2- کاربرد نانوفناوری در بهبود سیال حفاری و سیمانکاری چاه
2-1- استفاده از نانوذرات و نانو سیال در بهبود خواص سیال حفاری
محققینی چون Abdo و Haneef [1] نشان داده اند که استفاده از نانوذرات سبب بهبود خواص سیال حفاری می گردد. طبق مطالعات ایشان، استفاده از سیال حفاری بر پایه نانوذرات علاوه بر بهبود خواص عملیات سبب کاهش هزینه ها به نحو چشمگیری می شود. در این حالت به این سیالات اصطلاحا سیال حفاری بهبود یافته از طریق نانوفناوری Enhanced Drilling Fluids) Nano یا (NEDF اطلاق می شود. اصولا مزایای استفاده از NEDF را می توان در چندین مورد برشمرد:
2-1-1-هزینه [1]
استفاده از سیالات حفاری در حالت معمولی نیاز به اضافه نمودن افزایه هائی دارد که اغلب گران بوده مقادیر زیاد و شرایط خاصی را نیز می طلبند. در حالیکه با استفاده از نانوذرات، کنترل پذیری سیال و میزان استفاده، بهینه شده و هزینه ها نیز به نحو چشمگیری کاهش می یابد. همچنین با استفاده از این نوع سیالات پیشرفته، میزان برداشت از مخازنی که دارای شرایط خاص مثل عمق زیاد هستند افزایش می یابد و با کاهش زمان غیر مفید در طول پروسه حفاری به دلیل رفع مشکلات، در زمان و هزینه ها صرفه جوئی خواهد شد.
2-1-2-فنی [1]
از لحاظ فناوری نیز با استفاده از NEDF ها می توان حفاری های نوین مانند افقی/جهت دار را نیز بهبود بخشید و حفاری زیر تعادلی (under-balanced drilling) را کنترل کرد.
2-1-3-رفع مشکل چسبندگی لوله ها (pipe sticking) [1]
استفاده از NEDF ها در عملیات حفاری سبب شکل گیری یک نانو فیلم بر روی سطح رشته های حفاری شده و از این رو باعث کاهش تمایل چسبندگی گل کبره (mud cake) به سطوح شده و مشکلات چسبندگی لوله ها را تا حدود زیادی کاهش می دهد.
2-1-4-رفع مشکل هرزروی گل حفاری (lost circulation) [1]
در حین استفاده از گل حفاری مقداری از سیال آن به دلیل وجود کانال ها، شکست ها و غیره به درون سازند رفته و سیال رفته رفته سنگین تر شده و گردش آن در چاه و انتقال ذرات داخل چاه به سطح زمین سخت تر می گردد، در حالیکه معمولا کنترل خاصی روی این مسئله وجود ندارد. با استفاده از نانوذرات، میزان توانائی حمل ذرات درون چاه توسط سیال بهینه شده و امکان تثبیت فشار و دانسیته سیال تحت شرایط متنوع عملیاتی بوجود می آید که در نهایت سبب کاهش هرزروی سیال می گردد.
2-1-5-رفع مشکل فرسایش دیواره چاه [1]
زمانیکه سیال در چاه با موانع برخورد می کند ممکن است دچار چرخش شده و در این حین بدنه چاه را دچار فرسایش کند. به منظور کاهش این اثرات باید گرانروی و سرعت سیال بهینه باشد که با استفاده از نانوذرات می توان به این هدف دست یافت. به گونه ای که مقایسه یک سیال پایه معمولی و بدون افزایه، یک سیال پایه دارای افزایه و یک سیال پایه دارای نانوذرات (نانو سیال)، نشان دهنده این است که در نانوسیال، فرسایش دیواره چاه همزمان با افزایش گرانروی سیال و کاهش سرعت آن، کمترین مقدار را دارد.
2-1-6-کاهش نیروی کشش و گشتاور درون چاه [1]
اغلب به دلیل نیروی اصطکاک مابین رشته های حفاری و دیواره چاه، نیروهای کششی و گشتاوری مشکل سازی در چاه پدید می آید که سیالات حفاری معمولی قادر به کاهش آنها نمی باشند. در حالیکه NEDF ها یا نانوسیال ها به دلیل توانائی تشکیل فیلم های نانومتری بر روی سطوح، قادر به کاهش مقاومت اصطکاکی بین لوله ها و دیواره چاه می باشند.