Farklı tip bentonitlerin alkali aktivasyonu, reolojik özellikleri ve sondajlarda kullanımı
Alkaline activation of different type bentonites, rheological properties and using in drilling
Yazar: ONUR ESER KÖK
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN VAPUR ; DOÇ. DR. YASİN ERDOĞAN
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining ; Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği = Petroleum and Natural Gas Engineering
Dizin: Bentonit = Bentonite ; Sondaj = Drilling ; Sondaj endüstrisi = Drilling industry ; Sondaj kuyuları = Boreholes ; Sondaj sıvısı = Drilling fluid

Özet:
Bu çalışmada Wyoming (ABD), Eldivan, Reşadiye, Niksar ve Ünye bölgelerinden beş adet bentonit numunesi ocak işletmelerinden temin edilmiş olup; sırasıyla WB, EB, RB, NB ve UB olarak kodlanmıştır. Bu numuneler ham ve aktive olarak iki bölümde değerlendirilmiştir. Ham bentonitler öğütme ve eleme işlemleri sonucu 75-50-25 µm tane boyutları (d100) altında hazırlanarak elde edilmiştir. Aktive bentonitler ise ham bentonitlerin 150 µm tane boyutu altına indirilmesi ve kuru alkali aktivasyon metoduyla %2,5 Na2CO3 ve %0,5 MgO ile aktivasyon işlemi sonucunda elde edilmiştir. Sonrasında aktive numuneler 75-50-25 µm tane boyutları altına indirgenerek deneysel çalışmalara hazır hale getirilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları XRF, XRD, SEM, BET, TGA, FT-IR ve KDK analizleri ile yapılmıştır. Deneyler için hazırlanan bentonitler ile farklı tane boyutuna, katkı oranına ve yaşlandırma süresine bağlı süspansiyonlar hazırlanmıştır. Süspansiyonların reolojik özellikleri viskozimetre ve filtrasyon kiti ile belirlenmiş ve farklı kayma hızlarındaki kayma gerilmeleri ile statik filtrat miktarları hesaplanarak reogramlar oluşturulmuştur. Analizlerden elde edilen kayma gerilmesi değerleri EKK yöntemi kullanılarak yaygın reolojik akış modellerine göre değerlendirilmiş; sonuçlar istatistiksel olarak desteklenmiştir. Ayrıca, API standartlarına uygun olarak hazırlanan süspansiyonların akış özellikleri görünür viskozite (AV), plastik viskozite (PV), kopma noktası (YP), gel kuvveti (10 sn ve10 dk), LPLT statik filtrasyon ve tiksotropi (STI ve TI) analizleri ile belirlenerek sondajlarda kullanılabilirliği incelenmiştir. Ayrıca hazırlanan süspansiyonlara %0,25; %0,50 ve %0,75 oranlarında PAC LV, Guar Gum ve Xanthan Gum ilave edilmiş; akış özelliklerine etkileri değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this study, five bentonite samples were supplied quarries from Wyoming (USA), Eldivan, Reşadiye, Niksar and Ünye; coded as WB, EB, RB, NB, and UB, respectively. These samples were evaluated in two parts as crude and activated. Raw bentonites were prepared by grinding and sieving processes under 75-50-25 µm particle sizes (d100). Activated bentonites were prepared by reducing the grain size of raw bentonites to 150 µm by pre-treatment, and activation with 2.5% Na2CO3 and 0.5% MgO by alkaline activation method. Then, the activated samples were reduced to 75-50-25 µm particle sizes and prepared for experiments. The characterizations were made with XRF, XRD, SEM, BET, TGA, FT-IR and CEC analyzes. With the prepared bentonites for, suspensions were prepared depending on different particle sizes, additive ratios and aging times. The rheological properties of these suspensions were measured by viscometer and filtration kit, and rheograms were created by calculating shear stresses at different shear rates and also static filtrate amounts were measured at different times. In addition, the shear stress values obtained from the analyzes were evaluated according to common rheological flow models using the least squares method; the results obtained were supported as statistically. Also, flow properties of the suspensions were determined by apparent viscosity (AV), plastic viscosity (PV), yield point (YP), gel strength (10 sec and 10 min), LPLT static filtration and thixotropy (STI and TI) analyzes according to API and usability of the bentonite samples in drilling applications was investigated. In addition, 0.25%; 0.50% and 0.75% rates PAC LV, Guar Gum and Xanthan Gum were added to the suspensions and effects on the flow properties were evaluated.