Nano karbon siyahı ile fonksiyonelleştirilmiş su bazlı sondaj çamurlarının reolojik ve fizikokimyasal performans değişimlerinin araştırılması
Investigation of rheological and physicochemical performance changes of water-based drilling fluids functionalized with nano carbon black
- Tez No: 772535
- Danışmanlar: PROF. DR. EKREM KALKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Bentonit, Karbon siyahı, Nano parçacık, Reoloji, Sondaj sıvısı, Bentonite, Carbon black, Nano particles, Rheology, Drilling fluid
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu çalışma ile petrol ve gaz endüstrisinin temel kilometre taşlarından biri olan sondaj işlemleri sırasında kullanılan ve toplam sondaj maliyetinin yaklaşık %10'unu oluşturan sondaj çamurlarının fonksiyonelleştirilmesi maksadıyla, su bazlı sondaj çamurlarına nano karbon siyahı ilavesiyle meydana gelecek reolojik ve fizikokimyasal performans değişimlerinin tespit edilmesi amaçlanmıştır. Yöntem: Bu çalışma iki temel aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada katkısız ve barit katkılı olmak üzere iki farklı su bazlı sondaj çamurunun düşük basınç ve düşük sıcaklık ortamındaki yoğunluk, pH değeri, viskozite, kopma noktası, jel mukavemeti ve filtrasyon deneylerinin yapılması ve sonuçlarının değerlendirilmesi şeklindedir. İkinci aşama ise su bazlı sondaj çamurlarının hazırlanmasında ana ürün olarak kullanılan bentonit, barit ve nano karbon siyahı ile kurutulmuş sondaj çamuru numunelerinin SEM, EDS, XRD ve FT-IR malzeme karakterizasyon analizlerinin yapılması olarak belirlenmiştir. Bulgular: Laboratuvar deneyleri sonucunda elde edilen verilere göre; nano karbon siyahı ilavesiyle konsantrasyona bağlı olarak katkısız bentonit çamurunun yoğunluk ve pH değerlerinde farklılık görülmemiş, görünür viskozite değerlerinin %0-128,8, plastik viskozite değerlerinin %1,6-89, kopma noktası değerlerinin %(-)4,7-246,5, jel mukavemeti değerlerinin %1,4-475, API sıvı kaybı değerlerinin %2,2-17,4, çamur keki kalınlığının %42,3-84,5 ve çamur ağırlığının ise %39,4-88,3 oranlarında değişim gösterdiği tespit edilmiştir. Nano karbon siyahı ilavesiyle konsantrasyona bağlı olarak barit katkılı bentonit çamurunun yoğunluk ve pH değerlerinde de farklılık görülmemiş, görünür viskozite değerlerinin %8,7-53, plastik viskozite değerlerinin %5,8-59,4, kopma noktası değerlerinin %(-)1,5-43,8, jel mukavemeti değerlerinin %1,7-49,7, API sıvı kaybı değerlerinin %(-)8-5, çamur keki kalınlığının %27,7-73 ve çamur ağırlığının ise %2,7-56,4 oranlarında değişim gösterdiği tespit edilmiştir. Malzeme karakterizasyon analizleriyle ise materyallerin elementel yapısı, bileşimi ve bağ yapılarında nano karbon siyahı ilavesiyle meydana gelen değişimlerin tespiti sağlanmıştır. Sonuç: Nano karbon siyahının su bazlı katkısız ve barit katkılı bentonit çamurlarına ilave edilmesi sayesinde yoğunluk artışına sebep olunmadan daha yüksek viskozitede çamur elde edilebildiği ve daha kalın ve mukavemetli çamur keki oluşumu sağlanabildiği sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Purpose: In this study, it was aimed to determine the rheological and physicochemical performance changes that will occur with the addition of nano carbon black to water-based drilling muds in order to functionalize the drilling mud, which is one of the main milestones of the oil and gas industry, and which constitutes approximately 10% of the total drilling cost. Method: This study consists of two main stages. In the first stage, the density, pH value, viscosity, yield point, gel strength and filtration tests of two different water-based drilling muds, which were additive-free and barite-added, in low pressure and low temperature conditions were performed and the results were evaluated. The second stage was determined as the SEM, EDS, XRD and FT-IR material characterization analyzes of bentonite, barite and nano carbon black, which were used as the main product in the preparation of water-based drilling mud, as well as dried mud samples. Findings: According to the data obtained as a result of laboratory experiments; with the addition of nano carbon black, there was no difference in the density and pH values of the additive-free bentonite mud depending on the concentration. It was also determined that the change rate was 0-128.8% for the apparent viscosity values, 1.6-89% for the plastic viscosity values, (-)4.7-246.5% for the yield point values, 1.4-475% for gel strength values, 2.2-17.4% for API fluid loss values, 42.3-84.5% for mud cake thickness and 39.4-88.3% for mud weight. Secondly with the addition of nano carbon black, there was no difference in the density and pH values of the barite-added bentonite mud depending on the concentration. It was also determined that the change rate was 8.7-53% for the apparent viscosity values, 5.8-59.4% for the plastic viscosity values, (-)1.5-43.8% for the yield point values, 1.7-49.7% for gel strength values, (-)8-5% for API fluid loss values, 27.7-73% for mud cake thickness and 2.7-56.4% for mud weight. Moreover, with the material characterization analysis, the changes in the elemental structure, composition and bond structures of the materials, which occurred with the addition of nano carbon black, were determined. Results: It has been concluded that, by adding nano carbon black to water-based additive-free and barite-added bentonite muds, higher viscosity mud can be obtained without causing an increase in density, and a thicker and more durable mud cake can be formed.
Benzer Tezler
- Karbon esaslı nano katkılar ile elektrik iletken elastomer nanokompozitler geliştirilmesi: Statik ve tekrarlı dinamik yükler altında elektriksel, fiziksel ve mekanik karakterizasyonu ve algılama performansının belirlenmesi
The development of conductive elastomer nanocomposite materials using carbon-based nano-filling materials: Progress on electrical, physical and mechanical characterization and sensing performance under static and cyclic dynamic loads
HASAN KASIM
Doktora
Türkçe
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YAZICI
- Elektriksel iletken betonlarda piroliz yöntemi ile elde edilen nano karbon siyahının değerlendirilmesi
Evaluation of nano carbon black obtained by pyrolysis method in electrical conductive concrete
HEYDAR DEHGHANPOUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMALETTİN YILMAZ
- Çelik lifli betonlarda geri dönüştürülmüş nano karbon siyahı ve kandıra taşı tozunun değerlendirilmesi
Evaluation of recycled nano carbon black and kandira stone powder in steel fiber concrete
İRFAN ŞEHRULLAH ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMALETTİN YILMAZ
- Conductive polyamide/carbon black, carbon fiber and carbon nanotubes composites for electrostatic painting
Elektrostatik boyamaya uygun iletken poliamid/ karbon siyahı, karbon lif ve karbon nano tüp kompozitleri
AMIRHOSSENI NASRI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. ESMA SEZER
- Behaviour of HTPB-polyurethane elastomer material reinforced with micro and nano particles
Mikro ve nano parçacıklarla güçlendirilmiş HTPB-poliüretan elastomer malzemenin davranışı
EMRE ERTEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVDET KAYNAK
DOÇ. DR. TANER ATALAR