{"id":29057,"date":"2020-05-05T09:41:06","date_gmt":"2020-05-05T09:41:06","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/haematit-in-oelbohranwendungen\/"},"modified":"2021-05-03T11:53:48","modified_gmt":"2021-05-03T11:53:48","slug":"haematit-in-oelbohranwendungen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/haematit-in-oelbohranwendungen\/","title":{"rendered":"H\u00e4matit in \u00d6lbohranwendungen"},"content":{"rendered":"

\n\tH\u00e4matit in \u00d6lbohranwendungen<\/b>\n\t<\/h1>\n\t

H\u00e4matit ist ein Mineral, das in der \u00d6lf\u00f6rderungsindustrie als Bestandteil in Bohrfl\u00fcssigkeiten verwendet wird. Bohrfl\u00fcssigkeiten sind oft wasser- oder \u00f6lbasiert und die Zugabe von H\u00e4matit – die wie Manganoxide und Barit – zu einer zunehmenden Dichte in der Fl\u00fcssigkeit beitragen.<\/p>\n

Dies ist besonders n\u00fctzlich, da die Hauptfunktionen von Bohrfl\u00fcssigkeit darin bestehen, den hydrostatischen Druck am Bohrplatz aufrechtzuerhalten (um das Eindringen von Formationsfl\u00fcssigkeiten in die Bohrung zu verhindern), Bohrschnitte durchzuf\u00fchren und den Bohrer w\u00e4hrend des Bohrvorgangs k\u00fchl und relativ schadstofffrei zu halten. Bohrfl\u00fcssigkeiten verhindern Ausblasen.<\/p>\n

Die h\u00e4ufigsten Bohrfl\u00fcssigkeiten in allen \u00d6lextraktionsoperationen sind \u00d6lschlamm (OBM) und Wasserschlamm (WBM). In diesen „Schlamm“ ist der gr\u00f6\u00dfte Bestandteil Bentonitton, gemischt mit \u00d6l oder Wasser, erg\u00e4nzt durch alle gew\u00fcnschten Zusatzstoffe(1). H\u00e4matit ist ein solches Additiv und wird als Gewichtungsmittel beschrieben. „Mud“ ist ein h\u00e4ufig verwendeter Begriff, um Bohrfl\u00fcssigkeiten zu beschreiben, da Tone der gr\u00f6\u00dfte Bestandteil in einem gro\u00dfen Anteil an Bohrfl\u00fcssigkeiten sind.<\/p>\n

Bohrfl\u00fcssigkeiten sind f\u00fcr die petrochemische Exploration unerl\u00e4sslich, da sie effizientes Bohren in die Zieltiefen erm\u00f6glichen, um die \u00d6l- und\/oder Gaslagerst\u00e4tte zu erreichen. Eine moderne \u00d6lf\u00f6rderung w\u00e4re ohne Bohrfl\u00fcssigkeiten fast unm\u00f6glich(2). W\u00e4hrend des Bohrens werden f\u00fcnf Schl\u00fcsselfaktoren im Schlamm gemessen, um den anhaltenden Erfolg zu gew\u00e4hrleisten: Rheologie, Dichte, Fl\u00fcssigkeitsverlust, Feststoffgehalt und chemische Eigenschaften. H\u00e4matit, als Gewichtungsmittel, befasst sich in erster Linie mit Dichte und Feststoffgehalt; sowie Rheologie.<\/p>\n\t\t\t\t\"Bohrinsel\"\n

\n\tEinf\u00fchrung in Gewichtungsmittel\n\t<\/h2>\n\t

Der Bohrfl\u00fcssigkeit werden Gewichtungsmittel zugesetzt, um die Modulation und Optimierung einer Bohrfl\u00fcssigkeit f\u00fcr eine bestimmte Anwendung, z. B. durch bestimmte Hartgesteinstypen oder in extremen Tiefen, zu erm\u00f6glichen. Sie werden oft verwendet, um dichte Konzentrationen in der Fl\u00fcssigkeit zu halten, hohe Formationsdr\u00fccke zu lindern und eine Konsistenz bei der Verdr\u00e4ngung von Schlamm und anderen Ablagerungen zu gew\u00e4hrleisten. Als Faustregel gilt: Je tiefer die Bohrung, desto mehr Gewichtungsmittel ist erforderlich.<\/p>\n

\n\tBaryt und Mangan\n\t<\/h3>\n\t

Barit, aus dem griechischen Wort barus<\/em> bedeutet „schwer“, ist der am h\u00e4ufigsten verwendete Zusatzstoff bei \u00d6lbohrungen als Gewichtungsmittel(3) und ist ein Mineral, das aus Bariumsulfat besteht. Aufgrund seiner hohen spezifischen Schwerkraft von 3,9 bis 4,4 g\/cm3<\/sup>ist es ein weit verbreitetes W\u00e4gemittel. Die Verwendung von Barit ist nicht ohne Probleme, aber Barit-Sag ist ein Ph\u00e4nomen, bei dem Feststoffe in Suspension in der Fl\u00fcssigkeit aus der Suspension fallen und sich bei hohen Temperaturen und Dr\u00fccken(4) absetzen, was zu Problemen mit laufenden Bohrungen und einem eventuellen Betriebsstillstand f\u00fchrt. Barit-Sag kann teilweise durch die Zugabe von Ilmenit und anderen Metalloxiderzen gelindert werden. Dar\u00fcber hinaus \u00fcbersteigt die Nachfrage nach Barit die Produktion bei weitem. Es ist daher zwingend erforderlich, dass alternative Gewichtungsmaterialien identifiziert werden.<\/p>\n

Manganverbindungen, Mangan(ii) und (ii) Oxid, abgeleitet aus Hausmanniterz, werden auch h\u00e4ufig als Gewichtungsmittel eingesetzt. Aufgrund seiner F\u00e4higkeit, kleine, kugelf\u00f6rmige Partikel zu bilden, stellen Manganoxide die Herausforderung eines h\u00f6heren Partikelverlustes bei hohen Temperaturen dar, was zus\u00e4tzliche Schritte zum Negieren erfordert(5).<\/p>\n\t\t\t\t\"H\u00e4matit\n

\n\tHematit\n\t<\/h2>\n\t

H\u00e4matit (rotes Eisenoxid)<\/a><\/p>\n

<\/u> ist ein Oxid und Erz aus Eisen, das die chemische Formel Fe2<\/sub>O3<\/sub>tr\u00e4gt, und eine H\u00e4rte von 5,5 bis 6,5 auf der Mohs-Skala. Seine Hauptverwendung ist als Eisenquelle f\u00fcr die Herstellung dieses Metalls und von Stahl. Aufgrund seiner H\u00e4rte, hohen nat\u00fcrlichen Reinheit, F\u00fclle und niedrigen Preis, H\u00e4matit hat zunehmend Verwendungen in Bereichen von der Schmelze entfernt gefunden, wie \u00d6l- und Gasproduktion und Exploration, als Teil von Bohrfl\u00fcssigkeiten.<\/p>\n

Im Vergleich zu Barit genie\u00dft H\u00e4matit Vorteile wie eine h\u00f6here spezifische Schwerkraft, eine h\u00f6here L\u00f6slichkeit in sauren Medien und eine insgesamt niedrigere Zerm\u00fcrbungsrate – letztere samt H\u00e4rte. Eine der Schlagzeilen von H\u00e4matit als Verbesserung gegen\u00fcber Barit, abgesehen von seiner reichlichen Natur, ist, dass es eine h\u00f6here spezifische Schwerkraft von 4,9 bis 5,3 g\/cm3<\/sup>(6) Hat. Dies f\u00fchrt zu geringeren Kosten f\u00fcr das Gewicht des Schlamms und weniger feststoffhaltige Partikel, die durch den Schlamm verteilt werden. H\u00e4matit gilt zus\u00e4tzlich als eine gute Wahl f\u00fcr Bohrzwecke, da es unglaublich rein und schadstofffrei wie abgebaut ist. Dar\u00fcber hinaus sind eine bessere Leistung in Bezug auf einen geringeren Verd\u00fcnnungsbedarf, eine verbesserte Penetrationsrate und eine h\u00f6here Kapazit\u00e4t f\u00fcr Feststofftoleranz weitere Eigenschaften, die mit H\u00e4matit als Gewichtungsmittel f\u00fcr Bohranwendungen verbunden sind(7). H\u00e4matit ist ein Haupteinsatz als Bohrmittel in der \u00d6lexploration in Tiefbohrungen(8).<\/p>\n\t\t\t\t\"H\u00e4matitpulver\"\n\t\t\t\t\"H\u00e4matitpulver\"\n

\n\tH\u00e4matit in Schlamm auf \u00d6lbasis\n\t<\/h3>\n\t

OBMs zeichnen sich durch eine \u00f6lbasierte kontinuierliche Phase aus, in der sich Wasser in einer dispergierten Phase neben anderen Additiven wie Emulgatoren und Gellanten befindet.<\/p>\n

Wetting ist ein Anliegen f\u00fcr OBM-Bohrungen. Benetzung ist, wo Wasser an den Feststoffen im Schlamm haftet, entweder die Gewichtungsmittel oder auf andere Weise. Materialien, die anf\u00e4llig f\u00fcr Benetzung sind, k\u00f6nnen dazu f\u00fchren, dass \u00fcbersch\u00fcssiges Wasser in das Bohrgebiet gelangt, was zu klumpenden Feststoffen f\u00fchren kann, was zu starken Ineffizienzen im Bohrprozess und einer m\u00f6glichen Verschlechterung des Bohrteils f\u00fchren kann. H\u00e4matit wird als niedrig benetztes Material charakterisiert, und daher wird die Verwendung dieser \u00fcber andere Gewichtungsmaterialien weniger Benetzung gew\u00e4hrleisten(9).<\/p>\n

\n\tH\u00e4matit in Schlamm auf Wasserbasis\n\t<\/h3>\n\t

In WBM-Anwendungen werden Schmierstoffe h\u00e4ufig eingesetzt, um hocheffizienteBohrungen zu gew\u00e4hrleisten und Reibung und Verschlei\u00df durch Feststoffe einschlie\u00dflich W\u00e4gemitteln wie H\u00e4matit zu reduzieren. Es wurde festgestellt, dass eine 1-mal-Volumenzugabe von Tensid zum Schlammgemisch ausreichte, um die Reibungskoeffizienten um 60 zu reduzieren – was die Langlebigkeit des Bohrers erh\u00f6hte(10). In WBM-Szenarien kann H\u00e4matit in Mengen von bis zu 20 Gewichtsprozent eingesetzt werden, wobei die Sedimentation im Vergleich zu Borit aufgrund des hohen Eisenoxidgehalts deutlich abnimmt(11).<\/p>\n

\n\tH\u00e4matit und Rheologie\n\t<\/h3>\n\t

Rheologie bezieht sich auf den Fluss der Materie, und insbesondere im Bohrraum, der Kunststofffluss von Feststoffen (dies sollte nicht mit Kunststoffen als Materie verwechselt werden)l. Der Kunststofffluss ist eine Bewegung, die proportional zu einer angewendeten Kraft ist, und insbesondere bei der Erd\u00f6lexploration, einer Form oder Phasen\u00e4nderung, die sich aus einer solchen Kraft ergibt. Rheologische Eigenschaften werden durch das Vorhandensein fester Materialien stark beeinflusst, und daher wird das Hinzuf\u00fcgen von H\u00e4matit zu einer Fl\u00fcssigkeit einen Einfluss auf seine rheologische Leistung haben. Die Partikelgr\u00f6\u00dfe ist entscheidend (nicht mehr als 25 m, aber oft weit weniger)(12). In mehreren Studien hat H\u00e4matit h\u00f6here Dichtewerte, bessere Gelierf\u00e4higkeit und h\u00f6here Kunststoffviskosit\u00e4t als Barit(13) hervorgebracht, insbesondere in tiefen Bohrtiefen. Diese Eigenschaften sind kontinuierlich bei erfolgreichen Langzeit-Tiefenbohrprojekten, die stabile Bohrungen erm\u00f6glichen.<\/p>\n\t\t\t\t\"fl\u00fcssigkeitsgek\u00fchlter\n\t\t\t\t\"Bohranlage\"\n

\n\tH\u00e4matit, Bohrfl\u00fcssigkeiten und die Umwelt\n\t<\/h3>\n\t

\u00d6lbohrungen sind nicht als die umweltfreundlichste T\u00e4tigkeit bekannt. H\u00e4matit selbst ist ungiftig, aber es sollte darauf geachtet werden, dass nicht zu viel Bohrfl\u00fcssigkeit freigesetzt wird, insbesondere in Meeresumgebungen, insbesondere wenn es vom OBM-Typ ist. Barit wird nur aufgrund seiner Unl\u00f6slichkeit im Wasser als ungiftig beschrieben. Wie bei allen industriellen Prozessen ist die Reduzierung der Menge des verwendeten Materials von Vorteil – Bohrabf\u00e4lle sind der zweitgr\u00f6\u00dfte Abfallstrom aus der Exploration(14). H\u00e4matit-Einsatz anstelle von Barit oder Mangan kann dabei aufgrund der oben genannten h\u00f6heren Dichte helfen, also einen geringeren Massenbedarf.<\/p>\n

\n\t\u00dcberlegungen bei der Verwendung von H\u00e4matit in Bohrfl\u00fcssigkeiten\n\t<\/h3>\n\t

H\u00e4matit ist ein wesentlich h\u00e4rteres Material als Barit. Als solches kann H\u00e4matit selbst verschlei\u00dfen, was bei Langzeitbohren neben hohen Dr\u00fccken auch zu Verschlei\u00df am Bohrer und der S\u00e4ule f\u00fchren kann. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Verringerung der H\u00e4matitpartikelgr\u00f6\u00dfe und die Sicherstellung eines engen Spektrums von Partikelgr\u00f6\u00dfen einen positiven Effekt auf die Erosion von Bohrbit, d. h. weniger Erosion im Laufe der Zeit, mit vergleichbaren Zeitrahmen wie Barit verursacht(15). Es wurde vorgeschlagen, dass H\u00e4matit nur dann ein ausreichender Ersatz f\u00fcr Barit ist, wenn es fein gefr\u00e4st wird, bis zu einer Gr\u00f6\u00dfe von nicht mehr als 25 m(16).<\/p>\n

Aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften von H\u00e4matit, Barit und Mangan wird in einigen Situationen eine Kombination dieser Materialien als Gewichtungsmaterialien verwendet. Beispielsweise kann eine Bohroperation die Langlebigkeit und H\u00e4rte von H\u00e4matit, die breite Tr\u00e4gheit von Barit und die Oxidationseigenschaften von Mangantetroxid(17) nutzen, um eine kostenlose Gewichtungsphase im Schlamm zu bieten, die der lokalen Gesteins-\/Sedimentzusammensetzung entspricht(18).<\/p>\n\t\t\t\t\"H\u00e4matitschlamm\n\t\t\t\t\"Bohranlage\"\n

\n\tZusammenfassung\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • H\u00e4matit wird schnell zu einer beliebten Wahl als Gewichtungsmittel in Bohrfl\u00fcssigkeiten f\u00fcr Produktionsanwendungen im \u00d6l- und Gassektor<\/li>\n
  • H\u00e4matit, das sowohl in \u00f6l- als auch in wasserbasierten Schlammfl\u00fcssigkeiten verwendet wird, bietet verbesserte rheologische Eigenschaften, und eine h\u00f6here spezifische Schwerkraft bedeutet, dass weniger davon im Vergleich zu seinen Wettbewerbern verwendet werden kann, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.<\/li>\n
  • H\u00e4matit wird gesch\u00e4tzt, weil er sehr rein an der Stelle der Mine und sehr hart, zus\u00e4tzlich zu wirtschaftlich attraktiv<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"rotes\n\t

    Verweise<\/strong><\/p>\n

    1 G. R. Gray et al.<\/em>, Drilling Fluid Components, in Composition and Properties of Drilling and Completion Fluids<\/em>, 7th ed., Elsevier, Cambridge, MA, Vereinigte Staaten, 2017<\/p>\n

    2 J. M. Davies und P. F. Kingston, Sources of Environmental Disturbance associated with Offshore Oil and Gas Developments, North Sea Oil and Gas Resource – Environmental Impacts and Responses<\/em>, Elsevier, London, 1992<\/p>\n

    3 M. E. McRae, Barite 2016 Materials Yearbook<\/em>, United States Geological Survey, Washington DC, 2016<\/p>\n

    4 A. Mohamed et al.,<\/em> Nachhaltigkeit<\/em>, 2009<\/strong>, 11, 5617<\/p>\n

    5 A. M. Al Moajil et al.<\/em>, Evaluation of Dispersants for Drilling Fluids based on Mangan ese Tetraoxide<\/em>, in: IADC\/SPE Asia Pacific Drilling Technology Conference and Exhibition<\/em>, Tianjin, 2012<\/p>\n

    6 J. P. Rupert et al.<\/em>, The Effects of Weight Material Type and Mud Formation on Penetration Rate Using Invert Oil Systems<\/em>, in: SPE Annual Technical Conference<\/em>, San Antonio, TX, United States, 1981<\/p>\n

    7 J. Tovar et al.<\/em>, An Improved Hematit for Drilling Fluids<\/em>, in: SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference<\/em>, Caracas, 1999<\/p>\n

    8 S. D. Ukeles und B. Grinbaum, Drilling Fluids<\/em>, in: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology<\/em>, 5th ed., Wiley, Weinheim, Germany, 2000<\/p>\n

    9 J. T. Cline et al.<\/em>, Wettability Preferences of Minerals Used in Oil-Based Drilling Fluids<\/em>, in: SPE International Symposium on Oilfield Chemistry<\/em>, Houston, 1989<\/p>\n

    10 J. M. Gonz\u00e9lez et al.<\/em>, Kolloide und Oberfl\u00e4chen A: Physicochem. Eng. Asp.<\/em>, 2011<\/strong>, 391, 216<\/p>\n

    11 P. Ranjan und A. Dutta, Int. J. Dev. Res<\/em>., 2017<\/strong>, 7, 16806<\/p>\n

    12 P. Xu et al.<\/em>, R. Soc. \u00d6ffnen Sci.<\/em>, 2018<\/strong>, 5, 180358<\/p>\n

    13 P. O. Ogbeide und S. A. Igbinere, FUTOJNLS<\/em>, 2016<\/strong>, 2, 68<\/p>\n

    14 S. I. Onwukwe und M. S. Nwakaudu, Int. J. Env. Sci. Dev.<\/em>, 2012<\/strong>, 3, 252<\/p>\n

    15 G. Quercia et al.<\/em>, Wear<\/em>, 2009<\/strong>, 266, 1229<\/p>\n

    16 A. Tehrani et al.<\/em>, Alternative Drilling Fluid Weighting Agents: A Comprehensive Study on Ilmenite and Hematit<\/em>, in: IADC\/SPE Drilling Conference and Exhibition<\/em>, Fort Worth, TX, United States, 2014<\/p>\n

    17 A. M Al Moajil et al.<\/em>, Entfernung von Filterkuchen aus Mangan-Tetraoxid-bohrfl\u00fcssigkeiten<\/em>, in: SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control<\/em>, Lafayette, LA, United States, 2008<\/p>\n

    18 US-Patent US6248698B1, 1999, abgelaufen<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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