ارزیابی اثر نانو ذرات اکسید فلزی در ترکیب با پلی اکریل آمید بر بهبود خواص فیلتراسیون و رئولوژی سیالات حفاری

Abstract

تنظیم خواص سیال حفاری با استفاده از افزایه‌های مناسب برای افزایش راندمان عملیات حفاری اهمیت زیادی دارد. در این مطالعه، اثر نانوذرات اکسید سیلیسیم و اکسید آهن در ترکیب با پلی اکریل آمید بر خصوصیات رئولوژیکی و فیلتراسیون سیال حفاری پایه آبی مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه‌یابی مواد با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف‌سنجی مادون ‌قرمز (FTIR) انجام شد. خواص رئولوژی شامل تغییرات تنش برشی، گرانروی پلاستیک و مقاومت ژله‌ای برای نمونه‌های سیال حفاری با غلظت‌های مختلف از افزایه پلیمری و نانوذرات اندازه‌گیری شد. همچنین اثر افزایه‌های مختلف بر میزان فیلترات سیال حفاری و کیفیت کیک گل ارزیابی و مقایسه شد. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات اکسید سیلیسیم تا 1٪ وزنی موجب 15٪ افزایش در گرانروی سیال حفاری می‌شود، اما افزودن نانوذرات اکسید آهن تاثیر قابل توجهی بر خواص رئولوژی سیال حفاری ندارد. تغییرات تنش برشی بر حسب نرخ برش نشان داد که بهترین مدل رئولوژی برای نمونه‌های سیال حفاری حاوی نانوذرات مدل هرشل باکلی است. نتایج به دست آمده نشان ‌داد که به دلیل برهمکنش صفحات رس با نانوذرات سیلیکا، خواص ژله‌ای و تنش تسلیم سیال حفاری در غلظت‌های پایین نانوذرات کاهش می‌یابد. نتایج تست فیلتراسیون نشان داد که افزودن نانوذرات و پلیمر به سیال حفاری، موجب کاهش بیشتر نرخ فیلتراسیون در غلظت‌های کمتر پلیمر می‌شود. این اثر به علت انسداد حفرات کیک گل به وسیله نانوذرات در حضور پلیمر است، به طوری که با افزودن همزمان نانوذرات و پلیمر، میزان فیلتراسیون سیال حفاری از cc 128 به cc 14 کاهش یافت.

Keywords

• گل حفاری
• نانوذرات
• خواص رئولوژی
• کنترل فیلتراسیون
• آسیب سازند