用绿色合成氧化纳米颗粒和可生物降解聚合物的水基钻井泥的升温和压力性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 石油工程是石油工程中的一个.

背景情况:

• 在高温,高压 (HTHP) 条件下,水性泥 (WBMs) 呈现性能限制,导致流体损失和财产退化.
• 用可持续和环保添加剂增强钻井流体对于具有成本效益和环境安全的操作至关重要.
• 纳米颗粒的绿色合成和天然聚合物的利用为先进的钻井流体配方提供了有希望的解决方案.

研究的目的:

• 用绿色合成的氧化 (ZnO) 纳米颗粒和 (TG) 来制定和描述一种新的以水为基础的钻井液.
• 评估在各种温度条件下开发的WBM的风湿性质和流体损失性能.
• 用响应表面方法 (RSM) 优化HTHP应用的配方,并验证其有效性.

主要方法:

• 通过EDS,FE-SEM,拉曼,XPS和TGA/DTG进行表征的ZnO纳米粒子 (NP) 的绿色合成.
• 在不同温度 (25,50,75°C) 上使用宾汉塑料模型和功法模型进行风湿学分析.
• 使用Design Expert软件和RSM进行优化,然后在120°C和500psi下进行HTHP过试验.

主要成果:

• 优化的WBM配方 (750 ppm TG和0.25 wt% ZnO NPs) 显示出显著的改善:塑料粘度 (PV) 增加了27.84%,产量点 (YP) 增加了43.16%,流体损失减少了54.16%.
• 优化样本表现出优异的风湿性质,一致性指数 (K) 为 56.12 cp,流动行为指数 (n) 为 0.2272.
• 通过HTHP过试验证实了配方的稳定性和有效性,泥蛋糕厚度减少了25%.

结论:

• 开发的环保WBM,包括ZnO NP和TG,有效地应对HTHP钻井环境中的挑战.
• 优化的配方提高了钻井效率,降低了运营成本,并最大限度地降低了与钻井液污染相关的环境风险.
• 这种可持续的方法为严苛的地质条件提供了传统钻井流体的可行替代方案.