DE102008008250A1

DE102008008250A1 - Auf organischen Aminsulfaten basierende Reinigungsmittel für Bohreinrichtungen

Info

Publication number: DE102008008250A1
Application number: DE102008008250A
Authority: DE
Inventors: Heinz Müller; Diana MÄKER
Original assignee: Cognis Oleochemicals GmbH
Current assignee: Emery Oleochemicals GmbH
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2009-08-20
Also published as: EP2240550A1; WO2009098309A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO3-R1R2R3NH+, in der R für einen gesättigten, ungesättigten, verzweigten oder linearen Alkyl-Rest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und R1, R2 und R3 für einen gesättigten, ungesättigten, verzweigten oder linearen Hydroxyalkyl-Rest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder für ein Wasserstoffatom stehen, wobei die Reste R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sein können, stehen, zur Reinigung von Bohrlöchern, Bohreinrichtungen oder Bohrklein. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Reinigen der Oberflächen von Bohrlöchern, Bohreinrichtungen oder Bohrklein, ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrloches sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Öls oder eines Gases.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺, ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen von Bohrlöchern, Bohreinrichtungen oder Bohrklein, ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrloches sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Öls oder eines Gases.
Beim Erbohren und Fördern von Erdöl- oder Erdgasvorkommen müssen an vielen Stellen Reinigungsschritte eingefügt werden, um einen problemlosen Ablauf des Bohr- und Förderprozesses zu gewährleisten. So muss das Bohrloch nach der eigentlichen Bohrung für die Förderung von Öl oder Gas vorbereitet werden (Komplettierung). Dazu wird zur Stabilisierung des Bohrlochs ein äußeres Rohr, das so genannte „casing" oder Futterohr, eingebracht und einzementiert. Der Zement wird in einer wässrigen, flüssigen Form durch das Rohr geleitet, tritt am unteren Ende des Casings aus und erhärtet zwischen Bohrlochwand und äußerem Rohr. Um einen optimalen Zementierungsprozess zu gewährleisten, ist es notwendig, die Bohrlochwand und die Casings von anhaftenden Resten der Bohrspülung und feinteiligen, anhaftenden Feststoffen zu befreien. Anderenfalls besteht die Gefahr, dass Hohlräume oder Kanäle in der Betonschicht entstehen, die die Stabilität des Betons verringern. Außerdem können Reste der Bohrspülung mit dem Zement eine gelatinöse Masse ausbilden, die das Abbinden des Zements verhindert, was ebenfalls zu einer verringerten Stabilität des Zementmantels führt.
Nachdem das Casing in das Bohrloch eingebracht worden ist, wird das eigentliche Förderrohr, das einen kleineren Durchmesser als das Casing hat, installiert. Zwischen die äußere Wand des Förderrohrs und der inneren Wand des Casings wird noch eine Dichtungsflüssigkeit eingebracht. Vor dem Einbringen der Dichtungsflüssigkeit, dem so genannten „packer-fluid", wird der Ringraum zwischen Casing und Förderrohr gereinigt, insbesondere müssen alle feinteiligen Feststoffe, die noch an der Casing- oder Förderrohrwand anhaften, entfernt werden, um die Leistung der Dichtungsflüssigkeit zu gewährleisten.
Die Auswahl des für die oben geschilderten Aufgaben geeigneten Reinigungsmittels ist auch von der Art der eingesetzten Bohrspülung abhängig. Man kann prinzipiell zwischen wasser- und ölbasierten Spülungen unterscheiden. Heute werden häufig ölbasierte Spülungen eingesetzt, entweder als sogenannte „true-oil-muds", d. h. Spülungen, die kein oder nur untergeordnete Mengen, meist unter 50 Gew.%, bezogen auf die Spülung, dispergiertes Wasser enthalten, oder so genannte „invert muds", die zwischen 5 und 45 Gew.-% Wasser als dispergierte Phase enthalten, also eine W/O-Emulsion ausbilden. Außerdem sind wasserbasierte O/W-Emulsionen bekannt, die in einer geschlossenen wässrigen Phase eine heterogen, feindisperse Ölphase enthalten. Als Ölphase werden üblicherweise Petroleumprodukte, wie Mineral- oder Dieselöle eingesetzt. Aufgrund der sich immer weiter verschärfenden ökologischen Anforderungen wurden aber in jüngerer Zeit auch synthetische Ölphasen entwickelt, die beispielsweise Ester bestimmter Fettsäuren enthalten. Bohrspülungen auf Basis derartiger Esteröle werden exemplarisch in den Druckschriften EP-A-0 386 636 , EP-A-0 374 671 und EP-A-0 374 672 beschrieben und zeigen gegenüber Petroleumprodukten in Bezug auf ihre biologischen Abbaubarkeit und Toxizität deutlich verbesserte Eigenschaften.
Die Reinigungsmittel werden, ähnlich wie der Zement beim Zementierungsprozess, in flüssiger Form durch das Bohrgestänge nach unten gepumpt, treten an der Sohle des Bohrlochs aus und werden im Ringraum zwischen Rohr und Bohrlochwand nach oben gespült. Dabei lösen sie Reste der Bohrspülung und an den Oberflächen anhaftende Feststoffteilchen ab und transportieren diese aus dem Bohr loch heraus. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in der WO-A-94/29570 im Detail beschrieben. Man setzt die Mittel üblicherweise in Form von wässrigen oder nichtwässrigen Lösungen bzw. Dispersionen ein. Sie können aber auch in konzentrierter Form direkt der Bohrspülung zugesetzt werden. Reinigungsmittel für die oben geschilderten Aufgaben können beispielsweise Mischungen von Citronensäure, Pyrophosphat und Kaliumsalzen sein, die in fester oder gelöster Form verwendet werden. Diese Mittel eignen sich sowohl für true-oil- als auch für Invert-Bohrspülungen.
Die WO-A-95/17244 beschreibt eine Zusammensetzung zum Reinigen von ölverschmutzten Oberflächen, die Tenside mit HLB-Werten von mindestens 8 aufweisen, in Kombination mit einem Öl enthalten. Als bevorzugte Tenside werden ethoxylierte Sorbitanfettsäureester genannt. Nun zeigen Mittel auf Basis von ethoxylierten Sorbitanfettsäureestern zwar eine gute Reinigungswirkung, aber in Bezug auf die biologische Abbaubarkeit und die Toxizität können derartige Mittel noch nicht alle Anforderungen, die eine sich zunehmend verschärfende Umweltgesetzgebung fordert, erfüllen.
In der WO-A-98/19043 werden spezifische Sojapolyolalkoxylate als hochwirksame Reinigungsmittel für Bohrlöcher bzw. Bohrgeräte offenbart, während WO-A-2006/007977 die Verwendung von Lithiumsalzen von Fettalkoholsulfaten zum Reinigen von Bohrlöchern, Bohrgeräten oder Bohrklein lehrt.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile im Zusammenhang mit Reinigungsmitteln für Bohrlöcher, Bohreinrichtungen oder Bohrklein mindestens teilweise zu überwinden.
Insbesondere lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsmittel zum Reinigen von Bohrlöchern, Bohreinrichtungen oder Bohrklein anzugeben, welches nicht nur toxikologisch unbedenklich ist, sondern sich zudem im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Reinigungsmitteln durch eine verbesserte Ökotoxizität bei vergleichbaren Anwendungseigenschaften, insbesondere bei vergleichbarer Meerwasserlöslichkeit oder Reinigungskraft, auszeichnet.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet die Verwendung einer Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ in der
R für einen gesättigten, ungesättigten, verzweigten oder linearen Alkyl-Rest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, noch mehr bevorzugt 10 bis 14 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt 12 Kohlenstoffatomen, und
R¹, R² und R³ für einen gesättigten, ungesättigten, verzweigten oder linearen Hydroxyalkyl-Rest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, noch mehr bevorzugt 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt 2 Kohlenstoffatomen, oder für ein Wasserstoffatom stehen, wobei die Reste R¹, R² und R³ gleich oder verschieden sein können,
zur Reinigung von Bohrlöchern, Bohreinrichtungen oder Bohrklein.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass nicht die gesamte Menge der Verbindung mit der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ in derjenigen Form vorliegen muss, in der das Alkylsulfat deprotoniert und das Hydroxyalkylamin protoniert ist (wie in der Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ angedeutet). Vielmehr kann in Abhängigkeit des pH-Wertes der Zusammensetzung, in der die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ vorliegt, auch das Alkylsulfat zumindest teilweise protoniert und das Hydroxyalkylamin zumindest teilweise deprotoniert sein kann (so dass die Verbindung zumindest teilweise auch durch die allgemeine Formel R-O-SO₃H·R¹R²R³N beschrieben werden kann) Bei den Anionen R-O-SO₃ ^– (Alkylsulfate) handelt es sich vorzugsweise um die Sulfatierungsprodukte primärer Alkohole, vorzugsweise um die Sulfatierungsprodukte von Fettalkoholen. Sie sind erhältlich durch die Umsetzung von Fettalkoholen mit konzentrierter Schwefelsäure, gasförmigem Schwefeltrioxid, Chlorsulfonsäure oder Amidosulfonsäure. Fettalkoholsulfate zeigen eine gute Wasserlöslichkeit, geringe Härteempfindlichkeit und bei ausreichender Kettenlänge ein hohes Waschvermögen. Typische Beispiele für Alkylsulfate, die im Sinne der Erfindung Anwendung finden können, sind die Sulfatierungsprodukte von Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol und Erucylalkohol sowie deren technische Gemische, die durch Hochdruckhydrierung technischer Methylesterfraktionen oder Aldehyden aus der Roelen'schen Oxosynthese erhalten werden können. Besonders bevorzugt sind Alkylsulfate auf Basis von Fettalkoholen mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, noch mehr bevorzugt solche auf der Basis von Fettalkoholen mit 10 bis 14 Kohlenstoffatomen, wobei Laurylsulfat als Anion R-O-SO₃ ^– am meisten bevorzugt ist.
Weiterhin kann es sich bei der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ auch um ein Gemisch handeln, welches verschiedene Alkylsulfate beinhaltet. In diesem Zusammenhang ist es jedoch insbesondere bevorzugt, dass mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 95 Gew.-% der Anionen R-O-SO₃ ^– aus Laurylsulfat bestehen.
Im Zusammenhang mit dem Kation R¹R²R³NH⁺ ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass mindestens einer der Reste R¹, R² oder R³ ein -CH₂CH₂-OH-Rest ist. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, dass das Kation R¹R²R³NH⁺ ein Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Ammoniumsalz des Monoethanolamins, des Diethanolamins, des Triethanolamins oder einer Mischung aus mindestens zwei davon ist, wobei das Ammoniumsalz des Monoethanolamins besonders bevorzugt ist.
Ebenso wie bei dem Anion R-O-SO₃ ^– kann es sich bei der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ auch um ein Gemisch handeln, welches verschiedene Kationen R¹R²R³NH⁺ beinhaltet. In diesem Zusammenhang ist es jedoch insbesondere bevorzugt, dass mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 95 Gew.-% der Kationen R¹R²R³NH⁺ aus dem Ammoniumsalz des Monoethanolamins bestehen.
Erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugt als Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ ist eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Monoethanolaminlaurylsulfat, Diethanolaminlaurylsulfat, Triethanolaminlaurylsulfat oder eine Mischung aus mindestens zwei dieser Sulfate, wobei Monoethanolaminlaurylsulfat am meisten bevorzugt ist.
Die Herstellung der Verbindung mit der allgemeinen Formel R-O-SO₃-R¹R²R³NH⁺ kann beispielsweise durch Vermischen des Anions in der protonierten Form, beispielsweise der Laurinschwefelsäure, mit der entsprechenden R¹R²R³N-Verbindung in der Basenform, beispielsweise mit Monoethanolamin, Diethanolamin. Triethanolamin oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Basen, erfolgen. Im Falle eines Einsatzes von Monoethanolaminlaurylsulfat als Verbindung mit der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ kann diese Verbindung auch kommerziell, beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Texapon^® von der Firma Cognis GmbH, Deutschland, bezogen werden.
Gemäß einer besonderen Ausfünhrungsform der erfindungsgemäßen Verwendung der Verbindung mit der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ kann diese in Kombination mit einem alkoxylierten Fettalkohol eingesetzt werden, wobei insbesondere ethoxylierte Fettalkohole und hier insbesondere mit 2 bis 10 Ethylenoxid-Einheiten, besonders bevorzugt mit 2 bis 8 Ethylenoxid-Einheiten, noch mehr bevorzugt mit 2 bis 6 Ethylenoxid-Einheiten und am meisten bevorzugt mit 4 Ethylenoxid-Einheiten ethoxylierte Fettalkohole bevorzugt sind. Als Fettalkohole kommen insbesondere C₆- bis C₁₈-Fettalkohole, noch mehr bevorzugt C₈- bis C₁₂-Fettalkohole in Betracht, wobei C₈-Fettalkohole am meisten bevorzugt sind. Geeignete Fettalkohole sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol und Erucylalkohol.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte alkoxylierte Fettalkohole, welche in Kombination mit der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ eingesetzt werden können, sind insbesondere mit 4 Ethylenoxid-Einheiten ethoxy lierte C₈-Fettalkohole, wie sie beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Dehydol^® 04 von der Firma Cognis erhältlich sind.
Im Zusammenhang mit dem kombinierten Einsatz der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ und dem alkoxylierten Fettalkohol ist es weiterhin bevorzugt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^– R¹R²R³NH⁺ und der alkoxylierte Fettalkohol in einem relativen Gewichtsverhältnis in einem Bereich von 5:1 bis 1:5, besonders bevorzugt von 4:1 bis 1:4 und am meisten bevorzugt von 2:1 bis 1:2 eingesetzt werden, wobei insbesondere im Falle eines mit 4 Ethylenoxid-Einheiten ethoxylierten C₈-Fettalkohols als alkoxylierter Fettalkohol der Einsatz in einem relativen Verhältnis Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺:alkoxyliertem Fettalkohol von 1,5:1 bis 1:1,5 und insbesondere von 1:1 vorteilhaft ist. Dabei können die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ und der alkoxylierte Fettalkohol in Form getrennter Lösungen oder in einer einzigen Lösung, in der beide Verbindungen vorliegen, eingesetzt werden, wobei der Einsatz in einer einzigen Lösung besonders bevorzugt ist. In dieser Lösung liegen diese beiden Verbindungen dann in den vorstehend genannten, relativen Mengenverhältnissen vor.
Gemäß einer anderen, besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung der Verbindung mit der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ kann diese in Kombination mit einer Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H–O]_n-R⁶-COOH, eingesetzt werden, in der
R⁴ für einen gesättigten, ungesättigten, verzweigten oder linearen Alkyl-Rest mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R⁵ für einen Methyl-Rest oder für ein Wasserstoffatom, besonders bevorzugt für ein Wasserstoffatom,
n für eine ganze Zahl in einem Bereich von 2 bis 20, besonders bevorzugt 3 bis 16 und am meisten bevorzugt 4 bis 6, und
R⁶ für einen Alkylen-Rest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt für einen Methylen-Rest stehen.
Denkbar als Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H–O]_n-R⁶-COOH ist insbesondere auch eine Mischung, in der mindestens zwei verschiedene Verbindungen der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H–O]_n-R⁶-COOH enthalten sein können, wobei sich diese zwei verschiedenen Verbindungen beispielsweise in ihrem Rest R⁴, in der Anzahl der Ethylenoxid- oder Propylenoxid-Einheiten oder in beidem unterscheiden können.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist der Einsatz einer Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H-O]_n-R⁶-COOH, in der

– R⁴ für einen gesättigten Alkyl-Rest mit 8 Kohlenstoffatomen, R⁵ für ein Wasserstoffatom, n für die Zahl 5 und R⁶ für einen Methylen-Rest stehen,
– R⁴ für einen gesättigten Alkyl-Rest mit 8 Kohlenstoffatomen, R⁵ für ein Wasserstoffatom, n für die Zahl 8 und R⁶ für einen Methylen-Rest stehen, oder
– R⁴ für einen gesättigten Alkyl-Rest mit 12 oder 14 Kohlenstoffatomen, R⁵ für ein Wasserstoffatom, n für die Zahl 10 und R⁶ für einen Methylen-Rest stehen.

In diesem Zusammenhang insbesondere bevorzugt sind beispielsweise die kommerziell von der Firma Kao unter dem Handelsnamen Akypo^® erhältlichen Produkte, wie Akypo^® LF1 (Ethercarbonsäure auf Basis von Octanol, ethoxyliert mit 5 Mol Ethylenoxid), Akypo^® LF 2 (Ethercarbonsäure auf Basis von Octanol, ethoxyliert mit 8 Mol Ethylenoxid), Akypo^® RLM 100 (Ethercarbonsäure auf Basis von C₁₂/₁₄-Alkohol, ethoxyliert mit 10 Mol Ethylenoxid). Eine erfindungsgemäß geeignete Mischung, in der mindestens zwei verschiedene Verbindungen der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H-O]_n-R⁶-COOH enthalten sein können, ist beispielsweise das von der Firma Kao unter dem Handelsnamen Akypo^® LF 4 erhältliche Produkt, welches eine Mischung aus einer Verbindung, in der R⁴ für einen Heptyl-Rest, R⁵ für ein Wasserstoffatom, n für die Zahl 9 und R⁶ für einen Methylen-Rest stehen, und einer Verbindung, in der R⁴ für einen Hexyl-Rest, R⁵ für ein Wasserstoffatom, n für die Zahl 4 und R⁶ für einen Methylen-Rest stehen, darstellt.
Im Zusammenhang mit dem kombinierten Einsatz der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ und der Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H-O]_n-R⁶-COOH ist es weiterhin bevorzugt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ und die Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H–O]_n-R⁶-COOH in einem relativen Gewichtsverhältnis in einem Bereich von 5:1 bis 1:5, besonders bevorzugt von 4:1 bis 1:4 und am meisten bevorzugt von 2:1 bis 1:2 eingesetzt werden, wo bei insbesondere im Falle einer mit 6 Ethylenoxid-Einheiten ethoxylierten C₈-Ethercarbonsäure als Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H-O]_n-R⁶-COOH der Einsatz in einem relativen Verhältnis Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺:Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H–O]_n-R⁶-COOH von 1,5:1 bis 1:1,5 und insbesondere von 1:1 vorteilhaft ist. Auch hier können die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ und die Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H–O]_n-R⁶-COOH in Form getrennter Lösungen oder in einer einzigen Lösung, in der beide Verbindungen vorliegen, eingesetzt werden, wobei der Einsatz in einer einzigen Lösung besonders bevorzugt ist. In dieser Lösung liegen diese beiden Verbindungen dann in den vorstehend genannten, relativen Mengenverhältnissen vor.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ in Form einer wässrigen Zusammensetzung, bei der es sich beispielsweise um eine wässrige Lösung, eine wässrige Dispersion oder eine Öl-in-Wasser-Emulsion handeln kann, beinhaltend

(α1) 0,1 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 35 Gew.-%, ferner bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-% und am meisten bevorzugt 1,2 bis 10 Gew.-% der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺,
(α2) 0 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 35 Gew.-%, ferner bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-% und am meisten bevorzugt 1,2 bis 10 Gew.-% weitere, von der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ verschiedene Additive, wobei als Additive auch die vorstehend genannten alkoxylierten Fettalkohol oder die vorstehend genannte Verbindung der allgemeinen Formel R⁴O-[CH₂CR⁵H-O]_n-R⁶-COOH enthalten sein können, sowie
(α3) 1 bis 99,9 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 99 Gew.-%, ferner bevorzugt 70 bis 98 Gew.-% und am meisten bevorzugt 80 bis 97,6 Gew.-% Wasser,

Insbesondere die Menge der Komponente (α1) in der wässrigen Zusammensetzung kann variieren und wird an die Art und den Umfang der Verschmutzung angepasst.
Als von der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ verschiedene Additive (α2) kommen, neben den bereits vorstehend genannten alkoxylierten Fettalkoholen oder neben der bereites vorstehend genannten Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H-O]_n-R⁶-COOH, insbesondere Beschwerungsmittel, fluid-loss Additive, viskositäts-regulierende Additive, Netzmittel oder Salze in Betracht. Es gelten hier die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten für die Zusammensetzung der jeweiligen Behandlungsflüssigkeiten.
Auch die Mitverwendung organischer Polymerverbindungen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs kann sich als vorteilhaft erweisen. Zu nennen sind hier insbesondere Stärke oder chemisch modifizierte Stärken, Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose, Guargum, Synthangum oder auch rein synthetische wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare Polymerverbindungen, insbesondere von der Art der hochmolekularen Polyacrylamidverbindungen mit oder ohne anionische bzw. kationische Modifikation.
Weiterhin als Additiv einsetzbar sind Verdünner zur Viskositätsregulierung, wo bei diese Verdünner organischer oder anorganischer Natur sein können und beispielhaft unter anderem Tannine und/oder Qebracho-Extrak, Lignit sowie Lignitderivate, insbesondere Lignosulfonate, umfassen.
Die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ wird erfindungsgemäß zur Reinigung von Bohrlöchern, insbesondere der Wände von Bohrlöchern, von Förder- oder Futterrohren oder von Wänden des Casings, sowie zum Reinigen von Bohreinrichtungen oder von Bohrklein verwendet.
Unter Bohreinrichtungen fallen insbesondere Bohrgeräte, wie beispielsweise der Bohrturm, der Bohrstrang, insbesondere das Bohrgestänge und der Bohrmeißel, Reinigungsanlagen, Anlage zur Feststoffentsorgung, insbesondere Schüttelsiebe oder Zentrifugen, Pumpen, Motoren oder Getriebe, oder aber die Bohrplattform oder Teile davon. Zur Reinigung der Bohreinrichtungen wird die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺, vorzugsweise in Form der vorstehend beschriebenen, wässrigen Zusammensetzung auf die Oberflächen der Gegenstände aufgesprüht oder aufgetragen oder die zu reinigenden Gegenstände werden in die wässrige Zusammensetzungen eingetaucht. Dabei lösen sich die Verunreinigungen von den Oberflächen. Anschließend werden die Oberflächen so mit Wasser in Kontakt gebracht, dass die Mittel zusammen mit den Verunreinigungen entfernt werden, beispielsweise indem die Oberfläche mit einem Wasserstrahl abgespritzt werden.
Weiterhin lässt sich die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ zum Reinigen von Bohrklein verwenden, den sogenannten „cuttings". Diese fallen beim Erbohren an und müssen bei off-shore-Bohrungen auf den Seeboden in der Umgebung der Bohrplattform abgelagert werden, was zu einem starken Eintrag von Mineralöl in die Umwelt führen kann. Um eine ökologische Belastung des Meeres weitgehend zu vermeiden, werden die cuttings vor her gereinigt und von den Resten der Bohrspülung befreit. Die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ kann zu allen dem Fachmann bekannten Reinigungsvorgängen, die im Bereich der Erdreichbohrungen auftreten, sowohl bei off-shore-Bohrungen als auch bei Bohrungen an Land, verwendet werden. Dazu gehört insbesondere die Entfernung von Paraffinablagerungen von Bohrlochwänden. Üblicherweise werden Bohrlöcher gereinigt, indem eine Reinigungsflüssigkeit unter Druck durch das Bohrloch gepumpt wird und durch die Reinigungsflüssigkeit die Ablagerungen von den Wänden des Bohrlochs entfernt werden. Anschließend werden die Verunreinigungen mit der Flüssigkeit aus dem Bohrloch transportiert.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Verfahren zum Reinigen der Oberflächen von Bohrlöchern, Bohreinrichtungen oder Bohrklein, wobei die Oberflächen zunächst mit einer Reinigungsflüssigkeit beinhaltend die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^– R¹R²R³NH⁺, bei der es sich vorzugsweise um eine wässrigen Zusammensetzung, wie vorstehend beschrieben, handelt, in Kontakt gebracht und gegebenenfalls die Oberflächen anschließend mit Wasser abgespült werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Reinigen der Oberflächen von Bohrlöchern beinhaltet dieses die Verfahrensschritte

(β1) das Bohren eines Bohrloches in die Erde mittels eines über ein Bohrgestänge angetriebenen Bohrkopfes,
(β2) das Einführen eines Futterrohres in das Bohrloch, sowie
(β3) das Einführen von Zement in zumindest einen Teilbereich des Zwischenraumes zwischen der Außenseite des Futterrohres und den Wandungen des Bohrloches,

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Reinigen der Oberflächen von Bohreinrichtungen beinhaltend dieses den Verfahrensschritt des Bohrens eines Bohrloches in die Erde mittels eines über ein Bohrgestänge angetriebenen Bohrkopfes, wobei die Reinigungsflüssigkeit beinhaltend die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ zumindest teilweise durch den Bohrkopf hindurch geführt, vorzugsweise zumindest teilweise durch diesen hindurch zirkuliert wird, wobei dieses Hindurchführen bzw. dieses Zirkulieren mindestens teilweise während der Anwesenheit des Bohrkopfes in dem Bohrloch erfolgt.
Als Bohreinrichtungen, deren Oberfläche mit der Reinigungsflüssigkeit gereinigt werden können, kommen wiederum insbesondere Bohrgeräte, wie beispielsweise der Bohrturm, der Bohrstrang, insbesondere das Bohrgestänge und der Bohrmei ßel, Reinigungsanlagen, Anlage zur Feststoffentsorgung, insbesondere Schüttelsiebe oder Zentrifugen, Pumpen, Motoren oder Getriebe, oder aber die Bohrplattform oder Teile davon in Betracht.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrloches, beinhaltend die Verfahrensschritte

(β1) das Bohren eines Bohrloches in die Erde mittels eines über ein Bohrgestänge angetriebenen Bohrkopfes,
(β2) das Einführen eines Futterrohres in das Bohrloch,
(β3) das Einführen von Zement in zumindest einen Teilbereich des Zwischenraumes zwischen der Außenseite des Futterrohres und den Wandungen des Bohrloches,
(β4) gegebenenfalls das Einführen eines Förderrohres in das Futterrohr,
(β5) gegebenenfalls das Einführen einer Dichtungsflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen der Außenseite des Förderrohres und den der Innenseite des Futterrohres,

₃

^–

¹

²

³

⁺

₃

^–

¹

²

³

⁺

Als Dichtungsflüssigkeit, welche im Verfahrensschritt (β5) in den Zwischenraum zwischen der Außenseite des Förderrohres und den der Innenseite des Futterrohres eingeführt wird, können alle dem Fachmann zu diesem Zweck bekannten Materialien eingesetzt werden. Als Beispiel seien an dieser Stelle diejenigen Dichtungsflüssigkeiten genannt, die in der US 7,219,735 beschrieben werden.
Einen weiteren Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Verfahren zur Herstellung eines Öls oder eines Gases, welches neben den vorstehend genannten Verfahrensschritten (β1) bis (β3) und gegebenenfalls (β4) und

(β5) auch die Verfahrensschritte
(β6) das Fördern von Öl oder Gas durch das Bohrloch, sowie
(β7) das Reinigen oder Raffinieren des geförderten Öls oder Gases,

₃

^–

¹

²

³

⁺

Die Erfindung wird nun anhand nicht limitierender Beispiele näher erläutert.
BEISPIELE
1. Messung der Reinigungseffekte
Es wurden Tests mit den erfindungsgemässen Reinigungsmitteln durchgerührt. Dazu wurden jeweils 8 g einer Bohrspülung mit einem Pinsel auf die Innenseite eines (vorab gewogenen) Messbechers aufgetragen. Anschließend wurden 250 ml der 1,5 gew.-%igen (bezogen auf die Menge an Aktivsubstanz) wässerigen Reinigungslösung in den Becher gegeben und 3 Minuten in einem IKA-Laborrührer bei 700 UpM gerührt.
Der Messbecher wird mit der Öffnung nach unten für 2 Minuten auf ein Filterpapier gestellt. Danach wird das Gewicht des Messbechers bestimmt. Die Gewichtsabnahme ist ein Mass für die Reinigungsleistung. Würde theoretisch der Messbecher das Gewicht vor der Messung erreichen, würde dies als 100%-ige Reinigungsleistung gewertet.

Die Bohrspülung wies die folgende Zusammensetzung auf:

Esteröl C₈-C₁₄-Fettsäure-2-ethylhexylester	250 ml
Emulgator (Amidoamin)	10 g
Fluid-loss Additiv (hydrophobierter Lignit)	10 g
Lime	12 g
CaCl₂ × 2H₂O	27 g
Beschwerer (Calciumcarbonat)	100 g
BaSO₄	100 g
Hymond Prima Clay	43 g
Wasser	84 g

Das Öl/Wasser-Verhältnis betrug 75:25. Die Bohrspülung wurde bei 200°F (93°C) für 16 Stunden gealtert. Die Ergebnisse des Tests sind in der Tabelle 1 aufgeführt:
Folgende Reinigungslösungen wurden eingesetzt und folgende Reinigungseffekte wurden erzielt: Tabelle 1

Beispiel	Produkt	Tensid in der Reinigungslösung [Gew.-%]¹⁾	Reinigungs kraft [%]
Vergleichsbeispiel 1	Li-Laurylsulfat C₈-C₁₂	1,5	55,1
Vergleichsbeispiel 2	C₈-Ethercarbonsäure mit 6 Ethylenoxid-Einheiten	1,5	44,0
Vergleichsbeispiel 3	C₈-Fettalkohol mit 4 Ethylenoxid-Einheiten	1,5	43,5
Beispiel 1	Monoethanolaminlaurylsulfat	1,5	69,3
Beispiel 2	Monoethanolaminlaurylsulfat + C₈-Ethercarbonsäure mit 6 Ethylenoxid-Einheiten (1:1)	1,5	75,6
Beispiel 3	Monoethanolaminlaurylsulfat + C₈-Fettalkohol mit 4 Ethylenoxid-Einheiten (1:1)	1,5	89,8

¹⁾ Bei Tensidgemischen (Beispiele 2 und 3) lagen 0,75 Gew.-% des Monoethanolaminlaurylsulfates und 0,75 Gew.-% der C₈-Ethercarbonsäure mit 6 Ethylenoxid-Einheiten bzw. des C₈-Fettalkohols mit 4 Ethylenoxid-Einheiten in der Reinigungslösung vor.

In einem weiteren Test wurde die Toxizität und die biologische Abbaubar keit der erfindungsgemässen Hydroxyalkylamin-Salze im Vergleich zur biologischen Abbaubarkeit der WO-A-2006/007977 beschriebenen Lithiumsalze gestestet. Die Toxizität wurde an Zellen der Gattung Arcatia tonsa (nach ISO 10253, 1988) gemessen. Die Bestimmung des biologischen Abbaus erfolgte durch einen aerober Abbautest (Marine Bodies ISO/TC 147/SC 5AVG 4 N 141). Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 wiedergegeben: Tabelle 2

Beispiel Produkt Toxizität 48 h LC50 [mg/ml)

Vergleichsbeispiel 4 Li-Laurylsulfat 14

Beispiel 4 Monoethanolaminlaurylsulfat 21
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0386636 A [0004]
- EP 0374671 A [0004]
- EP 0374672 A [0004]
- WO 94/29570 A [0005]
- WO 95/17244 A [0006]
- WO 98/19043 A [0007]
- WO 2006/007977 [0007]
- US 7219735 [0038]
- WO 2006/007977 A [0045]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ISO 10253, 1988 [0045]
- ISO/TC 147/SC 5AVG 4 N 141 [0045]

Claims

Verwendung einer Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ in der R für einen gesättigten, ungesättigten, verzweigten oder linearen Alkyl-Rest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und R¹, R² und R³ für einen gesättigten, ungesättigten, verzweigten oder linearen Hydroxyalkyl-Rest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder für ein Wasserstoffatom stehen, wobei die Reste R¹, R² und R³ gleich oder verschieden sein können, stehen, zur Reinigung von Bohrlöchern, Bohreinrichtungen oder Bohrklein.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Rest R ein gesättigter, ungesättigter, verzweigter oder linearer Alkyl-Rest mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist.
Verwendung nach Anspruch 2, wobei das Anion R-O-SO₃ ^– Laurinsulfat ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Reste R¹, R² oder R³ ein -CH₂CH₂-OH-Rest ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kation R¹R²R³NH⁺ ein Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Ammoniumsalz des Monoethanolamins, des Diethanolamins, des Triethanolamins oder einer Mischung aus mindestens zwei davon ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ Monoethanolaminlaurylsulfat ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ in Kombination mit einem alkoxylierten Fettalkohol eingesetzt wird.
Verwendung nach Anspruch 7, wobei der alkoxylierte Fettalkohol ein mit 2 bis 10 Ethylenoxid-Einheiten ethoxylierter C₆- bis C₁₈-Fettalkohol ist.
Die Verwendung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ und der alkoxylierte Fettalkohol in einem relativen Gewichtsverhältnis in einem Bereich von 5:1 bis 1:5 eingesetzt werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ in Kombination mit einer Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H-O]_n-R⁶-COOH, in der R⁴ für einen gesättigten, ungesättigten, verzweigten oder linearen Alkyl-Rest mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen, R⁵ für einen Methyl-Rest oder für ein Wasserstoffatom, n für eine ganze Zahl in einem Bereich von 2 bis 20, und R⁶ für einen Alkylen-Rest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht.
Verwendung nach Anspruch 10, wobei R⁴ für einen gesättigten Alkyl-Rest mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, R⁵ für ein Wasserstoffatom, n für eine ganze Zahl in einem Bereich von 4 bis 8, und R⁶ für einen Methylen-Rest steht.
Die Verwendung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺ und die Verbindung der allgemeinen Formel R⁴-O-[CH₂CR⁵H–O]_n-R⁶-COOH in einem relativen Gewichtsverhältnis in einem Bereich von 5:1 bis 1:5 eingesetzt werden.
Die Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung der allgemeinen Formel R-OSO₃ ^–R¹R²R³NH^± in Form einer wässrigen Zusammensetzung beinhaltend (α1) 0,1 bis 50 Gew.-% der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^– R¹R²R³NH⁺, (α2) 0 bis 50 Gew.-% weitere, von der Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^– R¹R²R³NH⁺ verschiedene Additive, sowie (α3) 1 bis 99,9 Gew.-% Wasser, wobei die Summe der Komponenten (α1) bis (α3) 100 Gew.-% beträgt, eingesetzt wird.
Ein Verfahren zum Reinigen der Oberflächen von Bohrlöchern, Bohreinrichtungen oder Bohrklein, wobei die Oberflächen zunächst mit einer Reinigungsflüssigkeit beinhaltend die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, oder mit einer Zusammensetzung, wie in Anspruch 13 definiert, in Kontakt gebracht und gegebenenfalls die Oberflächen anschließend mit Wasser abgespült werden.
Verfahren nach Anspruch 14, beinhaltend die Verfahrensschritte (β1) das Bohren eines Bohrloches in die Erde mittels eines über ein Bohrgestänge angetriebenen Bohrkopfes, (β2) das Einführen eines Futterrohres in das Bohrloch, sowie (β3) das Einführen von Zement in zumindest einen Teilbereich des Zwischenraumes zwischen der Außenseite des Futterrohres und den Wandungen des Bohrloches, wobei vor Durchführung des Verfahrensschrittes (β3) die Reinigungsflüssigkeit beinhaltend die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, oder die Zusammensetzung, wie in Anspruch 13 definiert, durch den Zwischenraum zwischen der Außenseite des Futterrohres und den Wandungen des Bohrloches geführt, vorzugsweise in diesem Zwischenraum zirkuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, beinhaltend die Verfahrensschritte (β1) das Bohren eines Bohrloches in die Erde mittels eines über ein Bohrgestänge angetriebenen Bohrkopfes, wobei die Reinigungsflüssigkeit beinhaltend die Verbindung der allgemeinen Formel R-O–SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, oder die Zusammensetzung, wie in Anspruch 13 definiert, zumindest teilweise durch den Bohrkopf hindurch geführt wird, wobei dieses Hindurchführen mindestens teilweise während der Anwesenheit des Bohrkopfes in dem Bohrloch erfolgt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrloches, beinhaltend die Verfahrensschritte (β1) das Bohren eines Bohrloches in die Erde mittels eines über ein Bohrgestänge angetriebenen Bohrkopfes, (β2) das Einführen eines Futterrohres in das Bohrloch, (β3) das Einführen von Zement in zumindest einen Teilbereich des Zwischenraumes zwischen der Außenseite des Futterrohres und den Wandungen des Bohrloches, (β4) gegebenenfalls das Einführen eines Förderrohres in das Futterrohr, (β5) gegebenenfalls das Einführen einer Dichtungsflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen der Außenseite des Förderrohres und den der Innenseite des Futterrohres, wobei Oberflächen des Bohrloches, des Führungsrohres, des Bohrgestänges oder des Bohrkopfes mit einer Reinigungsflüssigkeit beinhaltend die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, oder mit einer Zusammensetzung, wie in Anspruch 13 definiert, in Kontakt gebracht werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Öls oder eines Gases, beinhaltend die Verfahrensschritte (β1) das Bohren eines Bohrloches in die Erde mittels eines über ein Bohrgestänge angetriebenen Bohrkopfes, (β2) das Einführen eines Futterrohres in das Bohrloch, (β3) das Einführen von Zement in zumindest einen Teilbereich des Zwischenraumes zwischen der Außenseite des Futterrohres und den Wandungen des Bohrloches, (β4) gegebenenfalls das Einführen eines Förderrohres in das Futterrohr, (β5) gegebenenfalls das Einführen einer Dichtungsflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen der Außenseite des Förderrohres und den der Innenseite des Futterrohres, (β6) das Fördern von Öl oder Gas durch das Bohrloch, sowie (β7) das Reinigen oder Raffinieren des geförderten Öls oder Gases, wobei Oberflächen des Bohrloches, des Führungsrohres, des Bohrgestänges oder des Bohrkopfes mit einer Reinigungsflüssigkeit beinhaltend die Verbindung der allgemeinen Formel R-O-SO₃ ^–R¹R²R³NH⁺, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, oder mit einer Zusammensetzung, wie in Anspruch 13 definiert, in Kontakt gebracht werden.