Development of Stable Bentonite for Drilling Fluid Formulations Using Local Sources. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (MS Thesis by Musaab Ibrahim Magzoub, Development of Stable Bentonite for Drilling Fluid Formulations Using Local Sources)
MS_Thesis_by_Musaab_Magzoub_Development_of_Stable_Bentonite_for_Drilling_Fluid_Formulations_Using_Local_Sources.pdf - Accepted Version Download (3MB) | Preview |
Arabic Abstract
مائع الحفر هو العامل الأساسي في عملية الحفر للوصول إلى مكامن النفط والغاز. الاتجاهات المستقبلية الآن تتجه لتطوير بدائل جديدة لخفض نفقات عملية الحفر عند أدنى مستوى ممكن. يستخدم البنتونيت لزيادة لزوجة موائع الحفر و تقليل فقد الماء، وكمادة لزيادة كثافة ووزن سوائل الحفر التي تستخدم الماء لتحضير السؤال WBM. نوع البنتونيت المستخدم في الحفر هو بنتونايت الصوديوم Na-bentonite الذي له خصائص تشتت عالية في الماء وقدرة عالية الإنتفاخ. المملكة العربية السعودية لديها موارد ضخمة من صلصال البنتونيت. هذه الثروة الطبيعية الهائلة من البنتونيت يمكن تقييمها وإستصلاحها من أجل استخدامها في موائع الحفر كبديل للبنتونايت المضاف. الموارد الطبيعية للبنتونيت من منطقة خليص في شمال جدة، في المملكة العربية السعودية، تم التحقيق عنها ووجدت انها تحتوي علي بنتونيت من نوع الكالسيوم Ca-bentonite. هذا النوع لا يناسب إستخدامات موائع الحفر، لأن القدرة علي الإنتفاخ منخفضة وخصائص ريولوجية سيئة. في هذه الدراسة تمت دراسة البنتونيت من المصادر المحلية في المملكة السعودية، تم دراسة التركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية. تم إستخلاص البنتونيت النقي من خلال عملية تنقية بسيطة تم تصميمها للحصول علي اعلي درجة نقاء. تم تنشيط البنتونايت المحلي عن طريق تنشيط الصوديم بإضافة كربونات الصوديم التي يطلع عليها مسمي رماد الصوديم Soda Ash, وذلك بإستخدام طريقة جديدة مبتكرة لتفعيل عملية التنشيط. الطريقة الجديدة المقترحة لتنشيط الصوديم في البنونايت المحلي تستخدم معالجة حرارية وكيميائية مع إضافة رماد الصودا، هذه المعالجة ثبت أنها تؤثر تأثيرا أساسيا و حاسما في عملية التنشيط. التجارب المعملية شملت علي قياس خصائص الانسيابية في درجة حرارة الغرفة وفي درجات الحرارة العالية لتحقيق الثبات الحراري. تم إختبار خصائص الاستقرار وتعليق البنتونيت في الماء، وخاصية الإنتفاخ, وخاصية ترشيح وفقد الماء عند إستخدام البنتونايت في تركيب موائع الحفر. أظهرت النتائج المتحصل عليها من هذه الدراسة أن خصائص البنتونيت المحلي الذي تم تطويره من خلال المعالجات الحرارية والكيميائية، فاق أداء البنتونيت القياسي التجاري. الخواص الريولوجية تعززت وحققت الدرجة الملطوبة وفقا لمواصفات القياسية المنصوص عليها عالميا.بالتالي فإن بنتونايت الكالسيوم النقي الذي تم إستخلاصة من المصادر الطبيعي المحلية في منطقة خليص يمكن تنشيطها وتحويلا لنوع بنتونايت الصوديم. يمكن لهذا البنتونايت ان يستخدم بشكل فعال كمادة مضافة في موائع الحفر بعد معالجته باستخدام رماد الصودا عن طريقة التطوير الحراري الكيميائي.
English Abstract
Drilling fluid is the key factor in drilling operation and accessing the oil and gas reservoirs. The future trends now are heading for a new development and alternatives to cut the expenses of drilling operation as low as possible. Bentonite is used as a viscofier, fluid loss control additive, and as a weighting material in water-based drilling fluids. The type of bentonite used in drilling fluid formulation is sodium bentonite which has high dispersion properties and high swelling capacity. Saudi Arabia has a huge bentonite clay deposit resources. This enormous amount of bentonite can be evaluated and enhanced in order to be used as drilling fluid and cementing additive. Bentonite natural resources from Khulays Area in North Jeddah, Saudi Arabia, was investigated and found to be calcium bentonite which is not suitable for drilling fluids, because it has low swelling capacity and bad rheological properties. In this study the local bentonite was fully characterized, chemical composition and physical properties were identified. A pure bentonite was extracted through simple designed purification process. Local bentonite was sodium activated using a new proposed of method of thermo-chemical upgrading process with soda ash, which proved to add a crucial affect in the activation process. The experimental work included measuring the rheological properties at low and HPHT of drilling fluid, suspension stability of bentonite, swelling, and filtration. The results obtained from this study showed that the properties of treated local bentonite developed through thermo-chemical upgrading, outperformed the commercial standard bentonite. The rheological properties enhanced and achieved the target of standard API specifications. Therefore, the obtained pure Ca-bentonite from natural deposit in Khulays area can be modified to Na-bentonite and sufficiently used in drilling fluid and cementing additives using thermal upgrading method.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Petroleum > Drilling Engineering |
| Department: | College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering |
| Committee Advisor: | Mahmoud, Dr. Mohamed A. Nasr Eldin |
| Committee Co-Advisor: | Nasser, Dr. Mustafa |
| Committee Members: | Hussein, Dr. Ibnelwaleed A. and Sultan, Dr. Abdullah Saad and Abdulraheem, Dr. Abdulazeez |
| Depositing User: | MUSAAB IBRAHIM MAGZOUB (g201202860) |
| Date Deposited: | 06 Jan 2015 05:46 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 15:44 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139413 |