ارزیابی عملکرد یک پایدارساز شیلی پایه آمینی جدید در سیالات حفاری پایه آبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی نفت، دانشکده نفت اهواز، دانشگاه صنعت نفت، اهواز، ایران

2 ارزیابی مخازن، شرکت ملی مناطق نفت‌خیز جنوب، اهواز، ایران

چکیده

ناپایداری و ریزش دیواره‌ چاه در حین حفاری سازندهای شیلی یکی از دردسرسازترین و هزینه‌برترین اتفاقاتی است که مهندسان حفاری با آن مواجه هستند. از جمله تلاش‌های اولیه جهت کنترل این ناپایداری‌ها، استفاده از افزودنی‌های مناسب در سیالات حفاری پایه آبی می‌باشد. پژوهش حاضر با هدف معرفی یک افزودنی پایه آمینی جدید با نام تالوآمین اتوکسیله، در سیالات حفاری و به منظور کاهش تورم و افزایش پایداری سازندهای شیلی انجام گرفته است. خصوصیات بازدارندگی تورم شیلی تالوآمین اتوکسیله با استفاده از آزمون‌های مختلف با انواع شرایط محیطی متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بنتونایت در محیط‌های حاوی تالوآمین اتوکسیله توانایی جذب آب و هیدارته شدن را ندارد، و همچین تالوآمین اتوکسیله سبب کاهش تورم ذرات بنتونایت و مانع متلاشی شدن کنده‌های حفاری در محیط‌های آبی خواهد شد. از طرف دیگر، تالوآمین اتوکسیله دارای عملکرد قابل مقایسه در برابر پتاسیم کلراید به عنوان یک پایدارساز شیلی رایج در صنعت حفاری می‌باشد. تالوآمین اتوکسیله همچنین سازگاری مناسبی با دیگر افزایه‌های رایج در سیالات حفاری دارد. در ساختار تالوآمین گروه‌های آمینی وجود دارد که توانایی برقراری پیوندهای هیدروژنی با سطح صفحات ذرات بنتونایت را دارند که منجر به کاهش میزان جذب آب بر این سطوح گردیده است که در نهایت سبب کاهش در میزان تورم ذرات بنتونایت می‌گردد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of a Novel Amin-Based Shale Stabilizer in Water-Based Drilling Fluids

نویسندگان [English]

  • Pezhman barati abgarmi 1
  • khalil shahbazi 1
  • Mosayyeb Kamari 2
  • Mohammad Kamal Ghassem Alaskari 1
1 Department of Petroleum Engineering, Ahwaz Faculty of Petroleum, Petroleum University of Technology, Ahwaz, Iran
2 Reservoir Evaluation Department, National Iranian South Oil Company, Ahwaz, Iran
چکیده [English]

Wellbore instability during the drilling of shale formation is the most troublesome and the costly issue facing drilling engineers. Early attempts to control these instabilities are the usage of appropriate additives in water based drilling fluids. This study aims to introduce a new water-based drilling fluid amine-based additive called tallow amine ethoxylate in order to hydration decrease and stability increase of shale formation. Shale hydration Inhibition performance of tallow amine ethoxylate was investigated through different experiments under various experimental conditions. The results showed that bentonite particles are not capable of being hydrated or dispersed in the mediums containing tallow amine ethoxylate, and also tallow amine ethoxylate had comparable and competitive inhibition performance with potassium chloride as a common shale stabilizer in drilling industry. Tallow amine ethoxylate is also compatible with other common drilling fluid additives. Some functional groups exist in tallow amine ethoxylate which are capable of forming hydrogen bonding with surfaces of bentonite particles, leading to decrease of water adsorption on bentonite particles’ surfaces which results in bentonite swelling reduction.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shale Stabilizer
  • Tallow Amine Ethoxylate
  • Dynamic Linear Swelling
  • Drilling Fluid
  • Hydrogen Bond

[1]. Qu Y., Lai X., Zou L. and Su Y., “Polyoxyalkyleneamine as shale inhibitor in water-based drilling fluids”,Applied Clay Science, Vol. 44, No. 1, pp. 265-268, 2009.##

[2]. Zhong H., Qiu Z., Huang W. and Cao J., “Poly (oxypropylene)-amidoamine modified bentonite as potential shale inhibitor in water-based drilling fluids”, Applied Clay Science, Vol. 67-68, No. 1, pp. 36-43, 2012.##

[3]. Zhong H., Qiu Z., Huang W. and Cao J., “Shale inhibitive properties of polyether diamine in water-based drilling fluid”, Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 78, No. 2, pp. 510-515, 2011.##

[4]. Zhong H., Qiu Z., Huang W., Qiao J., Li H. and Cao J., “The development and application of a novel polyamine water-based drilling fluid”, Petroleum Science and Technology, Vol. 32, No. 4, pp. 497-504, 2014.##

[5] Wang L., Liu S., Wang T. and Sun D., “Effect of poly (oxypropylene) diamine adsorption on hydration and dispersion of montmorillonite particles in aqueous solution”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 381, No. 1, pp. 41-47, 2011.##

[6]. Chesser B., “Design considerations for an inhibitive, stable water-based mud system”, SPE Drilling Engineering, Vol. 2, No. 4, pp. 331-336, 1987.##

[7]. Tush D., LoftinK. A.and Meyer M. T.,“Characterization of polyoxyethylene tallow amine surfactants in technical mixtures and glyphosate formulations using ultra-high performance liquid chromatography and triple quadrupole mass spectrometry”, Journal of Chromatography A, Vol. 1319, No. 1, pp. 80-87, 2013.##

[8]. American Petroleum Institute, “Recommended practice standard procedure for laboratory testing of drilling fluids: API Specifications 13I”, Dallas: American Petroleum Institute, 2000.##

[9]. American Petroleum Institute, “Recommended practice on the rheology and hydraulics of oil-well drilling fluids: API Specifications 13D”, Dallas:  American Petroleum Institute, 1995.##

[10]. Wu W., “Baseline studies of the clay minerals society source clays: colloid and surfacephenomena”, Clays and Clay Minerals, Vol. 49, No. 5, pp. 446-452, 2001.##

[11]. Ava Drilling Fluids and Services, “Drilling fluid manual Rome”, Ava Drilling Fluids & Services, 2004.##

[12]. Roehl E. and Hackett J., “A laboratory technique for screening shale swelling inhibitors”, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, Louisiana, 1982.##

[13]. Ewy R. and Morton E., “Wellbore-stability performance of water-based mud additives”, Journal of Petroleum Technology, Vol. 61, No. 9, pp. 78-79, 2009.##

[14]. Barati P., Keshtkar S., Aghajafari A., Shahbazi K. and Momeni A.,“Inhibition performance and mechanism of Horsetail extract as shale stabilizer”, Petroleum Exploration and Development, Vol. 43, No. 3, pp. 522-527, 2016.##

[15]. Aaton M. and Elliott G., “Water-based glycol drilling muds: Shale inhibition mechanisms”, European Petroleum Conference, London, United Kingdom, 2007.##

[16]. Liu S., Mo X., Zhang C., Sun D. and Mu C., “Swelling inhibition by polyglycols in montmorillonite dispersions”, Journal of Dispersion Science and Technology, Vol. 25, No. 1, pp. 63-65, 2004.##

[17]. De Souza C., Lima A. and Nascimento R., “Hydrophobically modified poly (ethylene glycol) as reactive clays inhibitor additive in water-based drilling fluids”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 117, No. 2, pp. 857-864, 2010.##

[18]. Li j., Yang P., Guan J., Sun Y., Kuang X. and Chen S., “A new type of whole oil-based drilling fluid”, Petroleum Exploration and Development, Vol. 41, No. 4, pp. 490-496, 2014.##

[19]. ZohnG H., Qiu Z., Huang W., Xie, B. and Wang W., “Bis(hexamethylene) triamine as potential shale inhibitor in water-based drilling fluid”, Open Petroleum Engineering Journal, Vol. 6, No. 1, pp. 49-56, 2013. ##

[20]. Xuan Y., Jiang G., Li Y., Wang J. and Geng H., “Inhibiting effect of dopamine adsorption and polymerization on hydrated swelling of montmorillonite”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 422, pp. 50-60, 2013.##