بررسی و بهینه سازی پارامترهای ریولوژیکی در سیالات حفاری پایه آبی حاوی نانو ذرات فلزی به روش سطح پاسخ

بررسی خواص ریولوژیکی یکی از پارامترهای اساسی در طراحی سیالات حفاری و عملکرد آن در شرایط عملیاتی است. نانو ذرات فلزی از جمله افزودنی-های مهم جهت بهبود و ثبات خواص ریولوژیکی سیالات حفاری در شرایط دما و فشار بالای عملیاتی می باشند. در این پژوهش بر اساس داده های مقالات، دو مدل کلاسیک شامل پاورلا و بینگهام پلاستیک بررسی شد. متغیرهای فرآیندی دما (70 ، 90 و 110 درجه سانتیگراد) و غلظت نانو ذرات (0/1، 0/3 و 0/5 درصد وزنی) در سه سطح بر اساس طرح مرکب مرکزی بررسی شدند و پارامترها با استفاده از روش سطح پاسخ بهینه سازی شدند. نتایج نشان دادند که نانو ذرات سبب بهبود و ثبات خواص ریولوژیکی سیال حفاری پایه آبی در دماها و فشارهای بالا شده است. شاخص رفتار جریان با افزایش غلظت نانو ذرات ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت، همچنین این پارامتر با افزایش دما روند نزولی داشت. با افزایش غلظت نانو ذرات پارامترهای شاخص غلظت و تنش تسلیم افزایش یافت. دما تاثیر زیادی بر پارمترهای شاخص غلظت و تنش تسلیم نداشته در نتیجه ثبات ریولوژیکی سیال در دماهای بالا حفظ شد. بهینه سازی با استفاده از تابع مطلوبیت درینگر انجام شد و دمای 95/53 درجه سانتیگراد و غلظت 0/44 درصد وزنی نانو ذرات به عنوان شرایط بهینه به دست آمد.

کلیدواژه ها:

روش سطح پاسخ ، نانو ذرات ، خواص ریولوژی ، شاخص رفتار جریان ، شاخص غلظت ، تنش تسلیم