بهبود کیفیت بنتونیت‎های نامرغوب با مواد شیمیایی مناسب برای کاهش مصرف پلیمرها در سیالات حفاری پایه‏آبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده مهندسی نفت، پردیس بالادستی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران

2 پژوهشکده مهندسی نفت، پردیس بالادستی، پژوهشگاه صنعت نفت

3 دانشکده مهندسی نفت، واحد علوم وتحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران

4 ژوهشکده علوم زمین، پردیس بالادستی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران

چکیده

در حفر چاه‏های نفت و گاز، سیال حفاری نقشی بسیار مهم دارد. یکی از مواد مصرفی در سیالات حفاری، ماده معدنی بنتونیت به همراه آب است که برای کنترل تراویده سیال استفاده می‌شود. تولید بنتونیت با کیفیت مورد نیاز صنعت حفاری در معادن کشور رو به کاهش گذاشته است. از این رو به ارایه روشی جدید برای افزایش کیفیت این ماده در سیالات حفاری نیاز است. معمولا برای جبران عملکرد ضعیف بنتونیت‌های نامرغوب، استفاده از پلیمرها به ‏صورت افزودنی در سیال حفاری، توجه پژوهشگران را بیش‏تر جلب کرده است. اما این مواد عیوبی نیز دارند که از آن جمله می‌توان به آسیب سازند و بالا بودن هزینه تولید اشاره کرد. بنابراین پژوهش‌هایی متفاوت در زمینة استفاده از روش‌های دیگر در حال انجام هستند. در این پژوهش ارتقای کیفیت بنتونیت‌های نامرغوب از راه بهبود قدرت جذب آب و افزایش خصوصیات رئولوژیکی آنها، مدنظر بوده است. بدین منظور ابتدا 12 نوع بنتونیت حفاری با کیفیت مختلف تهیه و خصوصیات آنها بررسی شد. نمونه 6-B به‏عنوان بنتونیت با کیفیت نسبتا خوب و نمونه 9-B به‏عنوان بنتونیت با کیفیت بسیار ضعیف انتخاب و سپس مواد شیمیایی با پایه کربناتی و منیزیمی به آنها اضافه و خصوصیات آنها اندازه‏گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش هر دو ماده شیمیایی می‌توان بنتونیت‌هایی با کیفیت قابل ‏قبول مطابق با استاندارد API RP 13A به‌دست آورد. به‌صورتی که سیالات بهسازی شده‏ توانستند به‏طور میانگین خصوصیات رئولوژیکی را 5/6 برابر بهبود ببخشد و همچنین تراویده سیال در بنتونیت بسیار ضعیف را حدود 5/2 برابر کاهش دهند. همچنین نتایج نشان داد که خواص رئولوژیکی این بنتونیت‌ها 5/2 تا 4 برابر پلیمر کربوکسی متیل سلولز و نشاستة حفاری در سیال بنتونیتی است. بنابراین افزودنی‌های شیمیایی ذکرشده می‌توانند برای کنترل خواص رئولوژیکی جایگزین سیالات پلیمری شوند
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Reduction of Polymers Usage in the Drilling Fluids by Modification of the Low Quality Bentonites Using Proper Chemical Compounds

نویسندگان [English]

  • Habibe Shaikh Rostam Abadi 1
  • Ali Reza Nasiri 2
  • Seyed jamal Sheykh Zakariyaee 3
  • Mahmod Memariani 4
1 Division of Petroleum Engineering, Upstream Paradise, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
2 Division of Petroleum Engineering, Upstream Paradise, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
4 Division of Geosciences, Upstream Paradise, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
چکیده [English]

The drilling fluids play a significant role in the drilling of oil and gas wells. Bentonite is one of the consumable components of the drilling fluid which is used to reduce the fluid loss. The production of high quality bentonite resources which are suitable for drilling is declining in our country,  Hence it is necessary to improv the quality of available bentonites. Using polymer additives is a conventional method for improving the quality of bentonites which has attracted the attention of researchers. However, some disadvantages of these compounds such as expensive production procedures and formation damages motivate researchers for developing some new improving methods to reach the high quality drilling fluids. The main aim of this research is to improve the quality of poor bentonites through amencling water absorption capability and increasing the rheological properties. The Properties of 12 types of bentonite were investigated and two compounds B9 with the lowest quality and B6 with the highest quality were selected for further investigations. Carbon ate and magnesium base chemical substances were then added to such compounds and their properties were investigated, too the results showed that adding Carbonate and magnesium compounds could result in a quality improvment of bentonites which satisfied the API RP 13-A standard requirements. The modified bentonite showed about 6.5 times better rheological properties and 2-5 folds lower fluid loss as compared to the untreated sample. The results also showed that the modified bentonite could be a good choice for replacement of the conventional carboxymethyl cellulose and starch in the polymeric drilling fluids, based on their 2.5 to 4 times better rheological properties.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bentonite
  • Magnesium Base Additive (MBC)
  • Carbonates Base Additive (CBC)
  • Fluid loss
  • polymer
  • Drilling
  • Modified Clays
  • Yield Point
[1]. Drilling Fluids Manual, 2004, Amoco Production Company USA,1995.##

[2]. صعودی م، عطاران ب و نصیری ع، مرتضوی س ع، "کارائی زانتان تولید شده از سویه‌های بومی برای کاربرد در سیال‌های حفاری"، پژوهش نفت، شماره 65، صفحات58 تا70، 1390.##

[3]. Fink J. K., “Petroleum Engineer’s Guide to Oil Field Chemicals and Fluids,” Elsevier Science, 2012.##

[4]. Bourgoyne A. T., Millheim K. K., Chenevert M.E. and Young F. S, Applied Drilling Engineering, 1991, SPE,1986.##

[5]. نصیری ع و ولی‌زاده م، "بررسی عملکرد و تأثیر پلی اکریل آمید هیدرولیز شده جزئی درسیالات حفاری پایه آبی"، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، شماره 123، صفحات4 تا13، 1392.##

[6]. سالاریه م. و خراط ر.، "کارائی زانتان تولید شده از سویه‌های بومی برای کاربرد درسیال‌های بررسی میزان تأثیر بیوپلیمر بر رفتار شبه پلاستیک گل حفاری، فصل‌نامه تحقیق"، شماره 31، صفحات54 تا 68، 1377.##

[7]. مجتهدی س. م، "اثر حرارت برروی تعلیق‌های بنتونیتی"، فصل‌نامه تحقیق، شماره 4، صفحات 39 تا 54، 1371.##

[8]. سلطانیان ح.، موحدی‌نیا ع، "تاثیر دما روی گل بنتونیتی و گل پلیمری XC ،PHPA درشرایط واقعی چاه"، یازدهمین همایش نفت، گاز و پتروشیمی ویژه صنایع بالادستی، سالن اجلاس سران کشورهای اسلامی، تهران ایران، 1381.##

[9]. Karaguzel C.,Cetinel T., Boylu F., Cinku K., and Celik M. S., “Activation of (Na, Ca)- bentonite with Soda and MgO and theirutilization as drilling mud,” Elsevier, Vol., 48, pp. 398-405, 2010.##

[10]. YILDIZ N. And Calimli A., “Alteration of three Turkish Bentonites by treatment with Na2CO3 and H2SO4,” Turkish Journal of Chemistry, pp. 393-401, 2002.##

[11]. نصیری ع.، عطاران ب.، "کارائی زانتان تولید شده از سویه‌های بومی برای کاربرد درسیال‌های حفاری"، پژوهش نفت، شماره 65، صفحات 58 تا70، 1390.##

[12]. API Standard 13 A, American Petroleum Institute, 2010.##