اثر دما بر خواص روانه شناسي با حد تنش برشي گل هاي حفاري بنتونايت اصلاح شده با نانوذره اكسيد آهن

در اين مقاله، اثر دما بر خواص روانه شناسي و كاهش وزن يك گل حفاري بنتونايت برپايه آب اصلاح شده با نانوذره اكسيد آهن (nanoFe_2 O_3) مورد بررسي قرار گرفت. غلظت بنتونايت در گل هاي حفاري، تا 6% براساس وزن آب تغيير داده شد و دما از 25 تا 85 درجه ، تغيير داده شد. غلظت nanoFe_2 O_3 بين 0 تا 1% ، براساس وزن گل حفاري تغيير داده شد تا خواص روانه شناسي گل حفاري، اصلاح شود. nanoFe_2 O_3 و رس بنتونايت، با استفاده از تحليل پراش اشعه ايكس (XRD) و آناليز وزن سنجي حرارتي (TGA)، مشخصه يابي شدند. در مطالعه TGA، كاهش وزن كل در دماي 800 درجه براي بنتونايت از 13% تا 16/1% كاهش يافت كه اين كاهش 91 درصدي است هنگامي كه رس بنتونايت با 1% از nanoFe_2 O_3 مخلوط شد. همچنين نتايج نشان دادند كه 1% از nanoFe_2 O_3، خواص روانه شناسي گل حفاري را افزايش داد. اصلاح با nanoFe_2 O_3 ، تنش سليم (τ_o) و ويسكوزيته پلاستيك (PV) را به ترتيب به اندازه 45 تا 200 درصد و 20 تا 105 درصد براساس محتوا و دماي بنتونايت گل حفاري، افزايش داد. رفتار نازك شوندگي برشي گل حفاري بنتونايت با و بدون nanoFe_2 O_3 با استفاده از مدل هايپربوليك سنجش شد و با سه پارامتر مدل هرشل-بالكلي، مقايسه شد. نتايج نشان داند كه مدل هايپربوليك، رابطه نازك شوندگي برشي بين تنش برشي و نرخ كرنش برشي گل حفاري بنتونايت اصلاح شده با nanoFe_2 O_3 را بسيار خوب، پيش بيني كرد. همچنين، اين مدل هايپربوليك، حداكثر حد تنش برشي را دارد درحالي كه مدل هرشل-بالكلي، بر حداكثر تنش برشي، محدوديت ندارد. براساس مدل هايپربوليك، تنش برشي بيشينه براي 2%، 4% و 6% گل حفاري بنتونايتي بدون nanoFe_2 O_3 در دماي اتاق، به تريب 25، 35 و 51 پاسكال بودند. حداكثر تنش برشي براي گل هاي حفاري بنتونايتي 2%، 4% و 6% اصلاح شده با 1% nanoFe_2 O_3 در دماي 25℃، به ترتيب 59، 84 و 140 پاسكال بودند، بنابراين افزايش 135 تا 175 درصدي در تنش برشي نهايي، توليد شده بوسيله بنتونايت اصلاح شده با nanoFe_2 O_3 مشاهده شد. اثرات غلظت بنتونايت و غلظت nanoFe_2 O_3 بر پارامترهاي مدل با استفاده از يك مدل غيرخطي (NML)، سنجش شدند. NLM، اثر عمليات nanoFe_2 O_3 بر همه پارامترهاي مدل، را سنجش كرد.