Multiphase flow displacement application of novel green nanoparticle synthesis in glycerol and reconfigurable nanoemulsions in reservoir-on-a-chip
Gliserol içerisinde yeni yeşil nanoparçacık sentezinin ve yeniden şekillendirilebilir nanoemülsiyonların çip-üstü-rezervuar platformunda çok fazlı akışa uygulanması
- Tez No: 844390
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLEND ORTAÇ, DR. ÖĞR. ÜYESİ GURKAN YESILOZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Nanoparçacılar (NP), nanoakışkanlar ve su içerisinde yağ (O/W) nano/mikro emülsiyonları, ileri petrol kazanımı (EOR) gibi çok fazlı akış sürülme (akış yer değiştirmesi) uygulamalarındaki potansiyel kullanımları olduğu için yoğun bir şekilde araştırılmıştır. Bununla birlikte, metal nanoparçacıkların ve yağ içinde su nanoemülsiyonlarının (W/O) potansiyeli, altta yatan mekanizmaların yeterince incelenmemesi nedeniyle tam olarak açığa çıkarılmamıştır. Dahası, çoğu nanoakışkan rezervuarlarda toksisite riski oluşturur ve geleneksel olarak sentezlenen nanoakışkanların yüksek polidispersite indeksi, yer değiştirme verimliliğini olumsuz etkiler. Bu calısmada, akış sürülme verimliliklerinin etkisini araştırmak icin ultra-küçük gümüş nanopartiküllerden (NP'ler) olusan yeni nesil bir yesil nanoakışkan ve yeniden şekillendirilebilir nanoemulsiyonları iceren iki enjeksiyon sıvısı sentezlendi. Gümüş NP'lerin sentezi, özel tasarlanmış bir mikroakışkan (MF) çip içinde, 18 omega şekilli mikro-mikser kullanılarak gerçekleştirildi. Bu sentezde, umut vadeden yeşil çözgen ve çeşitli konsantrasyonlarda (10-80 %) indirgeyici madde olarak gliserol kullanıldı ve aynı anda toplu sentezden elde edilen sonuçların karşılaştırılması yapıldı. İlginç bir şekilde, deney bulguları, farklı parametreleri değiştirerek, küresel gümüş nanoparçacıklarının ortalama çapının
Özet (Çeviri)
Nanofluids and oil in water (O/W) nano/micro emulsions have been extensively investigated for their potential in multiphase displacement applications such as enhanced oil recovery (EOR). However, the potential of metal nanofluids and water-in-oil nanoemulsions (W/O) has not been readily studied and the underlying mechanisms are yet to be investigated. Moreover, most nanofluids pose toxicity risks to reservoirs, and a high polydispersity index of conventionally synthesized nanofluids adversely impacts displacement efficiencies. Hence, in this study, we synthesized two injection fluids including, a novel green nanofluid comprising of ultra-small silver nanoparticles (NPs) in glycerol and reconfigurable nanoemulsions to investigate their impact on displacement efficiencies. We have carried out the synthesis of green nanofluid comprising silver NPs in a customized microfluidic (Mf) chip, with 18 omega-shaped micromixers, by using glycerol as a promising green solvent and reducing agent at various concentrations (10-80 %), and simultaneous comparison of the results from batch synthesis. Interestingly, the experimental findings depicted that by varying different parameters, the spherical silver nanoparticles with an average ultra-small particle diameter of < 2nm were obtained at all glycerol concentrations (10-80 %) and variables, as compared to batch synthesis (giving a yield of 10-fold larger particles). The synthesis was then confirmed by Dynamic Light scattering (DLS), UV-visible spectroscopy, and Tunnelling Electron Microscope (TEM). Subsequently, the displacement efficiencies were then investigated in a reservoir-on-a-chip platform (filled with fluorescence-doped oil) for real-time visualization, quantification and pore-scale investigation. The measurement data for green nanofluid revealed the wettability alteration and IFT reduction with the increase in viscosity and size of NPs. No significant effect of the IFT on sweep efficiencies was observed, however, the contact angle of the injection fluids shifted from an oil-wet state (101◦ -113◦ ) towards an intermediate wettability state (90◦ -97◦ ) over 2 minutes. A shift towards intermediate wettability in a short time indicated the influence of AgNPs in displacing oil ganglia by structural disjoining pressure. It was reported that a critical glycerol viscosity (30 %) was essential to increase the sweep efficiency by 5 % in microfluidics-synthesized nanofluid (1.7 nm) and by 8 % in benchtop synthesized nanofluid (3.3 nm). Finally, the NPs-surfactant assemblies between SiO2 and Poly[dimethylsiloxane-co-(3-aminopropyl)methylsiloxane] copolymer were investigated for the synthesis of reconfigurable nanoemulsions. The buckling phenomena was confirmed between pH 5 and 6 and nanoemulsions were synthesized with 3 different Oil: NPs concentrations i.e., 80:20, 70:30 and 60:40 at pH 3, 5, 6, and 8 (pH 3 and 8 taken as control groups). The sweep efficiency gradually increased in the order of 60:40 < 70:30 < 80:20, with the highest sweep efficiency obtained in the case of 80:20 nanoemulsions at pH 5, pH 6 and pH 5 in case of 70:30 nanoemulsions respectively, due to the displacement of oil because of formation of wedge film and in-situ emulsification.
Benzer Tezler
- Numerical simulation of single and multiphase flows using incompressible smoothed particle hydrodynamics
Başlık çevirisi yok
AMIR ZAINALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET YİLDİZ
- Zorlanmış salınımlı dikey akışta gözenekli ortamın ısı geçişine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigations on the effect of porous media on heat transfer from vertical forced oscillated fluid flow
ESRA KEŞAF
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. ERSİN SAYAR
- Hemodynamic characterization of heart and venous valves based on multi-phase blood flow and FSI modelling
Çok fazlı kan akışı ve FSI modellemesine dayalı kalp ve venöz kapakçıkların hemodinamik karakterizasyonu
REZA DARYANI
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÇELEBİ
- Prediction of multiphase flow properties from nuclear magnetic resonance imaging
Nükleer magnetik rezonans görüntüleme ile çok fazlı akış özelliklerinin tayini
TÜRKER KARAMAN
Doktora
İngilizce
2009
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİROL DEMİRAL
PROF. DR. SERHAT AKIN
- Improved multiphase smoothed particle hydrodynamics
Başlık çevirisi yok
MOSTAFA SAFDARİ SHADLOO
Doktora
İngilizce
2013
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YILDIZ