بررسی آزمایشگاهی تاثیر نانو اکسید روی بر پایدارسازی سازندهای شیلی

Abstract

مشکل ناپایداری شیل یکی از مسائل چالش‏برانگیز در صنعت حفاری است. وقوع ناپایداری در این نوع سازندها یک مسئله وابسته به زمان، به‏دلیل نفوذ تدریجی آب به داخل شیل، است. به‏دلیل تراوایی فوق‌العاده پایین شیل(12-10 تا 6-10 دارسی) و هم‏چنین بزرگ‏تر بودن ذرات جامد موجود در سیال حفاری از گلوگاه فضای منفذی شیل(3 تا nm 100)، تشکیل کیک حفاری برای جلوگیری از نفوذ آب به شیل ممکن نیست، در نتیجه مواد فیلترشده سیال حفاری پیوسته به سازند وارد می‌شوند. این امر به‏مرور باعث افزایش فشار منفذی و هم‏چنین تضعیف خواص مکانیکی سنگ و ریزش دیواره‌ چاه می‌شود. یکی از روش‌های جلوگیری از نفوذ آب مسدود کردن حفرات شیل با استفاده از نانوذرات است. در این پژوهش از نانوذرات اکسید روی استفاده شده که علاوه بر اندازه مناسب، خواص سطحی مناسبی نیز دارند. با طراحی آزمایش انتقال فشار(PPT)، تاثیر استفاده از نانوذرات بر کاهش نفوذ آب به نمونه شیلی بررسی شده است. این آزمایش به‏خوبی افزایش فشار منفذی سازند(در اثر انتقال فشار سیال حفاری به داخل نمونه) را در حالت‌های مختلف نشان داده است. از نتایج می‏توان برای مقایسه کاربرد افزایه‌های مختلف به‏منظور کاهش نفوذ سیال به داخل نمونه استفاده کرد. اندازه و خواص سطحی مناسب نانوذرات استفاده‏شده باعث کاهش موثر تراوایی شیل و در نتیجه کاهش نفوذ آب می‏شوند. با استفاده از غلظت‌های 25/0، 5/0 و 75/0% از نانوسیال اکسید روی، به‏ترتیب کاهش نفوذ فشار منفذی 60، 87 و 96% در مقایسه با آب دریا به‌دست آمده است.

Keywords

• تورم شیل
• کاهش تراوایی
• نانوذرات
• نانواکسید روی
• فشار منفذی
• پایداری چاه