مطالعه ازمایشگاهی عملکرد نانوکامپوزیت ژل در انسداد سازندهای نفتی حین عملیات حفاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعت نفت

2 عضو هیئت علمی

چکیده

یکی از متداول ترین و پرهزینه ترین مشکلات در حین عملیات حفاری، هرزروی سیال می باشد که می تواند پیامدهایی مانند ناپایداری چاه، گیر لوله ها، مسائل مربوط به کنترل چاه و آسیب سازند را به دنبال داشته باشد. ژل پلیمرها نقش مهمی در انسداد سازندهای بسیار نفوذپذیر و شکافدار ایفا می کنند. ایجاد اتصال عرضی بین پلیمرها منجر به تشکیل ژل‌هایی با ویسکوزیته دلخواه و نیز کاهش مقدار پلیمر مصرفی شود. سنتز کراسلینکر بر روی سطح نانو ذرات، موجب تشکیل نانوکراس لینکر می شود که می تواند شبکه پلیمری گسترده تری را تشکیل دهد. نانوکامپوزیت ژل از پلیمرهای شبکه شده توسط نانو کراسلینکر تشکیل می شود. در این مطالعه تأثیر پارامترهایی مانند نوع کراسلینکر، دما و یون های مخرب بر عملکرد ژل هیبریدی، خاصیت خود ترمیمی ژل، پایداری ژل با زمان و امکان آسیب سازند مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از تست های پایداری دینامیکی، میزان فشار قابل تحمل ژل ها به منظور کنترل هرزروی در سازندهای تراوا و شکافدار اندازه گیری شد. همچنین مدل سازی تجربی با روش های سطح پاسخ انجام شد و مدل به دست آمده ویسکوزیته نانوکامپوزیت ژل را با دقت 86 درصد پیش بینی می‌کند.
با توجه به نتایج آزمایشگاهی، حضور نانوکراس لینکر در ژل باعث خاصیت خودترمیمی ژل در نرخ های برشی بالا می شود. نانوکامپوزیت ژل عملکرد بهتری نسبت به ژل هیبریدی در دماهای بالا و همچنین در حضور یون های مخرب دارد که این به دلیل راندمان بالای نانوکراسلینکر در تشکیل شبکه ژل می باشد. علاوه بر این حضور نانو کراس لینکر در ژل ماکزیمم فشار سیل بندی ژل ها در انسداد سازندهای تراوا و شکافدار را افزایش می دهد و نانوکامپوزیت ژل تا فشار های بالاتری در برابر فشار سیال حفاری مقاومت می کند. با توجه به گسیختگی نانوکامپوزیت ژل در اسید امکان آسیب به مخزن کاهش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Nanocomposite Gel Performance in Sealing Reservoirs During Drilling Operations

نویسندگان [English]

  • rasoul nazemi 1
  • jamshid moghadasi 2
  • siavash ashoori 1
1 student
2 department of petroleum engineering, petroleum university of technology
چکیده [English]

One of the most intense and expensive problems during drilling operations is the loss of circulation, which should be addressed and mitigated immediately. Lost circulation could result in several consequences, including wellbore instability, poor hole cleaning, stuck pipe, well control issues and formation damage. Cross-linkable polymer gels play an important role in plugging loss zones. Coating the cross-linker on the nanomaterials extends the length of the cross-linker and forms a stronger network between the polymers. The nanocomposite gel consists of a crosslinked gel by nano-crosslinkers. In this study, the effect of parameters such as the type of crosslinker, temperature and salinity on the performance of the gel, as well as re-crosslinking efficiency at high shear rates and the stability of the gel with time, was investigated and evaluated. Using dynamic stability tests, the maximum amount of pressure that gels can withstand to prevent further drilling fluid loss in highly permeable or fractured formations, was examined. Also, empirical modeling was done by using response surface methodology. The obtained model predicts the viscosity of nanocomposite gel with an accuracy of 86% within the range of input parameters.
According to the experimental results, the presence of nano crosslinker in the gel causes the self-healing ability of the formed gel at high shear rates. The nanocomposite gel has a better performance than the hybrid gel at high temperatures and also in the presence of destructive ions, which is due to the high efficiency of the nano-crosslinker in in creating the gel network. In addition, the presence of nano-crosslinker in the gel increases the maximum sealing pressure of gels in plugging highly permeable and fractured formations. Due to the complete rupture of nanocomposite gel in hydrochloric acid, the possibility of formation damage is reduced.

کلیدواژه‌ها [English]

  • lost circulation
  • polymer gel
  • nano-crosslinker
  • formation damage
  • response surface metodology