Hematite Dalam Aplikasi Penggerudian Minyak

Salah satu bijih besi yang paling banyak adalah hematite dan ia mendapati menggunakan dengan baik di luar Relau letupan: sebagai komponen penting dalam beberapa cecair penggerudian moden untuk penggerudian minyak dan gas. Industri penerokaan sangat menghargai hematite kerana ciri-ciri prestasinya, kesucian yang tinggi dan kos yang rendah. Hematite boleh didapati dari Pegmatite Afrika, diilang untuk tepat spesifikasi untuk bersedia untuk pergi permohonan.

Hematite adalah mineral yang digunakan dalam industri pengekstrakan minyak sebagai satu komponen dalam bendalir penggerudian. Bendalir penggerudian sering air-atau berasaskan minyak dan penambahan hematite-yang seperti mangangan oksida dan barite-menyumbang kepada kepadatan yang semakin meningkat dalam bendalir.

Ini adalah berguna terutamanya sebagai fungsi utama bendalir penggerudian adalah untuk mengekalkan tekanan hidrostatik di tapak gerudi (untuk mengelakkan cecair pembentukan memasuki lubang), untuk menjalankan Keratan gerudi dan menyimpan gerudi sedikit sejuk dan agak tidak bersuara semasa proses penggerudian. Penggerudian cecair mengelakkan blowouts. Tambahan pula, cecair penggerudian boleh difikirkan sebagai pelincir untuk fasa tertentu proses penggerudian.

Cecair penggerudian yang paling biasa merentasi operasi pengekstrakan minyak dan gas adalah lumpur berasaskan minyak (OBM) dan lumpur berasaskan air (WBM). Dalam ' muds ' ini, komponen terbesar bentonit tanah liat, dicampur dengan sama ada minyak atau air, ditambah dengan mana-mana bahan tambahan yang dikehendaki (1). Hematite adalah bahan tambahan, dan digambarkan sebagai ejen yang berat. Seperti nama mereka, ejen pembawaan menambah berat badan (iaitu ketumpatan) kepada lumpur, yang bermaksud cecair penggerudian akan kekal hadir di kepala gerudi untuk tempoh yang lebih lama - penting memandangkan berapa lama rejim penggerudian tertentu, terutamanya melalui bentuk batu yang lebih keras. ' Lumpur ' adalah istilah yang biasa digunakan untuk menggambarkan bendalir penggerudian, disebabkan oleh kerana ia merupakan komponen terbesar dalam sebahagian besar bendalir penggerudian.

Bendalir penggerudian adalah penting dalam penerokaan petrokimia kerana mereka membolehkan penggerudian yang cekap ke kedalaman sasaran untuk mencapai minyak dan/atau Deposit gas. Pengekstrakan minyak moden akan hampir mustahil tanpa bendalir penggerudian (2). Semasa penggerudian, lima faktor utama diukur di Lumpur untuk memastikan kejayaan yang berterusan: rheologi, ketumpatan, kehilangan bendalir, kandungan pepejal dan sifat kimia. Hematite, sebagai ejen yang berat, terutamanya bimbang dengan kandungan ketumpatan dan pepejal; serta rheologi.

Pengenalan Kepada Ejen Pemusnah

Ejen yang berat ditambah kepada bendalir penggerudian untuk membolehkan modulasi dan pengoptimuman bendalir penggerudian untuk permohonan tertentu, sebagai contoh melalui jenis Hard Rock tertentu, atau pada kedalaman yang melampau. Mereka sering digunakan untuk mengekalkan tahap ketumpatan dalam bendalir, mengurangkan tekanan pembentukan yang tinggi dan memastikan konsistensi dalam anjakan Lumpur dan serpihan lain. Sebagai satu peraturan am ibu jari, lebih dalam lebih membosankan, ejen yang lebih berat diperlukan.

Barite dan Manganese

Barite, dari yunani baru yang bermaksud 'berat', adalah aditif yang paling banyak digunakan dalam penggerudian minyak sebagai ejen pembawaan (3), dan merupakan mineral yang terdiri daripada barium sulfat. Disebabkan graviti yang tinggi khusus 3.9 hingga 4.4 g/cm³, ia adalah ejen berat yang digunakan secara meluas. Penggunaan barite tidak tanpa masalahnya, bagaimanapun. Sag barite adalah fenomena di mana pepejal dalam penggantungan dalam cecair jatuh daripada penggantungan dan menyelesaikan pada suhu tinggi dan tekanan (4), menyebabkan masalah dengan penggerudian berterusan dan hentian operasi akhirnya. Barite melendut boleh dikurangkan sebahagian oleh tambahan ilmenite dan oksida logam lain. Tambahan pula, permintaan untuk barite jauh melebihi pengeluaran. Oleh itu, adalah penting bahawa bahan yang wajaran alternatif dikenal pasti.

Sebatian mangangan, mangangan (ii) dan (ii) oksida, yang diperolehi dari hausmannite Ore juga digunakan secara meluas sebagai agen yang berat. Oleh kerana keupayaannya untuk membentuk kecil, zarah sfera, oksida mangan mewakili cabaran kehilangan zarah yang lebih tinggi pada suhu yang tinggi, yang memerlukan langkah tambahan untuk negate (5).

Hematite

Hematite (oksida besi
merah adalah oksida dan bijih besi, menanggung formula kimia Fe₂O₃, dan kekerasan 5.5 hingga 6.5 pada skala Kkm. Penggunaan utamanya adalah sebagai sumber besi untuk pengeluaran logam dan keluli. Oleh kerana kekerasan, kesucian semulajadi yang tinggi, kemewahan dan harga yang rendah, hematite telah mendapati peningkatan penggunaan dalam bidang yang dikeluarkan dari Smelting, seperti pengeluaran minyak dan gas dan penerokaan, sebagai sebahagian daripada bendalir penggerudian.

Berbanding barite, hematite menikmati kelebihan seperti graviti khusus yang lebih tinggi, kebolehlarutan yang lebih besar dalam media berasid dan kadar melesukan yang lebih rendah-yang kedua kerana kekerasan. Salah satu tuntutan tajuk utama hematite sebagai penambahbaikan ke atas barite, selain daripada sifatnya yang banyak, adalah bahawa ia mempunyai graviti khusus yang lebih tinggi 4.9 hingga 5.3 g cm^-3(6). Oleh kerana itu, syarikat penggerudian boleh menggunakan kurang hematite dalam penyelesaian lumpur mereka daripada barite, dan mencapai keputusan yang sama. Ini menyebabkan kos yang lebih rendah untuk berat Lumpur, dan sedikit zarah pepejal yang tersebar melalui Lumpur. Hematite dianggap sebagai pilihan yang baik untuk kegunaan penggerudian kerana ia adalah sangat tulen dan tidak boleh mencemarkan sebagai dilombong. Tambahan pula, prestasi yang lebih baik dari segi keperluan pengurangan kecairan, kadar penembusan yang lebih baik dan kapasiti yang lebih tinggi untuk toleransi pepejal adalah kualiti lain yang berkaitan dengan hematite sebagai agen yang berat untuk aplikasi penggerudian (7). Penggunaan utama hematite sebagai ejen penggerudian dalam penerokaan minyak adalah dalam penggerudian dalam (8).

Sebagai peraturan umum, lebih banyak hematite ada ditambah kepada lumpur berasaskan air atau minyak, padat bahawa lumpur akan menjadi. Di sesetengah rantau di mana penggerudian berlaku, hematite telah ditemui di batu-batu itu sendiri dan telah ditunjukkan bahawa ia bertindak sebagai 'simen' dalam takungan gas subpermukaan yang mendalam di mana kebolehtetapan simen yang berlaku secara semula jadi adalah berkadar dengan jumlah hematite yang terkandung di dalamnya. Tahap hematite yang lebih besar, simen yang kurang teladan, dan oleh itu pemeliharaan yang lebih baik dari masa ke masa sumber - dalam kes ini gas asli (9). Pengukuran kebolehpercayaan magnet digunakan untuk menubuhkan kehadiran hematite. Sebagai sebahagian daripada program tinjauan arah yang baik, pengukuran magnik diambil. Pengukuran sedemikian tidak terjejas oleh hematite (sebagai perisai magnet medan magnet Bumi tidak diperhatikan dalam lumpur hematit tulen) tetapi boleh diselewol oleh magnetit(10). Oleh itu, adalah penting bahawa hematite berkualiti tinggi digunakan - supaya tidak menyimpulkan pengaruh yang tidak wajar terhadap pengukuran penting yang disebabkan oleh magnetit yang ingkar. Magnetite adalah bahan cemar biasa dalam beberapa sumber hematite.

Penting untuk mana-mana kempen penggerudian dan pengekstrakan adalah kestabilan telaga, termasuk apabila menggunakan cecair penggerudian. Homogeneity menegak cecair adalah petunjuk yang kuat sama ada proses itu akan kekal stabil melalui operasi yang berterusan - dengan homogeneity itu agak mudah dicapai dengan lumpur berasaskan hematite. Keseragaman melalui pesawat menegak lumpur hematite sering mencapai ca. 20% (nilai yang lebih rendah diutamakan) dengan nilai kekuatan mampatan yang tinggi melebihi 55 MPa(11).

Hematite Dalam Lumpur Berasaskan Minyak (OBM)

OBMs dicirikan dengan mempunyai fasa yang berasaskan minyak berterusan, dengan air dalam fasa tersebar bersama-sama dengan bahan tambahan lain seperti pengemulsi dan gellants.

Pembasahan adalah kebimbangan bagi yang penggerudian OBM. Pembasahan adalah di mana air mematuhi pepejal di Lumpur, sama ada agen yang berat atau sebaliknya. Bahan yang terdedah kepada pembasahan boleh menyebabkan lebihan air untuk sampai ke kawasan penggerudian, yang boleh menyebabkan kesan daripada pepejal, membawa kepada ketidakcekapan yang teruk dalam proses penggerudian dan potensi penurunan gerudi. Dalam kes-kes yang paling melampau, kemerosotan yang disebabkan oleh basah boleh menyebabkan tapak gerudi tidak dapat dielakkan. Hematite dicirikan sebagai bahan basah rendah, dan dengan itu penggunaan ini ke atas bahan-bahan berat lain akan memastikan kurang basah(12).

Hematite Dalam Lumpur Berasaskan Air (WBM)

Dalam aplikasi WBM, minyak pelincir sering digunakan untuk memastikan penggerudian kecekapan yang tinggi dan mengurangkan geseran dan Haus yang berpunca daripada pepejal termasuk ejen berat seperti hematite. Ia telah mendapati bahawa 1 oleh penambahan isipadu surfactant kepada campuran Lumpur adalah mencukupi untuk mengurangkan geseran pekali oleh 60-meningkatkan panjang umur daripada gerudi bit (10). Dalam senario WBM, hematite boleh digunakan dalam kuantiti sehingga 20 dengan berat, dengan penurunan yang ketara dalam pemendapan yang relatif kepada borite kerana kandungan oksida besi tinggi (11).

Hematite Dan Rheologi

Rheologi merujuk kepada aliran perkara, dan terutamanya dalam ruang penggerudian, aliran plastik pepejal. Ini tidak boleh dikelirukan dengan plastik sebagai bahan. Aliran plastik adalah berkadar pergerakan kepada tentera yang terpakai, dan khususnya dalam penerokaan petroleum, bentuk atau perubahan fasa yang terhasil daripada kekerasan. Sifat rheologi yang terjejas oleh kehadiran bahan pepejal, dan dengan itu menambah hematite kepada cecair akan memberi kesan ke atas prestasi rheologi. Saiz zarah adalah penting (tidak lebih daripada 25 μm, tetapi sering jauh lebih rendah)(15). Merentasi pelbagai kajian, hematite telah menghasilkan nilai kepadatan yang lebih tinggi, keupayaan gelling yang lebih baik dan kelikatan plastik yang lebih tinggi daripada barite (16), terutamanya pada kedalaman yang membosankan. Kualiti ini berterusan dengan projek penggerudian kedalaman jangka panjang yang berjaya, memberi lubang lubang yang stabil.

Hematite, Cecair Penggerudian Dan Alam Sekitar

Penggerudian minyak tidak dikenali sebagai aktiviti yang paling mesra alam. Hematite sendiri adalah bukan toksik, namun penjagaan perlu diambil supaya tidak melepaskan terlalu banyak bendalir penggerudian, terutamanya dalam persekitaran marin, terutamanya jika ia adalah jenis OBM. Barite digambarkan sebagai bukan toksik hanya kerana ketakkelilan di dalam air. Seperti semua proses industri, pengurangan dalam kuantiti apa-apa bahan yang digunakan adalah berfaedah-penggerudian sisa adalah aliran sisa kedua terbesar yang berasal dari penerokaan (14). Penggunaan hematite bukannya barite atau mangangan boleh membantu dalam hal ini disebabkan oleh kepadatan lebih tinggi yang dinyatakan pada masa itu lebih rendah keperluan jisim.

Pertimbangan Apabila Menggunakan Hematite Dalam Cecair Penggerudian

Hematite adalah bahan yang jauh lebih sukar daripada barite. Oleh itu, hematite sendiri boleh menyebabkan Haus pada bit gerudi dan kolum di bawah situasi penggerudian jangka panjang, sebagai tambahan kepada tekanan tinggi. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa mengurangkan saiz zarah hematite, dan memastikan julat yang sempit saiz zarah, menyebabkan kesan yang positif pada hakisan sedikit penggerudian, iaitu kurang hakisan dari semasa ke semasa, dengan setanding rangka masa untuk barite (15). Ia telah dicadangkan bahawa hematite hanya pengganti yang mencukupi untuk barite jika ia halus memerah kepada saiz tidak lebih daripada 25 μm (16).

Oleh kerana sifat berfaedah daripada hematite, barite dan mangangan, dalam beberapa keadaan gabungan bahan ini digunakan sebagai bahan yang berat. Sebagai contoh, operasi penggerudian mungkin ingin mengambil kesempatan daripada panjang umur hematite dan kekerasan, yang luas di barite dan sifat pengoksidaan Pauh (17) untuk menyediakan fasa berat percuma di Lumpur yang sesuai dengan komposisi batu/endapan tempatan (18).

Kehidupan Selepas Penggerudian: Masa Depan Dan Hiliran Kegunaan Untuk Penggerudian Cecair Yang Mengandungi Hematite

Cecair penggerudian berasaskan hematite boleh digunakan dalam kaedah lain di luar sebagai cecair penggerudian. Sifat reologi, kekerasan dan ketumpatan mereka membuat mereka menarik bahan untuk pilihan kecil kegunaan novel.

Tinggal dalam sektor penggerudian, penyelidikan telah menunjukkan bahawa cecair penggerudian hematite boleh digunakan sebagai komponen utama dalam simen untuk lapisan telaga penggerudian. Aplikasi ini bergantung kepada kekerasan hematite, kestabilan lumpur dan kemudahan relatif membentuknya menjadi bahan jenis konkrit. Kesusasteraan paten menunjukkan bahawa membentuk cecair penggerudian kaya hematit ke dalam dinding simen untuk telaga penggerudian adalah semudah mencampurkan cecair penggerudian dengan bahan simen tradisional dan penyebar seperti copolymer bergaya (22). Penulis memetik sifat kelikatan yang sangat sesuai dicapai, membuat dalam mengubati situ mungkin apabila konduit digunakan. Tiada komen dibuat mengenai hematite yang mengandungi cecair penggerudian dan sifat pozzolanic lumpur.

Untuk kestabilan mendapan dalam telaga arah, di mana cecair penggerudian hematite digunakan sebagai aditif simen, telah diperhatikan bahawa tahap kestabilan simen yang paling besar adalah apabila bahan dihasilkan pada sudut kecenderungan yang lebih rendah kerana peningkatan halaju mendapan zarah (23). Pada dasarnya, ini bermakna bahawa walaupun hematite dalam simen untuk lapisan bore telaga adalah pilihan yang sangat baik, pengabaian konkrit sedemikian akan kurang berkesan pada sudut yang lebih tinggi - ubat-ubat seperti bahan tambahan bahan pozzolanic yang lebih tinggi boleh dipertimbangkan.

Walaupun mungkin kawasan khusus, hematite yang mengandungi simen dan bahan konkrit telah digunakan sebagai halangan perisai di kawasan radiasi tinggi (24). Banyak bahan yang mengandungi besi telah lama digunakan dalam aplikasi pencegahan radiasi. Penambahan hematite kepada konkrit ini meningkatkan ketumpatan unit mereka dan oleh itu ketebalan yang lebih kecil perlu digunakan untuk mampu tahap perlindungan yang sama.

Ringkasan

Hematite pantas menjadi pilihan popular sebagai ejen pembawaan dalam cecair penggerudian untuk aplikasi pengeluaran dalam sektor minyak dan gas - menawarkan prestasi tinggi, kestabilan yang baik dan kebolehgunaan yang luas melalui jenis batuan yang berbeza
Digunakan dalam cecair Lumpur yang berasaskan minyak dan air, hematite menyediakan hartanah yang dipertingkat, dan graviti tertentu yang lebih tinggi bermakna kurang ia boleh digunakan relatif kepada pesaingnya untuk mencapai keputusan yang sama
Hematite dinilai untuk menjadi sangat tulen pada titik dilombong dan sangat keras, sebagai tambahan kepada ekonomi yang menarik
Kegunaan lain untuk hematite dalam sektor minyak dan gas termasuk untuk menstabilkan lubang gerudi sendiri dan sebagai halangan perisai

Hematite adalah bijih besi yang digunakan secara meluas dan mendapati kegunaan yang luas dalam sektor penerokaan dan pengeluaran minyak dan gas di mana ia membuat pengekstrakan yang lebih mudah. Pegmatite Afrika adalah rakan kongsi pilihan sektor minyak dan gas, menyediakan kualiti tertinggi hematite milled untuk spesifikasi yang tepat setiap kali.

serbuk oksida besi merah di dalam periuk

Rujukan

1 G. R. Grey et Al., penggerudian komponen cecair, dalam komposisi dan hartanah penggerudian dan siap cecair, 7 Ed., ELSEVIER, Cambridge, MA, Amerika Syarikat, 2017

2 J. M. Davies dan P. F. Kingston, sumber gangguan alam sekitar yang berkaitan dengan pembangunan minyak dan gas luar pesisir, minyak Laut Utara dan kesan dan tindakbalas alam sekitar, Elsevier, London, 1992

3 M. E. McRae, Barite 2016 bahan, bukuKajian Geologi Amerika Syarikat, Washington DC, 2016

4 A. Mohamed et al., kemampanan, 2009, 11, 5617

5 A. M. Al Moajil et Al., penilaian penyebaran untuk bendalir penggerudian berasaskan kepada oksida, dalam: IADC/Spe Asia Pacific penggerudian teknologi persidangan dan pameran, Tianjin, 2012

6 J. P. Rupert et Al., kesan jenis bahan berat dan pembentukan Lumpur pada kadar penembusan menggunakan sistem minyak invert, dalam: persidangan teknikal Tahunan Spe, San Antonio, TX, Amerika Syarikat, 1981

7 J. Tovar et Al., sebuah Hematite yang lebih baik untuk penggerudian bendalir, dalam: Spe Latin Amerika dan Caribbean Petroleum kejuruteraan persidangan, Caracas, 1999

8 S. D. Ukeles dan B. Grinbaum, bendalir penggerudian, dalam: Kirk-Othmer, ensiklopedia teknologi kimia, 5 Ed., Wiley, Weinheim, Jerman, 2000

9 K. Potter et al., Mengukur Peranan Simen Hematite dalam Mengawal Kebolehpercayaan dalam Takungan Gas Ketat Mendalam dari Laut Utara dalam: Persidangan dan Pameran Gas Tidak Konvensional TimurTengah SPE , Abu Dhabi, 2012

10 S. Ding et al., Partic. Mini. Tech., 2010, 28, 86

11 A. Ahmed et al., Kemampanan, 2019, 11, 6776

12 J. T. Cline et al., Keutamaan Kebolehpasaran Mineral Yang Digunakan dalam Cecair PenggerudianBerasaskan Minyak , dalam: Simposium Antarabangsa SPE pada Kimia MedanMinyak , Houston, 1989

13 J.M. González et al., Colloids dan permukaan A: Physicochem. Eng. Asp., 2011, 391, 216

14 P. Ranjan dan A. Dutta, Int. J. dev. Res., 2017, 7, 16806

15 P. Xu et al., R. SoC. Terbuka Sci., 2018, 5, 180358

16 P. O. Ogbeide dan S. A. Igbinere, FUTOJNLS, 2016, 2, 68

17 S. I. Onwukwe dan M. S. Nwakaudu, Int. J. env. Mini. Dev., 2012, 3, 252

18 G. Quercia et al., Pakai, 2009, 266, 1229

19 A. Tehrani et al., Ejen Pembentangan Cecair Penggerudian Alternatif: Kajian Komprehensif mengenai Ilmenite dan Hematite, dalam: IADC / SPE Persidangandan Pameran Penggerudian , Fort Worth, TX, Amerika Syarikat, 2014

20 A.M Al Moajil et al., Penyingkiran kek penapis yang dibentuk oleh cecair penggerudian berasaskan tetraoksida mangan, dalam: Simosium danPameran Antarabangsa SPE kawalan kerosakan pembentukan , Lafayette, LA, Amerika Syarikat, 2008

21 paten Amerika Syarikat US6248698B1, 1999, tamat tempoh

22 paten Amerika Syarikat US4883125A, 1987, tamat tempoh

23 S. T. Moradi dan N. I. Nikolaev, Int. J. Eng. Trans. A, 2017, 30, 1105

24 Wahai Gencel et al., Mater. Mini., 2010, 16, 249