اثر نانو رس بر خواص رئولوژیکی گل های حفاری هوشمند

در این تحقیق، اثر دما بر روی مقاومت الکتریکی و خواص رئولوژیکی گل حفاری بنتونایتی پایه آبی اصلاح شده با نانورس مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس مطالعات تجربی و تحلیلی، مقاومت الکتریکی به عنوان سنجشی در ویژگی گل هوشمند حفاری مورد شناسایی قرار می گیرد به طوری که تغییرات در خواص می تواند در طول ساخت گل (زمان واقعی) مشاهده شود. محتویات بنتونایت در گل های حفاری بین %۲ تا %۸ وزن آب و دمای بین ˚c ۲۵ تا ˚c ۸۵ متغیر است. محتوای نانورس (با اندازه ذرات در محدوده ۱۲ نانومتر تا ۲۰ نانومتر) بین ۰ تا %۶/۰ وزن گل حفاری متغیر است که باعث اصلاح خواص رئولوژیکی و بالا رفتن مقاومت الکتریکی سنجش شده گل حفاری می شود. نانورس و رس بنتونایت با استفاده از تجزیه و تحلیل پراش اشعه X X-ray Diffraction (XRD) و تجزیه و تحلیل وزن سنجی حرارتی Thermal Gravimetric Analysis (TGA) مشخص می شوند. بر اساس پراش اشعه X (XRD) تجزیه و تحلیل ترکیبات عمده در نانورس، کانی مونموریلونیت Montmorillonite (MMIT)یا هیدرات سدیم کلسیم آلومینیوم منیزیم سیلیکات هیدروکسیدO۲nH.۲(OH)(۱۰O۴Si)۲(Al,Mg)۳۳/۰(Na,Ca)، کوارتز (۲SiO)، منیزیم آلومینیوم سیلیکات (۳SiO (MgAl))، کلسیم آلومینیوم سیلیکات هیدراته (۴(OH)(۴SiO) ۲CaAl) است. تجزیه و تحلیل TGA روی بنتونایت و نانورس نشان می دهد که وزن آن در دمای بین c˚ ۶۰۰ تا c˚ ۸۰۰ کاهش پیدا می کند که حضور مونتموریلونیت این را تایید می کند. از دست رفتن وزن تا دمای ˚c ۱۲۰ نشان دهنده از دست رفتن رطوبت (آب آزاد) در بنتونایت و نانورس است که به ترتیب برابر با %۴/۶ و %۸/۱۲ است. وزن کلی بنتونایت در دمای c˚ ۸۰۰ از %۹/۱۲ به %۹/۷ کاهش پیدا می کند، زمانی که رس بنتونایت با %۶/۰ نانورس مخلوط شود در حدود %۴۵ کاهش وزن پیدا می کند. هم چنین نتایج نشان می دهد که %۶/۰ نانورس بر اساس گل حفاری بنتونایتی باعث کاهش مقاومت الکتریکی گل حفاری از %۱۵ به %۳۶ می شود. مقاومت گل حفاری با حضور نانورس یا بدون آن با افزایش دما کاهش می-یابد. اصلاح نانورس بر اساس محتوای بنتونایت و دمای گل حفاری باعث افزایش نقطه واروی (YP) Yeild Pointو ویسکوزیته پلاستیک (PV) Plastic Viscosityبه ترتیب از %۳۰ به %۶۱ و از %۱۲ به %۳۷ می شود. هم چنین افزودن نانورس باعث افزایش گرانروی ظاهری و استحکام ژله ای گل حفاری می شود. خواص رئولوژیکی گل حفاری با مقاومت الکتریکی با استفاده از روابط غیرخطی و هذلولی (Hyperbolic) مرتبط شده است. پیش بینی های این مدل به خوبی با نتایج تجربی مطابقت دارد. از این رو عملکرد گل های حفاری بنتونایتی با حضور نانورس و بدون آن بر اساس مقاومت الکتریکی که در زمان واقعی در میدان نظارت می شود مشخص شود.

Keywords:

بنتونایت , نانورس , مقاومت الکتریکی , خواص رئولوژیکی , مدل سازی