باریت حفاری | Drilling Barite

Description

در اعماق زمین، جایی که طلای سیاه نهفته است، نبردی خاموش برای دسترسی به این منابع ارزشمند در جریان است. در این نبرد، تجهیزات و فناوری های پیشرفته حرف اول را می زنند. اما شاید برایتان جالب باشد که بدانید در کنار این غول های تکنولوژی، ماده ای به ظاهر ساده اما حیاتی به نام باریت حفاری نقش مهمی را ایفا می کند.

در این مطلب قصد داریم تا پرده از راز باریت حفاری برداشته و به شما بگوییم این قهرمان گمنام صنعت نفت و گاز چگونه در دل زمین، به استخراج ایمن و بهینه منابع هیدروکربنی کمک می کند. با ما همراه باشید.

باریت حفاری چیست؟

باریت حفاری (Drilling Barite) نوع خاصی از کانی معدنی به نام سولفات باریم (BaSO4) است. این ماده با داشتن وزن مخصوص بالا (حدود 4.2 تا 4.5)، در گروه مواد سنگین طبقه بندی می شود. رنگ باریت حفاری می تواند سفید، خاکستری، صورتی و یا قهوه ای باشد که تیره تر شدن رنگ آن نشان دهنده وجود ناخالصی های بیشتر است.

باریت به طور طبیعی در پوسته زمین و به اشکال مختلفی همچون توده ای، دانه ای، شعاعی و کنکرسیونی یافت می شود. اما آنچه آن را برای صنعت نفت و گاز با ارزش می سازد، خاصیت افزایش وزن دهندگی است.

باریت چیست؟

نام این کانی از واژه یونانی به معنی سنگین گرفته شده است. وزن مخصوص آن حدود 5/4 می باشد. این کانی با ترکیب BaSO4 در گروه سولفات‌های بدون آب قرار می گیرد. باریت به صورت توده‌ای، دانه‌ای، شعاعی، گلوله ای و کنکرسیونی دیده می‌شود. این کانی به رنگ‌های سفید، آبی، قرمز، زرد، خاکستری، قهوه ای، سبز، سیاه و بی رنگ مشاهده می‌شود.

نقش حیاتی باریت حفاری در صنعت نفت و گاز

حفر چاه های نفت و گاز، عملیاتی پیچیده و حساس است. در حین حفاری، مهندسان با چالش های متعددی از جمله فشار بالای طبقات زمین، خارج سازی سنگ های حفاری شده (cuttings) و حفظ پایداری دیواره چاه روبرو هستند. در این میان، باریت حفاری به عنوان یک جزء کلیدی در سیال حفاری (Drilling Fluid) ایفای نقش می کند. سیال حفاری مایعی است که به درون چاه تزریق می شود و وظایف حیاتی متعددی را بر عهده دارد.

محیط تشکیل باریت

باریت اغلب به صورت باطله در رگه‌های هیدروترمالی و همراه با کانی‌های گالن، اسفالریت، فلوئوریت، سیدریت، هماتیت و کلسیت دیده می‌شود. همچنین همراه با ماسه سنگ‌ها، سنگ‌های کربناته، سنگ‌های رسی و شیل‌های سیلیسی به شکل چینه‌سان (استراتیفورم) تشکیل می‌شود. این کانسارها به کانسارهای نوع دره می سی سی پی (MVD) معروف هستند. گاهی نهشته‌های آن از فعالیت چشمه‌های آبگرم حاصل می‌شود.

در کانسارهای سولفید توده ای نوع کوروکو 2 که منشأ آتشفشانی رسوبی دارند، باریت در قسمت فوقانی و اطراف ذخیره سولفید توده‌ای دیده می‌شود. اگر سنگ‌های باریت دار هوازده شده و فرسایش یابند، باریت به دلیل وزن مخصوص زیاد و مقاومت شیمیایی در محل باقی می‌ماند و تشکیل کانسار بر جای مانده را می‌دهد. عیار باریت در این نوع کانسارها اغلب بین 10 تا 20 درصد است. بیش از 80 درصد باریت تولید شده در جهان به عنوان گل حفاری در حفاری چاه های آب و نفت به کار می‌رود.

به دلیل وزن مخصوص زیاد گل حاصل از پودر باریت، ضمن تشکیل کیک گلی در دیواره چاه‌ها، با جلوگیری از ریزش دیواره چاه‌ها، مواد کنده شده از کف چاه را به حالت غوطه ور از چاه خارج می‌کند. خلوص این نوع محصول بین 92 تا 94 درصد است.

این کالا یکی از منابع اصلی تأمین باریم در صنایع شیمیایی است. بیشترین مصرف باریم به صورت لیتوپون است که ترکیب یکنواختی از باریت و سولفور روی می‌باشد. لیتوپون در صنایع رنگ سازی به عنوان سیال کننده رنگ و در صنایع نساجی کاربرد دارد. رسوب سولفات باریم به عنوان ماده پرکننده در صنایع پوشاک و لوازم آرایشی و همچنین به عنوان رنگدانه سفید مورد مصرف قرار می گیرد.

میزان تولید باریت در کشورهای دنیا و ایران

میزان تولید آن در سال 1996 در دنیا حدود 5/4 میلیون تن بوده است. انگلستان، رومانی، چک اسلوواکی، مراکش، الجزایر، آلمان، روسیه، مکزیک، کانادا و امریکا از کشورهای مهم تولیدکننده باریت در دنیا هستند. معادن متعددی از باریت در ایران وجود دارد. حدود 20 معدن فعال باریت در ایران وجود دارند که سالیانه قریب به 160000 تن باریت تولید و روانه بازار داخلی و خارجی می کنند.

تهیه مواد شیمیایی باریم دار

دومین مورد مصرف مهم باریت به عنوان منبع تهیه مواد شیمیایی باریم‌دار است که مصارف متعدد آن در صنایع مختلف گسترده می‌باشد. سولفات باریم رسوب شده به عنوان سیل کننده رنگ، پوشش در صنعت کاغذ سازی، لاستیک سازی و مواد لینولئوم بکار می‌رود کلرور باریم در صنعت چرم سازی، پارچه بافی و کربنات باریم به عنوان لعاب و پرداخت سرامیک بکار می‌رود.

مصارف باریت خرد شده

باریت به صورت خرد شده مستقیماً به عنوان روکش و پوشش لاستیک سازی و سیال کننده رنگ بکار می‌رود. همچنین اگر اندازه دانه‌های باریت خرد شده به اندازه ماسه درشت باشد می‌توان از آن در صنعت شیشه سازی استفاده کرده در این حالت باریت به عنوان کمک ذوب، تسهیل کننده کار روی شیشه و ایجاد کننده شفافیت بکار گرفته می‌شود. باریت خرد شده به عنوان پوشش سیمان لوله‌های زیر آب در نقل و انتقال نفت و گاز مصرف می‌شود. استفاده از باریت در این حالت به علت سنگینی و خنثی بودن آن می‌باشد.

کاربرد باریت حفاری و موارد مصرف باریت

از اکسیدهای باریم در صنعت شیشه سازی، کوره‌های الکتریکی و متالوژی استفاده می‌گردد. هیدروکسید باریم معمولاً در تصفیه و تهیه شکر از ملاس و نیترات آن یکی از اجزا گلوله‌های منور و چاشنی‌های انفجاری است. باریت همچنین در موارد متعددی به صورت فرعی در ترکیبات شیمیایی به کار گرفته می‌شود. 10% از کل باریت تولید شده برای مصرف در تهیه مواد شیمیایی باریم‌دار استفاده می‌شود.

• باریت در صنایع لاستیک سازی
• کاغذسازی
• چرم سازی
• شیشه سازی (جهت صاف و شفاف کردن آن)
• سرامیک سازی (به عنوان لعاب)
• تهیه مواد حشره کش
• پنبه نسوز
• لنت ترمز
• ساخت راکتورهای اتمی (به دلیل جذب اشعه‌های گاما توسط باریم)
• در صنایع سرامیک از ترکیب کربنات باریم در صنایع تصفیه و تهیه شکر از ملاس
• و نیترات باریم برای تولید گلوله های منور و چاشنی انفجاری استفاده می گردد
• مخلوطی از لاستیک، آسفالت و 10 درصد باریت برای پوشش سطح پارکینگ‌ها، جاده‌ها و فرودگاه‌ها استفاده می شود

1- کاربرد باریت در حفاری‌های نفت و گاز

در حفاریهای عمیق برای نفت و گاز در طریقه روتاری و در مناطقی که فشار گاز یا مایع از پایین زیاد می‌باشد، برای سونداژ نیاز به یک محصول سنگین می‌باشد که ضمن چرخش از خروج مواد و جلوگیری و فشار آن را کنترل کند. به خاطر شرایط مناسب باریت در این مورد از آن استفاده می‌گردد. در این حالت پودر باریت به محلول معمولی آب و گل رس اضافه می‌شود. به خاطر خواص مفید این مخلوط مانند سنگینی خنثی بودن از نظر ترکیب شیمیایی، تمیز بودن و قیمت نسبتاً ارزان آن بسیار مورد پسند می‌باشد.

معمولاً 4/3 باریت تولید شده سالیانه در این زمینه جذب و مصرف می‌شود. باریت کانی حیاتی در صنعت حفاری نفت و گاز محسوب می‌گردد. طبق آمار سال 1980 ، حدود 90 درصد از باریت تولیدی رینا در گل حفاری به مصرف رسیده است. باریت به دلیل وزن مخصوص بالا، سادگی مصرف در حین کار، خنثی بودن از نظر شیمیایی، نرمی و مناسب بودن از نظر قیمت، در گل حفاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. میزان باریت مصرفی در هر کیلومتر حفاری حدود 429 تن گزارش شده است.

– کنترل فشار چاه:

یکی از مهمترین وظایف باریت حفاری، کنترل فشار سیال موجود در درون چاه است. با افزایش وزن مخصوص سیال حفاری به واسطه باریت، فشار هیدرواستاتیکی در چاه افزایش می یابد. این فشار هیدرواستاتیکی به مانند یک سپر عمل کرده و از ورود سیالات موجود در طبقات زمین به درون چاه و یا نشت نفت و گاز به بیرون از آن جلوگیری می کند.

– حمل و نقل و خروج قطعات خرد شده سنگ حفاری:

در حین حفاری چاه، سنگ ها و قطعات خرد شده به نام (cuttings) تولید می شوند. این قطعات خرد شده سنگ باید به طور مداوم از درون چاه خارج شوند تا مانع انسداد و کند شدن روند حفاری نشوند. باریت حفاری با افزایش چگالی سیال حفاری، به حمل و نقل آسانتر این قطعات کمک می کند.

– خنک کاری و روانکاری مته حفاری:

مته حفاری در حین چرخش و سوراخ کردن زمین، گرمای زیادی تولید می کند. سیال حفاری حاوی باریت، وظیفه خنک کاری و روانکاری مته حفاری را بر عهده دارد. این امر از فرسایش و آسیب دیدن مته در اثر اصطکاک و گرمای زیاد جلوگیری می کند.

– پایدارسازی دیواره چاه:

حفظ پایداری دیواره چاه یکی از چالش های مهم در حفاری است. باریت حفاری با رسوب گذاری بر روی دیواره چاه، به تثبیت و استحکام آن کمک می کند. این امر از ریزش دیواره چاه و بروز حوادث ناگوار جلوگیری می کند.

– جلوگیری از نشت نفت و گاز:

همانطور که قبلا اشاره شد، باریت حفاری با افزایش فشار هیدرواستاتیکی در چاه، از نشت نفت و گاز به بیرون از آن جلوگیری می کند. این امر علاوه بر حفظ محیط زیست، از هدر رفتن منابع ارزشمند هیدروکربنی نیز جلوگیری می کند.

2- کاربرد باریت در سرامیک

در شیشه سازی به عنوان همگن کننده ماده مذاب ، کاهش حباب و درخشندگی و شفافیت محصول کاربرد دارد. شیشه‌های حاوی باریم شفافتر و درخشنده‌تر از شیشه‌های سربی و یا CaO هستند. سرامیک‌های پیشرفته حاوی باریم در صنایع الکترونیک (کندانسور، گوشی، بلندگو و تلفن) و مغناطیس دائم کاربرد دارند.

3- کاربرد باریت در پرکننده‌ها

در صنایع رنگ سازی، پلاستیک، کاغذ و لاستیک به عنوان ماده پرکننده به مصرف می‌رسد. همچنین به دلیل وزن مخصوص بالا و خاصیت جذب اشعه رادیواکتیو، در ساخت بلوکهای سیمانی کاربرد دارد. مخلوط لاستیک، آنفالت و 10 درصد باریت را در ساختن ایستگاه‌ها و باند فرودگاه به کار می‌برند. همچنین در صنایع داروسازی، مواد منفجره، آلیاژ، حفاظت اشعه و … کاربرد دارد.

فرآیند تولید و فرآوری باریت حفاری

تولید باریت حفاری شامل مراحل مختلفی از جمله استخراج، خردایش، آسیاب، جداسازی ناخالصی ها و بسته بندی می باشد.

– استخراج باریت خام:

باریت خام از معادن مختلف در سراسر جهان استخراج می شود. روش های مختلفی برای استخراج باریت از معادن وجود دارد که شامل حفاری روباز، حفاری زیرزمینی و انفجار controlled می باشد.

– فرآیند خردایش و آسیاب باریت:

پس از استخراج، باریت خام به کارخانه های فرآوری منتقل می شود. در این مرحله، باریت به قطعات کوچکتر خرد شده و سپس آسیاب می شود تا به پودر تبدیل شود.

– فرآیند جداسازی ناخالصی ها:

پودر باریت حاوی ناخالصی هایی همچون سنگ، خاک و فلزات سنگین است. در این مرحله، ناخالصی ها از طریق فرآیندهای مختلفی مانند شستشو، سیکلون و جداسازی مغناطیسی از پودر باریت جدا می شوند.

– بسته بندی و حمل و نقل باریت حفاری:

باریت حفاری پس از فرآوری و جداسازی ناخالصی ها، در کیسه های مخصوص بسته بندی شده و به محل مصرف ارسال می شود.

انواع باریت حفاری بر اساس ویژگی ها

دو نوع اصلی از باریت حفاری وجود دارد:

• باریت API:

این نوع باریت مطابق با استانداردهای API (American Petroleum Institute) تولید می شود و از نظر کیفیت و عیار در سطح بالایی قرار دارد. باریت API در حفاری چاه های نفت و گاز عمیق و پرفشار مورد استفاده قرار می گیرد.

• باریت با وزن مخصوص بالا:

همانطور که از نام آن پیداست، این نوع باریت دارای وزن مخصوص بالاتری نسبت به باریت API است. باریت با وزن مخصوص بالا در حفاری چاه هایی که نیاز به کنترل فشار بیشتری دارند، مانند چاه های نفت و گاز در اعماق دریا، مورد استفاده قرار می گیرد.

بازار جهانی باریت حفاری و جایگاه ایران

بازار جهانی باریت از نظر حجم و ارزش به طور مداوم در حال رشد است. تقاضای فزاینده برای نفت و گاز در سراسر جهان، یکی از عوامل اصلی این رشد به شمار می رود. پیش بینی می شود تا سال 2028، بازار جهانی باریت حفاری به بیش از 30 میلیون تن برسد.

مصرف کنندگان اصلی باریت حفاری:

1. شرکت های نفت و گاز: بزرگترین مصرف کنندگان باریت حفاری، شرکت های نفت و گاز فعال در صنایع بالادستی نفت و گاز هستند.
2. شرکت های حفاری چاه: شرکت های حفاری چاه از باریت حفاری در عملیات حفاری چاه های نفت و گاز، آب و ژئوترمال استفاده می کنند.
3. صنایع دیگر: در صنایع دیگری مانند تولید رنگ، سرامیک، لاستیک و شیشه نیز کاربرد دارد.

تولیدکنندگان عمده باریت حفاری در جهان:

• چین: چین بزرگترین تولید کننده باریت حفاری در جهان است و حدود 40 درصد از سهم بازار جهانی را به خود اختصاص داده است.
• هند: هند دومین تولید کننده بزرگ باریت در جهان است و حدود 20 درصد از سهم بازار جهانی را به خود اختصاص داده است.
• ایالات متحده آمریکا: ایالات متحده آمریکا سومین تولید کننده بزرگ باریت حفاری در جهان است و حدود 10 درصد از سهم بازار جهانی را به خود اختصاص داده است.
• کشورهای دیگر: سایر کشورهای تولید کننده باریت در جهان عبارتند از: ایران، ترکیه، مراکش، اسپانیا، ایتالیا، آلمان، روسیه و استرالیا.

ایران و پتانسیل های بالقوه در صنعت باریت حفاری:

ایران با داشتن ذخایر عظیم باریت، یکی از پتانسیل های بالقوه در صنعت باریت حفاری به شمار می رود. برآورد می شود که ذخایر باریت ایران حدود 2 میلیارد تن باشد که این معادل 5 درصد از کل ذخایر باریت جهان است.

با وجود این پتانسیل، سهم ایران در بازار جهانی باریت در حال حاضر ناچیز است. عواملی همچون کمبود سرمایه گذاری، ضعف زیرساخت ها و فناوری های قدیمی، از جمله موانعی هستند که مانع از رشد این صنعت در ایران شده اند. با رفع این موانع و سرمایه گذاری در این بخش، ایران می تواند به عنوان یکی از قطب های اصلی تولید و صادرات باریت در جهان تبدیل شود.

عوامل موثر بر قیمت باریت حفاری

قیمت باریت حفاری به عوامل مختلفی از جمله موارد زیر بستگی دارد:

• عیار و کیفیت باریت حفاری: هرچه با عیار و کیفیت بالاتر باشد، قیمت بالاتری دارد.
• هزینه های استخراج و فرآوری: هزینه های استخراج و فرآوری باریت حفاری به عوامل مختلفی از جمله نوع معدن، روش استخراج، فناوری فرآوری و قیمت انرژی بستگی دارد.
• نرخ حمل و نقل: نرخ حمل و نقل آن از محل تولید به محل مصرف، یکی دیگر از عوامل موثر بر قیمت این ماده معدنی است.
• تقاضا و عرضه: تقاضای جهانی برای باریت حفاری و عرضه آن از سوی تولیدکنندگان، نقش مهمی در تعیین قیمت این ماده معدنی دارند.

آینده باریت حفاری و جایگزین های احتمالی

با وجود رشد مداوم تقاضای باریت حفاری، نگرانی هایی در مورد اثرات زیست محیطی استفاده از این ماده معدنی وجود دارد. استخراج و فرآوری باریت می تواند منجر به آلودگی خاک و آب، تولید گرد و غبار و انتشار گازهای گلخانه ای شود.

در همین راستا، تحقیقاتی در حال انجام است تا جایگزین های دوستدار محیط زیست برای باریت حفاری توسعه داده شود. برخی از این جایگزین ها عبارتند از:

1. نانو ذرات: نانوذرات سیلیکا و رس می توانند به عنوان جایگزینی برای باریت حفاری در سیال حفاری مورد استفاده قرار گیرند.
2. رزین های مصنوعی: رزین های مصنوعی با چگالی بالا می توانند به عنوان جایگزینی برای باریت در برخی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند

در حالی که تحقیقات برای یافتن جایگزین های دوستدار محیط زیست برای باریت حفاری در حال انجام است، بعید به نظر می رسد که این ماده معدنی به طور کامل جایگزین شود. باریت مزایای منحصر به فردی مانند وزن مخصوص بالا، پایداری شیمیایی و قیمت مناسب دارد که آن را به یک ماده ایده آل برای استفاده در سیال حفاری تبدیل می کند.

با این حال، انتظار می رود که در آینده شاهد افزایش استفاده از جایگزین های باریت در کنار این ماده معدنی باشیم. این امر به ویژه در مناطقی که نگرانی های زیست محیطی از اهمیت بالایی برخوردار است، مانند مناطق ساحلی و حفاظت شده، بیشتر مشهود خواهد بود.

علاوه بر این، پیشرفت های تکنولوژیکی در صنعت حفاری می تواند به کاهش نیاز به باریت حفاری منجر شود. به عنوان مثال، توسعه روش های حفاری بدون سیال (Dry Drilling) می تواند به طور قابل توجهی نیاز به آن را کاهش دهد.

در نهایت، آینده باریت حفاری به عوامل مختلفی از جمله پیشرفت های تکنولوژیکی، نگرانی های زیست محیطی و قیمت مواد جایگزین بستگی دارد.

خرید و فروش باریت حفاری در کیمیا پارس شایانکار

کیمیا پارس شایانکار یکی از شرکت های فعال در زمینه خرید و فروش مواد معدنی و باریت حفاری در ایران است. این شرکت با سابقه ی درخشان در این حوزه، مفتخر است که طیف وسیعی از باریت حفاری با کیفیت بالا را به مشتریان خود در صنایع مختلف، به خصوص صنعت نفت و گاز ارائه دهد.

محصولات باریت حفاری کیمیا پارس شایانکار شامل موارد زیر است:

• باریت API
• باریت با وزن مخصوص بالا
• باریت با مصارف خاص: کیمیا پارس شایانکار امکان ارائه ی باریت حفاری با مشخصات فنی خاص، متناسب با نیاز مشتریان خود را نیز دارد.

مزایای خرید باریت حفاری از کیمیا پارس شایانکار:

• کیفیت بالا
• قیمت مناسب
• تنوع محصولات
• خدمات مشتریان

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصولات و خدمات کیمیا پارس شایانکار، می توانید با کارشناسان این شرکت تماس بگیرید.