سنتز نانو‌ذرات سیلیکا آمورف از مواد طبیعی و به‌کارگیری آن در سیال حفاری به منظور پایداری لایه‌های شیلی

Abstract

ناپایداری سازندهای شیلی به‌هنگام استفاده از گل‌های پایه آبی یکی از مشکلات بزرگ در هنگام حفاری چاه‌های هیدروکربوری می‌باشد. در هنگام حفاری فرا تعادلی اختلاف فشاری که بین سیال حفاری و سازند ایجاد می‌شود باعث شده که صافاب سیال حفاری به درون شیل نفوذ کرده و به‌دلیل بزرگ بودن ذرات جامد موجود در سیال حفاری در مقایسه با گلوگاه‌های منفذی شیل که در حدود 3 تا nm 100 می‌باشد تشکیل کیک گل برای جلوگیری از نفوذ صافاب به داخل شیل میسر نبوده، در نتیجه صافاب سیال حفاری به‌طور پیوسته وارد سازند شده و باعث افزایش فشار منفذی شیل و به دنبال آن کاهش پایداری و ریزش دیواره چاه می‌شود. به منظور مسدود‌‌سازی منافذ نانومتری شیل و جلوگیری از نفوذ صافاب، اقدام به سنتز نانوذرات SiO2 آمورف با استفاده از روشی ساده و کارآمد از ماده‌ای دور ریز از صنعت کشاورزی به نام سبوس برنج گردید و در سیال حفاری پایه آبی طی دو غلظت 3 و 5% وزنی- حجمی به‌کار گرفته شد. با گرفتن خواص رئولوژی گل پایه و گل پایه همراه با نانوذرات و مقایسه نتایج تست‌ها مشخص شد که نانوذرات به‌کار گرفته شده باعث بهبود خواص رئولوژی سیال حفاری نظیر افزایش پایداری حرارتی و کاهش میزان صافاب می‌شود. در ادامه با استفاده از دستگاه انتقال فشار منفذی (PPT) به بررسی اثر گل حاوی نانوذرات در مسدود سازی منافذ شیلی و کاهش فشار منفذی پرداخته شد. نتایج نشان داده که استفاده از غلظت 3% نانوذرات سنتز شده باعث کاهش نرخ نفوذ سیال به درون شیل در حدود 6/5% و با افزایش غلظت نانوذرات به 5% به میزان 7/43% از نفوذ سیال به درون شیل جلوگیری می‌شود که این عامل می‌تواند از تضعیف خواص مکانیکی لایه‌های شیلی و ریزش آنها در هنگام حفاری توسط گل‌های پایه آبی جلوگیری کند.