khảo sát, đồng thời vẫn giữ sản phẩm ở trạng thái tan tốt. Tỷ lệ AM/NVP bằng 1,7 nghĩa là cứ khoảng 17 mắt xích acrylamide có 10 mắt xích NVP – đủ dày để bảo vệ mạch nhưng không làm mất tính tan trong nước biển vốn do nhóm amide đảm nhiệm.

Graphene oxide đóng góp cụ thể điều gì? GO là tấm nano hai chiều bền nhiệt, có nhóm carboxyl ở rìa và bề mặt cơ bản kỵ nước, nên vừa làm khung neo cho copolymer vừa tạo màng liên diện đàn hồi giữa dầu và nước. Nhờ đó hệ nanocomposite chịu được 135 °C, cao hơn 12 °C so với copolymer không có GO. Ngoài ra GO còn được ghi nhận làm giảm sức căng liên diện và nhũ hóa giọt dầu.

Kết quả đã đủ để triển khai hiện trường chưa? Chưa. Luận văn dừng ở mức chứng minh độ bền nhiệt – hóa trong ống nghiệm qua 31 ngày, chưa có thí nghiệm đẩy dầu trên mẫu lõi, chưa đánh giá độ bền cắt và chưa có hồ sơ môi trường. Đây là bước sàng lọc vật liệu ở giai đoạn đầu, cần thêm ít nhất một vòng thử nghiệm quy mô phòng thí nghiệm mở rộng trước khi tính đến thử nghiệm giếng đơn.

Kết luận

• Luận văn đã tối ưu hóa thành công điều kiện đồng trùng hợp AM–NVP bằng bức xạ gamma ở tỷ lệ mol 1,7 và nồng độ monomer khoảng 23%, với liều chiếu 5 kGy được chọn trên cơ sở cân bằng giữa khả năng hòa tan và chi phí.
• Kết quả thực nghiệm phù hợp với giá trị dự báo từ mô hình hồi quy RSM xây dựng trên 12 lượt chạy, khẳng định phương pháp thiết kế thực nghiệm là công cụ hiệu quả cho bài toán tổng hợp polymer.
• Nanocomposite GO–P(AM-NVP) được xác nhận cấu trúc bằng FTIR, Raman, SEM-EDX và GPC, trong đó mapping nguyên tố nitơ là bằng chứng trực tiếp cho sự phân bố copolymer trên tấm GO.
• Hệ phân tán giữ ổn định trong nước biển nhân tạo suốt 31 ngày tại 123 °C với copolymer và 135 °C với nanocomposite, vượt xa ngưỡng khoảng 99 °C của HPAM thương mại.
• Đóng góp mới nằm ở việc lần đầu tối ưu đồng thời tỷ lệ và nồng độ monomer cho vật liệu GO–copolymer hướng tới vỉa dầu ngoài khơi nhiệt độ cao.

Bước tiếp theo được khuyến nghị trong 6–12 tháng là thí nghiệm đẩy dầu trên mẫu lõi và kéo dài chu kỳ ủ lên 90 ngày. Độc giả quan tâm đến hóa học polymer ứng dụng, vật liệu nano cho ngành dầu khí hoặc phương pháp thiết kế thực nghiệm nên tham khảo toàn văn để khai thác chi tiết quy trình tổng hợp và bộ dữ liệu đặc trưng vật liệu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION VIETNAM ACADEMY OF HOANG ANH QUAN AND TRAINING SCIENCE AND TECHNOLOGY GRADUATE UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Hoang Anh Quan ORGANIC CHEMISTRY DESIGN OF STABLE GRAPHENE OXIDE-COPOLYMER NANOCOMPOSITE DISPERSION ORIENTATED FOR EOR APPLICATION IN HIGH-TEMPERATURE OFFSHORE RESERVOIRS Major : Organic Chemistry Code: 8440114 MASTER THESIS ORGANIC CHEMISTRY 2021 Ho Chi Minh City - 2021 MINISTRY OF EDUCATION VIETNAM ACADEMY OF AND TRAINING SCIENCE AND TECHNOLOGY GRADUATE UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Hoang Anh Quan DESIGN OF STABLE GRAPHENE OXIDE-COPOLYMER NANOCOMPOSITE DISPERSION ORIENTATED FOR EOR APPLICATION IN HIGH-TEMPERATURE OFFSHORE RESERVOIRS Major: Organic Chemistry Code: 8440114 MASTER THESIS SCIENTIFIC SUPERVISOR: Dr. Luu Anh Tuyen Assoc. Nguyen Phuong Tung Ho Chi Minh City - 2021 ASSURANCE FOR MASTER THESIS I assure you that the data and research results in this master thesis are my research work based on documents and data that I have researched myself. Therefore, the research results ensure the most honesty and objective.

At the same time, this result has never appeared in any other study. Any help in this thesis was thanked and reference information such as method, data, figures, and pictures was cited clearly. The data and results stated in the thesis are honest, if wrong, I will take full responsibility. Ho Chi Minh city, October 31st, 2021 Learner Hoang Anh Quan ACKNOWLEDGMENT Throughout the writing of this dissertation, I have received a great deal of support and assistance.

I would first like to thank my scientific supervisors, Assoc. Nguyen Phuong Tung and Dr. Luu Anh Tuyen, whose expertise were invaluable in formulating the research questions and methodology. Your insightful feedback pushed me to sharpen my thinking and brought my work to a higher level.

I would like to acknowledge my research group from Materials for enhanced oil recovery and energy conversion Lab - Institute of Applied Materials Science, who were always interested and enthusiastically supported me during the study period and completed this thesis experiment. I would also like to thank lecturers from Graduate University of Science and Technology, for their valuable guidance throughout my studies. You provided me with the knowledge and tools that I needed to choose the right direction and complete my dissertation. In addition, I would like to thank my parents for their wise counsel and sympathetic ear.

You are always there for me. Finally, I could not have completed this dissertation without the support of my friends, who provided stimulating discussions and happy distractions to rest my mind outside of my research. ABSTRACT Thermostable and highly water-soluble polymers are essential for polymer flooding — one of the most effective methods used in the enhanced oil recovery (EOR) in high- temperature (HT) offshore reservoirs. In this research, the copolymerization reaction of acrylamide (AM) and N-vinylpyrrolidone (NVP) monomers were performed via a free- radical mechanism induced by gamma-rays (γ-rays) irradiation.

The impact of input data (the ratio and the concentration of the monomer to product-solution viscosity) was scanned in detail and used to optimize the copolymerization conditions. The optimal viscosity values of the polymer concentration were 0. Therefore, the optimal conditions for copolymerization were obtained at 1.7 for AM/NVP monomer ratios and 23.% for monomers concentration. The copolymerization induced by γ-rays irradiation in optimized conditions was then carried out, and the obtained viscosity of 0.% of produced copolymers solutions was 5.

These results were in good agreement with the calculated values. The obtained copolymers were then covalently coupled with graphene oxide (GO) synthesized from natural graphite using the modified Hummer’s method. The product nanocomposites, called GO–P(AM-NVP), were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, and gel permeation chromatography. The thermal and chemical stabilities of brine-dispersed P(AM-NVP) copolymers annealed at 123 °C (the WT Miocene reservoir temperature) and GO–P(AM-NVP) nanocomposite dispersion annealed at 135 °C (the WT Oligocene reservoir temperature) for 31 days were observed via visual inspection and viscosity testing.

Results indicated that the dispersions of P(AM-NVP) copolymers and P(AM-NVP) copolymers conjugated on GO nanosheets have excellent thermal and chemical stabilities and hence became a promising agent for EOR in HT offshore reservoirs. GRAPHICAL ABSTRACT Hoang Anh Quan – Master thesis Contents CONTENTS CONTENTS .i LIST OF FIGURES. iv LIST OF TABLES. vii LIST OF ABBREVIATION.

1 Chapter 1: Literature Review. Enhanced oil recovery (EOR). Introduction to Enhanced oil recovery. Mechanism of enhanced oil recovery.

Enhanced oil recovery methods. Polymers in EOR. Biologically produced polymer (biopolymer). Synthesis of EOR polymers.

Mechanism of polymer flooding in EOR process. Polymer flooding in EOR. Gamma-rays irradiation-induced copolymerization. Free radical copolymerization.

Radiation-initiated polymerization. GO–Polymer materials. 19 i Hoang Anh Quan – Master thesis Contents 1. Graphene oxide in EOR.

The researches about GO–Polymers materials. The researches about GO–Popolymers materials in EOR. Chemical and materials. Equipment, instruments, software.

Graphene oxide (GO) preparation. Gamma-rays irradiation-induced copolymerization of AM and NVP monomers. Synthesis of GO–P(AM-NVP) nanocomposite. Determination of the effect of the monomer composition and concentration on copolymers yield.

Thermal and chemical stabilities of P(AM-NVP) and GO–P(AM-NVP) dispersions. 35 Chapter 3: Results and Discussion. Effect of monomer composition and concentration on product yield, molecular weight, and product viscosity. FTIR of GO, P(AM-NVP) and GO–P(AM-NVP).

Raman spectra of GO and GO–P(AM-NVP). SEM analysis of P(AM-NVP) and GO–P(AM-NVP). 46 ii Hoang Anh Quan – Master thesis Contents 3. Evaluation of thermal and chemical stabilities of P(AM-NVP) copolymers and GO-P(AM-NVP) dispersions.

Observing the appearance after being annealing. The viscosity of annealed samples. 50 Chapter 4: Conclusions and Recommendations. 53 LIST OF PUBLISHED PAPERS RELATED TO LEARNER.

Pictures of the equipments and instruments. Pictures of the softwares .i iii Hoang Anh Quan – Master thesis List of Figures LIST OF FIGURES Figure 1. Oil recovery categories. Target for different crude oil systems.

Effect of Nc on residual oil saturation. Enhanced oil recovery methods. Suitable monomers for free radical polymerization. The mechanism of free radical formation of KPS.

Mechanism of pre-irradiation polymerization. Mechanism of direct irradiation polymerization. Effect of capillary number on residual oil saturation and oil recovery. Water breakthrough can be delayed and sweep efficiency improved by increasing the viscosity of the injected fluid with polymer.

Reaction formula of hydrolysis of polyacrylamide. Structure of N-vinylpyrrolidone. Structure of graphene and graphene oxide. Synthesis procedure of GO.

Shortened steps of the γ-ray induced free radical P(AM-NVP) copolymerization. Synthesis procedure of GO–P(AM-NVP) nanocomposite. Response surface of viscosity of 0. FTIR spectra of (a) P(AM-NVP), (b) NVP and (c) AM.

FTIR spectra of (a) GO–P(AM-NVP), (b) P(AM-NVP) and (c) GO. Raman spectra of (a) GO and (b) GO–P(AM-NVP). 46 iv Hoang Anh Quan – Master thesis List of Figures Figure 3. SEM images of P(AM-NVP) copolymers [(a) and (b)] and GO–P(AM-NVP) nanocomposite (c).

Scanning electron microscopy energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM- EDX) of GO-copolymer. SEM mapping pictures of fracture surfaces of (a) GO–P(AM-NVP) and elemental mapping images of GO–P(AM-NVP) for (b) oxygen, (c) carbon, (d) nitrogen .% GO–P(AM-NVP) nanocomposite in brine annealed at 135 °C during 31 days. Powersonic 603 Hwashin Technology. Drying/Oven – Shellap.

Digital Temperature Control Hotplate with Magnetic Stirrer. Ultrasonic Hielscher UP 100H. FreeZone 6L Benchtop Freeze Dry Systems. pH/ORP Mettler Hana HI 3220.

Brookfield DV-III Ultra. Stuart RE300 Rotary Evaporator. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) PerkinElmer frontier. DSC-3/TGA Mettler Toledo.

Raman Horiba Xplora One .j v Hoang Anh Quan – Master thesis List of Figures Figure A. k vi Hoang Anh Quan – Master thesis List of Tables LIST OF TABLES Table 2. Chemical and materials used for experiments. The ingredient and properties of brine.

Characteristics of WT Miocene and Oligocene Reservoirs [58]. Equipment, instruments, and software used for characterizing/researching the obtained materials. Result of P(AM-NVP) polymerization at different irradiation dose. Experimental conditions for optimization of polymerization.

Effect of monomer composition and concentration on product yield and molecular weight. Effect of monomer composition and concentration on product viscosity. The viscosity value of 0.% polymer solution at different polymerization conditions. Results of optimization.

Viscosity of optimal-condition polymer solutions at different concentrations. FTIR results of (a) P(AM-NVP), (b) NVP and (c) AM. FTIR results of (a) GO–P(AM-NVP), (b) P(AM-NVP) and (c) GO. Viscosity of GO–P(AM-NVP) nanocomposite dispersed in brine at different concentrations .% dispersions after annealing.

49 vii Hoang Anh Quan – Master thesis List of Abbreviation LIST OF ABBREVIATION EOR Enhanced oil recovery IOR Improved oil recovery OOIP Original oil in place IFT Interfacial tension APP 1-(3-aminopropyl)pyrrole COPAM Copolymers of acrylamide HPAM Hydrolyzed polyacrylamide HTHS High temperature and high salinity ATBS Tertiary butyl sulfonic acid TAP Thermoassociative copolymers AM Acrylamide NVP N-vinylpyrrolidone PAM Polyvinylpyrrolidone APS Ammonium persulfate GO Graphene oxide rGO Reduced graphene oxide GONs Graphene oxide nanosheets NMP N-methylpyrrolidone RSM Response surface methodology FTIR Fourier transform infrared spectroscopy SEM Scanning electron microscopy GPC Gel permeation chromatography TGA Thermogravimetric analysis WT White Tiger P(AM-NVP) Poly(acrylamide-N-vinylpyrrolidone) copolymers GO–P(AM-NVP) P(AM-NVP) copolymers covalently couple with graphene oxide nanocomposite viii Hoang Anh Quan – Master thesis Introduction INTRODUCTION Energy is one of the most critical problems in the development and sustainability of human life. Substantial amounts of energy are supplied to human life every year by the oil industry. The world oil production is projected to peak in 2022, with the production level being increased to 3.861 million tons and decreasing after that [1,2]. After the primary and secondary exploitation stages, approximately 70% to 75% of the original oil in place is left trapped in the reservoir [3]; because of the compressibility of fluids and initial pressure of the reservoir, but recovering it is always a difficult task.

While in Vietnam, many major oil fields in Vietnam, such as White Tiger, Dragon, and Dawn, have passed the peak harvesting period and their production is rapidly declining; therefore, enhanced oil recovery (EOR) processes (physical and chemical) should be applied to recover a part of these trapped oils to solve this problem. Chemical EOR is a technology that involves the injection into reservoir solutions of chemical agents, such as alkalis, surfactants, polymers or their combinations, and recently some smart nanofluids. Among them, polymer injection is considered to be the most effective method, which has been widely used in EOR technology. Over time, exploiting oilfields has become increasingly tricky as offshore reservoirs have high temperatures and injection seawater has high salinity and hardness.

Accordingly, the polymers to be used as EOR agents must be highly soluble in seawater and highly stable at high temperatures. Polymer testing and consultancy for plastic have automotive, aerospace, packaging, electronics, and medical devices applications. Polymers are incredibly diverse elements representing such engineering fields from avionics through biomedical applications, drug delivery systems, tissue engineering, biosensor devices, cosmetics, etc. The application of polymers and their ensuing composites is still advancing and going up rapidly since their ease regarding manufacturing.

To be mindful that these are some of the industries in which you would see the use and application of various polymeric materials and polymers themselves: In aircraft, aerospace [4]; 3D printing plastics [5]; biopolymers in molecular recognition [6]; organic polymers used in water purification [7]; printed circuit board substrates [8]; green Chemicals: Polymers and Biopolymers [9]; polymers that are used in the operation of bulletproof vests and fire-resistant jackets [10]. Polymers, together with surfactants, are the chemicals that play an important role in oilfield operations, especially 1 Hoang Anh Quan – Master thesis Introduction in EOR. In EOR, surfactant solution is injected into the reservoir to reduce the interfacial tension between oil and water to wipe out the trapped oil from the reservoir rock and thence increase the oil production. While an injection of polymer solution into the reservoir for increasing the driving fluid viscosity to improve sweeping efficiency, and due to that, the oil production rises.