title: Ρεολογικές ιδιότητες πολφών παλυγκορσκίτη και μπεντονίτη σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας 

Creators: name: Βλαχος Γεωργιος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Οι άργιλοι και περισσότερο οι σμεκτίτες κύρια ορυκτά των μπεντονιτών, λόγω της κοκκομετρίας τους και της δομής που παρουσιάζουν οι κρύσταλλοί τους καταφέρνουν σε ικανοποιητικό βαθμό να σχηματίζουν παχύρευστους πολφούς. Μελετώντας τα χαρακτηριστικά των αργίλων και τη δομή τους μπορεί να ερμηνευτεί η ρεολογική τους συμπεριφορά η οποία αποκλίνει σημαντικά από τη νευτώνεια συμπεριφορά. Η ρεολογική συμπεριφορά των αργιλικών πολφών είναι μία πολύ σημαντική ιδιότητα η οποία λαμβάνεται υπόψη στις γεωτρήσεις πετρελαίου. Η επιλογή των αργίλων γίνεται με βάση τη γεωλογία της περιοχής, το βάθος διάτρησης καθώς και την αλατότητα του νερού. Παράλληλα το επιλεχθέν ρευστό θα πρέπει να ψύχει και να λιπαίνει το κοπτικό άκρο της γεώτρησης και να στεγανοποιεί τα τοιχώματα της. H τεχνολογική ανάπτυξη έχει επιτρέψει την εκμετάλλευση κοιτασμάτων πετρελαίου που κάποτε θεωρούνταν απρόσιτα σε μεγάλα βάθη. Οι θερμοκρασίες αυξάνονται όσο αυξάνεται το βάθος έτσι για να γίνουν τα κοιτάσματα αξιοποιήσιμα απαιτείται η παραγωγή πολφών ικανών ώστε να ανταπεξέλθουν σε τέτοια ακραία περιβάλλοντα. Οι παράμετροι που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι αρκετοί και περίπλοκοι και για αυτό δεν έχει κατανοηθεί σε βάθος η συμπεριφορά τους. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν τρείς άργιλοι, νοντρονίτης, παλυγκορσκίτης και ένας μπεντονίτης που αποτελεί εμπορικό προϊόν με όνομα Zenith. Προσδιορίστηκαν η ορυκτολογική και η χημική σύσταση των υλικών με περιθλασιμετρία ακτίνων-Χ (XRD) και φασματοσκοπία ακτίνων-Χ φθορισμού (XRF) αντίστοιχα. Επίσης μελετήθηκε η ρεολογική συμπεριφορά των αργίλων κατά την ωρίμανσή τους σε ένα εύρος θερμοκρασιών σύμφωνα με τα πρότυπα του Αμερικανικού Ινστιτούτου Πετρελαίου (ΑΡΙ 13Α), χωρίς προσθήκη άλατος και με προσθήκη 2Μ NaCl. Τέλος προσδιορίστηκε στους πολφούς η συγκέντρωση Na και Mg με τη μέθοδο της φασματοσκοπίας ατομικής απορρόφησης. Οι πολφοί παρασκευάστηκαν με συγκέντρωση 5 % κατά βάρος σε στερεά, τοποθετήθηκαν σε κελιά για δυναμική ωρίμανση σε διάφορες θερμοκρασίες από 25°C (ελάχιστη) έως 230°C (μέγιστη). Στη συνέχεια μετρήθηκε το ιξώδες σε ιξωδόμετρο GRACE 3500 και προσδιορίστηκαν οι διηθητικές ικανότητες τους σε φιλτρόπρεσσα χαμηλής πίεσης (7atm). Οι δοκιμές έδειξαν ότι υπάρχουν σημαντικές μεταβολές σε διάφορες παραμέτρους των πολφών με την αύξηση της θερμοκρασίας. Συγκεκριμένα το ιξώδες με την αύξηση της θερμοκρασίας μειώθηκε για τον παλυγκορσκίτη και τον νοντρονίτη ενώ στο μπεντονίτη zenith παρουσίασε μία αύξηση μέχρι τη θερμοκρασία των 149 °C και στη συνέχεια κατέρρευσε. Το ιξώδες των πολφών με προσθήκη 2Μ NaCl ήταν αρκετά μειωμένο καθώς ο συνδυασμός των Na-αλάτων με την αύξηση της θερμοκρασίας υποβαθμίζει τη ρεολογική του συμπεριφορά. Επίσης η απώλεια διήθησης αυξήθηκε με αύξηση της θερμοκρασίας στο μπεντονίτη zenith ενώ στον παλυγκορσκίτη ήταν μέγιστη στους 149°C. Τέλος ο νοντρονίτης παρουσίασε στους 230 °C μέγιστη απώλεια διήθησης. Η απώλεια διήθησης των πολφών με προσθήκη 2Μ NaCl ήταν πολύ μεγαλύτερη φτάνοντας τα 120 mL στα δείγματα του νοντρονίτη και του zenith. Τέλος η συγκέντρωση του Mg+2 στα διηθήματα έδειξε ότι μειώθηκε με τη θερμοκρασία στα δείγματα του παλυγκορσκίτη και του zenith ενώ στο νοντρονίτη μειώθηκε μέχρι τους 149 °C για να αυξηθεί σε μεγαλύτερες θερμοκρασίες. Στα δείγματα με NaCl η συγκέντρωση του Mg+2 αυξήθηκε στον παλυγκορσκίτη με αύξηση της θερμοκρασίας, ενώ στα υπόλοιπα δύο δείγματα μειώθηκε. Η συγκέντρωση του Na αυξομειώθηκε στα δείγματα του παλυγκορσκίτη και του zenith καταλήγοντας σχεδόν στην αρχική τιμή ενώ μικρή μείωση είχαμε στο δείγμα του νοντρονίτη.