افزایش عمرکاری و بهبود عملکرد موتورهای درون‎چاهی با استفاده از الاستومر نانوکامپوزیتی

با در نظر گرفتن شرایط کار موتورهای درون‎چاهی، تقویت استحکام مکانیکی و حرارتی آنها ضروری به نظر می‌رسد. برخی تحقیقات به منظور بهبود عملکرد موتور از طریق تغییر در طراحی انجام شده است ولی فقدان افزایش استحکام از طریق تقویت الاستومر در تحقیقات گذشته چشمگیر به نظر می‌رسد. در این تحقیق نمونه‌های کامپوزیت nbr/nanoclay با مقادیر مختلف از نانو رس از طریق اختلاط مذابی در مخلوط‌کننده داخلی آماده شده است. به منظور ارزیابی عملکرد الاستومر موتور، آزمون‌های مختلف مکانیکی و حرارتی با در نظر گرفتن شرایط درون چاهی، از جمله سیال حفاری و دما انجام گرفته است. نتایج آزمون‌های مکانیکی نشان می‌دهد که سختی و چقرمگی نمونه‌ها افزایش یافته و در آزمون خستگی نمونه‌های کامپوزیت تعداد سیکل بیشتری در مقایسه با نمونه‌های معمولی تحمل نموده‌اند. همچنین آزمون دینامیکی مکانیکی نشان از کاهش ضریب اتلاف دارد که به معنای تولید کمتر حرارت در هر سیکل برخورد بوده و لذا افزایش عمر نمونه‌ها قابل دست‌یابی است. نانو کامپوزیت حاصل شده استحکام مکانیکی، حرارتی و نفوذناپذیری بالاتری در مقایسه با الاستومر معمولی داشته و افزایش عمر و کارایی موتور با استفاده از این نانوکامپوزیت قابل دست‌یابی است. افزایش عمر موتور به کاهش دفعات لازم برای بالا پایین کردن لوله‌ها و در نتیجه کمتر شدن زمان حفر چاه و همچنین کمتر شدن هزینه حفاری منجر خواهد شد.

Increasing the Working Life and Performance Improvements of Down Whole Mud Motors Using Nanocomposite Elastomer

Considering the working conditions of down hole mud motors, enhancing the mechanical and thermal strengths of their elastomeric parts is crucial. Some attempts have been done to increase the motor performance through geometrical changes, but lack of material improvement is significant in previous studies. In this study, NBR/nanoclay composite was prepared through melt intercalation in an internal mixer. In order to evaluate the mud motor performance with regard to down hole working conditions, different mechanical and thermal tests were done. Moreover, tensile test results showed that the stiffness and toughness of prepared composites are increased simultaneously. While, tensile fatigue test results revealed the enhanced fatigue life of NBR/nanoclay composite samples in comparison with neat NBR sample. Dynamic mechanical analysis also showed a decrease in the damping factor, tan δ of composite samples compared to neat elastomer, indicating the less dissipation heat production in each cycle and hence increasing fatigue life of the samples. Based on the results of this study, it is confirmed that the incorporation of right selected nanoclay into NBR matrix offers increased mechanical and thermal strengths and barrier properties over conventional virgin elastomer. Therefore increasing the working life and performance of the motor is achievable through replacing its elastomeric stator lining with the NBR/nanoclay composite.