2021 Hochwertige SiO2-Mikrokügelchen – Glasblasen als Dichtereduzierungsmittel in einer ölbasierenden Bohrflüssigkeit für marginale, niedrigpermeable Niederdrucklagerstätten – Kehui

Hohle Glaskugeln, auch bekannt als Glasbläschen, werden als Dichtereduzierer in Bohrflüssigkeiten eingesetzt. In der Praxis wurde eine patentierte Öl-in-Wasser-Emulsionsflüssigkeit mit hohlen Glasbläschen beim Bohren eines Förderintervalls verwendet. Die Öl-in-Wasser-Emulsion bildete eine geeignete Flüssigkeitsbasis, während die Glasbläschen aufgrund ihrer geringen Dichte zu einer niedrigeren Enddichte als die der Basisflüssigkeit führten. Die Dichtereduzierungswirkung der Glasbläschen ist proportional zu ihrer Konzentration in der Flüssigkeit.

Bei der praktischen Anwendung ist das Fluid-Glasblasen-Paar stabil, homogen und mit herkömmlichen Schlammmotoren, Bohrmeißeln und Oberflächenreinigungsgeräten kompatibel. Es besitzt solche rheologischen und Filtrateigenschaften, dass es sich für den Einsatz in Niederdrucklagerstätten und in Förderzonen mit hoher Permeabilität eignet.
Die kugelförmige Struktur der Glasperlen zeichnet sich durch hohe Härte und glatte Oberfläche sowie gute Rolleigenschaften aus. Als Zusatzstoff in Bohrflüssigkeiten wirken sie ähnlich wie Kugellager und reduzieren so den Reibungswiderstand zwischen Bohrgestänge, Bohrflüssigkeit und Bohrmeißel erheblich. Dies verbessert die Bohrgeschwindigkeit und verringert den Verschleiß des Meißels.
Bei der Exploration und Erschließung schwieriger Gesteinsschichten bietet der Einsatz von Glasperlen beim Unterdruckbohren in großen Tiefen und bei niedrigem Formationsdruck viele Vorteile. Einer der größten Vorteile ist die Steigerung der Bohrgeschwindigkeit. Bei einem Differenzdruck des Formationsfluids von 0 bis 6,9 MPa zwischen Schacht und Bohrloch sinkt die Bohreffizienz in Sandstein, Kalkstein und Schiefer bei herkömmlichen Bohrverfahren um 70 bis 80 %. Durch die Verwendung von Glasperlen lässt sich der Bohrlochdruck deutlich reduzieren und die Bohreffizienz somit erheblich steigern.

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