Quelle: Öl & Gas UK
Das Bohren tieferer, längerer und anspruchsvollerer Bohrlöcher wurde durch Verbesserungen der Bohrtechnologien ermöglicht, einschließlich effizienterer und effektiverer Bohrspülungen. Bohrflüssigkeiten, auch als Bohrschlamm bezeichnet, werden dem Bohrloch zugesetzt, um den Bohrprozess zu erleichtern, indem Stecklinge suspendiert, der Druck kontrolliert, das freiliegende Gestein stabilisiert, Auftrieb bereitgestellt sowie gekühlt und geschmiert wird.
Bereits im dritten Jahrhundert v. Chr. verwendeten die Chinesen Bohrflüssigkeiten in Form von Wasser, um den Boden beim Bohren nach Kohlenwasserstoffen zu durchdringen. Der Begriff „Schlamm“ wurde geprägt, als bei Spindletop in den USA Bohrer eine Rinderherde durch ein verwässertes Feld liefen und den resultierenden Schlamm zum Schmieren des Bohrers verwendeten.
Während die Technologie und Chemie von Bohrspülungen viel komplexer geworden sind, ist das Konzept gleich geblieben. Bohrflüssigkeiten sind für den Bohrerfolg von wesentlicher Bedeutung, da sie sowohl die Rückgewinnung maximieren als auch die Zeit minimieren, die zum Erreichen des ersten Öls benötigt wird.
Verwendung von Bohrflüssigkeit
Während des Bohrens werden offensichtlich Späne erzeugt, die jedoch normalerweise kein Problem darstellen, bis das Bohren stoppt, da ein Bohrer ausgetauscht werden muss oder ein anderes Problem auftritt. Wenn dies geschieht und keine Bohrflüssigkeiten verwendet werden, füllen die Späne das Loch wieder. Bohrflüssigkeiten werden als Aufhängungswerkzeug verwendet, um dies zu verhindern. Die Viskosität der Bohrflüssigkeit nimmt zu, wenn die Bewegung abnimmt, so dass die Flüssigkeit beim Bohren eine flüssige Konsistenz aufweist und sich dann bei Beendigung des Bohrens in eine festere Substanz verwandelt. Die Stecklinge werden dann im Bohrloch aufgehängt, bis der Bohrer wieder eingeführt wird. Diese gelartige Substanz wandelt sich dann wieder in eine Flüssigkeit um, wenn das Bohren wieder beginnt.
Bohrspülungen helfen auch, den Druck in einem Bohrloch zu kontrollieren, indem sie den Druck der Kohlenwasserstoffe und der Gesteinsformationen ausgleichen. Den Bohrflüssigkeiten werden Wägemittel zugesetzt, um ihre Dichte und damit ihren Druck auf die Wände des Bohrlochs zu erhöhen.
Eine weitere wichtige Funktion von Bohrspülungen ist die Gesteinsstabilisierung. Spezielle Additive werden verwendet, um sicherzustellen, dass die Bohrflüssigkeit nicht von der Gesteinsformation im Bohrloch absorbiert wird und dass die Poren der Gesteinsformation nicht verstopft werden.
Je länger der Brunnen, desto mehr Bohrgestänge wird benötigt, um den Brunnen zu bohren. Diese Menge an Bohrgestänge wird schwer, und die Bohrflüssigkeit fügt Auftrieb hinzu, wodurch Stress reduziert wird. Darüber hinaus hilft Bohrflüssigkeit, die Reibung mit der Gesteinsformation zu reduzieren und die Wärme zu reduzieren. Diese Schmierung und Kühlung hilft, die Lebensdauer des Bohrers zu verlängern.
Arten von Bohrflüssigkeiten
Bohrflüssigkeiten basieren auf Wasser, Öl oder Synthetik, und jede Zusammensetzung liefert unterschiedliche Lösungen im Bohrloch. Wenn die Gesteinsformation aus Salz oder Ton besteht, müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden, damit die Bohrflüssigkeiten wirksam sind. In der Tat überwacht ein Bohrflüssigkeitsingenieur die Bohrungen und fügt während des gesamten Prozesses Bohrflüssigkeitsadditive hinzu, um mehr Auftrieb zu erzielen oder die Reibung zu minimieren, was auch immer der Bedarf sein mag.
Zusätzlich zur Berücksichtigung der chemischen Zusammensetzung und der Eigenschaften des Bohrlochs muss ein Bohrflüssigkeitsingenieur auch die Umweltauswirkungen berücksichtigen, wenn er die Art der Bohrflüssigkeit vorschreibt, die in einem Bohrloch erforderlich ist. Ölbasierte Bohrspülungen können mit einem salzigeren Gestein besser funktionieren. Bohrflüssigkeiten auf Wasserbasis wirken sich im Allgemeinen bei Offshore-Bohrungen weniger auf die Umwelt aus.
Die Entsorgung von Bohrspülungen nach ihrer Verwendung kann ebenfalls eine Herausforderung darstellen. Jüngste technologische Fortschritte haben Methoden zum Recycling von Bohrspülungen etabliert.