بهبود كيفيت بنتونيت‎هاي نامرغوب با مواد شيميايي مناسب براي كاهش مصرف پليمرها در سيالات حفاري پايه‏آبي

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

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

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.