Hohlglasperlen mit hoher Druckfestigkeit für leichte Zementschlämme

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Hohlglaskugeln, auch Glasblasen genannt, dienen als dichtereduzierendes Mittel in einer Bohrflüssigkeit. In der Praxis wurde bei der Bohrung eines Produktionsabschnitts eine proprietäre Öl-in-Wasser-Emulsionsflüssigkeit mit hohlen Glasblasen verwendet. Die Öl-in-Wasser-Emulsion bildete eine geeignete Flüssigkeitsbasis, während die Glasblasen aufgrund ihrer geringen Dichte eine geringere Enddichte als die entsprechende Basisflüssigkeit ergaben. Die dichtereduzierende Wirkung der Glasblasen ist proportional zur Konzentration der in der Flüssigkeit enthaltenen Blasen.

Bei der Anwendung im Feld ist das Fluid-Glas-Blasenpaar stabil, homogen und mit herkömmlichen Schlammmotoren, Bohrmeißeln und Oberflächenreinigungsgeräten kompatibel und weist solche rheologischen und Filtrateigenschaften auf, dass es sich für den Einsatz in Niederdruckreservoirs und in Produktionszonen mit hoher Permeabilität eignet.
Die kugelförmige Struktur der Glasperlen weist eine hohe Härte und eine glatte Oberfläche auf. Sie zeichnen sich durch gute Rolleigenschaften aus. Bei Verwendung als Bohrflüssigkeitszusatz kann es eine ähnliche Funktion wie ein Kugellager erfüllen und den Reibungswiderstand des Bohrgestänges und der Bohrflüssigkeit erheblich verringern. Das Bohren beschleunigt die Bohrleistung, verbessert die Eindringgeschwindigkeit und verringert den Verschleiß der Bohrkrone.
Heutzutage ist es bei der Exploration und Entwicklung schwierig, unter der Bedingung einer bestimmten Schicht und eines niedrigen Formationsdrucks eine Anwendung von Glasperlen beim Unterdruckbohren zu erreichen. Einer der größten Vorteile besteht darin, dass Glasperlen die Bohrgeschwindigkeit verbessern können. Der Differenzialdruck der Formationsflüssigkeit zwischen Schacht und Boden liegt im Bereich von 0 bis 6,9 MPa. Die Bohreffizienz herkömmlicher Bohrmethoden in Sandstein, Kalkstein und Schiefer wird um 70 bis 80 % gesenkt. Glasperlen können den Bohrlochdruck jedoch deutlich senken und die Bohreffizienz verbessern.

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Hohlglasperlen werden häufig als leichte Zusatzstoffe in Zementschlämmen verwendet. Diese Perlen bestehen typischerweise aus Glas und haben einen hohlen Innenraum, was zu ihrer geringen Dichte beiträgt. Hier sind einige wichtige Punkte zur Verwendung von Hohlglasperlen inleichte Zementschlämme:

Dichtereduzierung: Der Hauptzweck der Einarbeitung von Hohlglasperlen besteht darin, die Gesamtdichte des Zementschlamms zu reduzieren. Dies ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen, bei denen Materialien mit geringerer Dichte benötigt werden, wie beispielsweise im Leichtbau oder bei der Zementierung von Öl- und Gasbohrungen.

Verbesserte Isolierung: Die Hohlstruktur der Perlen sorgt für isolierende Eigenschaften, wodurch Zementschlämme mit diesen Perlen für Anwendungen geeignet sind, bei denen eine Wärmeisolierung erwünscht ist.

Festigkeit und Haltbarkeit: Hohlglasperlen tragen zwar zur Reduzierung der Dichte bei, sind aber gleichzeitig darauf ausgelegt, die Festigkeit und Haltbarkeit des Zementschlamms zu erhalten. Dies ermöglicht die Herstellung leichter und dennoch strukturell stabiler Materialien.

Verbesserte Fließeigenschaften: Hohlglasperlen können die Fließeigenschaften von Zementschlämmen verbessern. Dies ist wichtig für Anwendungen wie die Bohrlochzementierung in der Öl- und Gasindustrie, wo der Schlamm leicht in das Bohrloch fließen muss.

Anwendung in der Öl- und Gasindustrie: Leichte Zementschlämme mit Hohlglasperlen werden in der Öl- und Gasindustrie häufig für Zementierungsvorgänge eingesetzt. Sie helfen bei der Bewältigung der Herausforderungen im Zusammenhang mit Formationen mit hoher Dichte und reduzieren das Risiko von Bohrlochschäden.

Anpassbare Formulierungen: Die Verwendung von hohlen Glasperlen ermöglicht die Formulierung von Zementschlämmen mit unterschiedlichen Dichten, um spezifische Projektanforderungen zu erfüllen.

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