سنتز و بررسي عملكرد برخي از نانوساختارهاي كربني و سيليسي در بهبود ويژگي هاي روان سازي و فشار پذيري سيال هاي حفاري

Synthesis and Investigation of Carbon and Silica Nanostructures Operation in Improvement of Drilling Fluids Lubricity and Extreme Pressure Properties

هدف از انجام اين پژوهش، سنتز برخي از نانوساختارهاي كربني و سيليسي با ريخت شناسي هاي گوناگون و استفاده از آن ها براي تهيه نانو افزايه روان سازي گل حفاري است. با ارزيابي ويژگي هاي روان سازي و فشار پذيري گل حفاري تهيه شده با هريك از نانوافزايه هاي ساخته شده، تاثير ساختار شيميايي و ريخت شناسي مورد بررسي قرارگرفته و بهترين نانوساختار با ويژگي هاي بهينه انتخاب شد. به اين منظور، گرافن اكسيد به روش اصلاح شده هامر، نانولوله هاي كربني چند ديواره به روش رسوب دهي شيميايي فاز بخار، نانوذره سيليكاي كروي و نانوسيليكا آئروژل به روش سل ژل سنتز شدند. عامل دار نمودن نانولوله هاي كربني چند ديواره توسط نيتريك اسيد انجام شد. براي تعيين ويژگي هاي نانوساختارهاي مورد نظر از الگوي پراش اشعه ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و ميكروسكوپ الكتروني عبوري استفاده شد. نانومواد با استفاده از سورفكتانت مناسب به روغن روان ساز و پس از آن به سيال حفاري پايه آبي افزوده شد و تاثير افزايش نانومواد مورد نظر بر كاهش اصطكاك و افزايش مقاومت پوسته سيال حفاري با استفاده از دستگاه اندازه گير روان سازي/ فشارپذيري بررسي شد. نتيجه هاي به دست آمده نشان دادند كه ريخت شناسي و ساختار شيميايي تاثير زيادي بر ويژگي هاي تريبولوژي داشته و از بين نانوساختارهاي مورد نظر، گرافن اكسيد برترين ويژگي ها را در بهبود ويژگي هاي روان سازي و فشار پذيري سيال حفاري نشان داده است.

In this research, carbon nanostructures including Graphene oxide (Go) and Multi-Walled Carbon NanoTubes (MWCNTs) and silica nanostructures including silica aerogel and spherical nano silica were prepared for improvement of the tribological properties of drilling fluids. For this purpose, Go, MWCNTs, spherical nano silica, and silica aerogel were synthesized with modified Hummer's method, Chemical Vapor Deposition (CVD) and a sol-gel method respectively. MWCNTs were functionalized with Nitric acid. The as-prepared nanostructures were characterized with X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM). The as-prepared nanomaterials were added to the lubricating oil with using the appropriate surfactant. The nano lubricant additives were added to the drilling fluid. Tan the effect of these nanostructures addition on friction and film strength of drilling fluids was investigated with the EP/Lubricity Tester machine. Results showed that morphology has high influence in tribology properties. Results showed that graphene oxide is preferred to the others for improving the drilling fluids tribological properties.