تم مناقشة رسالة الماجستير للطالبة 🙁 فاطمة حيدر عبد الرؤوف محمد حسين العكيلي) في قسم هندسة النفط عن البحث الموسوم :
Utilizing Naturally Synthesized ZnO Nanomaterials as Drilling Fluid Additives
في يوم الخميس الموافق: 13/7/2023 وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة :
- أ.د. فاضل سرحان كاظم الجامعة التكنولوجية / كلية الهندسة / هندسة النفط رئيساً
- أ.د. نجوى صابر مجيد جامعة بغداد / كلية الهندسة / هندسة الكيمياوي عضواً
- م.د. رويدة قيصر عبد المجيد جامعة بغداد / كلية الهندسة / هندسة النفط عضواً
- أ.د. فالح حسن المهداوي جامعة بغداد / كلية الهندسة / هندسة النفط مشرفاً
الخلاصة
أصبح بالامكان دمج علوم المواد النانوية في سوائل الحفر بأستخدام الاضافات (additives) ذات الحجوم النانوية والتي تعمل على تحسين العديد من الخصائص التقنية المطلوبة من سائل الحفر. من ناحية اخرى ، أصبحت قابلية التحليل البيئي لسوائل الحفر والتأثيرات طويلة المدى للفتات الصخرية (cuttings) المغلقة أو الملوثة بسوائل الحفر من القضايا العالمية الي تحث على استخدام مواد نانوية محضرة بصورة صديقة للبيئة كبديل للأضافات الكيميائية التجارية. ومن هذا المنطلق ، وفي محاولة لتقليل المخاطر البيئية وتقليل استخدام المنتجات السامة غير القابلة للتحلل البيئي والتحرك بأتجاه تطوير مواد آمنة بيئيا ، سيقدم هذا البحث العمل المحتبري لانتاج مواد اوكسيد الزنك النانوية (ZnO Nanoparticles) والتي تم تحضيرها من مستخلص نباتي من اوراق نبات الكرفس وملح كلوريد الزنك (ZnCl2) بإستخدام طريقة الترسيب (co-precipitation) في درجة حرارة الغرفة (20-25) درجة مئوية مع التحريك الميكانيكي المستمر (400) دورة في الدقيقة. مواد اوكسيد الزنك النانوية تمتلك خصائص فيزيائية وكيميائية مستقرة الى جانب كونها مواد غير سامة وأرخص مقارنة بغيرها من المواد ، ولذا فهي تمثل اختيار جيد لتحضيرها بايولوجياً وتطبيقها كمواد مضافة الى سائل الحفر. أشتمل التوصيف الدقيق للجسيمات النانوية على أربعة أختبارات ؛ XRD و FE-SEM و EDS و AFM.
أكد تحليل اختبارات XRD و AFM و EDS تكوين مواد اوكسيد الزنك النانوية بمتوسط حجم جسيمات يبلغ 35 نانومتر ونقاوة تصل إلى 93٪. أيضًا ، وأشار تحليل التشكل (المورفولوجي) إلى تكوين مواد اوكسيد الزنك النانوية ذات شكل بلورات نانوية سداسية wurtzite والتي توافقت مع اللجنة المشتركة لمعايير حيود المساحيق (JCPDS) رقم. (36-1451) لجسيمات الزنك النانوية النقية.
تم اختبار تأثير التراكيز المختلفة من مواد اوكسيد الزنك النانوية المحضرة مختبرياَ على الكثافة ، ودرجة الحموضة ، والانسيابية (الريولوجي) ، وخصائص الترشيح ، والاستقرار الحراري لطين البنتونايت المائي. أظهرت النتائج أن المتغيرات الريولوجية للطين عند درجة حرارة الغرفة متضمنة اللزوجة الظاهرية (AV) واللزوجة البلاستيكية (PV) ونقطة الإنتاجية (YP) انخفضت مع زيادة تركيز مواد اوكسيد الزنك النانوية. بينما زادت نسبة (YP / PV) مع زيادة تركيز مواد اوكسيد الزنك النانوية مما يشير إلى أن المادة النانوية تعمل كعامل تخفيف للزوجة سائل الحفر وأظهر قدرتها أيضًا على تحسين قدرة الطين على نقل فتات الصخر بكفاءة جيدة.
في حين ازدادت خاصية(mud gelation) مع زيادة تركيز الجسيمات النانوية المحضرة مختبرياَ والتي عززت قدرة الطين على الاحتفاظ بفتات الصخر حتى عند توقف دورة الطين في البئر المحفور. علاوة على ذلك ، تم تحسين خصائص الترشيح بشكل كبير مع زيادة تركيز مواد اوكسيد الزنك النانوية حيث أظهرت النتائج انخفاض معدل فقد السوائل بنسبة 33٪ مع سماكة عجينة الطين 1/32 بوصة مقابل 0.45 غم فقط من مواد اوكسيد الزنك النانوية لكل 500 مل من السائل الاساسي المكون لطين الحفر. لذلك ، تم تحديد التركيز الأمثل ليكون 0.45 غم والذي بواسطته تم الحصول على خصائص سائل الحفر المثلى. تم اختبار الاستقرار الحراري للطين لدرجات حرارة وصلت الى 90 درجة سيليزية وبإستخدام تركيز مادة اوكسيد الزنك النانوية الأمثل. لقد أظهرت النتائج أن طين ZnO النانوي يمتلك سلوكًا ريولوجيًا أكثر ثباتًا في درجات الحرارة المرتفعة مقارنةً بالطين الأساسي الذي أظهر علامات التدهور الكيميائي والفيزيائي.
