DE2528464B2 - Verfahren zur herstellung von beschwermittel fuer bohrspuelungen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von beschwermittel fuer bohrspuelungenInfo
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Description
einem Drehrohrofen vorgenommen wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff abgerösteter Pyrit
ist
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das abgekühlte Glühprodukt
aufgemahien wird.
dadurch gekennzeichnet, daß die Glühbehandlung in 25 Spülflüssigkeit leicht abgetrennt werden können. Nach
dem Verfahren der US-PS 22 98 984 wird ein Beschwerrnittel
auf Basis Pyritabbrand durch Glühen von Pyritabbrand in vorzugsweise oxidierender Atmosphäre
in Gegenwart von z. B. Alkalimetallsalzen als Beschleunigern
bei Temperaturen von wenigstens 980° C gewonnen. Diese Behandlung dient der Beseitigung von
Schwefel bis auf Restgehalte von etwa 0,2%. In dieser Vorveröffentlichung wird der Frage der magnetischen
Eigenschaften des Beschwermittels eine Bedeutung
nicht zugemessen, da die Glühbehandlung in neutraler,
reduzierender oder oxidierender Atmosphäre vorgenommen werden kann. Man hat daher bisher eisenoxidische,
ferromagnetische Beschwerungsmittel, wie Magnetit, aus Gründen der besseren Abtrennbarkeit aus
verbrauchten Bohrspülungen für geeignete Beschwerstoffe gehalten. Soweit Pyritabbrände als Beschwerstoffe
vorgeschlagen wurden, hat man deren im allgemeinen aufgrund der Herstellungsverfahren vorhandene Anteile
an Magnetit in Kauf genommen.
Bohrspülungen, die mit ferromagnetischen Eisenoxiden oder erhebliche ferromagnetische Anteile enthaltenden
Eisenoxiden beschwert sind, zeigen in vielen Fällen noch nachteilige Wirkungen und Störungen,
insbesondere bei der magneto-induktiven Bohrlochver messung der Lagerstättet Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, ein Beschwermittel auf Basis Eisenoxid zu schaffen, das in einfacher und wirtschaftlicher
Weise und praktisch unter Vermeidung von magnetischen Anteilen hergestellt werden kann und das
die Stabilität von Bohrspülungen nicht durch Ausflokkung zerstört.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung von Beschwermittel für
Bohrspülungen durch Glühen von überwiegend Eisenoxid enthaltenden Feststoffen in oxidierender Atmosphäre
bei Temperaturen über 12000C und anschließendes
Abkühlen. Das Verfahren der Erfindung besteht darin, daß der Feststoff in Sauerstoffüberschuß aufweisender
Atmosphäre bei einer Temperatur von 1210 bis
f>5 1400°C behandelt wird, wobei der Sauerstoffanteil der
Atmosphäre größer als der bei der jeweiligen Glühtemperatur im Gleichgewicht herrschende Sauerstoffpartialdruck
des Eisenoxids gehalten wird, und
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Beschwermittel für Bohrspülungen aus überwiegend
Eisenoxid enthaltenden Feststoffen.
Spülflüssigkeiten haben bei Tiefbohrungen die Aufgabe, das durch die Bohrwerkzeuge gelöste Gestein
auszutragen. Bei großen Teufen nimmt auch der Formationsdruck zu, und es ist daher erforderlich, zur
Kompensation dieses Druckes die Spülflüssigkeit mit Stoffen hohen spezifischen Gewichtes zu beschweren.
Bekannte Beschwerungsmitte! sind beispielsweise Schwerspat, Quarz, Eisenoxide, Bleioxide, Zinkstaub
(US-PS 20 99 825).
Nach dem aus DT-OS 23 62 712 bekannten Verfahren werden nichtmagnetische eisenoxidhaltige Materialien
mit einem spezifischen Gewicht von wenigstens 4,2 aus Eisenerzen durch oxidierendes Glühen bei 927 bis etwa
11210C mit anschließendem Abschrecken des Glühgutes
gewonnen. Das Gut wird als Beschwerungsmittel in Bohrschlämmen verwendet. Bei Überschreiten einer
Temperatur von etwa 1121°C nehmen die Eisenoxide
im Glühprodukt magnetische Eigenschaften an. Sollen auch solche Materialien für die Beschwerung von
Bohrflüssigkeiten verwendet werden, muß daher eine Abtrennung der magnetischen Teilchen mittels eines
Magnetscheiders vorgenommen werden.
Es ist ferner bekannt, Abbrände sulfidischer Erze als
anschließend in oxidierender Atmosphäre langsam auf 780° C abgekühlt wird.
Als Ausgangsstoffe werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Materialien eingesetzt, die in
überwiegendem Anteil Eisenoxid enthalten und ein spezifisches Gewicht von mindestens 4 aufweisen. Zu
diesen Stoffen gehören beispielsweise Eisenerze wie Hämatit oder Eisenspat, ferner Abbrände sulfidischer
Eisenerze, beispielsweise Abbrand von Feinkies oder Flotationskies. Des weiteren eignen sich auch Abbrände,
die vorgängig einer Behandlung zur Abtrennung bestimmter Wertstoffe unterzogen wurden, beispielsweise
einer chlorierenden Röstung zwecks Abtrennung von Nichteisenmetallen.
Der Sauerstoffüberschuß während des Glühprozesses ist erforderlich, um die Bildung ferromagnetfscher
Anteile xw verhindern bzw. sie auf einem nicht mehr
störenden Anteil zu halten. Dieser Anteil an z.B. Magnetit, der durch Messung der magnetischen
Suszeptibilität leicht ermittelt werden kann, darf nicht größer als 1% sein. Der Glühprozeß wird im
allgemeinen zwischen 1210 und 14000C durchgeführt.
Die oxidierende Glühbehandlung in einem einen Sauerstoffüberschuß aufweisenden Gasstrom kann in
beliebigen Aggregaten durchgeführt werden. Je nach Ausführungsform der Vorrichtung, beispielsweise Drehrohrofen
oder Wirbelschichtofen, beträgt die Dauer der Glühbehandlung 10 bis 180 min. Besonders zweckmäßig
und wirtschaftlich hat sich die Behandlung in einer Eirkulierenden Wirbelschicht erwiesen.
Bei der oxidierenden Glühbeb andlung bei 1210 bis 140O0C von z. B. Pyritabbrand wird nicht nur ein
Material mit paramagnetischen Eigenschaften erzeugt, sondern es werden auch die in dem Abbrand zunächst
immer enthaltenen wasserlöslichen Salze, insbesondere Sulfate, thermisch zersetzt. Das Produkt ist daher völlig
schwefelfrei. Die kationischen Komponenten der Salze, wie z. B. Mangan, Zink oder Calcium werden als Ferrite
unlöslich gebunden. Ein Auswaschprozeß ist daher nicht mehr notwendig. Das nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Produkt hat ein spezifisches Gewicht von mindestens 4 bis 5,2. Des weiteren wird
durch die Glühbehandlung ein Sintern der porösen Oberfläche des feinteiligen Materials bewirkt, insbesondere
bei eisenoxidischen Stoffen, die Röstprozessen tufidischer Erze entstammen.
Der bei Temperaturen bis 1400°C im Sauerstoffüberschuß enthaltender Atmosphäre geglühte und Überwiegend
Eisenoxid enthaltende Stoff wird anschließend langsam abgekühlt. Die Abkühlung erfolgt wiederum in
oxidierender Atmosphäre, um gegebenenfalls eine bei hohen Temperaturen erfolgte geringfügige Magnetitbildung
rückgängig zu machen. Eine derartige partielle FejOi-Bildung kann durch thermische Sauerstoffabspaltung
erfolgt sein. Die Abkühlung auf eine Temperatur von 7800C wird im allgemeinen während eines
Zeitraums von mehreren Stunden vorgenommen. Unterhalb einer Temperatur von 78O0C ist das
Eisenoxid paramagnetisch, und es kann daher von 78O0C ab das Gut rasch weiter auf Umgebungstemperatur
gekühlt werden.
Das geglühte und abgekühlte eisenoxidische Gut wird einer Mahlung unterzogen und für die Verwendung des
Gutes als Beschwermittel in Bohrspülungen auf eine Kornfeinheit unter 75 μηι klassiert, wobei der Kornanteil
unter 10 μΐη nicht mehr als 50% betragen soll. Derartige Kornzusammensetzungen für als Beschwermittel
zu verwendenden Pyritabbrand sind an sich bekannt Zweckmäßig weisen Beschwermittel der
genannten Art eine Kornzusammensetzung auf von
50 bis 55%
10 bis 15%
10 bis 15%
20 bis 30%
10 bis 15%
10 bis 15%
20 bis 30%
30 bis 75 μπι
20 bis 30 μπι
!Obis 20 μπι
bis ίθ μίτι
Das erfindungsgemäße Verfahren weist Vorteile auf.
ίο Die unerwünschten ferromagnetischen Eigenschaften
von eisenoxidischen Stoffen, insbesondere Pyritabbrand, werden beseitigt Durch den Glühprozeß wird
ferner die Oberfläche des geglühten Produktes verringert bei z. B. Pyritabbrand von ca. 1,5 bis 2,5 m2/g auf ca.
i.sO,6m2/g (gemessen nach BET) verringert Diese
Erniedrigung und physikalische Veränderung der Oberfläche wirkt sich hinsichtlich der Theologischen
Eigenschaften des Fertigproduktes in Bohrspülungen hervorragend aus. Die scheinbare Viskosität ist
bedeutend niedriger als beim Einsatz handelsüblicher Schwerspate und bekannter Pyritabbrände, ebenso sind
die Gelstärke und Wasserverlust, zwei weitere wichtige spültechnische Größen, niedriger als bei mit Schwerspat
oder üblichem Pyritabbrand beschwerten Bohrspülungen. Die Eigenschaften ändern sich auch nach
Temperaturbelastung der Spülung, die Bestandteile der
spültechnischen Prüfung ist, im Gegensatz zu mit
Schwerspat beschwerten Spülungen, nur unwesentlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in den folgenden Beispielen näher erläutert
In den folgenden Beispielen wurde als Ausgangsmaterial
Abbrand von in der Wirbelschicht abgeröstetem Flotationspyrit mit 0,7% Gesamtschwefel und 9%
Gangart, verwendet.
R e i s ρ i e 1 1
In einem direkt beheizten Drehrohrofen wurden 120 kg/h Abbrand bei 1250° C in oxidierender Atmosphäre
(A= 1,08 bis 1,1) calciniert. Die Verweilzeit im Ofen betrug 30 min, in der Glühzone 15 min. Der
Ofenaustrag wurde in Luft innerhalb von etwa 20 min auf unter 8000C gekühlt im Backenbrecher vorzerkleinert
und in einer Kugelmühle mit Sichterkreislauf (Durchsatz 230 kg/h) auf Korngrößen unter 75 μπι
gemahlen.
In der Anlage mit zirkulierender Wirbelschicht wurden 50 kg/h Abbrand bei Temperaturen von 122O0C
in oxidierender Atmosphäre calciniert. Im Abgas wurden 5 bis 6 Vol.-% Sauerstoff gemessen.
Der Ofenaustrag wurde in Luft langsam auf 780 C
gekühlt und dann rasch weiter auf Umgebungstemperatür abgekühlt. Das gekühlte Produkt wurde auf folgende
Kornzusammensetzung klassiert
30 bis 75 μηι
20 bis 30 μπι
10^$20μΐτι
bis 10 μιη
50 bis 55%
10 bis 15%
10 bis 15%
20 bis 30%
10 bis 15%
10 bis 15%
20 bis 30%
In der nachfolgenden Aufstellung sind die anwendungstechnischen
Eigenschaiten der Produkte der 6_s Beispiele 1 und 2 und zum Vergleich ein übliches
Beschwermittel aus Schwerspat angeführt. Sämtliche Produkte hatten eine Kornzusammensetzung entsprechend
der in Baispiel 2 angegebenen.
Produkt aus | Beispiel 1 Produkt aus Beispiel 2 | Vergleichsprodukt Schwerspat |
|
Wasserlösliche Salze Wasserlösliches Ca Grammsuszeptibilität |
0,05% 85 ppm 5000· 10-* |
0,05% 93 ppm cmVg 750 · 10-6CmVg |
< 0,1 o/o 110 ppm «0 |
Viskosität in Tonspülgn. (wässerige Bentonit- suspensionen Wasserverlust Nach Temperaturbelastung 130°C/24 h Viskosität Wasserverlust |
35 cP 4—5 ml/30 min 39 cP 9 ml/30 min |
55 cP 7 ml/30 min 6OcP 12 ml/30 min |
Claims (4)
- Patentansprüche:L Verfahren zur Herstellung von Beschwermittel für Bohrspülungen durch Glühen von überwiegend Ejsenoxid enthaltenden Feststoffen in oxidierender Atmosphäre ls*i Temperaturen über 12000C und anschließendes Abkühlen, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff in Sauerstoffüberschuß aufweisender Atmosphäre bei einer Temperatur von 121Obis 1400cC behandelt wird, wobei deren Sauerstoffanteil größer als der bei der jeweiligen Glühtemperatur im Gleichgewicht herrschende Sauerstoffpartialdruck des Eisenoxids gehalten wird, und anschließend in oxidierender Atmosphäre langsam auf 7800C abgekühlt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühbehandlung während 10 bis 180 min vorgenommen wird.
- 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühbehandlung in einer zirkulierenden Wirbelschicht vorgenommen wird.
- 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,Beschwermittel in Bohrspülungen zu verwendea Gemäß dam Verfahren der DT-PS 21 39 952 wird in der Wirbelschicht abgerösteter Flotationspyrit in einer ganz bestimmten, unter 75 um liegenden Kornfeinheit verwendet Bohrfeldversuche mit einem derartigen Beschwermittel haben gezeigt, daß unter bestimmten örtlichen Gegebenheiten die magnetischen Eigenschaften solchen Materials die elektrischen Bohrlochvermessungen nicht beeinflußten und auch keine Belagbildungίο am Bohrgestänge auftrat (»ErdöJ-Erdgas-Zeitschrift« 1972, S. 417 bis 421). Nach dem aus SU-PS 70 794 bekannten Verfahren werden zur Herstellung von Beschwerungsmitteln für Bohrspülungen Pyritabbrände einer Nachglühung bei 700 bis 8000C unterzogen undmäch der Abkühlung der gebildete Magnetit abgetrennt Der gemahlene Magnetit wird als Beschwermittel eingesetzt Auch nach US-PS 22 76 075 werden magnetische Stoffe einer Feinheit unter 44μηι als Beschwermittel verwendet, beispielsweise künstlicher Magnetit, der durch Rösten von nichtmagnetischen Eisenoxiden unter reduzierenden Bedingungen hergestellt ist Die Vorteile der Verwendung magnetischer Beschwerstoffe werden darin gesehen, daß sie mittels Magnetscheider aus der mit Bohrklein verunreinigten
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ID=
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---|---|---|---|---|
DE3048078A1 (de) * | 1980-01-07 | 1981-09-24 | NL Industries, Inc., 10020 New York, N.Y. | "bohrfluessigkeit" |
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DE3048078A1 (de) * | 1980-01-07 | 1981-09-24 | NL Industries, Inc., 10020 New York, N.Y. | "bohrfluessigkeit" |
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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