Autor: dr. sc. dr. sc. Igor Medved
U novije doba započelo se s provođenjem laboratorijskih istraživanja kako bi se utvrdilo mogu li se različite vrste biorazgradivog otpada koristiti kao aditivi u isplaci na bazi vode. Ispravno dizajnirana isplaka izuzetno je važna za uspješnu izradu kanala bušotine, budući da se radi o složenom fluidu čiji sastav i svojstva izravno utječu na učinkovitost procesa bušenja (Gaurina-Međimurec et al., 2000). Stoga se svaka nova vrsta aditiva mora detaljno istražiti na sva potrebna svojstva koja se moraju održavati tijekom bušaćih operacija. Otpadna bušaća isplaka i ostali pripadajući otpad nastao tijekom bušenja predstavlja drugu najveću količinu otpada koji nastaje tijekom istraživanja i proizvodnje u naftnoj industriji, tako da ovakva istraživanja mogu imati izrazito pozitivne rezultate za ekologiju (Haut et al., 2007; Gaurina-Međimurec et al., 2020). Uz pitanje zaštite okoliša, zbrinjavanje nastalog otpada predstavlja i značajan trošak, što dovodi do logičnog zaključka da smanjenje količine opasnog otpada na najmanju moguću vrijednost mora biti prioritet. Budući da mnogi komercijalno dostupni aditivi za isplaku na bazi vode spadaju u kategoriju nerazgradivih i ekološki opasnih materijala (Zheng et al., 2020.), postoji potreba za pronalaženjem i stvaranjem novih ekološki prihvatljivih aditiva koji osiguravaju postizanje svih potrebnih svojstava isplake na razini sadašnjih komercijalnih aditiva, ali uz minimalan utjecaj na okoliš. Zbog ranije navedenih razloga, aktivno se provode mnoga istraživanja vezana za korištenje otpada od hrane (Haider et al., 2019) i drugih vrsta biorazgradivog otpada kao aditiva koji bi se mogli koristiti u tu svrhu. Među analiziranim vrstama biorazgradivog otpada postoje podaci o korištenju kore mandarine za ove svrhe, a zbog značajne godišnje proizvodnje ove vrste voća u Hrvatskoj te proturječnih rezultata prethodno objavljenih rezultata, odlučeno je da se provedu detaljnija laboratorijska istraživanja.
Dodatkom osušene, samljevene i prosijane kore mandarine u isplaku na bazi vode ispitano je kako ovaj materijal utječe na filtracijska i reološka svojstva isplake te stabilnost kanala bušotine. Isplake na bazi vode koje u svom sastavu imaju određenu koncentraciju praha kore mandarine (slika 1) uspoređene su s osnovnom isplakom koja se sastoji od vode, bentonita i natrijevog hidroksida (NaOH). Osim proučavanja utjecaja koncentracije praha kore mandarine, istražen je i utjecaj različitih veličina čestica podijeljenih u dvije skupine, na čestice manje od 0,1 mm i čestice veličine između 0,10 mm i 0,16 mm. Odabrane koncentracije u uzorcima isplaka varirale su od 0,5% do 2% na volumen vode, jer je tijekom preliminarne faze laboratorijskih ispitivanja zaključeno da koncentracija veća od 2% dovodi do značajnog povećanja plastične viskoznosti ispitivanih isplaka.
Slika 1 Isplaka na bazi vode koja u svojem sastavu sadrži prah kore mandarine
Na temelju provedenih laboratorijskih ispitivanja i analize rezultata, došlo se do korisnih spoznaja o utjecaju kore mandarine na promatrana svojstva isplake. Rezultati pokazuju da kora mandarine ima pozitivan učinak na filtracijska svojstva isplake, budući da je svaki uzorak isplake s dodanim prahom kore mandarine pokazao smanjenje volumena filtrata u sobnim uvjetima. U uvjetima povišene temperature i diferencijalnog tlaka na PPT uređaju (slika 2), zabilježen su još bolji rezultati u odnosu na sobne uvjete.
Slika 2 PPT uređaj
Izuzetno pozitivan utjecaj praha kore mandarine uočen je i u rezultatima dobivenim nakon bubrenja peleta koji u svom sastavu imaju glinovitu komponentu (slika 3), kada je u kontaktu s isplakom u koji je dodan prah kore mandarine. Laboratorijska ispitivanja pokazala su značajno smanjenje bubrenja, što korelira s rezultatima istraživanja filtracijskih svojstava, i dokazuje poboljšanje stabilnosti kanala bušotine.
Slika 3 Umjetno stvoreni uzorci stijene (peleti) prije i nakon testa bubrenja
Reološka svojstva uzoraka isplaka koje sadrže prah kore mandarine nisu smanjena, ali ni značajno povećana u odnosu na osnovnu isplaku. Reološki parametri pokazuju porast i ostaju u prihvatljivim granicama do koncentracije 1,5% praha kore mandarine na volumen vode. Zbog ovog seta podataka, preporučenu koncentraciju ovog materijala treba držati u rasponu od 1,0% do 1,5%, a pri tim promatranim koncentracijama kora mandarine ima značajan pozitivan učinak na svojstva filtracije i stabilnost kanala bušotine, kao i na istovremeno održavanje stabilnih reoloških parametara. Obzirom na veličinu čestica korištenu za laboratorijska istraživanja navedenih svojstava isplake, može se zaključiti da su nešto bolji rezultati dobiveni s većim česticama između 0,10 mm i 0,16 mm, ali obje korištene skupine veličina ostvaruju pozitivne rezultate. Također, provođenjem laboratorijskih ispitivanja temperaturne stabilnosti može se zaključiti da je isplaka na bazi vode s dodatkom praha kore mandarine stabilna i nakon izlaganja isplake temperaturama do 133 °C.
Mjerenja ekotoksičnosti pokazala su da je toksičnost isplake na bazi vode koja u svom sastavu ima prah kore mandarine smanjena u usporedbi s komercijalnim aditivima. Ovim testom potvrđena je ekološka komponenta korištenja ove vrste materijala, a cjelokupno istraživanje potvrdilo je primjenjivost koncepta kružnog gospodarstva u bušaćim operacijama.
-
Reference:
Gaurina-Međimurec N., Simon K., Matanović D. (2000): Drill-In Fluids Design Criteria. Nafta (Spec. Issue), 27–32.
Gaurina-Međimurec N., Pašić B., Mijić P., Medved I. (2020): Deep underground injection of waste from drilling activities—An overview. Minerals, 10, 303.
Haider S., Messaoud-Boureghda M.Z., Aknouche H., Akkouche A., Hammadi L., Safi, B. (2019): An ecological water-based drilling mud (WBM) with low cost: Substitution of polymers by wood wastes. J. Pet. Explor. Prod. Technol., 9, 307–313.
Haut R.C., Rogers J.D., McDole B.W., Burnett D., Olatubi O. (2007): Minimizing Waste during Drilling Operations. In Proceedings of the AADE National Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, USA, 10–12.
Zheng Y., Amiri A., Polycarpou, A.A. (2020): Enhancements in the tribological performance of environmentally friendly water-based drilling fluids using additives. Applied Surface Science, 527, 146822.
Dr. sc. Igor Medved, mag. ing. petrol. je viši asistent na Zavodu za naftno-plinsko inženjerstvo i energetiku, na Rudarsko-geološko-naftnom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu. Doktorirao je 11.04.2023. godine s doktorskim radom pod nazivom Utjecaj kore mandarine na svojstva isplake na bazi vode i stabilnost kanala bušotine.
E-portfolio https://moodle.srce.hr/eportfolio/view/view.php?id=67574
ResearchGate https://www.researchgate.net/profile/Igor-Medved
Google Scholar https://scholar.google.com/citations?hl=en&user=gIuYHsUAAAAJ