1 重晶石
(中國粉體技術網/班建偉)重晶石主要的工業用途是作石油和天然氣鉆井泥漿加重劑。作鉆井泥漿加重劑的重晶石, 質量要求是比重和細度兩方面。重晶石比重越大, 效率就越高, 加入量就越少。這樣, 在較少地改變鉆井泥漿粘度等性質的條件下, 就可以獲得高比重的泥漿。細度方面要求重晶石在泥漿中能均勻分散而不致發生沉降, 以保持泥漿穩定。鉆井泥漿用重晶石一般細度要達到- 325目, 比重大于4.2, BaSO4含量不低于95% , 可溶性鹽類小于1%。
石油工業比較發達的國家, 重晶石產量的50%以上用于石油和天然氣工業的鉆探工程。據統計, 鉆井每鉆進30m就要消耗1 t重晶石粉, 因此重晶石消耗量較大。
2 膨潤土
膨潤土是一種以蒙脫石為主要組分的粘土類礦物, 具有強烈的吸水性, 能吸收相當于本身體積8倍的水, 體積膨脹10~30倍, 在水溶液中呈懸浮和膠凝狀態。膨潤土分散性好、出漿量大, 因此是制造鉆井泥漿的理想材料。用作鉆井泥漿的膨潤土, 最重要的技術要求是懸浮性質、濕篩分析和水分含量。
3 硅藻土
硅藻土是一種生物成因的硅質沉積巖非金屬礦物, 化學式為SiO2nH2O, 它用作油氣井減輕劑是近幾年剛剛開發出來的新產品。經在大慶油田和我國西部的塔北地區塔河油田的固井試驗, 效果良好。
在石油鉆井過程中, 常用的固井材料是水泥。由于水泥制漿密度較大, 很容易壓裂地層, 造成水泥漿大量漏失, 影響固井質量, 而且極易堵塞油氣孔道, 污染地層, 降低產率。減輕劑硅藻土加入到水泥中制漿, 不僅增加造漿量, 節約水泥, 而且水泥漿流變性變好, 析水降低, 提高固井體系沉降穩定性, 不僅流動度高, 早期強度和靜膠凝強度發展快, 而且有利于防氣竄、防水竄, 因而提高了固井質量。硅藻土減輕劑經在塔北5 409. 52m 的鉆井中使用, 優質率達到5%, 合格率達92%, 與不使用硅藻土減輕劑的鉆井相比, 固井質量顯著提高。
4 海泡石/凹凸棒石
海泡石/凹凸棒石是一種富鎂的纖維狀粘土礦物。它不僅熱穩定性能高(在350℃時晶體構造無變化) , 而且又是一種適應性強的觸變增粘劑。海泡石/凹凸棒石是地熱鉆井、超深鉆井和海上鉆井最理想的鉆井泥漿原料, 用它配制的鉆井泥漿在高溫下不發生絮凝, 在鹽水中不受帶電荷離子的影響。
自1977年至1979年, 美國有89口鉆井, 加拿大有3口鉆井均使用海泡石制備的泥漿。對這90多口鉆井進行調查的結果表明: 用海泡石制備的泥漿無毒,不會引起水質污染; 作為深井的觸變增粘劑, 能獲得最佳的鉆井速度和經濟效果; 在地熱石油鉆井中, 具有高的抗鹽性能和熱穩定性能。如美國加利福尼亞州南部英佩里爾谷一帶進行地熱鉆探時, 在10口鉆井中利用了海泡石作主要增粘劑, 使泥漿成本降低5% ~ 10%。美國采用由海泡石和經加工的多糖聚合物及氫氧化鈣制備的一種新的鹽水泥漿系統, 使鉆探費用降低15% ~ 25% 。北科他州使用海泡石泥漿使鉆探成本降低30%, 并節省了鉆井時間。
5 球粒石英砂
球粒石英砂是油田防止井噴所用的一種型砂,年用量1萬多噸, 過去主要從美國貝克休斯頓公司進口, 每噸價格折合人民幣6 000元。每年用外匯6 000多萬元。球粒石英砂是一種球粒狀無色透明的石英砂, 很稀少。目前在國內僅發現兩處: 一是河北省行唐縣; 二是甘肅省蘭州市的安寧堡。這兩處都已建廠。
河北行唐的球粒石英砂, 是以球粒石英砂巖為原料, 加工成球粒石英砂。年生產規模為5 000 ,t 成本1 400元/ ,t 售價2 600多元/ ,t 比進口價低57%。行唐產的球粒石英砂, 與美國產品相比,一是顏色為無色透明, 美國的產品為暗黃色; 二是主要指標破碎率、酸溶解度均較美國產品低, 綜合對比, 優于美國產品。蘭州安寧堡的型砂, 均呈圓形顆粒, 品質優良。產品不僅銷往全國各大油田, 還出口埃塞俄比亞、土庫曼斯坦、美國等國家。
6 云母粉
石油、天然氣鉆井行業是云母粉應用的一個傳統市場, 用粗目數云母粉( 8~20目)作鉆井工程中的泥漿填加劑, 可增加泥漿在孔壁的附著力, 有利于固壁擴壁和減少循環水的滲透損失, 對于提高工作效率, 防止塌陷事故有著極好的作用。盡管將更多地使用云母代用品, 但在短期內, 云母在油、氣鉆井行業中的應用量還會略有增加。
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