سنتز نانو ذرات سیلیکا آمورف از مواد طبیعی و به کارگیری آن در سیال حفاری به منظور پایداری لایه های شیلی

ناپایداری سازندهای شیلی به هنگام استفاده از گل های پایه آبی یکی از مشکلات بزرگ در هنگام حفاری چاه های هیدروکربوری می باشد. در هنگام حفاری فرا تعادلی اختلاف فشاری که بین سیال حفاری و سازند ایجاد می شود باعث شده که صافاب سیال حفاری به درون شیل نفوذ کرده و به دلیل بزرگ بودن ذرات جامد موجود در سیال حفاری در مقایسه با گلوگاه های منفذی شیل که در حدود ۳ تا nm ۱۰۰ می باشد تشکیل کیک گل برای جلوگیری از نفوذ صافاب به داخل شیل میسر نبوده، در نتیجه صافاب سیال حفاری به طور پیوسته وارد سازند شده و باعث افزایش فشار منفذی شیل و به دنبال آن کاهش پایداری و ریزش دیواره چاه می شود. به منظور مسدود سازی منافذ نانومتری شیل و جلوگیری از نفوذ صافاب، اقدام به سنتز نانوذرات SiO۲ آمورف با استفاده از روشی ساده و کارآمد از ماده ای دور ریز از صنعت کشاورزی به نام سبوس برنج گردید و در سیال حفاری پایه آبی طی دو غلظت ۳ و ۵% وزنی- حجمی به کار گرفته شد. با گرفتن خواص رئولوژی گل پایه و گل پایه همراه با نانوذرات و مقایسه نتایج تست ها مشخص شد که نانوذرات به کار گرفته شده باعث بهبود خواص رئولوژی سیال حفاری نظیر افزایش پایداری حرارتی و کاهش میزان صافاب می شود. 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 ۳% نانوذرات سنتز شده باعث کاهش نرخ نفوذ سیال به درون شیل در حدود ۶/۵% و با افزایش غلظت نانوذرات به ۵% به میزان ۷/۴۳% از نفوذ سیال به درون شیل جلوگیری می شود که این عامل می تواند از تضعیف خواص مکانیکی لایه های شیلی و ریزش آنها در هنگام حفاری توسط گل های پایه آبی جلوگیری کند.

کلیدواژه ها:

گل پایه آبی ، تورم شیل ، سبوس برنج ، نانوذرات سیلیکا ، فشار منفذی ، پایداری شیل