نانوذرات مانع ورود آب سیال حفاری به درون سازند می شوند

در پژوهشی که محققین انستیتو مهندسی نفت دانشگاه تهران با کمک واحد پژوهش حفاری پژوهشکده اکتشاف و تولید پژوهشگاه صنعت نفت روی پایدارسازی سازندهای شیلی انجام داده اند، با استفاده از نانوذرات اکسید روی استفاده شده که علاوه بر اندازه مناسب، خواص سطحی مناسبی نیز دارند، از نفوذ آب فیلتر شده به درون سازند شیلی جلوگیری کردند.

به گزارش خبرنگار دانش و فناوری `انرژی امروز` ،مشکل ناپایداری شیل یکی از مسائل چالش برانگیز در صنعت حفاری است. وقوع ناپایداری در این نوع سازندها یک مسئله وابسته به زمان، به دلیل نفوذ تدریجی آب به داخل شیل، است. به دلیل تراوایی فوق العاده پایین شیل(10-12 دارسی) و همچنین بزرگ تر بودن ذرات جامد موجود در سیال حفاری از گلوگاه فضای منفذی شیل (3 تا 100 نانومتر)  تشیکل کیک حفاری برای جلوگیری از نفوذ آب به شیل ممکن نیست، در نتیجه مواد فیلترشده سیال حفاری پیوسته به سازند وارد می شوند. این امر به مرور باعث افزایش فشار منفذی و همچنین تضعیف خواص مکانکیی سنگ و ریزش دیواره چاه می شود.

این پژوهشگران برای بررسی تاثیر نانوذرات از روش آزمایشگاهی انتقال فشار(PPT) استفاده کرده اند. اساس و مبنای آزمایش انتقال فشار منفذی، بررسی انتقال فشار از سیال حفاری به سیال منفذی سازند می باشد. نمونه مطالعه شده در این پژوهش، شیل پانده می باشد. شیل پابنده یکی از شیل های مشکل زا در صنعت حفاری است که در صورت مواجه شدن با سیال پایه آبی دچار ناپایداری و ریزش می شود. این شیل مربوط به سازند پابنده در استان خوزستان می باشد. در آزمایشی که روی نمونه کانی های این شیل انجام گرفت، نشان از وجود کانی کلسیت، کوارتز، رس و مفدار جزئی پیریت و دولومیت وجود دارد.

با توجه به آب دوست بودن نانوذرات اکسید روی استفاده شده و داشتن بار مثبت آن ها به علاوه سطح ویژه و انرژی سطحی بسیار بزرگ، ارتباط و چسبندگی بسیار قوی بین ذرات رس موجود در شیل و نانوذرات رخ می دهد. نتیجه استفاده از این نانوذرات، کاهش تراوایی نسبی آب و جلوگیری از افزایش فشار منفذی با استفاده از غلظت های 0.25، 0.5 و 0.75 و مشاهده کاهش نفوذ فشار منفذی به ترتیب 60،87 و 96% در مقایسه با آب دریا بدست آمد.

در آخر محققین پیشنهاد می کنند که در پژوهش های بعدی، استفاده از نانوذرات مختلف فعال از نظر سطحی به عنوان کاهنده نفوذ آب فیلتر شده حفاری و همچنین کاربرد نانوذرات در شیل های شکاف دار به شکلی گسترده مورد مطالعه قرار بگیرد.

نتایج و دستاورد محققین حمید پورخلیل، علی نخعی، علیرضا نصیری و مجید ولی زاده در شماره 90 مجله پژوهش نفت وابسته به پژوهشگاه صنعت نفت در صفحات 4-14 منتشر شده است.