عنوان پایان‌نامه
بهبود انتقال حرارت گل حفاری با استفاده از نانو لوله های کربنی
- رشته تحصیلی
- مهندسی حفاری و بهره برداری نفت
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1176.;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 113;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54319
- تاریخ دفاع
- ۱۸ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- مصطفی صداقت زاده
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی
- چکیده
- امروزه طراحی و فرمولاسیون گل حفاری برای حفاری در چاه های نفت و گاز و چاه های ژئوترمال یکی از چالش های پیش روی در طراحی عملیات حفاری است. خنک سازی سیال حفاری و آماده سازی گل پایدار با ضریب انتقال حرارت بالا از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. نانو سیالات حفاری، نانو لوله های کربنی پخش شده در سیال با درصد حجمی پایین، ممکن است منجر به بالا رفتن ضریب انتقال حرارت سیال در مقایسه با سیال پایه گردد. از همین روی برای طراحی گل های حفاری در شرایط دما و فشار بالا، گزینه بسیار مناسبی هستند. در این پروژه، اثر پارامترهای مختلف همچون: درصد حجمی نانو لوله کربنی، آسیاب کردن، استفاده از نانو لوله های کربنی عامل دار شده و اثر دما و کیفیت دیسپرژن نانو لوله ها در سیال (با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی) بر روی خواص حرارتی و رئولوژیکی گل های حفاری پایه آبی و نفتی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که بیشترین میزان بهبود ضریب انتقال حرارت در گل حفاری پایه آبی مربوط به نانو لوله های کربنی عامل دار شده است که این مقدار در درصد حجمی 1% و دمای محیط آزمایش معادل 23.2% است که با افزایش دما به c?50 به 31.8% می رسد. در گل پایه نفتی نیز بیشترین درصد افزایش ضریب انتقال حرارت در درصد حجمی 1% و دمای محیط در صورت استفاده از نانو لوله کربنی عامل دار معادل 43.05% است که در دمای c?60 به 52.9% می رسد. علاوه بر این مقایسه خواص رئولوژیکی گل حفاری ساده با نانو سیال حفاری در هر دو محیط آبی و نفتی بینگر بهبود شرایط و افزایش کیفیت و عملکرد گل حفاری در حین عملیات حفاری می باشد.
- Abstract
- Designing drilling fluid for drilling in deep gas reservoirs and geothermal wells is a major challenge. Cooling drilling fluid and preparing stable mud with high thermal conductivity are of great concerns. Nano drilling fluid, i.e., well-dispersed Carbon Nano Tube (CNT) at low-volume fraction in mud, may enhance the mixture's thermal conductivity over the base-fluid values. Thus, they are potentially useful for advanced designing High Temperature High Pressure (HTHP) drilling fluid. In the present study, we have experimentally investigated the impact of CNT volume fraction, Ball milling time, Functionalized Carbon nano tube, Temperature effect and dispersion quality (by means of scanning electron microscopy, SEM) on the thermal and rheological properties of both water and oil based mud. The thermal conductivities of the nano-based drilling fluid are measured with a transient hot wire method. The experimental results show that the thermal conductivity of water based drilling fluid is enhanced by 23.2% in the case of functionalized Carbon nano tube at room temperature and 1 vol% and it increases to 31.8% by increasing mud temperature to 50 ?C. Regarding to oil based mud thermal conductivity enhanced by 43.05% in the case of 1vol% functionalized CNT. Furthermore, comparison rheological properties such as: yield point, filtration properties and annular viscosity between nano-based drilling mud and simple mud exhibited significant improvements which push forward their future development.
