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        微粉重晶石——更精細(xì)和純凈的加重材料


        來源:中國(guó)粉體網(wǎng)   茜茜

        [導(dǎo)讀]  重晶石是鋇的硫酸鹽類礦物,主要成分是硫酸鋇(BaSO4)具有密度大、充填性良好、難溶于水和酸、無毒性、能吸收射線、化學(xué)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn),是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源。

        中國(guó)粉體網(wǎng)訊  重晶石是鋇的硫酸鹽類礦物,主要成分是硫酸鋇(BaSO4)具有密度大、充填性良好、難溶于水和酸、無毒性、能吸收射線、化學(xué)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn),是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源。


        重晶石粉可以作為鉆井泥漿加重劑、鋅鋇白顏料;油漆、造紙、橡膠和塑料工業(yè)的填料;水泥工業(yè)礦化劑、防射線砂漿及混凝土、精制煤油等;在醫(yī)藥工業(yè)中做消化道造影劑;還可制農(nóng)藥、制革、制焰火等。


        中國(guó)的重晶石資源儲(chǔ)量豐富,為全球第三,而在礦產(chǎn)產(chǎn)量方面,中國(guó)的重晶石產(chǎn)量為全球第一。美國(guó)和歐盟的重晶石產(chǎn)量較少,占全球比重小于10%;在消費(fèi)與進(jìn)出口狀況方面,中國(guó)的重晶石消費(fèi)量為150萬噸。美國(guó)作為全球最大的重晶石消費(fèi)國(guó),63%的重晶石需要從中國(guó)進(jìn)口。


        中國(guó)、美國(guó)、歐盟戰(zhàn)略性(關(guān)鍵)礦產(chǎn)目錄清單

         


        中國(guó)重晶石礦資源分布及儲(chǔ)量


        我國(guó)重晶石儲(chǔ)量大,但分布極不均勻,資源分布比較集中,已查明儲(chǔ)量的82%主要分布于貴州、湖南、廣西、甘肅及陜西五個(gè)省。


        我國(guó)重晶石資源豐富,是重晶石的主要生產(chǎn)和出口國(guó)。已探明的重晶石儲(chǔ)量為3.64億t,分布于全國(guó)24個(gè)省(區(qū)),在南方分布相對(duì)集中,其中儲(chǔ)量最大的為貴州省。


        重晶石——石油鉆井泥漿加重劑


        重晶石經(jīng)過磨碎成細(xì)粉以后,可作為油井鉆探泥漿的加重劑,泥漿的比重由此得以提高,以抵抗地層壓力防止塌陷,并阻止地層流體侵入井孔。


         


        據(jù)統(tǒng)計(jì),鉆井每鉆進(jìn)30米就要消耗一噸重晶石粉,幾乎占到重晶石粉體產(chǎn)量的一半。今年的新冠疫情影響了眾多行業(yè),隨著國(guó)內(nèi)疫情漸漸好轉(zhuǎn),石油的需求量開始增加,而重晶石作為開采原油必須用到的加重劑在石油開采過程中至關(guān)重要。


        在石油鉆探的過程當(dāng)中,環(huán)流泥漿的作用主要就是通過對(duì)鉆頭溫度的控制和對(duì)鉆頭雜物的清潔來實(shí)現(xiàn)防止油井自噴,這是因?yàn)榄h(huán)流泥漿能夠較好的帶走鉆頭在切削過程當(dāng)中所產(chǎn)生的碎屑物,起到封閉孔壁和潤(rùn)滑鉆桿的作用。但是在情況較為特殊的情況下,及循環(huán)泥漿難以與地下油氣壓力平衡的時(shí)候,就需要在鉆井液當(dāng)中加入適量的重晶石粉來提高循環(huán)泥漿的混合密度,使得在地層壓力較大的情況下也能對(duì)鉆井起到調(diào)節(jié)作用。值得注意的是,并不是任何規(guī)格和級(jí)別的重晶石粉應(yīng)用到循環(huán)泥漿當(dāng)中去都能夠滿足它作為加重劑本身的各項(xiàng)性質(zhì),合適時(shí)才能夠進(jìn)一步的對(duì)循環(huán)泥漿的粘度、塑料粘度以及靜切力等有明顯效果,否則的話,就需要進(jìn)一步的加工和處理。


        重晶石作鉆井泥漿加重劑的重晶石,質(zhì)量要求是密度和細(xì)度兩方面。重晶石密度越大,效率就越高,加入量就越少。鉆井泥漿用重晶石一般細(xì)度要求達(dá)到-325目,密度大于4.2,BaSO4含量不低于95%、可溶性鹽類小于1%。石油工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家,重晶石產(chǎn)量的50%以上用于石油和天然氣工業(yè)的鉆探工程。


        美國(guó)作為全球石油的重要來源,開采石油過程中就需要重晶石,但從美國(guó)戰(zhàn)略礦產(chǎn)情況表來看,美國(guó)的重晶石稀缺,需要從中國(guó)進(jìn)口。


        研究發(fā)現(xiàn),石油開采中使用的固體加重材料主要有重晶石等,目前應(yīng)用最廣泛的傳統(tǒng)加重材料是API重晶石。API重晶石在高密度鉆井液中存在解決重晶石對(duì)鉆井液造成的問題有兩方面思路,一方面是從重晶石的沉降機(jī)理出發(fā),預(yù)防或減緩重晶石的沉降 ;另一方面則是尋找替代 API 重晶石的其他加重材料。


        微粉重晶石——更精細(xì)和純凈的加重材料


        微粉重晶石相比油田中常使用的重晶石更精細(xì)和純凈。微粉重晶石在研磨中通常需要經(jīng)過特殊聚合物的包覆,因?yàn)槌?xì)顆粒的較大表面通常對(duì)流體的流變性有不利影響。經(jīng)過聚合物的涂覆后可大大抑制由于微粉重晶石表面能的增加而導(dǎo)致的團(tuán)聚現(xiàn)象。除了具有降低沉降趨勢(shì),減少ECD等優(yōu)點(diǎn),微粉重晶石可以在高速的小孔取芯鉆探中明顯加快取芯進(jìn)度。而傳統(tǒng)的API重晶石容易沉積在鉆柱內(nèi)壁上,使得繩索取芯困難。而用微粉重晶石和陽(yáng)離子鹽水配制的鉆井液具有可接受的黏度,其在合理鉆井參數(shù)范圍內(nèi)均不會(huì)影響取芯過程。此外,微粉重晶石還有使隨鉆測(cè)量(MWD)信號(hào)強(qiáng)度從0.69~1.38kPa增加到6.9~13.8kPa。此外,扭矩減少了50%,并且無明顯重晶石沉降現(xiàn)象。


         

        微粉重晶石粒度分布曲線


         

        加重劑掃描電鏡


        隨著非常規(guī)油氣資源的開發(fā)利用越來越多,對(duì)鉆井液加重劑性能的要求也越來越嚴(yán)苛。隨著勘探開發(fā)向深井超深井及非常規(guī)油氣井等方向的發(fā)展,對(duì)鉆井液密度、井壁穩(wěn)定性和流變性等提出了更高的要求。


        參考來源:

        陳甲斌等.中國(guó)與美歐戰(zhàn)略性(關(guān)鍵)礦產(chǎn)資源形勢(shì)分析

        中國(guó)粉體網(wǎng).重晶石產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

        潘友黨等.高密度鉆井液加重材料沉降問題研究進(jìn)展

        吳若寧等.微粉加重劑與普通重晶石復(fù)配加重油基鉆井液性能

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        作者:茜茜

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