Wie funktionieren Bohrflüssigkeiten?

Das Bohren tieferer, längerer und anspruchsvollerer Bohrlöcher wurde durch Verbesserungen der Bohrtechnologien ermöglicht, einschließlich effizienterer und effektiverer Bohrflüssigkeiten. Bohrflüssigkeiten, auch als Bohrschlamm bezeichnet, werden dem Bohrloch zugesetzt, um den Bohrprozess zu erleichtern, indem Späne suspendiert, der Druck kontrolliert, freiliegendes Gestein stabilisiert, Auftrieb bereitgestellt sowie gekühlt und geschmiert werden.

Wie funktionieren Bohrflüssigkeiten?

Bereits im dritten Jahrhundert v. Chr. Verwendeten die Chinesen Bohrflüssigkeiten in Form von Wasser, um beim Bohren nach Kohlenwasserstoffen den Boden zu durchdringen. Der Begriff "Schlamm" wurde geprägt, als in 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 Bohrflüssigkeiten viel komplexer geworden ist, ist das Konzept gleich geblieben. Bohrflüssigkeiten sind für den Bohrerfolg von entscheidender Bedeutung. Sie maximieren sowohl die Rückgewinnung als auch die Zeit, die zum Erreichen des ersten Öls benötigt wird.

Zwecke der Bohrflüssigkeit

Während des Bohrens werden offensichtlich Schnitte erzeugt, die jedoch normalerweise kein Problem darstellen, bis das Bohren beendet wird, da ein Bohrer ausgetauscht werden muss oder ein anderes Problem vorliegt. Wenn dies geschieht und keine Bohrflüssigkeiten verwendet werden, füllen die Späne das Loch erneut. Bohrflüssigkeiten werden als Aufhängungswerkzeug verwendet, um dies zu verhindern. Die Viskosität der Bohrflüssigkeit nimmt zu, wenn die Bewegung abnimmt, wodurch die Flüssigkeit beim Bohren eine flüssige Konsistenz aufweist und sich nach Beendigung des Bohrvorgangs in eine festere Substanz verwandelt. Die Stecklinge werden dann im Bohrloch aufgehängt, bis der Bohrer wieder eingesetzt wird. Diese gelartige Substanz wandelt sich dann wieder in eine Flüssigkeit um, wenn das Bohren wieder aufgenommen wird.

Bohrflüssigkeiten helfen auch, den Druck in einem Bohrloch zu kontrollieren, indem sie den Druck der Kohlenwasserstoffe und der Gesteinsformationen ausgleichen. Den Bohrflüssigkeiten werden Wiegemittel zugesetzt, um ihre Dichte und damit ihren Druck auf die Wände des Bohrlochs zu erhöhen.

Eine weitere wichtige Funktion von Bohrflüssigkeiten ist die Gesteinsstabilisierung. Spezielle Additive sorgen dafür, dass die Bohrflüssigkeit nicht von der Gesteinsformation im Bohrloch aufgenommen wird und die Poren der Gesteinsformation nicht verstopfen.

Je länger das Bohrloch ist, desto mehr Bohrrohr wird zum Bohren des Bohrlochs benötigt. Diese Menge an Bohrrohr wird schwer und die Bohrflüssigkeit erhöht den Auftrieb und reduziert die Belastung. Zusätzlich hilft Bohrflüssigkeit, die Reibung mit der Gesteinsformation zu verringern und die Wärme zu reduzieren. Diese Schmierung und Kühlung verlängert die Lebensdauer des Bohrers.

Arten von Bohrflüssigkeiten

Bohrflüssigkeiten basieren auf Wasser, Öl oder Synthese, und jede Zusammensetzung bietet unterschiedliche Lösungen im Bohrloch. Wenn die Gesteinsformation aus Salz oder Ton besteht, müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden, damit die Bohrflüssigkeiten wirksam sind. Tatsächlich überwacht ein Bohrflüssigkeitsingenieur das Bohren und fügt während des gesamten Prozesses Bohrflüssigkeitsadditive hinzu, um mehr Auftrieb zu erzielen oder die Reibung zu minimieren, unabhängig von der Notwendigkeit.

Neben der Berücksichtigung der chemischen Zusammensetzung und der Eigenschaften des Bohrlochs muss ein Bohrflüssigkeitsingenieur auch die Umweltauswirkungen berücksichtigen, wenn er die Art des in einem Bohrloch erforderlichen Bohrfluids vorschreibt. Bohrflüssigkeiten auf Ölbasis funktionieren möglicherweise besser mit einem salzigeren Gestein. Bohrflüssigkeiten auf Wasserbasis wirken sich im Allgemeinen weniger auf die Umwelt aus, wenn Offshore-Bohrungen durchgeführt werden.

Die Entsorgung von Bohrflüssigkeiten nach deren Verwendung kann ebenfalls eine Herausforderung sein. Jüngste technologische Fortschritte haben Methoden zum Recycling von Bohrflüssigkeiten etabliert.