مطالعه آزمایشگاهی عملکرد نانوکامپوزیت ژل در انسداد سازندهای نفتی حین عملیات حفاری

یکی از متداول ترین و پرهزینه ترین مشکلات در حین عملیات حفاری، هرزروی سیالات حفاری است که می تواند پیامدهای دیگری مانند ناپایداری چاه، عدم تمیز سازی چاه، گیر لوله ها، مسائل مربوط به کنترل چاه و آسیب سازند را به دنبال داشته باشد. ژل پلیمرها نقش مهمی در انسداد سازندهای بسیار نفوذپذیر و شکاف دار ایفا می کنند. ایجاد اتصال عرضی بین پلیمرها منجر به تشکیل ژل هایی با ویسکوزیته دلخواه و نیز کاهش مقدار پلیمر مصرفی شود. سنتز اتصال دهنده های عرضی بر روی سطح نانو ذرات، موجب تشکیل عامل شبکه ای کننده نانو می شود که می تواند شبکه پلیمری گسترده تری را تشکیل دهد. نانوکامپوزیت ژل از پلیمرهای شبکه شده توسط اتصال دهنده عرضی نانو تشکیل می شود. در این مطالعه تاثیر پارامترهایی مانند نوع اتصال دهنده عرضی، دما و یون های مخرب بر عملکرد ژل هیبریدی، خاصیت خود ترمیمی ژل در نرخ های برشی بالا، پایداری ژل با زمان و امکان آسیب سازند مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از تست های پایداری دینامیکی، میزان فشار قابل تحمل ژل ها به منظور کنترل هرزروی در سازندهای تراوا و شکاف دار اندازه گیری شد. همچنین مدل سازی تجربی با روش های سطح پاسخ انجام شد و مدل به دست آمده ویسکوزیته نانوکامپوزیت ژل را با دقت ۸۶% در محدوده پارامترهای ورودی پیش بینی می کند. با توجه به نتایج آزمایشگاهی، حضور اتصال دهنده عرضی نانو در ژل باعث خاصیت خودترمیمی ژل در نرخ های برشی بالا می شود. نانوکامپوزیت ژل عملکرد بهتری نسبت به ژل هیبریدی در دماهای بالا و همچنین در حضور یون های مخرب دارد که این به دلیل راندمان بالای اتصال دهنده عرضی نانو در تشکیل شبکه ژل است. علاوه براین حضور عامل شبکه ای کننده نانو در ژل ماکزیمم فشار سیل بندی ژل ها در انسداد سازندهای تراوا و شکاف دار را افزایش می دهد و نانوکامپوزیت ژل تا فشار های بالاتری در برابر فشار سیال حفاری مقاومت می کند. با توجه به گسیختگی کامل نانوکامپوزیت ژل در هیدرکلریک اسید امکان آسیب به مخزن کاهش می یابد.

Keywords:

هرزروی , ژل پلیمر , اتصال دهنده عرضی نانو , آسیب سازند , روش سطح پاسخ