نانوتکنولوژی به مواد و سیستم‌هایی مربوط میشود که ساختار و اجزای آن به دلیل ابعاد نانومتری، خواص، پدیده‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی، رفتار جدیدی را نشان می‌دهند. مواد دارای اندازه ذره نانومقیاس در حوزه‌ای بین اثرات کوانتومی اتم‌ها و مولکول‌ها و خواص توده قرار می‌گیرند. با توانایی ساخت و کنترل ساختار نانوذرات می‌توان خواص حاصل را تغییر داده و خواص مطلوب را در مواد طراحی کرد. نانو تکنولوژی هم اکنون در حال متحول کردن زندگی بشر است و در صنایع تحول زیادی ایجاد نموده و پیش بینی می شود این روال با سرعت بیشتری طی سالهای آتی ادامه یابد. از جمله حوزه هایی که نانو تکنولوژی در آن وارد شده است ، صنایع بالادستی نفت است که مطابق تعریف از اکتشاف تا قبل از پالایشگاه را شامل می شود. مرکز مطالعات تکنولوژی شریف در نظر دارد طی یک سلسله گزارشات، کاربردهای متنوع نانو تکنولوژی را در صنایع بالا دستی ارایه نماید. این گزارش به کاربردهای نانو مواد در گل حفاری می پردازد.
برای دست یابی به سیال مخزن می بایست چاههایی را از سطح زمین تا محل تجمع نفت و گاز (مخزن) حفر نمود. یکی از دیسیپلینهای مربوط به حفاری گل حفاری و سیتم گردش گل است. گل حفاری سیالی است که از دورن لوله‌های رشته حفاری به پایین پمپ میشود، از سوراخ‌های مته بیرون می‌آید و سپس از فضای حلقوی بین دیواره چاه و لوله‌های حفاری، کنده های حاصل از حفاری را به سطح حمل می‌کند. همچنین گل حفاری، کار خنک کردن مته و کنترل سیالات موجود در لایه‌ها را نیز بر عهده دارد.گل حفاری باید خواص ریولوژیک و چگالی و ویسکوزیته مناسبی جهت حمل کنده‌های حفاری شده به بالا را داشته باشد و از قابلیت انتقال توان هیدرولیکی پمپ‌ها برخوردار باشد. شکل زیر، سیستم گردش گل حفاری را نشان میدهد.
شکل 1. شماتیکی از سیستم گردش گل حفاری.
خواصی همچون چگالی مناسب با استفاده از نانوافزودنی‌ها قابل حصول است. ویسکوزیته مناسب نیز با اضافه کردن نانوافزودنی‌هایی که خاصیت روغنکاری دارند (Nano lubricants) بدست می‌آیند. حصول خاصیتی همچون قابلیت انتقال توان هیدرولیکی و تراکم‌پذیری (Compressibility) از مهم‌ترین عواملی است که به نظر می‌رسد با استفاده از نانوکامپوزیت ها, نانوتیوب‌های کربنی و برخی از نانوپودرهای سرامیکی سخت با وزن مخصوص مناسب نظیر نانوپودرهای کربید سلیسیم قابل دستیابی باشد. گل‌های حفاری یا پایه آبی هستند یا پایه نفتی (روغنی). برای حصول خواصی همچون چگالی مناسب، عدم خورندگی یا خورندگی کم، خاصیت روان‌کاری، جلوگیری از هرزروی، تراکم‌پذیری مناسب، سمی نبودن و بالاخص خاصیت تیکسوتروپ(ژلاتینی) از نانو افزودنی ها استفاده میشود. اگر احیاناً عملیات حفاری قطع شد، گل می بایست به حالت ژلاتینی در آمده و مانع از ته نشین شدن کنده های حفاری شده و از گیر کردن ابزار حفاری درون چاه جلوگیری کند. همچنین گل ژلاتینی باید به گونه‌ای باشد که با کمترین تنش از حالت ژلاتینی به حالت روان درآید و مجدداً خاصیت تیکسوتروپیک گل را اعاده کند. در این بخش نیز با توضیح خواص فوق, نانوپلیمرها و نانوکامپوزیت‌ها, نانوذرات رسی (Nano clays) و همچنین نانوپراکنده‌کننده‌ها (Nano dispersant) تأثیرات بسزایی روی بهبود این خواص دارند.
بارِن و همکارانش در سال (2003) موفق به تولید نانوموادی شده اند که سطحشان پرداخت شده است و به سیالات اضافه می شوند تا یک نوع کف خاص را تولید نماید. از کف مذکور در ساختن گل های حفاری سبک که می توان با آن حفاری غیرتعادلی(Under Balanced Drilling) انجام داد می توان استفاده کرد. این کف قابلیت خارج کردن ضایعات حفاری را نیز دارد.
منابع : US Patentt Application 20030220204
تاریخ : شنبه 88/3/23 | 11:15 صبح | نویسنده : مهندس سجاد شفیعی | نظرات ()
