Effects of nanoparticles on the performance of drilling fluids
Nanoparçacıkların sondaj sıvısının performansı üzerindeki etkileri
- Tez No: 474966
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA VERŞAN KÖK, DOÇ. DR. İSMAİL HAKKI GÜCÜYENER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Bu yüksek lisans tezinde nanoparçacıkların su bazlı sondaj sıvılarının filtrasyon ve reolojik özelliklerine etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Dört farklı silika nanoparçacığı lignosülfonat ve bentonit esaslı sondaj sıvılarına ilave edilmiştir. Bu araştırmanın sonucunda elde edilen veriler kullanılarak, nanosıvıların filtrasyon ve reolojik özellikleri farklı sıcaklıklarda analiz edilmiş ve baz sıvılarla karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada iki grup deney yapılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında bentonit, kromsuz lignosülfonat (CFL) ve karboksimetil selüloz (CMC)'u farklı konsantrasyonlarda kullanarak dört adet su bazlı sondaj sıvısı oluşturulmuştur. Bu sondaj sıvıları baz çamur olarak seçilmiş ve nanosıvı elde etmek için içlerine dört farklı silika nanoparçacığı 0.5 libre/varil eklenmiştir. Nanoparçacık içeren örneklerin reolojik özellikleri, sıvı kaybı miktarları ve çamur kek kalınlıkları 77 ºF ve 120 ºF'de incelenmiş ve baz sıvılarla karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, bütün nanoparçacıkların bentonit çamurlarının sıvı kaybını arttırdığını ortaya koymaktadır. Öte yandan, nanoparçacık içeren bazı lignosülfonat çamurlarında sıvı kaybında azalma gözlemlenmektedir. Dahası, her iki sondaj sıvısı için çamur kek kalınlığında ve reolojik özelliklerde belirgin bir değişiklik görülmemektedir. İkinci bölümde, nanoparçacıkların bentonit çamurundaki etkilerini daha net görmek için deneyler yapılmıştır. Bu nedenle diğer parametrelerin ortadan kaldırılması için katkı maddesi olarak sadece bentonit kullanılmıştır. Birinci aşamada reolojik artış gözlenmediğinden, bu deneyler önceki testlerden daha yüksek bentonit ve nanoparçacık konsantrasyonlarına sahiptir, ağırlıkça % 7 bentonit ve ağırlıkça % 0.5 ve % 1.5 nanopaçacık. Tüm konsantrasyonlarda ve her boyutta nanoparçacıkların ilavesi ile sıvı kaybı miktarının arttığı görülmüştür. Reolojik analizler, yalnızca 15-20 nm gözenekli nanoparçacıkların, reolojiyi ağırlıkça % 0.5 konsantrasyonunda negatif olarak etkilediğini göstermiştir. Bu deneylere ek olarak Darcy Yasası kullanılarak çamur keklerinin geçirgenliği de karşılaştırılmıştır. Nano sıvıların, baz sıvıya kıyasla daha geçirgen çamur kekleri oluşturduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this master thesis, effects of nanoparticles on the filtration and rheological properties of water-based drilling fluids are experimentally investigated. Four different silica nanoparticles are added into the lignosulfonate and bentonite based drilling fluids. By using data obtained at the end of this research, filtration and rheological properties of nanofluids are analyzed and compared with the base fluids at different temperatures. Two groups of experiments are conducted in this research. In the first group, four water-based drilling fluids are formed by using bentonite, chrome free lignosulfonate (CFL) and carboxymethyl cellulose (CMC) in different concentrations. These fluids are selected as base fluids, and 0.5 lb/bbl of four different silica nanoparticles are added them to obtain nanofluids. The rheological properties, fluid loss amounts and mud cake thicknesses of samples with nanoparticles are investigated at 77 ºF and 120 ºF, and compared with base fluids. Results reveal that, all of the nanoparticles increase fluid loss of bentonite muds. On the other hand, reduction in fluid loss is observed for some lignosulfonate muds containing nanoparticle. Moreover, no significant change in mud cake thickness and rheological properties is seen for both drilling fluids. In the second part, experiments are conducted to see more clearly the effects of nanoparticles in bentonite mud. Because of this reason, only bentonite is used as additive to eliminate other parameters. Since rheological enhancement were not observed at the first part, these experiments have higher concentrations of bentonite and nanoparticles than previous tests, with 7% by weight of bentonite and 0.5% and 1.5% by weight of nanoparticles. It is seen that the amount of fluid loss increases with the addition of nanoparticles in all concentrations and all sizes. The rheological analyses show that, only 15-20 nm porous nanoparticles affects the rheology negatively at 0.5 w/w %. In addition to these experiments, permeability of mud cakes are also compared using Darcy's Law. It is concluded that nanofluids form permeable mud cakes compared to base fluid.
Benzer Tezler
- Effects of sio2 and al2o3 nanoparticles on the filtration, rheological and physicochemical properties of drilling fluid
Sıo2 ve al2o3 nanoparçacıkların sondaj sıvısının filtrasyon, reolojik ve fizikokimyasal özellikleri üzerindeki etkileri
HAYDER KHUDHAIR ABBAS ABBAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
KimyaAltınbaş ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. HAKAN KAYGUSUZ
- Hastelloy X süper alaşımının delinmesinde nano partikül katkılı kesme yağlarının işleme performansı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of nanoparticle added cutting oils on machining performance in the drilling of hastelloy X super alloy
EMİNE ŞİRİN
Doktora
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiDüzce ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGAY KIVAK
DOÇ. DR. ÇAĞRI VAKKAS YILDIRIM
- Development of aerogel based optofluidic microreactors
Aerojel tabanlı optofluidik mikroreaktörlerin geliştirilmesi
YAPRAK ÖZBAKIR
Doktora
İngilizce
2018
Mühendislik BilimleriKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ERKEY
- Karbon nanotüp takviyeli karbon elyaf/epoksi nanokompozit malzemelerin üretilmesi ve delme parametrelerinin incelenmesi
Production of CNT added carbon fiber reinforced epoxy nanocomposites and examination of drilling parameters
HALİL BURAK KAYBAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
- Nanopartiküllerin soğutma sistemlerinin performansı üzerine olan etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of nanoparticles on the performance of cooling systems
MUSTAFA AKKAYA
Doktora
Türkçe
2020
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN MENLİK