Abstract

Graphene oxide (GO) performs well as a filtration additive in water-based drilling fluids at concentrations as low as 0.2 % (w/w) by carbon content. Standard American Petroleum Institute (API) filtration tests were conducted on pH-adjusted, aqueous dispersions of GO and xanthan gum. It was found that a combination of large-flake GO and powdered GO in a 3:1 ratio performed best in the API tests, allowing an average fluid loss of 6.1 mL over 30 min and leaving a filter cake ∼20 μm thick. In comparison, a standard suspension ∼12 g/L of clays and polymers used in the oil industry gave an average fluid loss of 7.2 mL and a filter cake ∼280 μm thick. Scanning electron microscopy imaging revealed the extreme pliability of well-exfoliated GO, as the pressure due to filtration crumpled single GO sheets, forcing them to slide through pores with diameters much smaller than the flake’s flattened size. GO solutions also exhibited greater shear thinning and higher temperature stability compared to clay-based fluid-loss additives, demonstrating potential for high-temperature well applications

چکیده

اکسید گرافن (GO) به عنوان یک افزودنی فیلتراسیوندر سیالات حفاری پایه آبی با غلظت های کربن به اندازه 0.2 % (w/w)نیز می تواند عمل کند. تست های فیلتراسیون سازمان امریکایی پتروشیمی استاندارد (API) بر روی پخشیدگی آبی GO و صمغ گزانتان (با pH تنظیم شده) انجام شدند. ملاحظه شد ترکیبی از GOورقه بزرگ و GO پودری با یک نسبت 3:1 بهترین عملکرد را در تست های API داشتند و میانگین اتلاف سیال 6.1 mL در مدت بیش از 30 دقیقه حاصل شد که یک فیلتر کیک با ضخامت 20 μm را بر جا گذاشت. در مقایسه، یک سوسپانسیون استاندارد (∼12 g/L) از خاک های رس و پلیمرهای مورد استفاده در صنعت نفت، میانگین اتلاف سیال 7.2 mL و ضخامت فیلتر کیک∼280 μm را به دست داد. تصویربرداری میکروسکوپ روبش الکترونی، قابلیت انعطاف زیاد GO کاملا پوسته پوسته شده را نشان داد زیرا فشار حاصل از فیلتراسیون، ورقه های منفرد GO را جمع کرده بود و آنها را مجبور به لغزش را حفره هایی با قطرهای بسیار کمتر از اندازه سطح صاف ورقه هاکرده بود. محلول های GO نیز نازک شدگی برشی بیشتر و پایداری دمایی بالاتری را نسبت به افزودنی های اتلاف سیال پایه خاکی نشان دادند که پتانسیل آن برای کاربردهای دما بالا را ثابت می کند.

1-مقدمه

سیالات حفاری نفت (عموما به گل های حفاری معروف هستند) سیستم های شیمیای پیچیده ای می باشند که برای حفاری نفت ضروری هستند. در بین دیگر وظایف، یک سیال حفاری نفت باید برش های حفره را تا سطح چاه حمل کند، از دیوارهای حفره چاهی پشتیبانی کند، از ایجاد آسیب جلوگیری کند، تیغه مته را خنک و چرب کند، از خوردگی لوله مته جلوگیری نماید، جمع آوری اطلاعات درباره سازندهای تولیدی را تسهیل نماید و یک کیک نازک با نفوذ پذیری کم را ایجاد کند که از سازند های تولیدی قابل نفوذ محافظت به عمل آورد. تهاجم سیال به درون سازندهای متخلخل می تواند به مخازن آسیب رسانده و بازدهی را با مسدود ساختن مسیر جریان های خروجی هیدروکربن یا فروریزش سازند، کاهش دهد. افزودنی های کنترل کننده اتلاف سیال، فیلتر کیک های اطراف حفره چاهی را تشکیل می دهند تا اتلاف سیال حفاری درون سازندهای قابل نفوذ را به تاخیر بیاندازند...