جلسه دفاع از پایان نامه: خانم یاسمن محمدمیرزایی: مهندسی پلیمريزاسيون

خلاصه خبر: تاثیر افزودنی نانوذرات لاتکس پلیمری اکریلاتی بر عملکرد سیال حفاری پایه آبی

  • عنوان: تاثیر افزودنی نانوذرات لاتکس پلیمری اکریلاتی بر عملکرد سیال حفاری پایه آبی
  • ارائه‌کننده: یاسمن محمدمیرزایی
  • استاد راهنما: دکتر مهدی عبداللهی
  • استاد ناظر داخلی اول: دکتر محمد فضائلی زاده
  • استاد ناظر خارجی اول: دکتر مهسا باغبان صالحی
  • استاد مشاور اول: دکتر علیرضا نصیری
  • مکان: دانشکده مهندسی شیمی، اتاق 116
  • تاریخ: 26/12/97
  • ساعت: 13:00

چکیده:: در سال‌های اخیر، کاربرد نانومواد در سیال حفاری توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. نانومواد دارای خواص اثر مساحت سطح بالا، اثر اندازه‌ی کوچک و مصرف کم‌تر بوده و با تمایل روبه رشد سیال حفاری به داشتن محتوای جامد کم‌تر نیز هم‌راستا می‌باشند. همچنین عملکرد عالی در بازدارندگی و درزبندی داشته که برای توسعه کاربرد وسیع سیال حفاری پایه آبی مفید است. در این میان به دلیل صرفه اقتصادی، عملکرد عالی، سازگاری با محیط‌زیست و امکان تولید داخلی، نانوذرات لاتکس پایه اکریلاتی نسبت به بسیاری از پایدارکننده‌های متداول شیل، گزینه بهتری برای رفع مشکل ناپایداری چاه خواهد بود. نانوذرات لاتکس پایه اکریلاتی اضافه‌شده به سیال حفاری پایه آبی قابلیت تغییر شکل تحت دما و فشار مشخصی داشته و قادر به مسدود کردن ریزمنفذهای شیل و جلوگیری از ورود آب به سازند است. از این ‌رو دیواره‌ی چاه پایدار شده و سنگ مخزن نیز محافظت می‌شود. با این رویکرد و به منظور بررسی اثر نانوذرات لاتکس پایه اکریلاتی بر خواص سیال حفاری پایه آبی، نمونه‌های لاتکس با خصوصیات متفاوت تهیه شدند. اجزا سازنده هر نمونه با آزمون‌های FTIR و ATR-FTIR، اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات آن‌ها با آزمون DLS و بررسی خواص حرارتی آن‌ها با آزمون DSC بررسی شدند. میزان گروه‌های کربوکسیل موجود در سرم (فاز پیوسته آبی) و سطح نانوذرات لاتکس با استفاده از تیتراسیون هدایت‌سنجی بررسی شد و پتانسیل زتای نمونه‌ها نیز اندازه‌گیری شد. پایداری کلوئیدی نانوذرات لاتکس در محلول‌های حاوی غلظت‌های مختلف از نمک سدیم کلرید و کلسیم کلرید و تغییر pH آن‌ها بررسی شد. پایداری این نمونه‌ها در برابر حرارت نیز در سلول‌های چرخان در دمای 120 درجه سانتیگراد انجام شد. توانایی نانوذرات لاتکس در جلوگیری از آب‌پوشی نیز با آزمون‌های زاویه تماس و تورم‌سنجی بررسی شد. در نهایت پس از شناسایی کامل ویژگی‌های نانوذرات لاتکس پایه اکریلاتی، نمونه‌ها به فرمول‌بندی‌های مختلف سیال‌ حفاری حاوی نمک سدیم کلرید، پتاسیم کلرید، پلیمر XC، نشاسته و خاک رس افزوده شدند و تحت آزمون‌های سیال حفاری همچون رئولوژی، کنترل هرزروی و بازیابی کنده‌های شیل قرار گرفتند. توانایی نانوذرات لاتکس در کنترل هرزروی سیال و بازیابی کنده‌های شیل بسیار چشمگیر بود تا جایی که هرزروی از حالت خارج از کنترل به 8 میلی‌لیتر در 30 دقیقه و بازیابی کنده‌ها از 47 درصد به 93 درصد افزایش یافت. نتایج به دست آمده نشان از کارایی عالی این نانوذرات به عنوان یک افزودنی برای پایداری شیل در سیال حفاری بودند. در ادامه با توجه به ظرفیت بالای لیگنین در کنار یک یون فلزی در ایجاد پیوندهای قوی شیمیایی با سازند شیلی در نهایت کمپلکس لیگنین-آلومینیوم به عنوان پایدارکننده شیمیایی شیل تهیه شد. به منظور مطالعات بیش‌تر رفتار نانوذرات لاتکس پایه اکریلاتی در کنار دیگر افزودنی‌ها، لاتکس‌ به همراه کمپلکس لیگنین-آلومینیوم به سیال حفاری افزوده شدند. از طرف دیگر، اثرات مثبت استفاده از نانوذرات معدنی مانند نانوذرات سیلیکا بر خواص سیالات حفاری گزارش شده است؛ اما این امر همواره مستلزم هزینه‌های بسیار بالا برای اصلاح شیمیایی نانوذرات سیلیکا برای ایجاد سازگاری آن‌ها با افزودنی‌های سیال حفاری بوده است. بنابراین در این کار نانوذرات سیلیکا به صورت فیزیکی در سیال حفاری و در کنار نانوذرات لاتکس پایه اکریلاتی قرار گرفتند. در پایان از نانوذرات لاتکس برای حل دو چالش صنعتی ناتوانی در بازیابی شیل در سیال پایه گلایکولی و عدم کنترل هرزروی در سیالات پایه سیلیکاتی را استفاده شد. نانوذرات لاتکس L3، درصد بازیابی شیل سیالات گلایکولی را از 50 درصد به 90 درصد افزایش دادند. نانوذرات لاتکس L8، هرزروی سیال سیلیکاتی را از 107 میلی‌لیتر به 8 میلی‌لیتر کاهش دادند.
کلمات کلیدی:نانوذرات لاتکس پایه اکریلاتی، سیال حفاری پایه آبی، پایداری شیل، هرزروی سیال، نانوذرات سیلیکا، کمپلکس لیگنین-آلومینیوم


25 اسفند 1397 / تعداد نمایش : 1671