DD157467A1

DD157467A1 - Zusaetze fuer bohrspuelungen

Info

Publication number: DD157467A1
Application number: DD22842981A
Authority: DD
Inventors: Manfred Roellig; Margrit Weiss; Rainer Lindner; Joachim Engelhardt; Manfred Polte; Hartmut Przyborowski; Gerhard Knoblauch
Original assignee: Manfred Roellig; Margrit Weiss; Rainer Lindner; Joachim Engelhardt; Manfred Polte; Hartmut Przyborowski; Gerhard Knoblauch
Priority date: 1981-03-19
Filing date: 1981-03-19
Publication date: 1982-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft Zusaetze fuer Bohrspuelungen, die bei geologischen Erkundungs- und Foerderungsbohrungen einsetzbar sind. Ziel der Erfindung ist die Schaffung niedrigviskoser, gut mit Wasser mischbarer Bohrspuelungszusaetze,die den Energieaufwand beim Bohren senken, den Bohrfortschritt beschleunigen,den Verschleiss derBohrwerkzeuge verringern, die Umwelt nicht belasten, sich leicht in die Bohrspuelung einarbeiten lassen und auch bei niedrigen Temperaturen gut handhabbar sind.Die erfindungsgemaessen Zusaetze fuer Bohrspuelungen bestehen aus einer Kombination von 10 bis 30 Masse-% eines Alkalisalzes von sulfatierten Carbonsaeureester und/oder 5bis25 Masse-% eines Alkalisalzes von sulfonierten n-Alkanen, 5bis30Masse-% eines Reaktionsproduktes aus einem Glykol mit Propylenoxid und Ethylenoxid,0,1bis10Masse-% eines Aethanolamins,0 bis 30 Masse-% eines Glykols und biszu79,9Masse-%Wasser-%Wasser von max.5Grad dH.Die erhaltenen Bohrspuelungszusaetze werden in einer Konzentration von0,1bis10Masse-%Bohrspuelungen fuer geolg.Bohrungen zugest.

Description

•42 9

.24. II. 1981

Titel der Erfindung -

Zusätze für Bohrspülungen

ϊ

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft umwoltfreundliehe und gut handhabbare Zusätze für· BohrSpülungen, die bei geologischen Erkundungs- und Förderungsbohrungen-einsetzbar sind* :

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekanntf zur Austragung des Bohrkleins, zur günstigen Beeinflussung des Bohrfortschritts und zur Kühlung des Bohrwerkzeugs sowie zur Erfüllung weiterer technologisch wichtiger Funktionen in Abhängigkeit von den geologischen Bedingungen, Bohrverfahren und zu erreichenden Bohrtiefen Bohrspülungen verschiedener Art und Zusammensetzung anzuwenden,. Für größere Bohrtiefen werden häufig Ton-Wasser-Suspensionenj versetzt mit speziellen Spülungschemikalienj wie z, B_e Schutzkolloiden, Stabilisatoren und Beschwerstoffenj- sowie Bohrspülungen auf Emul~ sionsbasis eingesetzt_? während bei geologischen Erkundungs-- und Förderungsbohrungen für geringe Bohrt'iefen auch reine Wasserspülungen Verwendung finden.

Es ist weiterhin bekannt, Bohrspülungen zur Verringerung der Bohrkosten reib- und verschlaißmindernde Zusätze bei-• zufügen^ um den Bohrf ort schritt· günstig zu beeinflussen,

den Verschleiß der Bohrwerkzeuge zu senken und den Aufwand an inechanischer Energie, für- den Bohrvorgang zu verringern β Als solche Wirkungen hervorrufende Zusätze sind beispielweise Mineralölkomponenten,· pflanzliche und tierische Fettöle_ä Bitumina und Erdölsulfönate sowie sulfuriertes Tallöl bekannt« Die mit den aufgeführten Zusätzen versehenen Bohrspülungen begünstigen den Bohrfortschritt und die Verschleißminderung nur in unzureichendem Maße und verschlechtern teilweise die übrigen technologischen

Eigenschaften.

In DD-PS 76 4-50 v/urde bereits eine mit weiteren Spülungschemikalien, wie verseiften natürlichen und synthetischen Fettsäuren, chlorgeschwefelteη Fettsäureestern u_e a., ver-15, sehene Bohrspülflüssigkeit vorgeschlagen, die ein verbessertes Reibverhalten aufweist und zu einer Verminderung des Werkzeugverschleißes sowie zur Verbesserung der technologischen Eigenschaften führt _o

Im weiteren beschreiben beispielsweise DE-AS 25 56 455 eine wäßrige Bohrflüssigkeit mit anorganischen Salzen, die zur Verbesserung der Schmierfähigkeit dehydratisiertes Rizinusöl enthält, DE-OS 24- 62 132 eine Bohrflüssigkeit in ölfreier wäßriger Lösung mit Zusatz eines Additives» bestehend aus kolloidalem Asphalt und einem Gemisch aus Zellstoffablauge mit einem Amid einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure im Kettenlängenbereich von CL,. bis C₁₈, und DE-OS 27 03 734 eine Bohrflüssigkeit vom Typ einer Wasser-in-Öl-Emulsion mit Zusatz eines grenzflächenaktiven Stoffes auf Basis eines Monoalkylarylsulfonates im Kettenlängenbereich von Co bis

Den bekannten, einschließlich den.·bereits vorgeschlagenen Bohrspülungszusätzen, haftet.'jedoch der Nachteil an, daß sie einerseits fast ausschließlich umweltbelastende Wasserschadstoffe darstellen und/oder .andererseits von konsistenter, zumindest, aber hochviskoser.. Beschaffenheit-sind, wo-

durch, ihre Handhabung "auf" dem Bohrfeld besonders bei niedrigen Temperaturen sehr erschwert bsw» eingeschränkt wird«

Ziel dar Erfindung . .

Ziel der Erfindung ist es, Zusätze für Bohrspülungen, be-~ 'reitzustellen, die den Energieaufwand beim. Bohren senken,, den Bohrfortschritt beschleunigen, den Verschleiß der Bohrwerkzeuge verringern, die Umwelt nicht belasten, sich leicht in die Bohrspülung einarbeiten 2.assen und auch bei niedrigen Temperaturen gut handhabbar sind»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe, der Erfindung ist es, niedrigviskose, gut ra.it Wasser mischbare Zusätze für Bohrspülungen au schaffen$ die eine starke benetzende sowie reib- und verschleißmindernde Wirkung bei gleichzeitig geringer Schaumneigung aufweisen, keine Wasserschadstoffe darstellen und einen niedrigen Kristallisationspunkt besitzen.'

überraschenderweise wurde gefunden, daß reib™ und verschleißmindernde j umweltfreundliche und gut handhabbare Zusät&e für Bohrspülungen erhalten.werden durch eine Kombination von io bis 30 'Masse-% eines Alkalisalzes von sulfatierten Estern , aus gesättigten und/oder ungesättigten Monocarbonsäuren im Kettenlängenbereich von XLq bis CLg und einwertigen Alkoholen im Kettenlängenbereich von C₀ bis Gg, vorzugsweise C^, 5 und/oder

5 bis 25 Masse-% eines Alkalisalzes von.sulfonierten n-Alkanen im Kettenlängenbereich von C^q bis Gpg* vorzugsweise G₁₂ bis C₁₆₅

5 bis 30 Masse-% eines Reak.tionsprodu.ktes aus einem Glykol im Kettenlängenbereich von C^. bis G^q mit Iropylenoxid und Ethylenoxid, die im Mo!verhältnis von 2 t 1 bis 1 : 2, vorzugsweise 1 i 1, eingesetzt werden, wobei das Reaktions- produkt ein Molekulargewicht von 1000 bis 5OOO, vorzugsweise 3000, aufweist, " ·,' -'

Oj1 bis 10 Masse-% eines Äthaiio !amins, vorzugsweise Tri~ äthanolamin, . '

0. bis 30· Masse~% eines Glykole, im Kettenlängenbereich'von Cp bis C,, und bis zu 79j9 Masse~% Wasser von max* 5 ° <3H.

Das Mischen der Komponenten erfolgt bei Raumtemperatur in beliebiger Reihenfolge_β Sie erhaltenen Bohrspülungszusätze werden in einer Konzentration von Oj1 bis 10-Masse-%j vorzugsweise- 0,5 bis 1 Masse-%» Bohrspülungen für geologische Erkundungs- und üförderungsbohs» rungen zugesetzt*

Ausführungsbeispiele

Beispiel Ii

. ·

18 Masse~% des Natriumsalzes eines sulfatierten Ölsäure-» butylesters als 45 %ige wäßrige Lösung, 10 Ua.sse-% eines Eeaktionsproduktes aus Oktandiol mit

30. Mol B?opylenoxid und 30 Mol Ethylenoxd.d als 50 %ige .

wäßrige lösiing und

1 Masse-% Triäthanolamin werden zu 39 Kiasse-% destilliertem Wasser zugegeben und unter Rühren homogenisiert« Die erhaltene niedrigviskose klare Flüssigkeit wird in .einer Konzentration von 1 Masse-% einer wäßrigen Bohrspülung für geologische Erkundungs- und IFörderungsbohrüngen zugesetzt·

Beispiel 2ϊ

14 Masse-% eines Natriumalkylsulfonates im Eettenlängenbereich von C^ bis G^ als 35 %ige wäßrige Lösung_s 12j 5 Masse-% eines Keaktionsproduktes aus Oktandiol mit . 30 Elol Ecopylenoxid und 30 Mol Ethylenoxid als 50 %ige wäßrige Lösung} . .

0,5 Masse-%.Triäthanolamin und

10 Masse-% Ethylenglykol werden zu 24_s 5 Masse-% Wasser von 5 °.dli zugegeben und unter !Rühren bis zur Homogenität gemischt, . .

Die erhaltene niedrigviskose klare Flüssigkeit ist bis - 15 ⁰C problemlos handhabbar und wird in einer Konzentration von Og5 Masse-% einer wäßrigen Bohrspülung für geologische Erkundung s-- und Fördermigsbohrungen zugesetzt»

Beispiel 3» '

1Oj₁S Masse-% des Natriums al a es eines sulfatierten Ölsäurebuty!esters als 4.5 %ige wäßrige Lösung_s '

7 Masse-% eines ITatriumalkylsulfonates im Kettenlängenbereich von CLg "biß ⁰^g als 35 %ige wäßrige Lösung_$ 10 Masse-% eines Reaktionsproduktes aus Oktandiol mit 30 Mol Eropylenoxid und 30 Mol Ethylenoxid als 50 %ige wäßrige Lösimg, ' ^s

Qs 5 Masse~'% Monoäthanolamini und -

15 Masse~% Eoopylenglykol werden au 20_?5 Masse-% V/asser von 5 ° dH zugegeben und unter Rühren bis zur Homogenität • gemischt. '

Die erhaltene niedrigviskose klare Flüssigkeit wird in

<22O einer Konzentration von 2 Masse-?» einer Bohrspülung auf der Basis einer. Ton-Wasser-Suspension für geologische Eriamdungs- und Förderungsbohruiigen gugesetst_e

Die nach der erfindungsgemäßen Lösung hergestellten Zusätze für Bolirspülungen weisen bei vergleichbarer reib- und ver-

schleißmindernder Wirkung gegenüber. entsprechen,den Produk-. ten des Standes der Technik die Vorteile auf_s- daß sie auch . bei tieferen Temperaturen flüssig bleiben und somit gut handhabbar sind_? sich leicht in die Bohrspülung einarbei-ten lassen, sehr stark.benetzend wirken und keine Wasserschadstoffe darstellen«

Trotz der hohen Benetsungsfestigkeit besitzt die erfindungsgemäße Kombination nur eine geringe Schaumneigung_s so daß eine Zugabe von Entschäumern nicht erforderlich ist« Aufgrunddesseη5 daß die erfindungsgemäßen Produkte keine Wasserschadstoffe darstellen ist en möglich._s diese auch in' wasserwirtschaftlich problematischen Territorien einzusetsen«"

Der überraschend starke.Einfluß der erfindungsgemäßen Bohrspülungszusätze auf den Bahrfortschritt dürfte damit zu erklären sein, daß der·Zusatz der Bohrspülung eine sehr niedrige Grenzflächenspannung verleiht, so daß der söge- nannte Rehbinder-Effekt zum Tragen kommen kann. Danach dringt die grenzfächenaktive Lösung in vorhandene Gebirgsmikrorisse und -spalten ein und setzt den energetischen Aufwand zum Abtragen des Materials herab, womit wiederum eine verringerte Verschleißbeanspruchung, eine erhöhte Bohrgeschwindigkeit und eine verlängerte Standzeit der Bohrwerkzeuge verbunden sind«,

Claims

_ 7 ~ .
Erfinäangsanspruob. '

1_β Zusätze für· Bohrspülungen j, die 'bei geologischen Bohrungen eingesetzt werden, "bestehend aus wäßrigen Lo- sungen von organischen Verbindungen^ gekennzeichnet·' dadurch^ daß sie_s bezogen auf das Fertigprodukt, aus 10 bis 30 Masse-% eine Alkalisalzes von sulfatierten Estern aus gesättigten und/oder ungesättigten Monocarbonsäuren im Eettenlängenbereich von G^,q bis 0^g und einwertigen Ali;oho.len ira Kettenlängenbereich von G₉ bis Cg und/oder

5 bis 25 Masse-% eines Alkalisalaes von sulfonierten n-Alkanen im Kettenlängenbereich von G^q bis G2Q9 5. bis 30 Masse-% eines Eeaktionsproduktes aus einem Glykol im Kettenlängenbereich von G^ bis Q^q mit Pro- pylenoxid und Ethylenoxid,. die im Molverhältnis von 2 ! 1 bis 1 ,: 2 eingesetzt werden_s wobei das Reaktionsprodukt ein M.olekulai'gewicht von 1000 bis 5OQO aufweist .0,1 bis 10 Masse-% eines Äthanolainins, O bis 30 Massel eines Glykols, im Kettenlängenbereich von O₂ bis ß^ und bis zu 79?9 Masse-% Wasser von max. 5 dll be stehen _e

2_Φ Züsätsse fü'ßj Boü3?spüliuigen nach Punkt 1_S gekennzeichnet dadurch, daß sie in einer Konzentration von 0_?1 bis 10 Masse-% Bohrspülungen für geologische Bohrungen auge se tat werden»