بررسی آزمایشگاهی استفاده از نانوذرات تیتانیا و سیلیکا در سیال حفاری به منظور بهبود پایداری لایه های شیلی

یکی از مهمترین قسمت های عملیات حفاری، سیال حفاری می باشد که بسیاری از مشکلات چاه را می توان به آن نسبت داد و یا بسیاری از مشکلات را با بهینه سازی آن رفع یا کنترل نمود. یکی از مسیله سازترین مشکلات حفاری چاه ها، حفاری سازندهای شیلی ریزشی یا متورم شونده می باشد. دلیل این تورم یا ریزش برخورد مولکول های آب با سنگ ها به طور مستقیم می باشد. در روش های پیشین به منظور پیشگیری از تورم و یا ریزش لایه های شیلی از سیالات پایه روغنی، سیالات حاوی گلایکول، نمک های بازدارنده مانند پتاسیم کلراید و.. استفاده شده است. در این مقاله از دو نانوذره سیلیکا (سیلیسیوم دی اکسید)و تیتانیا (تیتانیوم دی اکسید) برای ایجاد لایه ای نازک بر روی لایه های شیلی و جلوگیری از رسیدن آب به آن ها استفاده شده است. طبق نتایج به دست آمده از آزمایش ها مشخص گردید که هر دو نانوذره سیلیکا و تیتانیا در غلظت های پایین (کمتر از 1 درصد) بر جلوگیری از تورم یا ریزشلایه های شیلی بسیار موثر می باشند. همچنین نتیجه شد که نانوذره تیتانیا در غلظت یکسان، موثرتر از نانوذره سیلیکا می باشد. مکانیزم اصلی در نانوذره های پیشنهاد شده در پوشاندن سطوح به طور یکنواخت و یکسان به دلیل بالا بودن نسبت سطح به حجم می باشد. نانوذرات سیلیکا خاصیت چسبندگی با و نانوذرات تیتانیا خاصیت پوشانندگی بالایی دارند. غلظت بهینه (هم از نظر عملکرد و هم اقتصادی) 0.5 درصد وزنی برای هردو ماده به دست آمد که بازدارندگی بیش از 89 درصد را تضمین می نماید. همچنین خواص ریولوژیکی نیز برای غلظت های مختلف اضافه شده از دو نانوماده بررسی شده و نتیجه گیری شد که خواص ریولوژیکی با افزودن مواد پیشنهادی اندکی کاهش می یابد.

Keywords:

کاربرد نانوذرات در صنعت حفاری , مشکلات حفاری , تورم لایه های شیلی , ریزش دیواره های شیلی