بررسي اثر نانو لوله‌هاي كربني چند ديواره بر بهبود پاكسازي فضاي حلقوي چاه‌هاي هيدروكربني

Effect of multi-walled carbon nanotubes to improve hydrocarbon wells annular clearance space

سيالات حفاري نقش مهمي در دستيابي به مخازن هيدروكربني با استفاده از عمليات حفاري دارند. در عمليات حفاري پاك‌سازي ضعيف فضاي حلقوي چاه يكي از نگراني‌هاي اصلي صنعت نفت و گاز مي‌باشد. اين امر مي‌تواند موجب مشكلات پرهزينه‌اي مانند گير كردن لوله‌ها و رشته‌هاي حفاري، كاهش سرعت حفاري، افزايش گشتاوري و نيروي كششي، كاهش كنترل دانسيته و تضعيف عمليات سيمانكاري شود. در اين مطالعه، توان پاكسازي و ظرفيت بالا بري سيالات حفاري پايه آبي همراه با افزودني نانو لوله‌هاي كربني چند ديواره بررسي شده است. پارامترهاي ميزان مصرف نانو لوله كربني چند ديواره، اندازه كنده‌ها‌ و تاثير سرعت گل در چاه بر روي ظرفيت انتقال كنده‌ها بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه حمل كنده‌ها با افزايش ميزان نانو لوله كربني چند ديواره در سيال حفاري افزايش مي‌يابد. نانو لوله كربني چند ديواره همراه با گل پايه آبي به عنوان عامل پايداري گل، زمانيكه نيروهاي سطحي با نيروهاي جاذبه به تعادل مي‌رسند و باعث انتقال كنده‌هاي حفاري مي‌شوند، عمل مي‌كند و با افزايش نيروي كششي، انتقال كنده‌هاي حفاري به سطح نيز سريعتر و آسانتر مي‌گردد. همچنين با افزايش گرانروي سيال حفاري با افزايه نانو لوله كربني چند ديواره، ظرفيت حمل سيال حفاري افزايش مي‌يابد. براي كنده‌ها با سايز كوچك و متوسط، بهبود نسبي در مقايسه با كنده‌ها با سايز بزرگتر مشاهده مي‌گردد. اين اثر با افزايش سرعت در فضاي حلقوي چاه افزايش مي‌يابد.

Proper drilling fluids has vital role for achieving to hydrocarbon reservoirs by using Drilling operation. Some important problems such as friction, stuck pipe, slow drilling rate, high torque and drag, lost of materials, density variation of mud can be happened due of poor hole annulus and cuttings down falling that induce expensive drilling. Various drilling fluids have been widely used in the wells drilling to improve lifting capacity of drilled cuttings. In this paper, the experimental results have been studied that conducted on effect of Multiwall Carbon Nano tubes (MWNTs) as additives for lifting capacity of water based mud. The effect of Useful parameters such as amount of MWNTs used, cutting size and mud annular velocity on the drilling fluid cleaning capacity have been studied. The results show that lifted cuttings increase as the amount of MWNTs added increases. MWNTs associated with water based mud displays the stability against base mud since surface forces easily balance the gravity force and attached to drilled cuttings, resulting in increase of drag force acts to drilled cuttings and easily lifted cuttings to the surface. The MWNTs also will improve viscosity which will significantly increase carrying capacity of the mud. For small and medium cuttings, the improvement relatively simplified compare to the big cuttings. The impact will significantly increase as the annular velocity increase.