Sodyum poliakrilatın su bazlı sondaj çamuru üzerine etkilerinin incelenmesi
An investigation of sodium polyacrylate effect on water based drilling fluid
Yazar: ÖZGE DÜREN
Danışman: PROF. DR. TOLGA DEPCİ
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği = Petroleum and Natural Gas Engineering

Özet:
Petrol ve Doğal Gaz sektöründe, sondaj uygulamaları sırasında karşılaşılan en önemli problemlerden birisi sondaj akışkanından düşük verim alınmasıdır. Ekonomik olması ve çevreye zararının çok az olması sebebi ile su bazlı sondaj çamurları diğer petrol bazlı ve sentetik bazlı sondaj çamurlara kıyasla daha çok tercih edilmektedirler. Su bazlı sondaj çamurlarının verimini arttırabilmek amacı ile çamur karışımına çeşitli katkı maddeleri eklenmektedir. 

Bu tez çalışmasında sodyum poliakrilatın sondaj çamurunda katkı maddesi olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Yapılan tüm deneyler oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, farklı oranlarda bentonit içeren (%4, %5, %6, %7, %8, %9 ve %10) su bazlı sondaj çamuru hazırlanmış ve kullanılan bentonitin %1 oranında sodyum poliakrilat ilave edilmiştir. Ardından, hazırlanan sondaj çamurları 16 saat ve 24 saat yaşlandırma sürelerine tabi tutulmuş ve sodyum poliakrilatın sondaj çamurunun reolojik ve filtrasyon (sıvı kaybı) özelliklerini nasıl etkilediği incelenmiştir. Deneysel çalışmalar API 13A standardına göre gerçekleştirilmiş olup elde edilen deney sonuçları API 13B-1 standardına göre incelenmiş ve de yorumlanmıştır.

Yapılan deneyler sonucunda, aynı yaşlandırma süreleri altında sodyum poliakrilatın ilavesiyle reolojik parametrelerde (görünür viskozite, plastik viskozite, akma noktası, jel dayanımı) bir artış görülmekle birlikte bu artışın yüksek bentonit konsantrasyonu (%6, %7, %8, %9 %10) ve artan sodyum poliakrilat miktarı ile çok daha belirgin olduğunu göstermektedir. Öte yandan, deneysel sonuçlar yaşlandırma süresinin filtrasyon üzerinde bir iyileşme sağladığını göstermiştir. Su kaybında dikkat çeken bir diğer gözlem ise gerek 16 saat yaşlandırma gerekse 24 saat yaşlandırma süresinde sodyum poliakrilatın su kaybında azalma etkinliğinin yüksek bentonit konsantrasyonunda (%7, %8, %9, %10) çok daha iyi olduğudur. Sodyum poliakrilatın, sondaj çamurunda uygun kombinasyonu ile gelecek vaat edici bir katkı maddesi olarak kullanılabileceği kanaatine varılmıştır.

Abstract:
In the Oil and Natural Gas sector, one of the most important problems encountered during drilling applications is the low efficiency of the drilling fluid. Water-based drilling muds are preferred more than other petroleum-based and synthetic-based drilling muds because they are economical and have little damage to the environment. Various additives are added to the mud mixture in order to increase the efficiency of water-based drilling mud.

In this thesis, the usability of sodium polyacrylate as an additive in drilling mud was investigated. All experiments were carriedout at room temperature. For this purpose, water-based drilling mud containing different amounts of bentonite (4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% and 10%) was prepared and 1% sodium polyacrylate was added to the bentonite used. Then, the prepared drilling muds were aged for 16 hours and 24 hours and how sodium polyacrylate affected the rheological and filtration (liquidloss) properties of the drilling mud was investigated. Experimental studies were carried out according to the API 13A standard, and the test results obtained were analyzed and interpreted according to the API 13B-1 standard.

As a result of the experiments, an increase is observed in rheological parameters (apparent viscosity, plastic viscosity, pourpoint, gel strength) with the addition of sodium polyacrylate under the same aging times, but this increase is due to high bentonite concentration (6%, 7%, 8%, 9%, 10%). and it shows that it is much more pronounced with increasing sodium polyacrylate amount. On the other hand, the experimental results showed that the aging time provided an improvement on the filtration. Another remarkable observation in water loss is that the water loss reduction efficiency of sodium polyacrylate is much better at high bentonite concentration (7%, 8%, 9%, 10%) in both 16 hours aging and 24 hours aging periods. It has been concluded that sodium polyacrylate can be used as a promising additive in drilling mud with its appropriate combination.