석유증진회수에 적합한 나노 에멀젼의 제조 및 필터링 시험 분석

Abstract

최근 나노기술을 이용한 석유증진회수기술은 미국을 중심으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 지금까지의 연구에서는 주로 다공성 매체 내 나노입자의 유동특성이나 나노 에멀젼 자체의 안정성 평가에만 중점을 두었으며, 다공성 매체 내 나노 에멀젼의 유동시 중요한 역할을 하는 나노 에멀젼과 공극의 크기 효과는 분석하지 않았다. 이 연구에서는 석유증진회수기술에 적용 가능한 나노기반의 에멀젼을 제조하였으며, 그 특성을 분석하였다. 또한 다공성 매체 내 나노 에멀젼의 유동특성을 파악하기 위해 필터링 시험을 통해 나노 에멀젼의 크기효과를 분석하였다. 연구결과 나노 에멀젼의 제조시 SCA(Silane Coupling Agent)나 PVA(poly Vinyl Aclohol)를 첨가하여 에멀젼을 제조할 때 안정성이 개선되며, 물에 비해 데칸의 비율이 높을수록 점성도가 높아지고, 액적크기가 증가하는 것을 확인하였다. 대기압조건하에서 수행한 필터링 시험에서는 분리된 물이 주로 통과하고 액적은 통과하지 못하는 것이 확인되었다. 이는 액적의 유동력이 필터에 작용하는 모세관압을 극복하지 못하였기 때문에 나타난 현상이다. 흡입압력을 작용한 필터링시험에서는 <TEX>$60{\mu}m$</TEX> 크기 이상의 필터에서는 대부분 액적이 통과 하였으나, <TEX>$45{\mu}m$</TEX> 이하의 필터에서는 통과비율이 급격히 저하되는 것을 확인하였다. 이러한 현상은 필터 공극 통과시 강한 전단응력에 의해 액적이 변형되거나 파괴되어 공극을 막기 때문에 나타나는 현상으로 보인다. 이 연구에서 밝혀진 기본적인 나노 에멀젼의 특성 및 필터링 시험 결과는 향후 안정적인 나노 에멀젼 제조나, 다공성 매체 내 잔류오일 회수연구에 중요한 역할을 할 수 있을 것이다. Researches on the oil recovery enhancement using the nanotechnology has recently been studied in the United States. The previous researches has focused mainly on the flow characteristics of nanoparticles in porous media, and the stability of the nano-emulsion itself. However, the analysis did not deal with the size effects between a nano-emulsion and the pore size which has an important role when nano-emulsion flows in the porous media. In this research, nano-based emulsion was fabricated which is able to be applied for the enhanced oil recovery techniques and its characteristics was analyzed. In addition, in order to identify the characteristics of nano-emulsions flowing through the porous media, the size effect was analysed by filtering test. According to the results, when the emulsion was fabricated, SCA(Silane Coupling Agent) or PVA(Poly Vinyl Alcohol) are added to improve the stability of emulsion. As the ratio of the decane to water increased, the viscosity of emulsion and the droplet size also increased. For the filtering test at the atmospheric conditions, the droplet did not go through the filter; only the separated water from the emulsion was able to be filtered. This phenomenon occurred because the droplet was not able to overcome the capillary pressure. At the filtering test by suction pressure, most of the emulsion was filtered over the filter size of <TEX>$60{\mu}m$</TEX>. However, the ratio of filtration was rapidly degraded at less than <TEX>$45{\mu}m$</TEX> filters. This is caused due to deformation and destruction of the droplet by strong shear stress when passing through the pore. The results from the study on the basic characteristic of nano-emulsion and filtering test will be expected to play as the important role for the fabrication of the stable nano-emulsion or the research on the recovery of residual oil in porous media.