DD157467A1 - ACCESSORIES FOR DRILLING - Google Patents

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DD157467A1
DD157467A1 DD22842981A DD22842981A DD157467A1 DD 157467 A1 DD157467 A1 DD 157467A1 DD 22842981 A DD22842981 A DD 22842981A DD 22842981 A DD22842981 A DD 22842981A DD 157467 A1 DD157467 A1 DD 157467A1
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drilling
additives
chain length
length range
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DD22842981A
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Inventor
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
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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.The invention relates to additives for Bohrspuelungen that can be used in geological exploration and Foerderungsbohrungen. The object of the invention is to provide low viscosity, well water miscible auger additives which reduce drilling energy requirements, accelerate drilling progress, reduce tool bore wear, do not pollute the environment, easily incorporate drilling fluid, and are easy to handle even at low temperatures The additives for drilling fluids according to the invention consist of a combination of 10 to 30% by mass of an alkali salt of sulfated carboxylic acid esters and / or 5 to 25% by mass of an alkali metal salt of sulfonated n-alkanes, 5 to 30% by mass of a reaction product of a glycol with propylene oxide and ethylene oxide, 0.1 to 10% by mass of an ethanolamine, 0 to 30% by mass of a glycol and up to 79.9% by mass of water of max. 5degrad. DH. The drilling fluid additives obtained are added in a concentration of 0.1 to 10 mass% of drilling fluids for subsequent drilling ,

Description

•42 9• 42 9

.24. II. 1981.24. II. 1981

Titel der Erfindung -Title of the invention -

Zusätze für Bohrspülungen Additives for drilling fluids

ϊ ϊ

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft umwoltfreundliehe und gut handhabbare Zusätze für· BohrSpülungen, die bei geologischen Erkundungs- und Förderungsbohrungen-einsetzbar sind* :The invention relates to umwoltfreundliehe and easy to handle additives for Bohrspülungen that can be used in geological exploration and production wells *:

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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, Be 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.It is known to apply drilling cuttings, to favorably influence drilling progress and to cool the drilling tool and to perform other technologically important functions depending on the geological conditions, drilling methods and drilling depths to be achieved, drilling fluids of various types and compositions. For larger drilling depths often clay-water Suspensionenj be treated with special Spülungschemikalienj such, B e protective colloids, stabilizers and Beschwerstoffenj- and drilling fluids Emul ~ sion base used? while geological exploration and production wells for shallow wells also use pure water flushes.

Es ist weiterhin bekannt, Bohrspülungen zur Verringerung der Bohrkosten reib- und verschlaißmindernde Zusätze bei-• zufügen^ um den Bohrf ort schritt· günstig zu beeinflussen,It is also known to add drilling and scouring additives to reduce the drilling costs and / or to reduce wear-increasing additives in order to influence the drilling step in a favorable manner,

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 Fettöleä 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 technologischento reduce the wear of drilling tools and effort to inechanischer energy for- to reduce the drilling β As such effects-causing additives are for example mineral oil components · vegetable and animal fat oils like bitumen and Erdölsulfönate and sulfurized tall oil known "The drilling fluids provided with the listed additives promote the drilling progress and the reduction in wear only to an insufficient extent and partly worsen the other technological

Eigenschaften. Properties.

In DD-PS 76 4-50 v/urde bereits eine mit weiteren Spülungschemikalien, wie verseiften natürlichen und synthetischen Fettsäuren, chlorgeschwefelteη Fettsäureestern ue 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 In DD-PS 76 4-50 v / urde already proposed a with further rinsing chemicals, such as saponified natural and synthetic fatty acids, chlorgeschwefelteη Fettsäureestern u e a., Ver-15, provided drilling fluid having improved friction characteristics and a reduction of tool wear as well as to improve the technological properties 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 bisIn addition, DE-AS 25 56 455 describes, for example, an aqueous drilling fluid with inorganic salts which contains dehydrated castor oil to improve lubricity. DE-OS 24-62,132 describes a drilling fluid in oil-free aqueous solution with addition of an additive consisting of colloidal asphalt and a Mixture of pulp waste liquor with an amide of a saturated or unsaturated fatty acid in the chain length range of CL ,. to C 18 , and DE-OS 27 03 734 a drilling fluid of the water-in-oil emulsion type with the addition of a surfactant based on a Monoalkylarylsulfonates in the chain length range from Co to

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-However, the well-known, including the previously proposed drilling fluid additives, has the disadvantage that on the one hand they almost exclusively represent polluting water pollutants and / or, on the other hand, are consistent, at least but highly viscous, properties.

durch, ihre Handhabung "auf" dem Bohrfeld besonders bei niedrigen Temperaturen sehr erschwert bsw» eingeschränkt wird«through, their handling "on" the borehole very difficult especially at low temperatures bsw "restricted"

Ziel dar Erfindung . .Aim of the invention. ,

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» The object of the invention is to provide additives for drilling muds which reduce the energy expenditure on. Reduce drilling ,, speed up the rate of penetration, reduce wear of drilling tools, the environment does not encumber 2.assen easily incorporated into the drilling fluid, and even at low temperatures are easy to handle "

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.'The object of the invention is to provide low-viscosity, readily water-miscible additives for drilling fluids which have a strong wetting and friction and wear-reducing effect with at the same time low foam tendency, do not represent water pollutants and have a low crystallization point.

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/oderSurprisingly, it has been found that reib ™ and wear-reducing agents are environmentally friendly and easy to handle for drilling fluids. They are obtained by combining io to 30% by weight of an alkali salt of sulfated esters, of saturated and / or unsaturated monocarboxylic acids in the chain length range from XLq to CLg and monohydric alcohols in the chain length range of C 0 to Gg, preferably C ^, 5 and / or

5 bis 25 Masse-% eines Alkalisalzes von.sulfonierten n-Alkanen im Kettenlängenbereich von C^q bis Gpg* vorzugsweise G12 bis C165 5 to 25% by mass of an alkali metal salt of sulfonated n-alkanes in the chain length range from C 1 to Gpg *, preferably G 12 to C 165

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, " ·,' -'5 to 30% by mass of a Reak.tionsprodu.ktes of a glycol in the chain length range of C ^. to G ^ q with Iropylenoxid and ethylene oxide, the Mo ratio of 2 t 1 to 1: 2, preferably 1 1, are used, wherein the reaction product has a molecular weight of 1000 to 5OOO, preferably 3000, " , '-'

Oj1 bis 10 Masse-% eines Äthaiio !amins, vorzugsweise Tri~ äthanolamin, . ' Oj1 to 10% by mass of an ethaiolamine, preferably triethanolamine,. '

0. bis 30· Masse~% eines Glykole, im Kettenlängenbereich'von Cp bis C,, und bis zu 79j9 Masse~% Wasser von max* 5 ° <3H.0 to 30 * mass% of a glycol, in the chain length range of Cp to C ,, and up to 79j9 mass% of water of max * 5 ° <3H.

Das Mischen der Komponenten erfolgt bei Raumtemperatur in beliebiger Reihenfolgeβ 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*The mixing of the components takes place at room temperature in any desired order to β Bohrspülungszusätze obtained at a concentration of Oj1 to 10 mass% j vorzugsweise- 0.5 to 1% by mass "drilling fluids for geological exploration and üförderungsbohs" stanchions added *

Ausführungsbeispieleembodiments

Beispiel IiExample II

. ·, ·

18 Masse~% des Natriumsalzes eines sulfatierten Ölsäure-» butylesters als 45 %ige wäßrige Lösung, 10 Ua.sse-% eines Eeaktionsproduktes aus Oktandiol mit18% by mass of the sodium salt of a sulfated oleic acid »butyl ester as a 45% aqueous solution, 10 Ua.sse-% of a reaction product of octanediol with

30. Mol B?opylenoxid und 30 Mol Ethylenoxd.d als 50 %ige .30. Mol B? Opylene oxide and 30 mol Ethylenoxd.d as 50%.

wäßrige lösiing undaqueous lösiing and

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·1% by weight of triethanolamine are added to 39% by volume of distilled water and homogenized with stirring. The resulting low-viscosity clear liquid is added in a concentration of 1% by mass to an aqueous drilling fluid for geological exploration and production drilling.

Beispiel 2ϊExample 2ϊ

14 Masse-% eines Natriumalkylsulfonates im Eettenlängenbereich von C^ bis G^ als 35 %ige wäßrige Lösungs 12j 5 Masse-% eines Keaktionsproduktes aus Oktandiol mit . 30 Elol Ecopylenoxid und 30 Mol Ethylenoxid als 50 %ige wäßrige Lösung} . .14% by mass of a Natriumalkylsulfonates in Eettenlängenbereich from C ^ to G ^ as a 35% aqueous solution s 12j 5% by weight of a reaction product of octanediol with. 30 Elol Ecopylenoxid and 30 moles of ethylene oxide as a 50% aqueous solution}. ,

0,5 Masse-%.Triäthanolamin und0.5% by weight of triethanolamine and

10 Masse-% Ethylenglykol werden zu 24s 5 Masse-% Wasser von 5 °.dli zugegeben und unter !Rühren bis zur Homogenität gemischt, . .10% by mass of ethylene glycol are added to 5% by volume of water at 5 ° C. for 24 s and mixed with stirring until homogeneous. ,

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» The low viscosity clear liquid is obtained to - 15 0 C and is easy to handle s-- in a concentration of OG5 mass% of an aqueous drilling fluid for geological exploration and Fördermigsbohrungen added "

Beispiel 3» 'Example 3 »'

1Oj1S Masse-% des Natriums al a es eines sulfatierten Ölsäurebuty!esters als 4.5 %ige wäßrige Lösungs '1Oj 1 S% by mass of sodium al a of a sulfated oleic acid butyl ester as 4.5% aqueous solution 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 7% by mass of an ITatriumalkylsulfonates in the chain length range of CLg "biss 0 ^ g as a 35% aqueous solution $ 10% by mass of a reaction product of octanediol with 30 moles Eropylenoxid and 30 moles of ethylene oxide as a 50% aqueous Lösimg ' s

Qs 5 Masse~'% Monoäthanolamini und -Qs 5 mass ~ '% mono ethanol amini and -

15 Masse~% Eoopylenglykol werden au 20?5 Masse-% V/asser von 5 ° dH zugegeben und unter Rühren bis zur Homogenität • gemischt. '15% by weight of ethylene glycol are dissolved in 20 ? 5% by mass of 5 ° dH added and mixed with stirring until homogeneous. '

Die erhaltene niedrigviskose klare Flüssigkeit wird inThe resulting low-viscosity clear liquid is dissolved in

<22O einer Konzentration von 2 Masse-?» einer Bohrspülung auf der Basis einer. Ton-Wasser-Suspension für geologische Eriamdungs- und Förderungsbohruiigen gugesetste <22O of a concentration of 2 mass- »a drilling fluid based on a. Clay-water suspension for geological exploration and production wells gugesetst e

Die nach der erfindungsgemäßen Lösung hergestellten Zusätze für Bolirspülungen weisen bei vergleichbarer reib- und ver-The additives for bolus rinses prepared according to the solution according to the invention have comparable friction and release properties.

schleißmindernder Wirkung gegenüber. entsprechen,den Produk-. ten des Standes der Technik die Vorteile aufs- 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«wear-reducing effect. correspond to the product. Of the prior art, the advantages on s - that they too. remain fluid at lower temperatures and are therefore easy to handle ? easy to incorporate into the drilling fluid, to have a very strong wetting effect and not to present water pollutants «

Trotz der hohen Benetsungsfestigkeit besitzt die erfindungsgemäße Kombination nur eine geringe Schaumneigungs 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«"Despite the high Benetsungsfestigkeit the inventive combination has a low tendency to foam s so that an addition of defoamers is not necessary "Aufgrunddesseη5 that the inventive products are not water pollutants is s possible. s also to use them in problematic water management areas. "

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«,The surprisingly strong influence of the drilling fluid additives according to the invention on the progress of the drilling should be explained by the fact that the addition of the drilling fluid gives a very low interfacial tension, so that the so-called Rehbinder effect can come to fruition. Thereafter, the surfactant solution penetrates existing rock microcracks and fissures and reduces the energy required to remove the material, which in turn results in reduced wear, increased drilling speed, and increased tool life. "

Claims (1)

_ 7 ~ .
Erfinäangsanspruob. '
_ 7 ~.
Erfinäangsanspruob. '
1β Zusätze für· Bohrspülungen j, die 'bei geologischen Bohrungen eingesetzt werden, "bestehend aus wäßrigen Lo- sungen von organischen Verbindungen^ gekennzeichnet·' dadurch^ daß sies 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/oder1 β additives for · drilling fluids j 'are used in geological drilling, "consisting of aqueous Lo solutions of organic compounds ^ in ·' characterized ^ that they s based on the finished product, from 10 to 30% by weight of an alkali salt of sulfated esters of saturated and / or unsaturated monocarboxylic acids in the Eettenlängenbereich of G ^, q to 0 ^ g and monovalent Ali; oho.len ira chain length range of G 9 to Cg and / or 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 werdens 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 5 to 25% by mass of an alkali metal salt of sulfonated n-alkanes in the chain length range from G ^ q to G2Q9 5 to 30% by mass of a reaction product of a glycol in the chain length range from G ^ to Q ^ q with propylene oxide and ethylene oxide ,. in the molar ratio of 2! S are used 2 wherein the reaction product has a M.olekulai'gewicht from 1000 to 5OQO .0.1 to 10 mass% of a Äthanolainins, O to 30 ingot of a glycol, in the chain length range of O 2 to ß ^ 1 to 1, and up to 79? 9% by mass water of max. 5 dll be available e 2Φ Züsätsse fü'ßj Boü3?spüliuigen nach Punkt 1S gekennzeichnet dadurch, daß sie in einer Konzentration von 0?1 bis 10 Masse-% Bohrspülungen für geologische Bohrungen auge se tat werden» 2 Φ Additions to Boil3 Wash according to point 1 S, characterized in that they are in a concentration of 0 ? 1 to 10% by mass of drilling muds for geological drilling will be done »
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989001491A1 (en) * 1987-08-21 1989-02-23 Stiftelsen For Industriell Og Teknisk Forskning Ve Base fluid for the preparation of fluids applicable in connection with exploitation of petroleum reservoirs

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989001491A1 (en) * 1987-08-21 1989-02-23 Stiftelsen For Industriell Og Teknisk Forskning Ve Base fluid for the preparation of fluids applicable in connection with exploitation of petroleum reservoirs

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