بررسي آزمايشگاهي استفاده از نانوذرات تيتانيا و سيليكا در سيال حفاري به منظور بهبود پايداري لايه هاي شيلي

يكي از مهمترين قسمت‌هاي عمليات حفاري، سيال حفاري مي باشد كه بسياري از مشكلات چاه را مي توان به آن نسبت داد و يا بسياري از مشكلات را با بهينه سازي آن رفع يا كنترل نمود. يكي از مسئله‌سازتربن مشكلات حفاري چاه‌ها، حفاري سازندهاي شيلي ريزشي يا متورم‌شونده مي‌باشد. دليل اين تورم يا ريزش برخورد مولكول هاي آب با سنگ‌ها به طور مستقيم مي‌باشد. در روش هاي پيشين به منظور پيشگيري از تورم و يا ريزش لايه هاي شيلي از سيالات پايه روغني، سيالات حاوي گلايكول، نمك هاي بازدارنده (مانند پتاسيم كلرايد) و ... استفاده شده‌است. در اين مقاله از دو نانوذره سيليكا (سيليسيوم دي اكسيد) و تيتانيا (تيتانيوم دي اكسيد) براي ايجاد لايه اي نازك بر روي لايه هاي شيلي و جلوگيري از رسيدن آب به آن‌ها استفاده شده است. طبق نتايج به دست آمده از آزمايش‌ها مشخص گرديد كه هر دو نانوذره سيليكا و تيتانيا در غلظت هاي پايين (كمتر از 1 درصد) بر جلوگيري از تورم يا ريزش لايه هاي شيلي بسيار موثر مي‌باشند. همچنين نتيجه شد كه نانوذره تيتانيا در غلظت يكسان، موثرتر از نانوذره سيليكا مي‌باشد. مكانيزم اصلي در نانوذره هاي پيشنهاد شده در پوشاندن سطوح به طور يكنواخت و يكسان به دليل بالا بودن نسبت سطح به حجم مي باشد. نانوذرات سيليكا خاصيت چسبندگي بالا و نانوذرات تيتانيا خاصيت پوشانندگي بالايي دارند. غلظت بهينه (هم از نظر عملكرد و هم اقتصادي) 0.5 درصد وزني براي هردو ماده به دست آمد كه بازدارندگي بيش از 89 درصد را تضمين مي‌نمايد. همچنين خواص رئولوژيكي نيز براي غلظت هاي مختلف اضافه شده از دو نانوماده بررسي شده و نتيجه گيري شد كه خواص رئولوژيكي با افزودن مواد پيشنهادي اندكي كاهش مي‌يابد.