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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umwälzen eines wässerigen Gas-in-Flüssigkeit-Schau- mes in einem Bohrloch.
Es ist bekannt, beim Bohren eines Bohrloches und bei dessen Unterhaltung und Erhaltung als Umlauf- flüssigkeit Bohrschlämme zu verwenden oder, wenn man sich des Luft-Bohrverfahrens bedient, mit Luft zu arbeiten bzw. wenn Luft-oder Nebel-Bohrverfahren angewendet werden, eine Kombination aus Luft und
Schaum einzusetzen. Bohrschlämme haben im allgemeinen eine hohe Dichte, so dass die Umwälzung einen erheblichen Aufwand an Energie erfordert. Beim Abteufen von Bohrlöchern werden ausserdem grosse Mengen davon benötigt, was relativ aufwendig ist.
Zwar kann man, wenn man das Luft-Bohrvolumen anwendet, mit einem Umwälzmittel sehr geringer Dichte arbeiten, d. h. mit Gas, jedoch benötigt man dabei sehr hohe Umwälzgeschwindigkeiten, z. B. in der Grössenordnung von 300 bis 900 m/min. Bei diesem Verfahren ergeben sich Bohrloch-Erweiterungen durch Ausschleifungen und Erosion sowie weitere Nachteile. Sofern man Schäu- me als Umlaufflüssigkeiten einsetzt, benötigt man sehr viel weniger Energie als bei den bekannten Umwälz- flüssigkeiten, die man mit niedriger Geschwindigkeit umwälzen kann, wie beispielsweise Bohrschlämme u. dgl.
Jedoch besteht Bedarf, diese Arbeitserfordernisse noch weiter zu verbessern, und ausserdem muss, wenn die Bohrloch-Spülung mittels hochleistungsfähigen Stoffen durchgeführt werden soll, die Schaumbeständigkeit der Schäume noch besser sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umwälzverfahren der eingangs erwähnten Art so zu führen, dass die Nachteile der oberwähnten Verfahren vermieden. Erreicht wird dies, wenn gemäss der Erfindung, ausser
Kontakt mit der Umgebung des Bohrloches der Schaum hergestellt wird, unter Verwendung eines inerten Gases und einer schäumbaren, wässerigen Lösung, die etwa 0,05 bis 10 Gew.-Teile Ammoniak je 100 Gew.-Teile der Lösung enthält, und dass hernach der Schaum in das Bohrloch eingeführt und darin umgewälzt wird.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können mit geringer Geschwindigkeit Abschlussarbeiten und die
Säuberung des Bohrloches durchgeführt werden. In Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens werden unter Versehen des Bohrloches mit einem Rohrgestänge und zugehörigen Bohrlochmündungseinrichtungen, er- findungsgemäss eine schäumbare, ammoniakhaltige, wässerige Lösung und ein inertes Gas in eine Schäum- einrichtung mit einer Zulaufgeschwindigkeit eingeführt, die ausreicht, um einen Schaum mit einem Gas-zu-
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aus der Schäumeinrichtung abgezogen und über eine Leitung dem Spülkopf durch die Kolbenstange hindurch und durch das Gestänge abwärts in das Bohrloch und aus dem Gestängeende heraus auf die Bohrlochsohle geleitet wird, um den Schaum bis an das Ende des Rohrgestänges und durch den Ringraum bzw.
das Rohrgestänge aufwärts zu fördern und wobei der zirkulierende Schaum aus dem Bohrloch über die Bohrlochmündung abgezogen wird, wobei die Lösung etwa 0, 1 bis 1 Gew.-Teil eines organischen Schaumbildungsmittels und etwa
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lativen Schaumhöhe von wenigstens 30 cm zu erzeugen.
Das ein Schaumbildungsmittel enthaltende Bohrloch-Spülungsmittel zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet sind, dass es aus einem ausser Kontakt mit der Umgebung des Bohrloches gebildeten Gas-in-Flüssigkeits-Schaum besteht, in welchen ein organisches Schaumbildungsmittel und 0,5 bis 10 Gew.-Teile an Ammoniak je 100 Gew.-Teile des flüssigen Anteiles in den Schaum eingearbeitet sind. In Weiterbildung der Erfindung enthält das Spülungsmittel einen den PH-Wert auf einen Wert von etwa 7,5 bis 9 einstellende Menge Ammoniak. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemässen Bohrloch-Spülungsmittels besteht darin, dass es eine geringe Dichte und gegenüber bekannten Mitteln verbesserte Fliesseigenschaften besitzt und der Energieaufwand bei der Verwendung des Schaumes als Umwälzflüssigkeit erheblich verringert ist.
Infolge der Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak im Zeitpunkt der Schaumbildung erhält dieser eine hervorragende Stabilität.
Die erfindungsgemässen Bohrloch-Spülungsmittel sind ganz allgemein gut brauchbar als Bohrloch-Umlaufflüssigkeiten, vorausgesetzt, dass die Ringgeschwindigkeiten in dem Bohrloch nicht zu hoch sind, d. h. im allgemeinen weniger als etwa 180 bis 240 m/min ausmachen. Sie sind brauchbar als Träger geringer Geschwindigkeit für die Entfernung von Feststoffen und/oder Flüssigkeiten aus einem Bohrloch, und sie lassen sich auch verwenden beim Abteufen und/oder Reinigen od. dgl. eines Bohrloches. Ihre Herstellung ist vergleichsweise wenig aufwendig.
Es ist überraschend, dass durch die Anwesenheit geringer Mengen an nicht neutralisiertem Ammoniak das Gebrauchsverhalten von Gas-in-Flüssigkeit-Schaum sich in vieler Hinsicht stark verbessern lässt und dass sich auch eine Verminderung des Gegendruckes, der sich ausbildet, wenn ein Schaum in ein Bohrloch, einen Bohrringraum oder ein Bohrfutter gepumpt wird, erreichen lässt.
Nicht neutralisierter Ammoniak stabilisiert anscheinend Gas-in-Flüssigkeit-Schäume hinsichtlich der Anfälligkeit gegen mechanischen Schock, Temperatureinwirkung und Fliessverhalten. Übliche Hochleistungsschäume, die praktisch nicht pumpbar sind, werden durch den Zusatz einer kleinen Menge von nicht neutralisiertem Ammoniak pumpfähig, und solche Schäume werden als Bohrloch-Umlaufflüssigkeiten brauchbar. Nicht neutralisierter Ammoniak hat weiterhin eine unerwartete und sehr vorteilhafte Wirkung auf einen Umlauf-
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Schaum in der Weise, dass sich durch Veränderung der relativen Menge an nicht neutralisiertem Ammoniak ein vergleichsweise feuchter oder trockener Schaum herstellen lässt.
Je nach den Verhältnissen in einem Bohr- loch und der Art der Arbeit, die ausgeführt werden soll, kann man die Möglichkeit wahrnehmen, je nach
Wunsch einen feuchten oder trockenen Schaum zu erzeugen, und dies ist ausserordentlich vorteilhaft.
Die erfindungsgemässen mit Ammoniak modifizierten Schäume lassen sich ganz allgemein als Zirku- lationsflüssigkeiten in Bohrlöchern einsetzen. Beispiele für spezielle Anwendungsarten dieser Schäume sind der Einsatz beim Abteufen einer Bohrung, die Benutzung zur Entfernung von Feststoffen oder Flüssigkeiten aus einem Bohrloch, die Verwendung zum Freispülen oder Reinigen eines Bohrloches, der Einsatz beim Auf- schliessen der erzeugenden Formation, die eine Öl-oder Gas-Bohrung umgibt, die Benutzung in Sekundär- ) Gewinnungsverfahren, beispielsweise als Förderhilfsmittel, zur Erhöhung der Fliessgeschwindigkeit aus einer voll Wasser stehenden Öl-oder Gas-Bohrung od. dgl. Aus der nachfolgenden Beschreibung werden diese und andere Verwendungsarten ersichtlich.
Unter wässerigen Gas-in-Flüssigkeit-Bohrloch-Spülungsmittel in Schaumform, d. s. umwälzbare Schäume, werden solche Schäume verstanden, die hergestellt worden sind durch mechanischès Vermischen eines Gases ! und einer wässerigen Lösung, welche von etwa 0,005 bis 10 Gew.-Teile eines organischen Schaumbildung- mittels je 100 Gew.-Teile der Lösung enthält, und die ein Volumenverhältnis von Gas zu Flüssigkeit im Be- reich von etwa 7,4 bis 370 dm 3/1 aufweisen,
Unter einem vorgefertigten Schaum wird ein solcher Schaum verstanden, der bei seiner Bildung keinen
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und NHOH, im Überschuss zu Ammoniumsalzen bildenden Säuren, die in dem hergestellten Schaum vorhan- den sein können.
In den vorliegenden Unterlagen werden solche nicht neutralisierten Ammoniak enthaltende Schäume als mit Ammoniak modifizierter Schaum bezeichnet.
Mit einer anfänglichen Schaumhöhe nach Ross-Miles, ein Ausdruck, der nachstehend verwendet wird, ist die anfängliche Schaumhöhe, die Schaumhöhe zur Nullzeit, gemeint, die bei der Standard-Ross-Miles-
Schaumanalyse erzielt wird (s. Ross, J., und Miles, G. D. "An Apparatus for Comparison of Foaming Properties of Soaps and Detergents", Oil and Soap, Band 18 [1941], S. 99 bis 102, und McCutcheon, J. M., "Synthetic
Detergents", McMair-Dorland Co., New York, N. Y. [1950], S. 435).
Der Ausdruck kumulative Schaumhöhe wird nachstehend in der Bedeutung der Summe der Schaumhöhen verwendet, wie sie nach den 0-, 1-, 2-, 5-und 10-Minuten-Intervallen gemäss der Ross-Miles-Methode erhal- ten worden sind.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird, Fig. 2 eine Abänderung der bevorzugten Ausführungsform, und Fig. 3 schematisch eine Labora- toriums-Schaum-Prüfeinheit.
Eine bevorzugte Anwendungsart der erfindungsgemässen Bohrloch-Spülmittel ist der Einsatz eines mit
Ammoniak modifizierten Schaumes als Arbeitsflüssigkeit bei der Ausbildung eines Bohrloches, wie dies in
Fig. 1 veranschaulicht ist.
Nach Fig. l ist eine Bohrung --10-- bis zu einer nicht verfestigten, Öl produzierenden Schicht-35- niedergebracht worden. Während der Benutzung des Bohrloches zur Gewinnung von Rohöl aus der Schicht hat sich Bohrschmant an der Bohrlochsohle angesammelt. Der Bohrschmant hat die Bohrlochsohle verstopft, so dass eine wirksame Produktion nicht mehr möglich ist.
Unter Benutzung eines Drehtisches--57--, einer Kelley- oder Mitnehmerstange --19-- und eines Spülkopfes --21-- oder einer andern geeigneten Bohrloch-Ausspülungs- einrichtung wird ein Rohrgestänge --13--, das aus einer ausreichenden Anzahl von miteinander verbundenen
Rohrabschnitten zusammengesetzt ist, in geeigneter Weise in das Bohrloch eingefahren, bis in den oberen Teil der produzierenden Schicht-35-.
Ein mit Ammoniak modifizierter wässeriger Gas-in-Flüssigkeit-Schaum wird dann von einer Schaumerzeu- gungseinrichtung --22-- aus über eine Leitung --11-- dem Spülkopf --21-- durch die Kelley-Stange-19- hindurch und durch das Gestänge-13-abwärts in das Bohrloch und aus dem Gestängeende --13-- heraus auf die Bohrlochsohle geleitet. Falls das Ende des Gestänges -13-- unter der Oberfläche einer Flüssigkeitssäu- le liegt, die z.
B. aus Rohöl und/oder Wasser, Sole, u. dgl. bestehen kann, oder falls das Ende des Gestänges in
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und über die Leitung --34-- aus dem Bohrloch heraus in die Schaumzerlegungseinheit oder Abscheidekammer - und von dort aus durch die Leitung --36- zu dem Sumpf --37--, in welchem die Flüssigkeit als Phase separiert wird, so dass sich eine wässerige Phase --38- und eine Ölphase --39-- ausbilden.
Falls es erwünscht ist, dass nur wenig oder gar nichts von dem Schaum in die produzierende Formation eindringt, wird über eine Leitung --28-- ein so ausreichender Druck aufgebracht, dass Schaumbildung im Er-
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zeuger-22-und Abgabe des Schaumes an die Bohrlochsohle und rings um das Ende des Gestänges-13- herum gewährleistet ist, von wo aus der natürliche Druck der Bohrung oder ein geringer zusätzlicher Druck über die Leitung-28-den Schaum wieder zur Oberfläche fördert.
Nachdem der Abschnitt des Bohrloches in der Nachbarschaft des unteren Endes des Gestänges -13-- be- arbeitet und mit dem Schaum behandelt worden ist, kann das Gestänge weiter nach unten gefahren werden, bis das gesamte untere Ende der Bohrlochsohle oder ein Teil davon behandelt und/oder gereinigt worden sind.
Zur Erzeugung von wässerigen Gas-in-Flüssigkeit-Schäumen für die zuvor beschriebene Ausführungsform werden Wasser, ein Detergent-Konzentrat und eine konzentrierte wässerige Ammoniaklösung oder Ammoniakgas einem Mischer --24- durch die Leitungen-25, 26 bzw. 27-in so ausreichenden Mengen zugeführt, dass im Mischer -24- eine schaumfähige Lösung gebildet wird, die je 100 Gew.-Teile an Lösung etwa 0, 1 bis 1 Gew.-Teil eines organischen Schaumbildungsmittels, beispielsweise von Natriumsalz eines Gemisches
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einem so ausreichenden Druck zugeführt, dass der Schaum durch die Leitung --11- mit einer Geschwindig- keit von 3 bis 90 m/min über den Bohrgestänge-Ringraum -14--in der oben beschriebenen Weise umgewälzt wird, d.
h. mit einem Minimum von etwa 0,35 bis 7 kg/cm2 über dem Druck an der Bohrlochsohle. Falls erwünscht kann durch die Leitung -30- Dieselöl oder ein ähnlicher Stoff in die Leitung -11-- eingespeist werden, um dem Bohrloch beispielsweise zur Reinigung (in langsamem Fluss) zugeführt zu werden. Überlauf- und Schaumrückfluss-Leitungen sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform. In diesem Fall wird ein Bohrloch abgeteuft, und eine geeignete Bohrkrone, z. B. eine Rotary-Krone-16-, ist am Ende des Rohrgestänges -13-- angeordnet. Der Schaum wird in der oben beschriebenen Weise umgewälzt und passiert bei seinem Austritt aus dem unteren Ende des Rohrgestänges -13-- den eigentlichen Bohrbereich, wobei das Bohrwerkzeug gekühlt und Bohrschmant, lockeres Festmaterial und Flüssigkeiten mit abgeführt werden.
Diese Stoffe werden über den Ringraum in der oben beschriebenen Weise an die Oberfläche getragen.
Auf diese Weise können Sand, Staub, gröbere Festteile, Öl, Sole, Formationswasser u. dgl. sehr einfach aus flachen oder Tiefbohrungen entfernt werden. Überraschenderweise lassen sich, wie gefunden wurde, sogar Steine mit 5 bis 7 1/2 cm Durchmesser ohne weiteres durch die erfindungsgemässen Schäume aus Teufen von 1500 m und tiefer zur Oberfläche befördern. In ähnlicher Weise konnten Bohrlöcher hergestellt werden, wobei die erfindungsgemässen schaumförmigen Spülungsmittel an Stelle üblicher Pumpen verwendet wurden.
Die Herstellung eines Gas-in-Flüssigkeit-Schaumes ist an sich bekannt (s. "Encyclopedia of Chemical Technology", Band 6, Interscience Encyclopedia, Inc., N.Y. 1951; USA- Patentschrift Nr. 3,212,762). Für die praktische Anwendung des Erfindungsgegenstandes sind grosse Volumina und eine reichliche Zufuhr an Schaum erforderlich. Eine Austritts- oder Venturi-Düsenanordnung, der stromabwärts einige in Linie angeordnete Misch-Prallbleche nachgeordnet sind, hat sich als brauchbar erwiesen, um befriedigende Gas-in-Flüssigkeit-Schäume zu erzeugen, und bildet die bevorzugte Ausführungsform zur Verwendung nach der Erfindung. Zur Erzeugung der erfindungsgemässen mit Ammoniak modifizierten Schäume wird ein inertes, d. h. nicht saures Gas, wie beispielsweise Luft, Stickstoff, Methan, Naturgas, Propan od. dgl. sowie Gemische solcher Gase verwendet.
Bevorzugt benutzt man Stickstoff und Luft. Ebenso ist es bekannt, dass man die flüssige Komponente in einem Gas-in-Flüssigkeit-Schaumsystem variieren kann und dass dazu Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Wasser u. dgl. eingesetzt werden können, unter denen Wasser aus Kostengründen bevorzugt wird. Für die erfindungsgemässen Bohrloch-Spülungsmittel sind verhältnismässig grosse Flüssigkeitsmengen erforderlich, so dass der Kostenfaktor ins Gewicht fällt. Vorzugsweise wird man daher wässerige Gas-in-Flüssigkeit-Schaumsysteme benutzen und ebenso die Erzeugung der Schaum-Umlaufflüssigkeiten durch mechanische Mittel vornehmen. Die Art der Zugabe des Ammoniaks zu dem erfindungsgemässen schaumförmigen Mittel ist nicht erfindungswesentlich.
Man kann ammoniakalisch gemachte Lösungen oder gasförmiges Ammoniak in den Schaumerzeuger einführen. Man kann gegebenenfalls auch in einer Mischkammer gasförmiges Ammoniak in einen vorgebildeten Schaum einmischen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man die gewünschte Menge an Ammoniak vor der Schaumerzeugung in der zum Aufschäumen bestimmten Lösung vorsieht.
Um mit der Erfindung möglichst vorteilhaft zu arbeiten, wird der Schaum im allgemeinen vorgefertigt.
Sobald der Schaum einmal hergestellt ist, hat das Schaumsystem stabilisierende Eigenschaften, wodurch es widerstandsfähig wird gegen zerstörende Mittel und sonstige Einflüsse, die gewöhnlich in Bohrlöchern angetroffen werden und die, falls sie als Verunreinigungen während der Schaumerzeugung vorhanden sind, möglicherweise eine brauchbare Schaumbildung verhindern können.
Die erfindungsgemässen mit Ammoniak modifizierten schaumförmigen Bohrloch-Spülungsmittel sind dynamische Systeme, die in der Lage sind, auch unter ungünstigen und schädlichen Umständen beständig zu bleiben und diese zu überdauern, beispielsweise mechanischen Stössen, verhältnismässig hohen Temperaturen u. dgl.
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zu widerstehen. Im allgemeinen sind die erfindungsgemässen Mittel für ein Bohrloch befriedigende Spülungsmittel bei Ringraumgeschwindigkeiten bis zu etwa 90 bis 150 m/min und sogar bei etwas höheren Geschwindigkeiten, die möglicherweise bis zu 180 bis 240 m/min reichen können. Die erfindungsgemässen schaumförmigen Mittel bilden brauchbare Bohrloch-Spülungsflüssigkeiten im Bereich solcher Temperaturen, die gewöhnlich in einem Bohrloch auftreten.
Sie sind unter den Ringraum-Umwälzgeschwindigkeiten (von etwa 3 bis 9 m/min) stabil, die gewöhnlich als geringste praktische Geschwindigkeiten auftreten, und sie halten sogar noch vernachlässigbare Ringraumgeschwindigkeiten (von 0 bis 3 m/min) über brauchbare Zeitspannen aus, beispielsweise dann, wenn sie als Wärmeisolator zwischen dem Ringraum und einer zentralen Dampfleitung benutzt werden, wenn ein Bohrloch mit Dampf unter hoher Temperatur behandelt wird (d. h. dieFutterrohre werden damit so ausreichend kühl gehalten, dass überdurchschnittliche Temperaturunterschiede und Sprünge im Rohrfutter verhindert werden). Vorzugsweise sollte bei der Anwendung der erfindungsgemässen Mittel die Strö-
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sigkeit wenigstens etwa 0,05 Gew.-Teile an nicht neutralisiertem Ammoniak vorhanden sind.
Das heisst, die Menge an Ammoniak oder hydratisiertem Ammoniak, die in dem Schaum vorhanden ist, muss grösser sein als die Menge an zur Salzbildung mit Ammoniak fähiger Säure, die in wenigstens etwa 0,05 Gew.-Teilen je 100 Teilen der Lösung vorhanden sein kann. Höhere relative Mengen an nicht neutralisiertem Ammoniak sind vorteilhaft, sie verleihen dem Schaum einen geringeren Fliesswiderstand und machen ihn stärker stabil gegen- über mechanischen Einwirkungen und Temperatureffekten. Wenn nicht neutralisierter Ammoniak in einer etwa 2 bis 5 Gew.-Teile oder sogar noch 10 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile der Lösung übersteigenden Menge vorhanden ist, so hat dies anscheinend keine nennenswerte Verbesserung der zuvor erwähnten Schaum-Eigenschaften zur Folge.
Allerdings ist überschüssiger Ammoniak, abgesehen davon, dass dies unnötig Kosten verursacht, offensichtlich aber auch nicht schädlich, kann sogar wünschenswert sein, beispielsweise dann, wenn aus der umgebenden Gesteinsschicht oder den Schichten saures, unangenehmes bzw. giftiges Gas, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff, in das Bohrloch eindringt. Durch überschüssigen Ammoniak wird der Schwefelwasserstoff neutralisiert und es wird verhindert, dass in der Sumpfatmosphäre Verunreinigungen von Schwefelwasserstoff auftreten, wodurch die Sicherheit der Arbeitsatmosphäre an der Bohrmündung gewährleistet wird.
Wenn Umstände vorliegen, die die Bestimmung der relativen Menge an nicht neutralisiertem Ammoniak schwierig oder unmöglich machen, kann man mit gleichem Erfolg Ammoniak in so ausreichender Menge zusetzen, dass die für die Schaumbildung bestimmte Lösung einen pH-Wert im Bereich von etwa 7,5 bis 9 bzw. bis 8,5 annimmt. Wenn in der für die Schaumbildung bestimmten Lösung auch eine schwach saure Substanz vorhanden ist, wird gewöhnlich ein höherer pH-Wert, beispielsweise im Bereich von 8 bis 9 vorteilhaft sein.
Vorzugsweise sollte die Menge an nicht neutralisiertem Ammoniak so eingestellt werden, dass sie im Bereich
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schuss an nicht neutralisiertem Ammoniak vorhanden ist.
Im allgemeinen sind organische Schäumungsmittel für die Zwecke der Erfindung geeignet, und mit diesen lassen sich gewöhnlich die erfindungsgemässen verbesserten Bohrloch-Spülungsmittel herstellen, wenn die Flüssigkeiten eine ausreichende Menge an nicht neutralisiertem Ammoniak enthalten. Gebräuchliche organische Schäumungsmittel, die in der eingesetzten Konzentration eine anfängliche Schaumhöhe nach Ross-Miles von wenigstens 10 cm und eine kumulative von wenigstens 30 cm ergeben (ASTM D 1173-53 1965 ; vgl. auch Bureau of Mines, Monograph 11, von H. N. Dunning, J. L. Eakin und C. J. Walker, S. 11 bis 14), werden für die erfindungsgemässen Zwecke bevorzugt.
Die zur Erzeugung eines ausreichend zirkulierbaren Schaumes erforderliche relative Menge an Schaumbildungsmittel variiert je nach dem verwendeten speziellen Mittel und dem für den Schaum gewünschten Gas-zu-Flüssigkeit-Volumenverhältnis. Im allgemeinen liegt die eingesetzte Menge im Bereich von etwa 0,005 bis 1 Gew.-Teil je 100 Gew.-Teile schaumfähiger Lösung. Grössere Mengen an Schaumbildungsmittel können verwendet werden, sind jedoch wegen der Kosten vergleichsweise unwirtschaftlich, speziell dann, wenn es sich um Konzentrationen von mehr als etwa 2 bis 5 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile der Lösung handelt.
Für die erfindungsgemässen Zwecke werden elastische Schäume bevorzugt. Diese Schäume sind im allgemeinen besser geeignet, die Beanspruchungen beim Durchgang durch ein Bohrloch zu überdauern und dennoch wirksam als Spülung zu funktionieren. Im allgemeinen gibt es für ein vorgegebenes ausgewähltes Schaumbildungsmittel einen optimalen Konzentrationsbereich (der überschlägig in dem Bereich liegt, in welchem die Lösung je 100 Gew.-Teile etwa 0,1 bis 0,5 Gew.-Teile enthält), in welchem mit dem Mittel der am besten elastische Schaum gewonnen werden kann. In diesem Bereich ist die Änderung der Oberflächenspannung der Lösung infolge der Änderung der Konzentration an Schaumbildungsmittel verhältnismässig gross. Dieser Bereich ist auch als reversibler Oberflächenspannungsbereich bekannt.
Schaumfähige Lösungen mit Schaumbildungsmittel-Konzentrationen, die innerhalb dieses Bereiches liegen, ergeben im allgemeinen die vorteilhaftesten und am besten brauchbaren Spülungsmittel für Bohrlöcher.
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Geeignete Bohrloch-Spülungsmittel haben im allgemeinen ein Gas-zu-Flüssigkeit-Volumenverhältnis im Bereich von etwa 22,2 bis 370, vorzugsweise im Bereich von etwa 37 bis 148 dm3/1. Für Arbeiten unter besonders schwierigen Bedingungen haben sich Schäume mit einem so niedrigen Verhältnis wie 7, 4 bis 14,8 dom 3/1 als geeignet erwiesen. Diese Schäume haben eine vergleichsweise hohe Dichte und neigen dazu, sich nur schwierig umwälzen zu lassen, d. h. es muss eine höhere Arbeitsenergie aufgewendet werden. Anderseits werden die Blasenausmasse mit zunehmenden Gas-zu-Flüssigkeit-Verhältniswerten relativ grösser und die Schaumeigenschaften, einschliesslich der Stabilität unter den in einer Bohrung herrschenden Fliessbedingungen werden zunehmend weniger befriedigend.
Unter einem organischen Schaumbildungsmittel werden allgemein organische Verbindungen verstanden, deren Lösungen einen Schaum ergeben, wenn man durch die Lösung ein Gas hindurch perlen lässt, und dazu gehören anionische, kationische, amphotere und nicht ionische oberflächenaktive Mittel und Gemische.
Anionische Schaumbildungsmittel werden für die erfindungsgemässen Zwecke und die Herstellung der er-
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worin R einen olefinischen Rest, M das Ammonium- oder ein Alkali-Kation bedeuten und n = 0 oder 1 ist. Mit diesen lassen sich Schäume herstellen, die besonders gut brauchbar sind, wenn man sie als Bohrloch-Spülungsmittel, die nicht neutralisierten Ammoniak enthalten, benutzt. Der olefinische Rest R kann ein Koh-
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im Bereich von 1 bis etwa 15, vorzugsweise 3 bis 10 einschliesslich bedeutet.
Ganz allgemein lassen sich die Kohlenwasserstoff-Reste mit dem angegebenen Anteil an Kohlenstoffatomen als solche der Gruppen R oder RI in den oben angegebenen Formeln ansehen. Zu diesem Gruppengehören beispielsweise solche Reste, wie Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Alkylaryl, Alkenyl, Alkylcycloalkyl, Alkenylcycloalkyl, Alkenylaryl, Arylalkenyl, u. ähnl. Reste, von denen die aliphatischen oder Alkylaryl- Koh- lenwasserstoff-Reste bevorzugt sind.
Beispiele für bevorzugt für die erfindungsgemässen Zwecke brauchbare Schaumbildungsmittel sind die Alkylbenzolsulfonate, die Paraffinsulfonate, die a-Olefinsulfonate, die Sulfonate mit innerer Doppelbindung, u. dgl., d. h. solche Substanzen der obigen Formel, worin n = 0 ist, so dass das Schaumbildungsmittel die Formel RSO M hat, worin R und M die zuvor angegebene Bedeutung besitzen. Besonders bevorzugt sind unter diesen Schaumbildungsmitteln die a-Olefinsulfonate. Diese Substanzen stellen ein komplexes Verbindungsgemisch dar, mit dem sich ein mit Ammoniak modifizierter Schaum erzeugen lässt, der sich besonders gut als Bohrloch-Spülungsmittel eignet. Im allgemeinen sind die damit erzeugten Schäume dicht und aus relativ gleichförmigen kleinen Blasen gebildet.
Die kleine Abmessung der Blasen fördert anscheinend die Schaumstabilität und verleiht diesen Schäumen möglicherweise die ausgezeichneten Gebrauchseigenschaften.
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einen Alkylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen steht, auffallend gute mit Ammoniak modifizierte schaumförmige Bohrloch-Spülungsmittel.
Der Ausdruck" (X-Olefinsulfonat" ist im vorliegenden Zusammenhang als Definition für das Produktgemisch verwendet worden, das man bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von etwa 10 bis 600C bei der Umsetzung eines a. -Olefins RCH=CH2'worin Reinen Alkylrest mit C8 bis cri8 bedeutet, mit mit Luft verdünntem Schwefeltrioxyd erhält und das unter Verwendung von wässerigem Natriumhydroxyd oder einer äquivalenten starken Mineralbase bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50 bis 1300C neutralisiert und hydrolysiert worden ist.
Es ist zweckmässig, molekulare Gemische spezieller vorgegebener Schaumbildungsmittel und auch individueller molekularer Verbindungen der zuvor beschriebenen organischen Schaumbildungsmittel einzusetzen. Man kann dabei auch Gemische mit zwei oder mehr Arten von Schaumbildungsmitteln verwenden. Besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von Schaumbildungsmittel-Gemischen aus Alkylbenzolsulfonaten und ct-Olefinsulfonaten für die Herstellung der erfindungsgemässen mit Ammoniak modifizierten schaumförmigen Bohrloch-Spülungsmittel erwiesen, wenn jedes dieser Schaumbildungsmittel seinerseits wieder ein molekulares Gemisch darstellt, beispielsweise ein molekulares Gemisch eines C-C-Alkylbenzolsulfonats plus einem
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Laurat, Dodecanoat, u. dgl. Schaumbildungsmittel.
Andere Beispiele für die für die erfindungsgemässen Zwecke brauchbaren Schaumbildungsmittel sind : äthanolierter Alkylguanidin-Amin-Komplex, Natriumisopropylnaphthalinsulfonat, Natriumdioctylsulfosuccinat, Dicocodimethylammoniumchlorid, Tallowtrimethylammoniumchlorid, Fettalkoholalkylolaminsulfat, Kondensationsprodukt von hydriertem Tallowamid und Äthylenoxyd, fettmodifiziertes Alkylolamid, Äthylencyclo- imido-l-lauryl-2-hydroxyäthylen-Natriumalkoholat, Methylen-Natriumcarboxylat, Laurinsäurediäthanolamid,
Fettsäurealkanolamid, Kondensationsprodukt von Äthylenoxyd und Propylenglykol, C-Cetylbetain, Polyoxy- äthylenalkylaryläther, Natriumalkylnaphthalinsulfonat, Alkylarylpolyätheralkohol, Sorbitanmonolaurat, Sor- bitanmonopalmitat, Sorbitantrioleat, Polyoxydäthylensorbitantristearat,
Polyoxyäthylensorbitanmonooleat,
Octylphenoxyäthanole, Dioctylnatriumsulfosuccinat, modifiziertes Phthalsäureglycerinalkylharz, Isooctyl- phenylpolyäthoxyäthanol (etwa 5 Äthoxygruppen je Molekül).
Fig. 3 ist eine vereinfachte Darstellung einer Schaumprüfeinrichtung für Laboratoriumszwecke, in der ein vorgefertigter Schaum simulierten Bohrloch-Bedingungen unterworfen werden kann. Die Ventile --40, 41,42 und 43-- ermöglichen eine Steuerung und Überwachung der Einheit nach Wunsch. Druckmesser-44 und 45zeigen den Leitungsdruck an, und die Messeinrichtungen --46, 47 und 48-ermöglichen es, die Fliessgeschwindigkeit und die geförderten Mengen zu bestimmen. Ein Sichtglas --49-- dient zur Beobachtung des erzeugten Schaumes. Eine Heizschlange -50-- umgibt ein Temperatursteuerungsbad. Der Zylinder --51- ist aus hochbeanspruchbarem Glas hergestellt ; eine darin angeordnete zentrale Abgabeleitung --52-- entspricht einem Bohrloch-Rohrstrang.
Ein lösbar darin angeordneter poröser Kern --54-- entspricht einem Ölsandkern, und der Ringraum des Zylinders --51-- entspricht einem Bohrloch-Ringraum. Der über die Leitung --52- zu- geführte Schaum geht durch den Kern --54-- oder durch mit Öl und Teer verschmutzten Sand oder durch Öl oder Lauge oder Gemischen daraus hindurch, die im unteren Teil des Zylinders --51-- angeordnet sind, und strömt von da aus den Ringraum aufwärts und wird über die Leitung -53-- nach aussen befördert. Das aus der Leitung --53-- austretende Strömungsmittel wird in einem geeigneten Gefäss, beispielsweise einem Glasbecher, einem Messzylinder od. dgl. aufgefangen und auf Schaumzustand, flüssige oder feste durch den Schaum aus dem "Bohrloch" geförderte Teile u. ähnl. geprüft.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Diese Schaumprüf-Beispiele wurden in einer Prüfeinrichtung nach Fig. 3 ausgeführt, mit der Ausnahme, dass kein Kern --54-- benutzt wurde. In den Versuchen wurde Luft mit etwa 3, 5 kg/cm2 Überdruck verwendet. Bei einem Durchfluss von etwa 0, 28 m3/h hatte die Einrichtung einen Gegendruck von 0, 11 kg/cm2 Überdruck. Die Endtemperatur wurde auf 98,9 bis 107, 20C gehalten, und der angegebene Schaum hatte eine Temperatur im Bereich von 61, 1 bis 65, 50C.
Beispiel 1 : In der wesentlich in Fig. 3 beschriebenen und gezeigten Prüfeinrichtung, in welcher jedoch der Sandkern --54- fehlte, wurden Schäume erzeugt und geprüft. Bei Zimmertemperatur (zirka 220C), einer Drucksäule von etwa 3, 5 kg/cm2 Überdruck und einer Druckflussgeschwindigkeit von etwa 0, 28 m3/h betrug der Gegendruck in der Einrichtung 0,11 kg/cm2 Überdruck (d. i. am Apparat konstant). Wenn die Badtemperatur, der Wärmeaustauscher --50-, auf 98, 90C gehalten wurde, hatte der abgegebene Schaum eine Temperatur im Bereich von 61, 1 bis 65, 50C.
Unter diesen zuvor angegebenen Prüfbedingungen wurde die Wirkung der Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak in einem Schaum auf die Schaumfliessfähigkeit durch Vergleich der von dem Schaum stammenden Gegendruckwerte bei Anwesenheit bzw. Abwesenheit von Ammoniak veranschaulicht. In jedem Fall wurden Schäume mit einem breiten Bereich des Gas-zu-Flüssigkeit-Verhältnisses dm3 an Gas je Liter an wässerigen Flüssigkeiten hergestellt. Als Schaumbildungsmittel wurde ein lineares Natriumalkylbenzolsulfonat
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bare Lösung enthielt zusätzlich 0, 50 Gew.-% Ammoniak.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I veranschaulicht :
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<tb>
<tb> Gas-Flüss.- <SEP> 1) <SEP> Gegendruck, <SEP> kg/cm <SEP> Überdruck <SEP> Verbes-3) <SEP>
<tb> Verhältnis <SEP> serung, <SEP> %
<tb> Verhältnis <SEP> Vergl. <SEP> -Schaum <SEP> 2) <SEP> Schaum <SEP> + <SEP> NHg <SEP> <SEP>
<tb> 740 <SEP> 0,14 <SEP> 0, <SEP> 105 <SEP> 25
<tb> 370 <SEP> 0,21 <SEP> 0,14 <SEP> 33
<tb> 244 <SEP> 0,56 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 50
<tb> 185 <SEP> 0,77 <SEP> 0,35 <SEP> 45
<tb> 148 <SEP> 0,91 <SEP> 0,63 <SEP> 31
<tb> 74-1, <SEP> 27 <SEP>
<tb>
1) dm3 je Minute/Liter je Minute
2) Der Vergleichsschaum enthielt kein Ammoniak
3) Abnahme des Gegendruckes infolge des zugesetzten Ammoniaks.
Die oben angegebenen Daten zeigen, dass die Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak in einem erfindungsgemässen Schaum die für dessen Umwälzung erforderliche Arbeit erheblich reduziert. Ein weiterer erkennbarer Vorteil liegt darin, dass es durch Ammoniakzugabe möglich wird, Schäume mit relativ niedrigen Gas-zu-Flüssigkeit-Verhältnissen zirkulieren zu lassen. Diese Schäume enthalten verhältnismässig grosse Mengen an Flüssigkeit, sind relativ dicht und stellen infolgedessen hochleistungsfähige Schäume dar, mit denen sich gewichtsmässig schwere Flüssigkeiten und/oder Feststoffe aus einem Bohrloch herausfördern (herausspülen) lassen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen mit Ammoniak modifizierten Schäume ist deren hervorragende Schaumstabilität bei niedrigen (37 bis 148 dm3/1) Gas-zu-Flüssigkeit-Verhältnissen.
Beispiel 2 : Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben mit Benutzung von nicht mit Ammoniak modifiziertem Schaum gearbeitet. Jedoch wurde zum Unterschied zu Beispiel 1 eine Portion Dieselöl in den unteren Teil des Zylinders --51- der Fig. 3 eingefüllt. Der Schaum fiel, wenn er mit dem Dieselöl in Kontakt kam, sofort zusammen, jedoch verblieb bei kontinuierlicher Zulieferung von Schaum manchmal etwas Schaum in seinem Zustand, und das Dieselöl wurde aus der Einrichtung ausgespült.
Wenn mit dem sonst gleichen Schaumsystem gearbeitet wurde, dem jedoch nicht neutralisierter Ammoniak zugesetzt worden war, dann fiel der Schaum bei Kontakt mit dem Dieselöl nicht zusammen. Ebenso vermochte das Dieselöl den Schaum bei höherer Temperatur, beispielsweise bei einer so hohen Schaumtemperatur wie 143 C, nicht zu zerstören. Mit dem Schaum konnte das Öl einfach und zweckmässig aus dem Zy- linder-51-durch Ausspülen des Zylinders mit dem Schaum ausgetragen werden.
Diese Versuche veranschaulichen die Wirkung von nicht neutralisiertem Ammoniak als Stabilisator für Schaum, sowohl gegenüber Verunreinigungen als auch gegen Einwirkung erhöhter Temperaturen.
Beispiel 3: Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gearbeitet, jedoch wurde die Temperatur des Wärmeaustauschers-50-bei 177 C gehalten. In diesem Fall lag der Gegendruck bei dem mit Ammoniak modifizierten Schaum im Durchschnitt um wenigstens 20% niedriger als der des Vergleichsschaumes, der nicht mit Ammoniak modifiziert worden war.
Beispiel 4 : Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde nicht neutralisierten Ammoniak enthaltendes Natriumsalz eines Gemisches aus einem a-Olefinsulfonat (hergestellt aus Clg-C-cx-Olefin im Molekulargewichtsbereich) untersucht. Die Schaumtemperatur lag im Bereich von etwa 85, 6 bis 900C. Es wurde bei zwei Konzentrationen an Schäumungsmitteln, u. zw. 0, 11 und 0, 22 g Sulfonat je 100 g an schäumbarer Lösung gearbeitet. Die nachstehend angegebenen Werte zeigen, dass 0, 5 g Ammoniak je 100 g an Lösung zugesetzt wurden. Ausserdem zeigen die in der Tabelle n aufgeführten Vergleichswerte das Versuchsergebnis.
Beispiel 5 : Es wurde wie in Beispiel 4 beschrieben gearbeitet, jedoch wurde als Schaumbildungsmittel das Ammoniaksalz des cx-Olefinsulfonates mit und ohne zusätzlichen Ammoniak verwendet. Die Ergebnisse dieses Versuches sind zusammen mit Vergleichswerten für die entsprechenden Versuche mit dem Natriumsalz in der nachstehenden Tabelle III zusammengefasst.
<Desc/Clms Page number 8>
Tabelle II
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<tb>
<tb> Gas-Flüss. <SEP> - <SEP> Gegendruck <SEP> kg/cm2 <SEP> Überdruck <SEP> Schaum-Eigenschaften <SEP> 0,11% <SEP> Na-Salz
<tb> Verhältnis <SEP> +) <SEP> 0,22% <SEP> Na-Salz <SEP> 0, <SEP> li% <SEP> Na-Salz <SEP> 0, <SEP> 22% <SEP> Na- <SEP> Salz <SEP> +0, <SEP> 50/0 <SEP> NHs <SEP>
<tb> ohne <SEP> NH3 <SEP> +0,5% <SEP> NH3 <SEP> +0,5% <SEP> NH3 <SEP> ohne <SEP> NH3 <SEP> +0, <SEP> 5% <SEP> NHg <SEP>
<tb> 148 <SEP> 0,56 <SEP> 0,24 <SEP> 0,24 <SEP> SLD <SEP> 1) <SEP> SLD <SEP> SLD
<tb> schlammig <SEP> unbefried. <SEP> unbefried.
<SEP>
<tb> feucht <SEP> feucht
<tb> 98 <SEP> 0, <SEP> 84 <SEP> 0, <SEP> 45 <SEP> 0,31 <SEP> SLD <SEP> SLD <SEP> SLD
<tb> fest, <SEP> be- <SEP> mässig, <SEP> mässig,
<tb> ständig <SEP> feucht <SEP> schlammartig
<tb> 74 <SEP> 1, <SEP> 48- <SEP> 0,52 <SEP> 0,38 <SEP> SLD <SEP> SLD <SEP> SLD
<tb> 1, <SEP> 55 <SEP> sehr <SEP> fest <SEP> gut <SEP> mässig,
<tb> und <SEP> be-schlammig <SEP> schlammartig
<tb> ständig
<tb> 50 <SEP> verstopft <SEP> 0,63 <SEP> 0, <SEP> 42-SLD <SEP> SLD <SEP>
<tb> gut, <SEP> mässig
<tb> beständig <SEP> trocken
<tb> 37 <SEP> - <SEP> 0,70 <SEP> 0,49 <SEP> - <SEP> SLD <SEP> SLD
<tb> ausge-gut
<tb> zeichnet <SEP> trocken
<tb> hervorragend
<tb>
+) dm3 je Minute/Liter je Minute 1) Schlamm läuft durch, d. h.
er wird aus dem simulierten Bohrloch im Zylinder --51-- durch die Auslassleitung --53-- ausgespült.
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<tb>
<tb> Gegendruck, <SEP> kg/cm2 <SEP> Überdruck
<tb> Gas-Flüss. <SEP> 1) <SEP> Nur <SEP> Na-Salz, <SEP> 0,11% <SEP> Na-S. <SEP> 0,11% <SEP> NH4-S. <SEP> 0,11% <SEP> NH4-S.
<tb>
Verhältnis <SEP> 0,11% <SEP> +0,5% <SEP> NH@ <SEP> +0,5% <SEP> NH <SEP> alleine
<tb> 148 <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 35-0, <SEP> 42 <SEP>
<tb> 98 <SEP> 0,35 <SEP> 0,31 <SEP> 0,35 <SEP> 0,49 <SEP> - <SEP> 0,56
<tb> 74 <SEP> 0, <SEP> 39 <SEP> 0, <SEP> 39 <SEP> 0, <SEP> 39 <SEP> 0,77
<tb> 50 <SEP> 0,42 <SEP> 0,42 <SEP> 0,39 <SEP> 1,20 <SEP> - <SEP> 1,41
<tb> 37 <SEP> 0, <SEP> 46 <SEP> 0, <SEP> 49 <SEP> 0, <SEP> 39 <SEP>
<tb>
EMI9.3
EMI9.4
<tb>
<tb> Flüssigkeit-Verhältnisses,Gas-Flüss.- <SEP> +) <SEP> Gegendruck, <SEP> kg/cm <SEP> Überdruck
<tb> Verhältnis <SEP> NH-Salz <SEP> l) <SEP> NH <SEP> -Salz <SEP> + <SEP> 0, <SEP> 5% <SEP> NI-13 <SEP> 2) <SEP>
<tb> 740 <SEP> 3) <SEP> 0,07 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 14
<tb> 370 <SEP> 0, <SEP> 14-0, <SEP> 21 <SEP>
<tb> 246 <SEP> 0, <SEP> 21-0, <SEP> 28 <SEP>
<tb> 185 <SEP> 0, <SEP> 35-0,
<SEP> 42 <SEP>
<tb> 148 <SEP> 0, <SEP> 56-0, <SEP> 63 <SEP> 0, <SEP> 316 <SEP>
<tb> 98 <SEP> 0, <SEP> 84 <SEP> 0, <SEP> 457 <SEP>
<tb> 74 <SEP> 1, <SEP> 76-2, <SEP> 114) <SEP> 0, <SEP> 949 <SEP>
<tb> 50 <SEP> (Fussnote <SEP> 4) <SEP> 1, <SEP> 41 <SEP> 5)
<tb> 37 <SEP> (Fussnote <SEP> 4) <SEP> 1,41 <SEP> 5)
<tb>
+) dm3 je Minute/liter je Minute 1) 0, 3 g an Sulfonat je 100 g der Lösung
2) 0, 15 g an Sulfonat je 100 g der Lösung + 0, 5 g Ammoniak
3) kein Schaumdurchlauf bis zum Gas-Flüss. Verhältnis von etwa 185 dm3/1
4) die Einrichtung verstopfte sich infolge stark ausgebildeten
Gegendruckes
5) der Schaum war ausgezeichnet und zeigte ein vollkommen störungsfreies Fliessverhalten.
Die zuvor aufgeführten mit Ammoniak modifizierten Schäume hatten gute bis ausgezeichnete Schaumeigenschaften und waren ganz allgemein beachtlich besser im Vergleich zu nicht modifiziertem Schaum. Die Tatsache, dass die mit Ammoniak modifizierten Schäume unter Verwendung nur der halben Menge an Schaum-
<Desc/Clms Page number 10>
bildungsmittel erhalten worden waren, veranschaulicht ferner den Stabilisierungseffekt von nicht neutralisiertem Ammoniak auf die erfindungsgemässen Schaummittel.
Auch hier wurden durch die Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak in dem Schaum im Fall des oben angegebenen äthoxylierten Sulfat-Halbesters als Schaumbildungsmittel wie bei Verwendung des ähnlichen Schaumbildungsmittels vom Sulfato-Typ die Schaum-Gebrauchseigenschaften ganz deutlich verbessert. Die relative Verbesserung betrug von 46 bis 55% in der oben angegebenen Vergleichswertung.
Beispiel 7 : Bei diesem Versuch wurde eine molekulare Mischung von bestimmten Schaumbildungsmitteln verwendet. 2 Gew.-Teile der Mischung bestanden aus einem Sulfonat eines aus C-C-fx-Olefins, ab- geleitet von Benzolalkylat (durchschnittliches Molekulargewicht 350), 1 Gew.-Teil bestand aus einem Sulfonat eines hochverzweigten Polypropylenpentamersulfonats. In jedem Fall wurde das Natriumsalz verwendet.
Die schäumbare Lösung enthielt 0, 34 Gew.- des Sulfonat-Gemisches und 0, 5 Gew.-% an nicht neutralisiertem Ammoniak. Es wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 beschrieben gearbeitet. In dem Gas-Flüssigkeit-Verhältnisbereich 148 bis 37 dm3/1 variierte der Schaum von gut bis ausgezeichnet. Bei den Gas-Flüssigkeit-Verhältnissen von 148 bzw. 98 bzw. 74 bzw. 50 bzw. 37 dm3/1 betrug der Gegendruck jeweils ungefähr 0, 25 bzw. 0, 39 bzw. 0, 49 bzw. 0, 60 bzw. 0, 63 kg/cm2 Überdruck.
Wenn die Lösung kein Ammoniak enthielt, lagen die Gegendrücke ganz beachtlich höher.
Aus den zuvor angegebenen Werten erkennt man, dass die Verwendung von molekularem und/oder speziellem Gemisch ebenso wie die Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak niedrige Gegenstücke bei der Anwendung des Spülungsmittels sehr vorteilhaft beeinflussen (vgl. Beispiele 1 und 7).
Beispiel 8 : In diesem Beispiel wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gearbeitet, jedoch wurde als Schaumbildungsmittel das Ammoniumsalz eines linearen Alkylbenzolsulfonates (RSONH, in welchem Rein Gemisch von C-C-Alkylgruppen bedeutete) verwendet. Es wurde eine so ausreichende Menge an Ammo-
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Schaum seine Beschaffenheit, und das Öl konnte leicht aus der Anlage ausgespült werden.
Beispiel 9 Bei diesem Beispiel wurde das Reinigen einer Füllkörper enthaltenden Leitung simuliert.
In der Einrichtung nach Fig. 3 wurde eine Füllung mit Kunststoffperlen kleinen Durchmessers, die mit einem Rohöl gesättigt waren, dessen Dichte 0, 976 betrug, verwendet, wobei etwa ein mit Grobsand gefülltes Futter oder eine analoge Schichtbedingungen aufweisende Bohrlochsohle imitiert wurden.
Es wurde unter folgenden Bedingungen gearbeitet :
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<tb>
<tb> Schaumbildungsmittel <SEP> das <SEP> gleiche <SEP> wie <SEP> in <SEP> Beispiel <SEP> 8 <SEP> (1%)
<tb> Gas-Flüssigkeit-Verhältnis, <SEP> dm3/l <SEP> 98
<tb> Badtemperatur, <SEP> OC <SEP> 149
<tb> Gegendruck, <SEP> kg/cm2 <SEP> Überdr.
<tb> saubere <SEP> Perlen <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP>
<tb> Perlen <SEP> und <SEP> Rohöl <SEP> 0, <SEP> 67-0, <SEP> 74 <SEP>
<tb> Ammoniak <SEP> wie <SEP> gewünscht
<tb>
EMI10.3
<tb>
<tb> Bemerkungen
<tb> Schaumfluss <SEP> pH-Wert <SEP> der <SEP> schäumbaren <SEP> Lösung
<tb> Zeit <SEP> in <SEP> min <SEP> 8 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 0 <SEP> Gegendruck <SEP> 0, <SEP> 67 <SEP> kg/cm2 <SEP> Überdruck <SEP> Gegendruck <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> kg/cm2 <SEP> Überdruck <SEP>
<tb> 1 <SEP> Schaum <SEP> lief <SEP> ziemlich <SEP> dunkel <SEP> durch <SEP> Gegendruck <SEP> 0,
<SEP> 70 <SEP> kg/cm2 <SEP> Überdruck,
<tb> die <SEP> Füllung <SEP> Perlen <SEP> erkennbar, <SEP> Schaum <SEP> ziemlich
<tb> dunkelbraune <SEP> Emulsion, <SEP> besser <SEP> als
<tb> bei <SEP> PH <SEP> 8
<tb> 1, <SEP> 5 <SEP> Schaum <SEP> war <SEP> mittelbraun
<tb> 2 <SEP> Öl <SEP> wurde <SEP> von <SEP> den <SEP> Perlen <SEP> entfernt, <SEP> Öl <SEP> wurde <SEP> nach <SEP> aussen <SEP> entfernt,
<tb> Schaum <SEP> streifig <SEP> braun, <SEP> 0, <SEP> 56 <SEP> kg/cm2 <SEP> Überdruck. <SEP>
<tb>
0, <SEP> 60 <SEP> kg/cm2 <SEP> Überdruck <SEP> Ölring <SEP> am <SEP> Boden
<tb> Ölring <SEP> am <SEP> Boden
<tb>
<Desc/Clms Page number 11>
Fortsetzung :
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<tb>
<tb> Bemerkungen
<tb> Schaumfluss <SEP> pH-Wert <SEP> der <SEP> schäumbaren <SEP> Lösung
<tb> Zeit <SEP> in <SEP> min <SEP> 8 <SEP> 9,5
<tb> 5 <SEP> 10% <SEP> Dieselöl <SEP> zu <SEP> dem <SEP> Schaum <SEP> : <SEP> 0,53 <SEP> kg/cm2 <SEP> Überdruck,
<tb> Schaum <SEP> sauber, <SEP> ein <SEP> Teil <SEP> des <SEP> Packung <SEP> gesäubert <SEP> mit
<tb> Ölringes <SEP> entfernt, <SEP> ausgezeich- <SEP> Ausnahme <SEP> des <SEP> Ölringes
<tb> net <SEP> am <SEP> Boden
<tb> 8-10% <SEP> Dieselöl <SEP> zu <SEP> dem
<tb> Schaum <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> kg/cm2 <SEP>
<tb> Überdruck <SEP> ;
<SEP> Schaum <SEP> sehr
<tb> stabil, <SEP> Ölring <SEP> etwas <SEP> entfernt
<tb> Gesamtversuchszeit <SEP> 14 <SEP> 15
<tb>
Am Ende der angegebenen Zeitspanne wurden die Perlen-Packungen geöffnet und visuell begutachtet. Die bei PH 9,5 behandelte Packung war die von beiden besser gesäuberte.
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Diese Beispiele zeigen, dass Schaum und Schaum-Dieselöl-Gemische wirksame Mittel bei der erfindungs- gemässen Schaum-Bohrloch-Spülung zur Entfernung von schweren Rohölen von Oberflächen und Füllkörpern in Öl-Bohrlöchern darstellen.
Wenn einem erfindungsgemässen schaumförmigen Bohrloch-Spülungsmittel, wie in den oben aufgeführten Beispielen, zusammen mit dem Ammoniak Natriumhydroxyd zugegeben wird, lassen sich noch beständi- gere Emulsionen schaffen, und die Ergebnisse der Reinigung sind noch besser.
Beispiel 10 : Bei diesem Versuch wurde ein neues Bohrloch, welches in dem Kern River Field gelegen war, unter Verwendung einer schaumförmigen Spülungsflüssigkeit behandelt, bevor die Bohrung in Produktion genommen wurde. In üblicher Weise wurde ein 25 cm-Loch bis zu einem Teufenbereich von 225 m unter Verwendung eines Gelwasserschlammes gebohrt. Ein Futterrohrstrang, 17,8 cm, wurde dann auf eine Teufe von
225 m einzementiert, und das Bohrloch wurde unter Benutzung eines "Jet-Perforators" perforiert. Es wurden
4 Löcher, 0,6 cm je 0, 3 m in den 193, 8 bis 199,8 m und 208,2 bis 214,8 m Teufenbereichen gesetzt. Der angezeigte Höchststand des Flüssigkeitsspiegels in der Bohrung lag bei 195 m.
Die Verstrebungen und Verroh- rungen wurden gezogen, und die Bohrung wurde praktisch in der gleichen Weise wie für Fig. 2 beschrieben be- handelt, und es wurden auch Vorkehrungenfür Schaumspülung zusammen mit einem Bohreinsatz vorgesehen.
Eine Bohrkrone mit 14 cm Aussendurchmesser wurde bis zu einer Tiefe von 220,8 m (die effektive Tiefe) ein- gefahren und die angesammelten Feststoffe, öl und Wasser wurden durch Schaumspülung aus dem Bohrloch ge- fördert. Das Gas-zu-Flüssigkeit-Verhältnis des Schaumes betrug etwa 24 x 0,0075.
In diesem Beispiel wurde als schaumbildendes Mittel das Ammoniumsalz eines Gemisches eines Alkohol-
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(CHmoniak (etwa 28 gew.-'ig) annähernd 1/2 VoL -0/0 bei der Zubereitung der wässerigen Lösung eingesetzt. Der Schaum wurde an der Oberfläche und ohne dass er Kontakt mit der Umgebung des Bohrloches hatte vorgeformt.
Dann wurde die Bohrkrone gezogen und durch einen Schöpfwäscher mit zwei entgegengesetzten Schalen,
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lungen wurden durch den Schaum aus dem Bohrloch ausgebracht. Während des Reinigens und Spülens mit Schaum fiel der Gegendruck von 24,6 kg/cm2 Überdruck zu Beginn auf 12,7 kg/cm2 Überdruck am Ende.
Dieser Druckabfall zeigte an, dass die Perforationen durch das fortgesetzte Spülen freigewordenworden waren.
Als nächstes wurde der 199,8 bis 193,8 m Teufenbereich in gleicher Weise behandelt. Als jedoch der Maximaldruck von 24,6 kg/cm2 Überdruck, der zur Verfügung stand, aufgebracht wurde, war es nicht möglich, den Schaum zum Zirkulieren zu bringen. Die Spüleinrichtung wurde herausgenommen und untersucht. Ausgesprochen deutliche Sandstrahl-Spuren an den Rohren machten deutlich, dass ein grosser Teil des Sandes durch die gesäuberten Perforationen in dem 214,8 bis 202,8 m Teufenbereich unter hohem Druck in das Bohrloch abgegeben worden war.
Nach Stillegen für etwa 12 h hatte sich, wie festgestellt wurde, das Bohrloch bis zu der 210,6 m Teufentiefe mit Sand gefüllt, d. h. etwa 10, 2m Füllung hatte sich angesammelt.
<Desc/Clms Page number 12>
Eine Bohrkrone mit einem Aussendurchmesser von 14 cm wurde erneut eingefahren, und die 10, 2 m Sandauffüllung wurde mittels Schaum ausgespült. Die mit den beiden entgegengesetzten Schalen ausgerichtete Spüleinrichtung wurde erneut installiert und in die Bohrung eingesetzt zusammen mit 3785 l einer wässerigen Säu- re, die 7,5 Vol. -0/0 Chlorwasserstoffsäure und 2,5 Vol. -0/0 Fluorwasserstoffsäure zusammen mit einem Korrosions- und Schlammbildungs-Inhibitor enthielt. Dieses Säuregemisch wurde wie folgt in die Bohrung eingebracht :
1. 1287 l in die tiefere perforierte Teufe (214,8 bis 208,2 m) ; und
2.2498 l in die obere perforierte Teufe (199,8 bis 193,8 m).
Die Säure wurde in der unteren Teufe durch ein Vakuum verdrängt, wohingegen ein Druck von etwa 56,2 kg/cm Überdruck erforderlich war, um die oberen Perforationen zu öffnen. Dann wurde die Säure durch ein Vakuum verdrängt. Nachdem die Säure 1 h lang an der Stelle gehalten worden war, wurden die oberen Perforationen mit Schaum ausgespült. Der Schaum wurde unter Anwendung eines Druckes mit einer anfänglichen Stärke von 24, 6 kg/cm2 Überdruck, der auf 8,79 kg/cm2 Überdruck erniedrigt wurde, und mit einem Gas-Flüssigkeit-Verhältnis im Bereich von 148 bis 237 dm3/1 zirkuliert. Auf diese Weise wurde die verbrauch-
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füllung angesammelt. Diese Füllung wurde unter Verwendung eines erfindungsgemässen mit Ammoniak modi- fizierten Schaumes ausgespült.
Nach einer Zeitspanne von 12 h, während der das Bohrloch stillgelegt war, wurde erneut auf angesammelte Füllmasse geprüft. Das Ergebnis war negativ. Schliesslich wurde die Bohrung mit Dampf gereinigt und danach wurde die Produktion aufgenommen. Die tägliche Fördermenge war für diese
Gegend und diese Art des Abbaues aussergewöhnlich gut und betrug etwa 9,8 m3 Öl und etwa 1, 6 m3 Wasser.
Bei der Untersuchung des übergelaufenen Schaumes wurde festgestellt, dass eine beachtliche Menge des üblichen Bohrschlammes, wie er beim Bohren des Bohrloches verwendet worden war, aus dem Bohrloch und vermutlich aus der produzierenden Schicht-Oberseite entfernt worden war. Die Kosten für die Reinigung des
Bohrloches unter Verwendung von Schaum betrugen im Vergleich zu den Kosten für übliche Schöpf-Arbeitsweisen nur einen Bruchteil, und der vorgeformte mit Ammoniak modifizierte Schaum erwies sich als um wenigstens mehrere Grössenordnungen besser als übliche Schöpfmethoden, in mehrfacher Hinsicht. Insbesondere erlaubt die erfindungsgemässe dynamische Sandentfernungstechnik eine bessere Sandstabilisierung im Vergleich zu den gebräuchlichen Ausschöpfmethoden.
Diese Bohrung produzierte anschliessend ohne Zwischenfall, wohingegen andere, ähnlich fertiggestellte Bohrungen in dieser Gegend mehrmals während vergleichbarer Zeitspannen ausgeschöpft werden mussten.
Ein ganz besonders hervorstechender Vorteil der erfindungsgemässen schaumförmigen Spülungsmittel im Vergleich mit üblichen Bohrloch-Reinigungsmitteln besteht in der Tatsache, dass diese Methode wirksam auch in Bohrlöchern mit sehr kleinen Bohrloch-Durchmessern, z. B. unterhalb etwa 17, 78 cm, angewendet werden kann. Es ist schwierig, und manchmal sogar überhaupt nicht möglich, ein Bohrloch mit kleiner Bohrung in üblicher Weise zu reinigen. Mit üblichen Reinigungswerkzeugen kann man im allgemeinen bei engen Bohrlöchern nur unbefriedigend arbeiten, und es wird insbesondere schwierig, wenn ein solches Werkzeug in eine solche Bohrung gefallen ist.
Beispiel 11 : In einem Bohrloch, das in dem Bereich der Poso Bucht in Kalifornien gelegen war, ging ein Cavins-Löffel, 7,9 cm, verloren, weil Sand schneller in das Bohrloch rieselte, als er mit dem Löffel aus dem Bohrloch abgeteuft werden konnte. Die Bohrlochtiefe betrug annähernd 853,5 m, und die produzierende Zone lag in dem 793,2 bis 853,5 m Teufenbereich. Infolge des starken Sandeinbruches wurde die Pumpe auf die Höhe von 535,8 m heraufgezogen. Die Pumpe wurde mit einer langsamen Geschwindigkeit gefahren, um grösseren Sandeinbruch zu vermeiden. Die Produktion fiel über eine Zeitspanne von etwa zwei Jahren bis zu einer täglichen Förderung von etwa 0,3 m3 Öl und etwa 5,5 m3 Wasser ab.
Das Bohrloch wurde dann einer Spülung mit Schaum unterzogen, und es wurden Fangarbeiten für den Cavins-Löffel plus 0,9 m Drahtseil durchgeführt. Der obere Flüssigkeitsstand in dem Bohrloch lag bei einer Teufe von 279 m, und die Sandfüllung stand bis 833,7 m. Es waren 26, 1 m Sandfüllung vorhanden und der Löffel befand sich in einer Teufe von etwa 849,3 m.
Bei diesem Versuch wurde das gleiche Schaumbildungsmittel und die gleichen Mengen an Schaumbildungsmittel und Ammoniak eingesetzt, wie in Beispiel 10 angegeben. Der höchste verfügbare Druck betrug 24,6 kg/cm2 Überdruck am Bohrlochkopf. Der zum Umwälzen des Schaumes verwendete Druck lag im Be- reich von 9,14 bis 24,6 kg/cm'Überdruck.
Nach dem Herausziehen der Pumpe und den dazugehörigen Teilen wurde eine Bohrkrone mit 11, 4 cm Durchmesser an einer Verrohrung befestigt und in das Bohrloch eingelassen. Es war eine Einrichtung für die Umwälzung des Schaumes vorhanden. Das Bohrloch wurde ohne dass ein Zwischenfall eintrat in Stufen freigemacht in der Weise, dass der mit Ammoniak modifizierte Schaum bis zu der Füllung bei 833,7 m Teufe umgewälzt wurde. Das Umwälzen wurde fortgeführt, und mit dem Schaum konnte die Sandfüllung vollständig ausgetragen werden. Sie war sehr fein und schliffartig. In einem Teufenbereich von etwa 934,9 m wurde
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das Oberteil des verlorenen Löffels gefunden. Anschliessend wurde das Bohrloch über Nacht stillgelegt.
Am folgenden Morgen wurde die Verrohrung herausgezogen, die Bohrkrone wurde entfernt und ein Spülrohr, 11, 4 cm, wurde in das Bohrloch eingefahren. Die angesammelte Flüssigkeit wurde wieder in Stufen unter Verwendung von Schaum, der bis zur Höhe der Sandfüllung eingefahren wurde, herausgeholt. Mit Ausnahme der Bodenklappe des Löffels wurden alle Teile wieder gefunden. Die Bodenklappe war anscheinend während des Umlaufspülvorganges von dem Löffel abgetrennt worden.
Während der Entfernung des Füllmaterials aus dem perforierten Bohrlochgehäuse (781, 2 bis 850,8 m Teu- fenbereich), nahm die Menge an zusammen mit dem Sand aus dem Bohrloch abgeteuften Öl augenblicklich und beachtlich zu. Für die vorstehend beschriebene Arbeitsweise wurden nur 13,5h Zeit zum Umwälzen des
Schaumes und annähernd 37850 l Schaumlösung benötigt, um das Bohrloch wieder produzierfähig zu machen.
Die derzeitige Produktionsmenge beträgt etwa 1, 96 m3 Öl pro Tag und etwa 9,8 m3 Wasser pro Tag, und das
Bohrloch produzierte seit der Schaumspülung ohne Zwischenfall.
Beispiel 12 : Die Wirksamkeit von mit Ammoniak modifiziertem Schaum als Säuberungsflüssigkeit wurde in einem Bohrloch am Kern River in Kalifornien demonstriert, das sich mit einem Gemisch aus vis- kosem Rohöl und Sand oder Splitt ernstlich verstopft hatte. Diese Bohrung hatte etwa sechs Jahre lang unter
Verwendung einer Bohrbodensohlen-Heizvorrichtung produziert. Durch eine zeitweise Dampf- Injektionsbe- handlung war das Produktionsausmass verbessert worden. Etwa fünf Monate nach der Dampfbehandlung war das Öl in der Bohrung so viskos geworden, dass sich das Pumpengestänge nicht senken liess. Schätzungsweise etwa
35, 1 m Sandfüllmaterial hatte sich in dem Bohrloch angesammelt. Infolge der Viskosität des Öls liess sich die
Reinigung der Bohrung mit einem üblichen Schöpflöffel nicht durchführen.
Wie in den zuvor beschriebenen Beispielen 10 und 11 wurde eine Verrohrung mit daran befestigter Bohr- krone in das Bohrloch eingelassen, nachdem die Pumpeneinrichtung herausgezogen worden war. Ebenso wie in den Beispielen 10 und 11 wurde Schaum in dem Bohrloch umgewälzt. Die Untersuchung des auslaufenden
Schaumes zeigte an, dass das viskose Öl mit dem mit Ammoniak modifizierten Schaum zum Emulgieren ge- bracht und über den Schaum in einen einfach zur Oberfläche transportierbaren Zustand übergeführt werden konnte.
Bei dieser Arbeitsweise hörte an einer Stelle das Zirkulieren auf, und der Gegendruck wurde aussergewöhnlich hoch. Die Verrohrung wurde etwa 15 m in der Bohrung hochgezogen, und dann weiter umgewälzt.
Anscheinend hatte ein Sandeinbruch in das Bohrloch stattgefunden, oder möglicherweise war Sand schnell in einer solchen Menge in das Bohrloch eingelaufen, dass keine Umwälzung mehr möglich war. In jedem Fall konnte durch Vorschub der Verrohrung in das Bohrloch hinein und fortgesetzte Schaumumwälzung das viskose Öl und der Sand und Splitt in dem Bohrloch bis innerhalb von 3, 6 m der Sohle ausgetragen werden. Insgesamt wurden schätzungsweise 28,63 m3 an Formations-Flüssigkeit und auch etwa 19, 13 m3 angesammeltes Sandfüllmaterial durch Umwälzen von vorgeformtem, mit Ammoniak modifiziertem Schaum aus dem Bohrloch ausgetragen werden, wodurch eine nachfolgende Dampfbehandlung des Bohrloches und die Wiederaufnahme der Produktion möglich wurden.
Beispiel 13 : In einem zweiten Bohrloch am Kern River, Kalifornien, welches wegen der unbefriedigenden Produktion infolge der hohen Viskosität des Öls und aussergewöhnlichem Sanden der Bohrung stillgelegt worden war, wurde eine Spülung und Reinigung mit Schaum versucht. Wie im vorstehenden Beispiel 12 wurde Schaum eingesetzt, um den Sand und das Rohöl auszutragen. Die Untersuchung des benutzten Schaumes zeigte, dass mit dieser Konzentration an Schäumer und Ammoniak ausgezeichnete Arbeit geleistet und ein leichtes Umwälzen von Öl-in-Wasser-Emulsionen erreicht worden war. Die Emulsionen brachen beim Stehen in geeigneter Weise, und das Rohöl konnte ohne besondere Massnahmen gewonnen werden.
Beispiel 14 : Die Öl-Produktion aus nicht befestigten Sandschichten ist schwierig und häufig unwirtschaftlich, weil ein starker Sandfluss in die Bohrung erfolgt. Infolge dieses besonders starken Sandflusses in eine Bohrung in Kalifornien war die Bohrung stillgelegt worden und so drei Jahre lang verblieben.
Eine Verrohrung nach Fig. 1 wurde zusammen mit der zugehörigen Einrichtung für den Schaum dann in dieser Bohrung installiert. Wie in Beispiel 10 beschrieben wurde das Sandfüllmaterial zum grossen Teil durch Umwälzen von vorgeformtem, mit Ammoniak modifiziertem Schaum entfernt. Der bei dieser Reinigungarbeit verwendete Schäumer war das Ammoniumsalz eines linearen Alkylbenzolsulfonsäure-Gemisches der Formel RCHSO H, in der R eine Mischung von Cll-C -Alkylgruppen darstellte. In der Schaumlösung waren etwa 2 bis 3 Mol an nicht neutralisiertem Ammoniak je Mol Sulfonsäure vorhanden, und die Lösung enthielt etwa 0,23 bis 0,45 kg an Säure je 45, 4 kg Lösung. Ohne Schwierigkeit liess sich die Reinigung durchführen. Jedoch rieselte Sand in starkem Ausmass auch weiterhin in die Bohrung. ein.
Darüber hinaus wurde gefunden, dass das aus der Produktion der gereinigten Bohrung stammende Gas einen höheren Anteil an Schwefelwasserstoff gegenüber früher hatte. Die Produktion des Bohrloches wurde während des Tages intermittierend durch Schaum-Umwälzung unterbrochen, und während der Ausfallstunden wurde das Bohrloch stillgelegt. Danach wurde während einer Zeitspanne von vier Tagen mittels kontinuierlichem Schaumumlauf produziert.
In diesem letztgenannten Fall wurde als Schäumer die wässerige Lösung eines sulfatierten Alkoholäthoxylates wie in Beispiel 10 eingesetzt, d. h. 1/2% Schäumer + 1/2% an konzentriertem Ammoniak (einer Konzentration von
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28 Gew. -0/0). Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle veranschaulicht.
EMI14.1
<tb>
<tb> Tage <SEP> des <SEP> Produktion <SEP> Tiefe <SEP> 286,2 <SEP> m <SEP> durchschn.
<tb>
Monats <SEP> h <SEP> Oil <SEP> Wasser <SEP> Bohrlochsohlendruck
<tb> n/Tag <SEP> m <SEP> /Tag <SEP> kg/cm <SEP>
<tb> 3 <SEP> 8, <SEP> 8 <SEP> 12, <SEP> 9 <SEP> 18, <SEP> 9 <SEP> - <SEP>
<tb> 5 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 24, <SEP> 6 <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 26, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 30, <SEP> 4 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 52 <SEP>
<tb> 13 <SEP> 24 <SEP> 1'1, <SEP> 8 <SEP> 5,4 <SEP> 2,39
<tb> 14 <SEP> 24 <SEP> 8, <SEP> 9 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 25 <SEP>
<tb> 15 <SEP> 24 <SEP> 8,1 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 2,53
<tb> 16 <SEP> 24 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 67 <SEP>
<tb> Inj <SEP> ektionsgeschwindigkeit <SEP>
<tb> Tage <SEP> des <SEP> Schaumlösung <SEP> in <SEP> Liter <SEP> je <SEP> Luft <SEP> in <SEP> m <SEP> je
<tb> Monats <SEP> Minute <SEP> Minute
<tb> 3 <SEP> 16, <SEP> 7 <SEP> 4,
<SEP> 25 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 14 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 18,9 <SEP> 6,40
<tb> 7 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 4, <SEP> 39 <SEP>
<tb> 13 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 14 <SEP> 8,33 <SEP> 0,538
<tb> 15 <SEP> 9, <SEP> 08 <SEP> 0, <SEP> 510 <SEP>
<tb> 16 <SEP> 7, <SEP> 95 <SEP> 0, <SEP> 510 <SEP>
<tb>
Während der Produktion unter Förderung mittels Schaum wurde der Schwefelwasserstoff durch den Schaum wirksam neutralisiert. Infolge dessen bestanden keine Gefahren mehr für das Bedienungspersonal durch dieses giftige Gas.
Nach intensiver Schaumumwälzung und nachdem der Sand entfernt worden war, besass das Bohrloch anscheinend ein ausreichend gefestigtes Sandgerüst. Das Einfliessen von Sand war offensichtlich nur noch gering und vernachlässigbar. Die Pumpe wurde wieder in das Bohrloch eingebracht und die Produktion konnte weiter fortgeführt werden.
Dieses Beispiel veranschaulicht, dass mit Ammoniak modifizierter, vorgefertigter Schaum als wirksames Mittel zum Ausbringen von Flüssigkeit und/oder Feststoffen aus einem Bohrloch durch Umwälzen verwendet werden kann. Es zeigt weiterhin, dass mit Ammoniak modifizierter Schaum benutzt werden kann, um das Auftreten von giftigen, sauren Gasen zu unterdrücken. Diese Bohrung produziert seit der wie zuvor beschrieben vorgenommenen Sand-Stabilisierung ohne Zwischenfall und ohne dass die Einrichtung herausgezogen zu werden brauchte.
Beispiel 15 : Wie in den vorstehenden Beispielen beschrieben wurde mit Ammoniak modifizierter vor- gefertigter Schaum in einem Öl-Bohrloch benutzt, jedoch mit dem Unterschied, dass (1) Dieselöl-Lösungsmittel oder (2) wässeriger Ammoniak und (3) wässerige Natriumhydroxyd-Lösung in das Bohrloch eingegeben wurde, und die Lösungen wurden durch Rückfluss in dem Bohrloch transportiert. Dies wurde dadurch erreicht, dass das Ausmass der Schaumzuführung zu dem Bohrloch bis zum Punkt vermindert wurde, an dem kein Schaum-Überlauf an die Oberfläche gelangte, oder es wurden die Konzentrationen an Schäumer und Ammoniak vermindert, oder es wurde kombiniert mit verringerter Fliessgeschwindigkeit und verminderter Konzentration gearbeitet.
Unter diesen Bedingungen bricht anscheinend der Schaum in einem Teilbereich auf seinem Weg in dem Bohrloch und das Lösungsmittel oder die Lauge, die mit dem Schaum fortgezogen ist, fliesst abwärts, und damit wird der untere Teil der Bohrung ausgespült und behandelt. Dadurch, dass die Zuführ-Geschwindigkeit des Schaumes variiert wird, lässt sich der untere Teilabschnitt des Bohrloches und speziell die Fläche der produzierenden Formation durch Lauge und Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel behandeln.
Wenn diese Behandlung beendigt werden soll, stellt man die Fliessgeschwindigkeiten und/oder die Konzentrationen des Schäumers und des Ammoniaks wieder entsprechend ein, und dadurch wird der vollständige Umlauf wieder erreicht. Dann wird das Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel oder die alkalische Lösung durch den Schaum aus dem Bohrloch heraus gefördert.
Beispiel 16 : In diesem Beispiel wurden mehrere Verrohrungen mit schmalem Durchmesser in einer Bohrung mit einem Futterrohr, 22 cm, festgesetzt. Die mehreren Verrohrungen bestanden aus einem Rohr mit
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Aussendurchmesser von 5, 1 cm und zwei Rohren mit Aussendurchmessern von 1, 9 cm. Das Festsetzen erfolgte in nicht befestigtem Sand, der das Bohrloch in einer Teufe von 300 bis 356, 7 m füllte, d. h. es befand sich um die mehrteilige Verrohrung eine 56,7 m hohe Sandsäule. Während einer Zeitspanne von etwa 50h wurde eine übliche Winde eingesetzt, mit der versucht wurde, die Versandung in dem Rohr zu entfernen. Sie konnte nicht losgebracht werden.
Ein Spülrohrgestänge mit einem Aussendurchmesser von 1, 9 cm wurde dann auf die Tiefe von 300 m abgesenkt, und es wurde mit dem Umwälzen von Schaum, wie in den vorstehenden Beispielen beschrieben, begonnen. Durch den Schaum liess sich der Sand in geeigneter Weise aus dem Bereich um die drei schmalen Verrohrungen entfernen. Als der Sand entfernt worden war, wurde das Spülrohrgestänge in eine tiefere Lage abgesenkt. Es brauchte nur 4 1/2 h Schaum umgewälzt zu werden, um den Sand zu entfernen.
Die Rohrgestänge wurden dann in üblicher Weise ohne Schwierigkeit mittels Winde aus dem Bohrloch gefahren.
Beispiel 17 : Reinigung einer schmalen Bohrloch-Öffnung
Ein Bohrloch mit einem einen Aussendurchmesser von 7, 3 cm aufweisenden Rohrgestänge, das zur Produktion in 288, 6 bis 299, 4 m Teufentiefe perforiert war, hatte sich zum Teil mit nicht verfestigtem Sand gefüllt. Eine Teilmenge des Sandes konnte mittels eines üblichen, an einem Draht hängenden Löffels bis auf eine Tiefe von 279, 9 m entfernt werden. An diesem Punkt liess sich der Löffel nicht weiter absenken. Es wurde dann Wasser umgewälzt, jedoch liess sich dadurch nur wenig oder überhaupt kein Sand austragen. Anschlie- ssend wurde in die Bohrung ein Rohrgestänge mit einem Aussendurchmesser von 4, 2 cm abgesenkt. Es wurde in dem Bohrloch ein mit Ammoniak modifizierter Gas-in-Flüssigkeit-Schaum wie in Beispiel 14 beschrieben umgewälzt.
Damit liess sich Sand und Öl in geeigneter Weise bis zu einer Tiefe von 288 m ohne Schwierigkeit und ohne Gefahr ausbringen. An dieser Stelle war, wie gefunden wurde, das Rohrgestänge, 7, 3 cm, so zerstört, dass es unbrauchbar geworden war, und das Umwälzen von Schaum wurde unterbrochen.
Die vorstehenden Ausführungen und Beispiele machen deutlich, dass es dem Fachmann möglich ist, Ab- änderungen vorzunehmen, ohne den in den nachstehenden Ansprüchen erkennbaren Umfang der Erfindung zu überschreiten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Umwälzen eines wässerigen Gas-in-Flüssigkeit-Schaumes in einem Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, dass ausser Kontakt mit der Umgebung des Bohrloches der Schaum hergestellt wird unter Verwendung eines inerten Gases und einer schäumbaren, wässerigen Lösung, die etwa 0, 05 bis 10 Gew.-Teile Ammoniak je 100 Gew.-Teile der Lösung enthält, und dass hernach der Schaum in das Bohrloch eingeführt und darin umgewälzt wird.