ارزیابی اثر نانو ذرات اکسید فلزی در ترکیب با پلی اکریل آمید بر بهبود خواص فیلتراسیون و رئولوژی سیالات حفاری

تنظیم خواص سیال حفاری با استفاده از افزایه های مناسب برای افزایش راندمان عملیات حفاری اهمیت زیادی دارد. در این مطالعه، اثر نانوذرات اکسید سیلیسیم و اکسید آهن در ترکیب با پلی اکریل آمید بر خصوصیات ریولوژیکی و فیلتراسیون سیال حفاری پایه آبی مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه یابی مواد با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) انجام شد. خواص ریولوژی شامل تغییرات تنش برشی، گرانروی پلاستیک و مقاومت ژله ای برای نمونه های سیال حفاری با غلظت های مختلف از افزایه پلیمری و نانوذرات اندازه گیری شد. همچنین اثر افزایه های مختلف بر میزان فیلترات سیال حفاری و کیفیت کیک گل ارزیابی و مقایسه شد. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات اکسید سیلیسیم تا 1٪ وزنی موجب 15٪ افزایش در گرانروی سیال حفاری می شود، اما افزودن نانوذرات اکسید آهن تاثیر قابل توجهی بر خواص ریولوژی سیال حفاری ندارد. تغییرات تنش برشی بر حسب نرخ برش نشان داد که بهترین مدل ریولوژی برای نمونه های سیال حفاری حاوی نانوذرات مدل هرشل باکلی است. نتایج به دست آمده نشان داد که به دلیل برهمکنش صفحات رس با نانوذرات سیلیکا، خواص ژله ای و تنش تسلیم سیال حفاری در غلظت های پایین نانوذرات کاهش می یابد. نتایج تست فیلتراسیون نشان داد که افزودن نانوذرات و پلیمر به سیال حفاری، موجب کاهش بیشتر نرخ فیلتراسیون در غلظت های کمتر پلیمر می شود. این اثر به علت انسداد حفرات کیک گل به وسیله نانوذرات در حضور پلیمر است، به طوری که با افزودن همزمان نانوذرات و پلیمر، میزان فیلتراسیون سیال حفاری از cc 128 به cc 14 کاهش یافت.