بررسی عملکرد نانوکامپوزیت سیمان و گرافن اکساید تحت دما و فشار چاه‌های نفتی به روش دینامیک مولکولی

Abstract

عملکرد خمیره سیمان به‌عنوان ماده‌ی تقویت‌کننده دیواره‌ها و لوله انتقال در چاه‌های نفتی بسیار مهم و حائز اهمیت می‌باشد. خواص مکانیکی سیمان سخت شده که می‌تواند تحت تأثیر فشار و دمای بالای چاه تغییر کند، نقش بسزایی در پایداری و عمر مفید یک چاه نفتی دارد. در این مقاله با استفاده از روش دینامیک مولکولی و ایجاد شرایط محیط چاه‌های نفتی به بررسی خواص مکانیکی سیمان در ابعاد مولکولی پرداخته شده است. همچنین با افزودن گرافن اکساید به ماتریس سیمانی تأثیر تقویت‌کنندگی این نانوذره بر خمیره سیمان در شرایط چاه‌های نفتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل شده در مقیاس نانو بیانگر کاهش خواص مکانیکی اصلی‌ترین ماده تشکیل دهنده سیمان یعنی کلسیم سیلیکات هیدراته در دمای بالای چاه‌های نفتی می‌باشد. افزایش فشار در محدوده متعارف فشار چاه‌های موجود تأثیر قابل توجهی را بر خواص کلسیم سیلیکات هیدراته نشان نمی‌دهد. همچنین اثر تقویت‌کنندگی گرافن اکساید در ماتریس کلسیم سیلیکات هیدراته در مقیاس نانو قابل توجه بوده و این نانوذره با خواص فوق‌العاده می‌تواند به‌عنوان یک تقویت‌کننده عملیاتی مناسب در ماتریس سیمانی مورد استفاده در چاه‌های نفتی پیشنهاد و در صورت بهبود خواص در مقیاس آزمایشگاهی و عملی بکار گرفته شود.