مطالعه آزمايشگاهي اثر نانوذرات در كاهش جذب آب ويسكوزيفايرهاي گِل حفاري

Laboratory study of the effect of nanoparticles for reduction of water absorption of drilling mud viscosifiers

نانوكامپوزيت مغناطيسي اكسيد گرافن/كبالت با روش الكتروشيميايي تهيه و ويژگي هاي فيزيكي آن با استفاده از دستگاه هاي پراش پرتو (XRD) X ، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و مغناطش سنج نمونه ارتعاشي (VSM) مطالعه شد. سپس اثر اين نانوكامپوزيت بر ميزان جذب آب سيال حفاري محتوي بنتونيت بررسي شد. نتايج XRD مؤيد شكل گيري ساختار بلوري نانوكامپوزيت اكسيدگرافن/كبالت است. طبق تصاوير SEM نانوذرات كبالت روي صفحات اكسيد گرافن رشد كرده اند. نتايج مغناطيس سنجي با دستگاه VSM، مغناطش اشباع نانوذرات را در حدود ۱۶۷emu/g نشان داد. به منظور بررسي ميزان جذب آب بنتونيت مورد استفاده در ساخت گل حفاري، نانوذرات ساخته شده با غلظت هاي متفاوت به نمونه گل حفاري افزوده شده و با استفاده از دستگاه مافوق صوت به طور كامل و يكنواخت در آن پخش و پراكنده شدند. اثر نانوذرات بر ميزان جذب آب بنتونيت با استفاده از روش تست تورم آزاد مطابق با استاندارد (ASTM.D5890-19) مطالعه شد. نتايج حاصل از اين آزمايشات نشان داد كه نانوكامپوزيت اكسيدگرافن/كبالت باعث افزايش جذب آب در نمونه گل حفاري شده است. دليل اين پديده را مي توان به وجود صفحات اكسيد گرافن در تركيب نانوكامپوزيت نسبت داد.

Graphene oxide/cobalt magnetic nanocomposite was prepared by electrochemical method and its physical properties were studied using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) and vibrating sample magnetometer (VSM). Then, the effect of this nanocomposite on the amount of water absorption of bentonite-containing drilling fluid was investigated. XRD results confirm the formation of crystal structure of graphene oxide/cobalt nanocomposite. According to SEM images, cobalt nanoparticles have grown on graphene oxide sheets. The results of magnetometry with VSM device showed the saturation magnetization of nanoparticles around 167 emu/g. In order to investigate the amount of water absorption of bentonite used in the production of drilling mud, nanoparticles made with different concentrations were added to the drilling mud sample and spread and dispersed in it completely and uniformly using an ultrasonic device. The effect of nanoparticles on bentonite water absorption was studied using the free swelling test method according to the standard (ASTM.D5890-19). The results of these tests showed that the graphene oxide/cobalt nanocomposite increased water absorption in the drilling mud sample. The reason for this phenomenon can be attributed to the existence of graphene oxide sheets in the composition of nanocomposite.