هيماتيت
الهيماتيت (أكسيد الحديد الأحمر
هو أكسيد وخام الحديد ، يحمل الصيغة الكيميائية Fe2O3، وصلابة من 5.5 إلى 6.5 على مقياس موس. استخدامه الرئيسي هو كمصدر للحديد لإنتاج هذا المعدن والصلب. بسبب صلابته ونقاءه الطبيعي العالي ووفرة هُمَكُل َهَة، عَثرَ تَعِدُ استخدامات متزايدة في الحقولِ التي تُزالُ مِنْ الصهرِ، مثل إنتاج النفط والغازِ والتنقيبِ، كجزء من سوائل الحفرِ.
بالمقارنة مع الباريت ، يتمتع الهيماتيت بمزايا مثل جاذبية محددة أعلى ، وقابلية أكبر للذوبان في الوسائط الحمضية ومعدل استنزاف أقل بشكل عام - وهذا الأخير بسبب صلابته. واحدة من المطالبات الرئيسية hematite كتحسن على الباريت، وبصرف النظر عن انها طبيعة وفيرة، هو أن لديها خطورة محددة أعلى من 4.9 إلى 5.3 سم-3(6). ولهذا السبب، يمكن لشركات الحفر استخدام كميات أقل من الهيماتيت في حلولها الطينية مقارنة بالباريت، وتحقيق نفس النتائج. وهذا يؤدي إلى انخفاض تكلفة وزن الطين، وعدد أقل من الجسيمات الصلبة المنتشرة من خلال الطين. بالإضافة إلى ذلك يعتبر الهيماتيت كخيار جيد لاستخدامات الحفر لأنها نقية بشكل لا يصدق وخالية من الملوثات كما الملغومة. وعلاوة على ذلك، فإن الأداء الأفضل من حيث انخفاض الحاجة إلى التخفيف، وتحسين معدل الاختراق، وزيادة القدرة على تحمل المواد الصلبة هي صفات أخرى مرتبطة بالهيماتيت كعامل ترجيح لتطبيقات الحفر (7). استخدام هيماتيت الرئيسي كعامل حفر في التنقيب عن النفط هو في الحفر العميق (8).
كقاعدة عامة ، كلما تمت إضافة المزيد من الهيماتيت إلى الطين القائم على الماء أو الزيت ، كلما كان الطين أكثر كثافة. وفي بعض المناطق التي يجري فيها الحفر، عثر على الهيماتيت في الصخور نفسها وتبين أنه يعمل "أسمنتا" في خزانات الغاز العميقة تحت سطح الأرض حيث تتناسب نفاذية الإسمنت الذي يحدث بشكل طبيعي مع كمية الهيماتيت التي يحتوي عليها. وكلما زادت مستويات الهيماتيت، قل نفاذ الإسمنت، وبالتالي كلما كان الحفاظ على المورد أفضل بمرور الوقت - وفي هذه الحالة الغاز الطبيعي(9). واستخدمت قياسات الحساسية المغناطيسية لتحديد وجود الهيماتيت. وكجزء من برنامج المسح الاتجاهي البئري، تؤخذ قياسات مغناطيسية. ولا تتأثر هذه القياسات بالهيماتيت (حيث لا يلاحظ التدريع المغناطيسي للمجال المغناطيسي للأرض في طين الهيماتيت النقي) بل يمكن أن يعكر صفوه المغنتيت (10). ولذلك فمن الأهمية بمكان أن يتم استخدام الهيماتيت أعلى مستوى من الجودة - حتى لا نستنتج تأثير لا مبرر له على القياسات الحيوية الناجمة عن المغنطيسية المخطئة. المغنتيت هو ملوث شائع في بعض مصادر الهيماتيت.
ومن الأمور الحاسمة في أي حملة حفر واستخراج استقرار البئر، بما في ذلك عند استخدام سوائل الحفر. التجانس الرأسي للسائل هو مؤشر قوي على ما إذا كانت العملية ستظل مستقرة من خلال التشغيل المستدام - مع مثل هذا التجانس من السهل نسبيا تحقيقه مع الطين القائم على الهيماتيت. التوحيد من خلال الطائرة العمودية من الطين الهيماتيت غالبا ما تحقق كاليفورنيا. 20٪ (القيم الأقل مفضلة) مع قيم قوة ضغط عالية تتجاوز 55 MPa(11).
الهيماتيت في الطين القائم على النفط (OBM)
تتميز OBMs بوجود مرحلة مستمرة قائمة على النفط ، مع الماء في مرحلة مشتتة إلى جانب إضافات أخرى مثل المستحلبات والهلام.
الترطيب هو مصدر قلق للحفر OBM. الترطيب هو المكان الذي يلتصق فيه الماء بالمواد الصلبة في الوحل ، إما عوامل الترجيح أو غير ذلك. المواد المعرضة للترطيب قد تسبب المياه الزائدة للوصول إلى منطقة الحفر، والتي يمكن أن تؤدي إلى تكتل من المواد الصلبة، مما يؤدي إلى عدم كفاءة شديدة في عملية الحفر وتدهور محتمل من بت الحفر. في الحالات الأكثر تطرفا، يمكن أن يجعل التكتل الناجم عن الترطيب موقع حفر غير قابل للجراحة. وتتميز الهيماتيت كمادة منخفضة الترطيب، وبالتالي فإن استخدام هذا على مواد الترجيح الأخرى ضمان أقل التبول(12).
الهيماتيت في الطين القائم على الماء (WBM)
في تطبيقات WMB ، غالبا ما تستخدم مواد التشحيم لضمان الحفر عالي الكفاءة وتقليل الاحتكاك والتآكل الناجم عن المواد الصلبة بما في ذلك عوامل الوزن مثل الهيماتيت. وقد وجد أن 1٪ من حيث الحجم إضافة السطحي إلى خليط الطين كانت كافية للحد من معاملات الاحتكاك بنسبة 60٪ - زيادة طول عمر بت الحفر (13). في سيناريوهات WBM ، يمكن استخدام الهيماتيت بكميات تصل إلى 20٪ من حيث الوزن ، مع انخفاض ملحوظ في الترسيب بالنسبة إلى البوريت بسبب ارتفاع محتوى أكسيد الحديد(14).
الهيماتيت والريومولوجيا
يشير الريولوجيا إلى تدفق المادة ، وخاصة في مساحة الحفر ، والتدفق البلاستيكي لالمواد الصلبة. لا ينبغي الخلط بين هذا والبلاستيك كمادة. تدفق البلاستيك هو حركة تتناسب مع قوة تطبيقية، وتحديدا في التنقيب عن النفط، وهو شكل أو تغيير المرحلة الناتجة عن مثل هذه القوة. تتأثر الخصائص الريولوجية بشدة بوجود المواد الصلبة ، وبالتالي فإن إضافة الهيماتيت إلى سائل سيكون له تأثير على أدائه اريولوجي. حجم الجسيمات أمر بالغ الأهمية (لا يزيد عن 25 ميكرومتر، ولكن في كثير من الأحيان أقل بكثير)(15). عبر دراسات متعددة ، أنتجت الهيماتيت قيم كثافة أعلى ، وقدرة أفضل على التهويل و لزوجة بلاستيكية أعلى من الباريت (16) ، خاصة في أعماق مملة عميقة. هذه الصفات مستمرة مع مشاريع حفر العمق الناجحة على المدى الطويل ، مما يوفر ثقوبًا ثابتة.
الهيماتيت وسوائل الحفر والبيئة
لا يُعرف التنقيب عن النفط بأنه النشاط الأكثر ملاءمة للبيئة. الهيماتيت نفسها غير سامة، ومع ذلك ينبغي توخي الحذر حتى لا تطلق الكثير من سوائل الحفر، لا سيما في البيئات البحرية، لا سيما إذا كان من نوع OBM. يوصف الباريت بأنه غير سام فقط بسبب عدم قابليته للذوبان في الماء. وكما هو الحال مع جميع العمليات الصناعية، فإن تخفيض كمية أي مواد مستخدمة مفيد - فنفايات الحفر هي ثاني أكبر تيار للنفايات ناشئ عن الاستكشاف(17). استخدام الهيماتيت بدلا من البوريت أو المنغنيز يمكن أن تساعد في هذا بسبب الكثافة أعلى المذكورة أعلاه وبالتالي انخفاض متطلبات الكتلة.
الاعتبارات عند استخدام الهيماتيت في سوائل الحفر
الهيماتيت هو مادة أصعب بكثير من الباريت. على هذا النحو، يمكن أن يسبب الهيماتيت نفسه ارتداء على بت الحفر والعمود تحت حالات الحفر على المدى الطويل، بالإضافة إلى في الضغوط العالية. وقد أظهرت الأبحاث أن انخفاض حجم جسيمات الهيماتيت، وضمان نطاق ضيق من أحجام الجسيمات، يسبب تأثيرا إيجابيا على تآكل بت الحفر، أي تآكل أقل مع مرور الوقت، مع أطر زمنية مماثلة للباريت(18). وقد اقترح أن الهيماتيت هو مجرد بديل كاف للباريت إذا تم طحنه بدقة إلى حجم لا يزيد عن 25 ميكرومتر (19).
بسبب الخصائص المفيدة للهيماتيت والباريت والمنغنيز ، في بعض الحالات يتم استخدام مزيج من هذه المواد كمواد ترجيح. فعلى سبيل المثال، قد ترغب عملية الحفر في الاستفادة من طول عمر الهيماتيت وصلابته، وقصور الباريت الواسع وخصائص أكسدة التيتروكسيد المنغنيز (20) لتوفير مرحلة ترجيح مجانية في الطين المناسب لتكوين الصخور/الرواسب المحلية(21).
يجب عليك تسجيل الدخول لكتابة تعليق.