Pirinç kabuğu külünün sondaj uygulamalarında çimento şerbeti katkısı olarak kullanabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usability of rice husk ash as cement slurry addivite in drilling applications
Yazar: ELİF SEMİN CEYLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAYRAM ALİ MERT
İskenderun Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği = Petroleum and Natural Gas Engineering

Özet:
Sondaj kuyularındaki olası yüksek sıcaklık ve basınç faktörleri hem çimentolama operasyonu esnasında hem de sonrasında çimentonun yapısında birtakım olumsuzluklara sebep olabilmektedir. Bu sebeple, iyi bir çimentolama operasyonu ve kuyu muhafazası için çimento şerbeti içerisine bir takım katkı malzemeleri ilave edilir. Bu katkı malzemelerinin miktar ve çeşitliliği derinlik, sıcaklık, formasyon basınçları ve tipine göre değişiklik göstermektedir. Bu çalışmada, çimento şerbeti içerisine pirinç kabuğu külü (RHA) katkı malzemesi olarak eklenmiş, elde edilen şerbetin ve prizlenme sonrası elde oluşan betonun reolojik ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Çalışma kapsamında çimento şerbeti içerisine çimento ağırlığınca %5, 10, 15 ve 20 oranlarında pirinç kabuğu külü eklenip, elde edilen numunelerin basınç dayanımları araştırılmıştır. Deneyler için biri kontrol numunesi olmak üzere toplam beş grup çimento şerbeti numunesi, belirlenen oranlarda pirinç kabuğu külü ilave edilerek hazırlanmıştır. Her grubun deneyleri 3'er kez tekrar edilerek 7, 14 ve 28 günlük eğilme ve basınç mukavemetleri tespit edilmiştir. Çimento şerbetinin reolojik ve mekanik dayanım analiz çalışmaları yapılarak çimentonun iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Pirinç kabuğu külü katılmış çimento şerbet numunelerinin plastik viskozite (PV), görünür viskozite (AV) gibi reolojik özellikleri viskometre gibi filtrasyon özellikleri ise sıvı kaybı test aletleri kullanılarak detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Çalışmada yapılan tüm ölçümler Amerikan Petrol Enstitüsü 10A (ISO 10426-1) standartlarına göre yapılmıştır. Çalışmadan elde edilen deneysel bulgular, pirinç kabuğu külü katkısının çimento harcının mekanik özelliklerinin gelişmesinde oldukça etkili olduğu ve oranlardaki artışla birlikte harcın eğilme ve basınç mukavemetinde kayda değer artışlar meydana getirdiği belirlenmiştir. Sonuç olarak; bundan sonraki yapılacak çalışmalarda RHA'nın tane boyutunu azaltarak %10-%15 aralığındaki deneylerin sıklaştırılması ve çok kez tekrarlanması önerilmiştir.

Abstract:
Possible high temperature and pressure factors in the drilling wells can cause some negativities in the structure of the cement both during and after the cementing operation. For this reason, some additives are added to the cement slurry for a good cementing operation and well preservation. The amount and variety of these additives vary according to depth, temperature, formation pressures and type.In this study, rice husk ash (RHA) was added to cement slurry as an additive material, and the rheological and mechanical properties of the slurry obtained and the concrete formed after setting were investigated. Within the scope of the study, the rice husk ash 5, 10, 15 and 20% by weight of the cement was added to the cement slurry and compressive strength of the samples were investigated. For the experiments, a total of five groups of cement slurry samples, one of which was a control sample, were prepared by adding rice husk ash in the specified ratios. Flexural and compressive strengths of these samples were determined by repeating 3 times at 7, 14 and 28 days after curing in water at 21 ± 1 ° C. The experimental findings obtained from this study showed that the addition of rice husk ash was highly effective in improving the mechanical properties of cement slurry. The results also indicated that there was a significant increase in the flexural and compressive strength of slurry with the increase of rice husk ash. Rheological properties such as plastic viscosity (PV) and apparent viscosity (AV) of cement slurry samples with rice husk ash were analyzed in detail using fluid loss test instruments. All measurements made in the study were made according to American Petroleum Institute 10A (ISO 10426-1) standards.The experimental findings obtained from this study showed that the addition of rice husk ash was highly effective in improving the mechanical properties of cement slurry. The results also indicated that there was a significant increase in the flexural and compressive strength of slurry with the increase of rice husk ash. As a result; In future studies, it has been suggested to increase the frequency of the experiments in the range of 10-15% and to repeat them multiple times with reducing of grain size of the RHA.