DE102008009368A1 - Producing organic composition, useful e.g. as additive in drilling fluid, comprises mixing n-nonyl ether obtained by reacting n-nonyl alcohol-component with e.g. polyether alcohol, functional component e.g. enzyme and further additive - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines n-Nonylethers, ein Verfahren zum Reinigen der Oberflächen von Bohrlöchern, Bohreinrichtungen oder Bohrklein, Verfahren zur Herstellung eines Bohrloches sowie Verfahren zur Herstellung eines Öls oder eines Gases.The The present invention relates to the use of an n-nonyl ether, a method for cleaning the surfaces of boreholes, Drilling equipment or cuttings, method for producing a Borehole and method for producing an oil or a gas.
Lineare Fettalkohole kurzer mit mittlerer Kettenlänge werde heutzutage erfolgreich als Rohstoffe für Tenside, Schaumbeinflusser, Lösungsmittel, Konsistenzgeber, Schmiermitteladditive und als Veretherungs- oder Veresterungskomponente in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt. Verfügbar sind entweder lineare C8- oder C10-Alkohole oder verzweigte C9-Alkohole (i-Nonanol). Die linearen Alkohole sind meist nativen Ursprungs und immer geradzahlig. Hier werden bevorzugt C8/C10-Schnitte mit 40 bis 48 Gew.-% C8-Alkoholen und 51 bis 59 Gew.-% C9-Alkoholen eingesetzt.Medium chain linear fatty alcohols are now being used successfully as raw materials for surfactants, foam flow, solvents, bodying agents, lubricant additives and as etherification or esterification components in plastics processing. Available are either linear C 8 - or C 10 -alcohols or branched C 9 -alcohols (i-nonanol). The linear alcohols are mostly of native origin and always even. C 8 / C 10 cuts with 40 to 48% by weight of C 8 -alcohols and 51 to 59% by weight of C 9 -alcohols are preferably used here.
Reiner C10-Alkohol und dessen Derivate, wie beispielsweise Ether oder Ester, besitzen zwar einen hohen Siedepunkt und sind damit vergleichsweise wenig flüchtig, weisen aber hohe Erstarrungspunkte auf. Reiner C8-Alkohol und dessen Derivate wiederum sind zwar durch tiefe Erstarrungspunkte gekennzeichnet, besitzen jedoch geringe Siedepunkte und sind somit sehr flüchtig.Although pure C 10 alcohol and its derivatives, such as, for example, ethers or esters, have a high boiling point and are thus comparatively less volatile, they have high solidification points. Pure C 8 -alcohol and its derivatives are in turn characterized by low solidification points, but have low boiling points and are thus very volatile.
Die verzweigten i-Nonanole sind Substanzgemische und werden petrochemisch hergestellt. Die Verzweigung der Alkohole führt zu einer schlechteren biologischen Abbaubarkeit. Nachteilig im Zusammenhang mit der Verwendung in i-Nonanolen ist weiterhin der zu hohe Schmelzpunkt bzw. der zu niedrige Siedebereich der Derivate wie Ester, Ethoxylate, Sulfate, und zwar auch dann, wenn Al koholgemische eingesetzt werden. Durch das nicht ideale Viskositätesverhalten insbesondere bei tieferen Temperaturen sind dieser Produktgruppe daher Grenzen gesetzt.The branched i-nonanols are substance mixtures and become petrochemical produced. The branching of the alcohols leads to a poorer biodegradability. Disadvantageous in connection with the use in i-nonanols is still too high melting point or too low boiling range of the derivatives such as esters, ethoxylates, Sulfates, even if mixed alcohol mixtures are used. Due to the non-ideal viscosity behavior in particular at lower temperatures, this product group are therefore limits set.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zumindest teilweise überwinden.Of the Present invention was based on the object resulting from the At least partially overcome the disadvantages of the prior art.
Insbesondere lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung anzugeben, welche sich insbesondere auch als Additiv in Bohrspülungen oder Reinigungsmitteln für Bohreinrichtungen einsetzen lässt.Especially the present invention has the object, a compound which is especially useful as an additive in drilling fluids or use cleaning agents for drilling equipment leaves.
Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der vorstehend genannten Aufgaben leisten die Gegenstände der kategoriebildenden Ansprüche, wobei die davon abhängigen Unteransprüche weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen.a Contribute to the solution of at least one of the above Tasks perform the objects of the category-forming Claims, the dependent claims further embodiments of the invention represent.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher insbesondere die Verwendung eines n-Nonylethers, welcher erhältlich ist durch Reaktion einer n-Nonylalkohol-Komponente mit einer weiteren Komponente, welche mit der n-Nonylalkohol-Komponente unter Bildung eines n-Nonylethers zu reagieren vermag, als Additiv in beim Bohren von Bohrlöchern eingesetzten Zusammensetzungen.The The present invention therefore particularly relates to the use an n-nonyl ether which is obtainable by reaction an n-nonyl alcohol component with another component which with the n-nonyl alcohol component to form an n-nonyl ether to react as an additive in drilling wells used compositions.
Der n-Nonylether wird dabei vorzugsweise bereitgestellt durch ein Verfahren umfassend vorzugsweise die folgenden Verfahrensschritte:
- ia1) das Bereitstellen einer n-Nonylalkohol-Komponente;
- ia2) das Bereitstellen einer weiteren Komponente, welche mit der n-Nonylalkohol-Komponente unter Bildung eines n-Nonylethers zu reagieren vermag;
- ia3) die Umsetzung der n-Nonylalkohol-Komponente mit der mindestens einen Komponente unter Bildung eines n-Nonylethers.
- ia1) providing an n-nonyl alcohol component;
- ia2) providing a further component which is capable of reacting with the n-nonyl alcohol component to form an n-nonyl ether;
- ia3) the reaction of the n-nonyl alcohol component with the at least one component to form an n-nonyl ether.
Im
Verfahrensschritt 1a1) des Verfahrens zur Bereitstellung eines n-Nonylethers
wird zunächst eine n-Nonylalkohol-Komponente bereitgestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
einer organischen Zusammensetzung ist es bevorzugt, dass die n-Nonylalkohol-Komponente
zu mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%
und am meisten bevorzugt zu mindestens 99 Gew.-%, jeweils bezogen
auf die bereitgestellte n-Nonylalkohol-Komponente, aus Pelargonsäure
erhalten wird. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt,
dass die Bereitstellung der n-Nonylalkohol-Komponente die katalytische
Hydrierung von Pelargonsäure (Octancarbonsäure,
Nonansäure), beispielsweise gemäß dem
in der
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens zur Bereitstellung des n-Nonylethers beinhaltet die zur Herstellung des n-Nonylethers eingesetzte n-Nonylalkohol-Komponente neben dem n-Nonylalkohol weitere Alkohole, beispielsweise C8- und/oder C10-Alkhole, wobei es jedoch in diesem Fall besonderes bevorzugt ist, dass die n-Nonylalkohol-Komponente weniger als 10 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 7,5 Gew.-% und am meisten bevorzugt weniger 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die n-Nonylalkohol-Komponente, C8- und C10-Akohole enthält. Der Anteil an n-Nonylalkohol in der n-Nonylalkohol-Komponente beträgt im Falle eines Einsatzes einer Mischung aus n-Nonylalkohol und mindestens einem weiteren Alkohol vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 92,5 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der n-Nonylalkohol-Komponente.According to a particular embodiment of the process for providing the n-nonyl ether, the n-nonyl alcohol component used for the preparation of the n-nonyl ether contains, in addition to the n-nonyl alcohol, further alcohols, for example C 8 and / or C 10 alcohols, but in In this case, it is particularly preferred that the n-nonyl alcohol component is less than 10 wt .-%, more preferably less than 7.5 wt .-% and most preferably less 5 wt .-%, each based on the n-nonyl alcohol Component, C 8 and C 10 alcohols. The proportion of n-nonyl alcohol in the n-nonyl alcohol component is preferably at least 90 wt .-%, particularly preferably at least 92.5 wt .-% and most in the case of use of a mixture of n-nonyl alcohol and at least one other alcohol preferably at least 95 wt .-%, each based on the total weight of the n-nonyl alcohol component.
Eine erfindungsgemäß besonders bevorzugte n-Nonylalkohol-Komponente ist insbesondere diejenige n-Nonylalkohol-Komponente, die durch katalytische Hydrierung hergestellte unter den unter Markennamen EMERY®1202, EMERY®1203 und EMERY®1210 vertriebenen Pelargonsäure oder mehr als 10 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Pelargonsäuremischung, Pelargonsäure beinhaltende Pelargonsäuremischungen., Wobei EMERY®1202 zu weniger als 1 Gew.-% aus C6-Monocarbonsäuren, zu etwa 1 Gew.-% aus C7-Monocarbonsäuren, zu etwa 4 Gew.-% aus C8-Monocarbonsäuren, zu etwa 93 Gew.-% aus Pelargonsäure und zu etwa 2 Gew.-% aus anderen Nebenprodukten, insbesondere Monocarbonsäuren mit mehr als 9 Kohlenstoffatomen besteht, EMERY®1203 zu etwa 0,1 Gew.-% aus C6-C8-Monocarbonsäuren, zu etwa 99 Gew.-% aus Pelargonsäure und zu etwa 0,9 Gew.-% aus anderen Nebenprodukten, insbesondere Monocarbonsäuren mit mehr als 9 Kohlenstoffatomen besteht, während EMERY®1210 zu etwa 3 Gew.-% aus C5-Monocarbonsäuren, zu etwa 27 Gew.-% aus C6-Monocarbonsäuren, zu etwa 31 Gew.-% aus C7-Monocarbonsäuren, zu etwa 12 Gew.-% aus C8-Monocarbonsäuren und zu etwa 27 Gew.-% aus Pelargonsäure besteht, wobei jedoch der Einsatz von EMERY®1203 besonders bevorzugt ist, da hier der Anteil an Pelargonsäure besonders hoch ist.A according to the invention particularly preferred n-nonyl alcohol component is in particular that n-nonyl alcohol component prepared by catalytic hydrogenation under the under brand name EMERY ® 1202 EMERY ® 1203 and Emery ® 1210 sold pelargonic acid or more than 10 wt .-%, preferably more than 25 wt .-%, each based on the Pelargonsäuremischung-containing, pelargonic Pelargonsäuremischungen., wherein EMERY ® 1202 to less than 1 wt .-% of C 6 monocarboxylic acids, to about 1 wt .-% of C 7 monocarboxylic acids consists wt .-% of other by-products, in particular monocarboxylic acids having more than 9 carbon atoms to about 4 wt .-% of C 8 monocarboxylic acids, to about 93 wt .-% of pelargonic acid and about 2, EMERY ® 1203 about 0, 1 wt .-% of C 6 -C 8 monocarboxylic acids, to about 99 wt .-% of pelargonic acid and from about 0.9 wt .-% of other by-products, in particular monocarboxylic acids having more than 9 carbon atoms, while EMERY ® 1210 to about 3 wt .-% of C 5 monocarboxylic acids, about 27 wt .-% of C 6 monocarboxylic acids, about 31 wt .-% of C 7 monocarboxylic acids, about 12 wt .-% of C 8 Monocarboxylic acids and about 27 wt .-% of pelargonic acid, but the use of EMERY ® 1203 is particularly preferred because here the proportion of pelargonic acid is particularly high.
Im Verfahrensschritt ia2) des Verfahrens zur Bereitstellung eines n-Nonylethers wird mindestens eine weitere Komponente, welche mit der n-Nonylalkohol-Komponente unter Bildung eines n-Nonylethers zu reagieren vermag, bereitgestellt, wobei es sich bei dieser weiteren Komponente vorzugweise um einen Alkohol, um ein Epoxid, um ein Halogen-Alkan oder eine Mischung aus mindestens zwei davon handelt.in the Process step ia2) of the process for providing an n-nonyl ether is at least one further component, which with the n-nonyl alcohol component provided to form an n-nonyl ether, wherein this further component is preferably a Alcohol to an epoxy, to a halogenated alkane or a mixture from at least two of them.
Im Falle eines Alkohols als weitere Komponente ist es bevorzugt, dass dieser Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C1- bis C30-Alkanolen, beson ders bevorzugt C1- bis C20-Alkanolen und am meisten bevorzugt C1- bis C10-Alkanolen, wie beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Oktanol und Nonanol, aus C1- bis C30-Diolen, besonders bevorzugt aus C1- bis C20-Diolen und am meisten bevorzugt C1- bis C10-Diolen, wie beispielsweise Glykol und Propandiol, aus C1- bis C30-Triolen, besonders bevorzugt aus C1- bis C20-Triolen und am meisten bevorzugt C1- bis C10-Triolen, wie beispielsweise Glycerin, Polyalkoholen oder Polyetheralkoholen, wie beispielsweise Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Triethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Tetrapropylenglykol, Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von mehr als 100 g/mol, Polypropylenglykole mit einem Molekulargewicht von mehr als 120 g/mol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Pentaerythrit, Mehrfachglyceride und Saccharide, sowie Mischungen aus mindestens zwei der vorstehend genannten Alkohole.In the case of an alcohol as further component, it is preferred that this alcohol is selected from the group consisting of C 1 - to C 30 -alkanols, more preferably C 1 - to C 20 -alkanols, and most preferably C 1 - to C 10 -alkanols, such as, for example, methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol and nonanol, from C 1 to C 30 diols, more preferably from C 1 to C 20 diols, and most preferably C 1 to C 10 diols, such as, for example, glycol and propanediol, from C 1 to C 30 triols, more preferably from C 1 to C 20 triols, and most preferably C 1 to C 10 triols, such as, for example Glycerol, polyalcohols or polyether alcohols, such as diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, tetrapropylene glycol, polyethylene glycols having a molecular weight of more than 100 g / mol, polypropylene glycols having a molecular weight of more than 120 g / mol, poly ethylene glycol, polypropylene glycol, pentaerythritol, polyglycerides and saccharides, and mixtures of at least two of the aforementioned alcohols.
Im Falle eines Epoxids als weitere Komponente werden bevorzugt Epoxide von C2- bis C20-Kohlenwassertstoffen und besonders bevorzugt von C2- bis C14-Kohlenwasserstoffen eingesetzt, wobei Ethylenoxid, Propylenoxid und Glycidol besonders bevorzugte Epoxide und Ethylenoxid und Propylenoxid die am meisten bevorzugten Epoxide sind. Außerdem kommen als weitere Komponente Epoxystearinsäure und Diepoxylinolsäure oder deren Derivate in Betracht.In the case of an epoxide as a further component, preference is given to using epoxides of C 2 -C 20 hydrocarbons and particularly preferably C 2 -C 14 hydrocarbons, with ethylene oxide, propylene oxide and glycidol being the most preferred epoxides and ethylene oxide and propylene oxide being the most preferred Epoxides are. Other suitable components are epoxystearic acid and diepoxylinoleic acid or derivatives thereof.
Im Falle eines Halogen-Alkans als weitere Komponente kommen insbesondere Chlor-Alkane, wie etwa 1-Chlor-Butan, 2-Chlor-Butan, 1-Chlor-Pentan, 2-Chlor-Pentan oder 3-Chlor-Pentan in Betracht.in the Fall of a halogen-alkane as a further component are in particular Chloroalkanes, such as 1-chloro-butane, 2-chloro-butane, 1-chloro-pentane, 2-chloro-pentane or 3-chloro-pentane into consideration.
Im Verfahrensschritt ia3) des Verfahrens zur Bereitstellung eines n-Nonylethers wird die n-Nonylalkohol-Komponente mit der mindestens einen Komponente unter Bildung eines n-Nonylethers umgesetzt.In process step ia3) of the process for providing an n-nonyl ether, the n-nonyl alcohol component is reacted with the at least one component to form an n-nonyl ether puts.
Wenn
der n-Nonylether durch Kondensationsreaktion zwischen den Alkoholen
in der n-Nonylalkohol-Komponente und den als weitere Komponente
eingesetzten Alkoholen hergestellt wird, so erfolgt die Kondensation
der Alkohole unter Dehydratisierung vorzugsweise kontinuierlich,
insbesondere in einem Festbettreaktor, der mit geeigneten Katalysatoren
beschickt ist, wie etwa mit Tonerde-Formkörpern, insbesondere
mit γ-Tonerde, vorzugsweise in Form von Pellets, Tabletten,
Extrudaten, Kugeln oder Granulaten, oder aber mit auf Zeolithen
basierenden Katalysatorsystemen. Die Kondensation wird vorzugsweise
bei Temperaturen von 200°C bis 260°C, besonders
bevorzugt von 220°C bis 260°C und bei einem Druck
von 10 mbar bis 60 bar durchgeführt. Je nach Temperatur-
und Druckbereich erfolgt die Kondensation in der Gas- und/oder Flüssigphase.
Die optimalen Temperaturen hängen von dem/den eingesetzten
Edukten, dem Reaktionsfortschritt, der Katalysatorart und der Katalysatorkonzentration
ab. Sie können für jeden Einzelfall durch Versuche
leicht ermittelt werden. Höhere Temperaturen erhöhen
die Reaktionsgeschwindigkeiten und begünstigen Nebenreaktionen,
wie beispielsweise Wasserabspaltung aus Alkoholen oder Bildung farbiger
Nebenprodukte. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines Ethers
unter Verwendung von Halogenalkansulfonsäuren als Katalysatoren
ist beispielsweise in der
Das
auf diese Weise erhaltene Rohprodukt besteht in der Regel aus einem
Gemisch aus Edukt, Olefinen und Dialkylethern, die beispielsweise
destillativ getrennt werden können, wobei der nicht umgesetzte
Alkohol vorzugsweise wieder in den Prozess zurückgeführt
wird. Das Verfahren zur Herstellung der n-Nonylether wird vorzugsweise
mit einer LHSV („liquid hour space velocity” =
m3 Alkohol/(h × m3 Katalysatorschüttvolumen)
von 0,2 bis 1,4 geführt, gegebenenfalls bezogen auf den
Eintrag flüssiger Edukte. Die Herstellung von Dialkylethern
durch Kondensation von Diolen ist beispielsweise in der
Wenn
der n-Nonylether durch Substitutionsreaktion zwischen den Alkoholen
in der n-Nonylalkohol-Komponente und einem Epoxid, beispielsweise Ethylenoxid
oder Propylenoxid, als weitere Komponente hergestellt wird, so erfolgt
auch hier die Umsetzung vorzugsweise in Gegenwart geeigneter Katalysatoren,
wie beispielsweise Zeolithen oder hydrophobierten Hydrotalciten.
Die Umsetzung von Ethylenoxid und Propylenoxid mit beispielsweise
Alkoholen unter Bildung mehrfach ethoxylierter bzw. mehrfach propoxylierter
Ether ist beispielsweise in der
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der im Verfahrensschritt i) bereitgestellte n-Nonylether ein Polyetheralkohol mit 2 bis 30 Etherwiederholungseinheiten, besonders bevorzugt mit 4 bis 20 Etherwiederholungseinheiten ist, wobei es sich bei diesen Etherwiderholungseinheiten vorzugsweise um eine -[O-CH2-CH2]-Einheit, eine -[O-CH2-CH2-CH2]-Einheit oder um eine Mischung aus diesen Einheiten handelt. Solcher Polyetheralkohole können erhalten werden, indem die n-Nonylalkohol-Komponente in einer Kondensationsreaktion mit einem Polyethylenglykol entsprechender Kettenlänge umgesetzt wird oder, indem die n-Nonylalkohol-Komponente in einer Substitutionsreaktion mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder einer Mischung aus Ethylenoxid und Propylenoxid in solchen relativen Mengen umgesetzt wird, dass 2 bis 30 Etherwiederholungseinheiten, besonders bevorzugt 4 bis 20 Etherwiederholungseinheiten an die n-Nonylalkohol-Komponente gebunden werden.Furthermore, it may be advantageous if the n-nonyl ether provided in process step i) is a polyether alcohol having 2 to 30 ether repeating units, more preferably having 4 to 20 ether repeat units, these ether repeating units preferably being a - [O-CH 2 -CH 2 ] unit, a - [O-CH 2 -CH 2 -CH 2 ] unit or a mixture of these units. Such polyether alcohols can be obtained by reacting the n-nonyl alcohol component in a condensation reaction with a polyethylene glycol of corresponding chain length or by reacting the n-nonyl alcohol component in a substitution reaction with ethylene oxide, propylene oxide or a mixture of ethylene oxide and propylene oxide in such relative amounts is reacted, that 2 to 30 ether repeating units, more preferably 4 to 20 ether repeating units are bonded to the n-nonyl alcohol component.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn der der n-Nonylether, insbesondere jedoch der vorstehend beschriebene, auf n-Nonylalkohol basierende Polyetheralkohol als ein modifizierter n-Nonylether in Form eines organischen oder anorganischen Esters eingesetzt wird. In diesem Fall umfasst das Verfahren zur Bereitstellung eines n-Nonylether noch den weiteren Verfahrensschritt der
- 1a4) Veresterung des im Verfahrensschritt 1a3) erhaltenen n-Nonylethers,
wobei eine solche Veresterung nur dann möglich ist, wenn als weitere Komponente im Verfahrensschritt 1a2) ein mehrwertiger Alkohol oder aber ein Epoxid eingesetzt wurde, da nur dann n-Nonylether erhalten werden, welche noch freie, veresterbare OH-Gruppen aufweisen.It may also be advantageous if the n-nonyl ether, especially the n-nonyl alcohol-based polyether alcohol described above, is used as a modified n-nonyl ether in the form of an organic or inorganic ester. In this case, the process for providing an n-nonyl ether comprises the further process step of
- 1a4) esterification of the n-nonyl ether obtained in process step 1a3),
wherein such esterification is only possible if a polyhydric alcohol or an epoxide was used as further component in process step 1a2), since only then n-nonyl ethers are obtained which still have free, esterifiable OH groups.
Als Säurekomponente für die Veresterung können alle dem Fachmann bekannten organischen und anorganischen Säure eingesetzt werden, welche mit OH-Funktionellen, organischen Verbindungen zu reagieren vermögen. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist der Einsatz von Mono-, Di- oder Polycarbonsäuren. In diesem Zusammenhang geeignete Monocarbonsäuren sind beispielsweise Essigsäure, Buttersäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ölsäure, Oxalsäure, Stearinsäure, Bernsteinsäure, Zitronensäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Benzoesäure oder Zitronensäure, während als Dicarbonsäuren beispielsweise Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Weinsäure, Apfelsäure, α-Ketoglutarsäure, Oxalessigsäure, ortho-Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure eingesetzt werden können. Ein Beispiel für eine geeignete Tricarbonsäure ist beispielsweise Trimellitinsäure. Neben den vorstehend genannten, organischen Säuren können auch anorganischen Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Borsäure eingesetzt werden, so dass die entsprechenden Sulfat, Phosphate oder Borste erhalten werden. Auch Sulfonsäuren, wie beispielsweise Benzolsulfonsäure, n- Nonylsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonat, Dodecylbenzolsulfonsäure, Ammoniumdodecylbenzolsulfonat, Benzolsulfonsäure oder Dodecylbenzolsulfonsäure, können als Säure eingesetzt werden. Denkbar ist weiterhin der Einsatz einer Mischung aus mindestens zwei der vorstehend genannten Säurekomponenten, insbesondere auch der Einsatz einer Mischung aus einer organischen und aus einer anorganischen Säure.As the acid component for the esterification, it is possible to use all organic and inorganic acids known to the person skilled in the art, which are capable of reacting with OH functional groups and organic compounds. Particularly preferred according to the invention is the use of mono-, di- or polycarboxylic acids. Suitable monocarboxylic acids in this context are, for example, acetic acid, butyric acid, acrylic acid, methacrylic acid, oleic acid, oxalic acid, stearic acid, succinic acid, citric acid, fumaric acid, maleic acid, benzoic acid or citric acid, while as dicarboxylic acids, for example, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, Glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, tartaric acid, malic acid, α-ketoglutaric acid, oxalacetic acid, orthophthalic acid, isophthalic acid or terephthalic acid can be used. An example of a suitable tricarboxylic acid is, for example, trimellitic acid. In addition to the organic acids mentioned above, it is also possible to use inorganic acids, such as, for example, sulfuric acid, phosphoric acid or boric acid, so that the corresponding sulphates, phosphates or bristles are obtained. Sulfonic acids, such as, for example, benzenesulfonic acid, n-nonylsulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonate, dodecylbenzenesulfonic acid, ammonium dodecylbenzenesulfonate, benzenesulfonic acid or dodecylbenzenesulfonic acid, can also be used as the acid. Also conceivable is the use of a mixture of at least two of the abovementioned acid components, in particular also the use of a mixture of an organic and of an inorganic acid.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Säurekomponente mit dem n-Nonylether in einem solchen Mengenverhältnis umgesetzt wird, dass das Mol-Verhältnis von Carbonsäure-Gruppen:Hydroxylgruppen in einem Bereich von 1:1,0 bis 1:5,0, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1:1,2 bis 1:2 und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 1:1,7 bis 1:1,9 liegt.Farther it is preferred that the acid component with the n-nonyl ether is implemented in such a proportion that the molar ratio of carboxylic acid groups: hydroxyl groups in a range of 1: 1.0 to 1: 5.0, more preferably in one Range from 1: 1.2 to 1: 2 and most preferably in one range from 1: 1.7 to 1: 1.9.
Die Veresterung erfolgt dabei vorzugsweise in Gegenwart eines Veresterungskatalysators. Als Veresterungskatalysatoren können Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure oder p-Toluolsulfonsäure, oder Metalle und deren Verbindungen eingesetzt werden. Geeignet sind beispielsweise Zinn, Titan, Zirkonium, die als feinverteilte Metalle oder zweckmäßig in Form ihrer Salze, Oxide oder löslichen organischen Verbindungen verwendet werden. Die Metallkatalysatoren sind im Gegensatz zu Protonensäuren Hochtemperaturkatalysatoren, die ihre volle Aktivität in der Regel erst bei Temperaturen oberhalb 180°C erreichen. Sie sind jedoch erfindungsgemäß bevorzugt, weil sie im Vergleich zur Protonenkatalyse weniger Nebenprodukte, wie beispielsweise Olefine, liefern. Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Veresterungskatalysatoren sind eine oder mehrere zweiwertige Zinnverbindungen oder Zinnverbindungen bzw. elementares Zinn, die sich mit den Edukten zu zweiwertigen Zinnverbindungen umsetzen können. Beispielsweise kann als Katalysator Zinn, Zinn(II)chlorid, Zinn(II)sulfat, Zinn(II)alkoholate oder Zinn(II)salze von organischen Säuren, insbesondere von Mono- und Dicarbonsäuren. Besonders bevorzugte Zinnkatalysatoren sind Zinn(II)oxalat und Zinn(II)benzoat. Die Durchführung der Veresterungsreaktion kann durch dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen. Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, dass bei der Reaktion gebildete Wasser aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen, wobei dieses Entfernen des Wassers vorzugsweise durch Destillation, gegebenenfalls durch Destillation mit im Überschuss eingesetzten 1,2-Propandiol erfolgt. Weiterhin ist es bevorzugt, die Veresterungsreaktion bei einer Temperatur in einem Bereich von 50 bis 300°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 100 bis 250°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 150 bis 200°C durchzuführen. Auch hier hängen die optimalen Temperaturen von dem/den Einsatzalkohol(en), dem Reaktionsfortschritt, der Katalysatorart und der Katalysatorkonzentration ab und können für jeden Einzelfall durch Versuche leicht ermittelt werden.The Esterification is preferably carried out in the presence of an esterification catalyst. As esterification catalysts, acids, such as for example, sulfuric acid or p-toluenesulfonic acid, or Metals and their compounds are used. Are suitable For example, tin, titanium, zirconium, as finely divided metals or expediently in the form of their salts, oxides or soluble organic compounds are used. The Metal catalysts are in contrast to protic acids High-temperature catalysts, their full activity in usually reach only at temperatures above 180 ° C. However, they are preferred according to the invention because they have fewer byproducts compared to proton catalysis, such as for example, olefins. Particularly according to the invention preferred esterification catalysts are one or more divalent ones Tin compounds or tin compounds or elemental tin, the can react with the starting materials to divalent tin compounds. For example can be used as a catalyst tin, tin (II) chloride, stannous sulfate, stannous (II) alcoholates or tin (II) salts of organic acids, in particular of Mono- and dicarboxylic acids. Particularly preferred tin catalysts are tin (II) oxalate and tin (II) benzoate. The implementation The esterification reaction can be carried out by methods known to those skilled in the art respectively. It may be particularly advantageous that at to remove water formed from the reaction mixture from the reaction, this removal of the water preferably by distillation, optionally by distillation with excess used 1,2-propanediol takes place. Furthermore, it is preferred to the esterification reaction at a temperature in a range of 50 to 300 ° C, especially preferably in a range of 100 to 250 ° C and most preferably in a range of 150 to 200 ° C. Again, the optimal temperatures depend on the use alcohol (s), the progress of the reaction, the type of catalyst and the catalyst concentration off and can for each individual case through experiments easily determined.
Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass der vorstehend beschriebene n-Nonylether als Additiv in Bohrspülungen oder Reinigungsmitteln für Bohreinrichtungen verwendet wird.It is particularly preferred according to the invention that the n-nonyl ether described above as an additive in drilling fluids or cleaning agents used for drilling equipment becomes.
Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zum Reinigen der Oberflächen von Bohrlöchern, insbesondere der Wände von Bohrlöchern, von Förder- oder Futterrohren oder von Wänden des Casings, sowie zum Reinigen von Bohreinrichtungen oder Bohrklein, wobei die Oberflächen zunächst mit einem Reinigungsmittel beinhaltend den vorstehend beschriebenen n-Nonylether in Kontakt gebracht und gegebenenfalls die Oberflächen anschließend mit Wasser abgespült werden.The The invention therefore also relates to a method for cleaning the surfaces boreholes, in particular the walls of boreholes, of conveyor or casing pipes or walls the casing, as well as for cleaning drilling equipment or cuttings, the surfaces first with a detergent containing the above-described n-nonyl ether in contact brought and optionally the surfaces subsequently be rinsed with water.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, dass das Reinigungsmittel in Form einer wässrigen Lösung, einer wässrigen Dispersion oder einer Öl-in-Wasser-Emulsion eingesetzt wird, 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.-% des n-Nonylethers,
- (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, vom n-Nonylether verschiedene Additive, 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,
- (α1) 0.1 to 50 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 35 wt .-%, further preferably 1.0 to 15 wt .-% and most preferably 1.2 to 10 wt .-% of n-nonyl ether,
- (α2) 0 to 50 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 35 wt .-%, further preferably 1.0 to 15 wt .-% and most preferably 1.2 to 10 wt .-% further, from n-nonyl ether various additives, as well
- (α3) from 1 to 99.9% by weight, particularly preferably from 30 to 99% by weight, more preferably from 70 to 98% by weight and most preferably from 80 to 97.6% by weight of water,
Insbesondere die Menge der Komponente (α1) in der wässrigen Zusammensetzung kann variieren und wird an die Art und den Umfang der Verschmutzung angepasst.Especially the amount of component (α1) in the aqueous Composition may vary and will vary with the type and extent adapted to the pollution.
Als vom n-Nonylether verschiedene Additive (α2) kommen 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.As n-nonylether various additives (α2) are in particular weighting agents, flu id-loss additives, viscosity-regulating additives, wetting agents or salts. The general principles for the composition of the respective treatment fluids apply here.
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.Also the concomitant use of organic polymer compounds natural and / or synthetic origin may prove advantageous. To These are in particular starch or chemically modified Starches, cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose, Guargum, Synthangum or purely synthetic water-soluble and / or water-dispersible polymer compounds, in particular of the type of high molecular weight polyacrylamide compounds with or without anionic or cationic modification.
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 das Reinigungsmittel beinhaltend den n-Nonylether 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 wird.Under Drilling devices fall in particular drilling equipment, such as the derrick, the drill string, especially the drill string and the drill bit, cleaning equipment, solid waste disposal plant, In particular, vibrating screens or centrifuges, pumps, motors or gearbox, or the drilling platform or parts thereof. to Cleaning the drilling equipment will include the cleaning agent the n-nonyl ether on the surfaces of the objects sprayed or applied or the objects to be cleaned are immersed in the aqueous compositions. there The contaminants dissolve away from the surfaces. Subsequently, the surfaces are so with water put that in contact with the impurities be removed, for example by the surface with is sprayed a stream of water.
Weiterhin lässt sich das Reinigungsmittel beinhaltend den n-Nonylether 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 vorher gereinigt und von den Resten der Bohrspülung befreit. Das Reinigungsmittel beinhaltend den n-Nonylether 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 das Reinigungsmittel die Ablagerungen von den Wänden des Bohrlochs entfernt werden. Anschließend werden die Verunreinigungen mit der Flüssigkeit aus dem Bohrloch transportiert.Farther can the cleaning agent containing the n-nonyl ether to use for cleaning cuttings, the so-called cuttings. These are required for drilling and must be used for offshore drilling deposited on the bottom of the lake in the vicinity of the drilling platform, which lead to a strong entry of mineral oil into the environment can. To an ecological load of the sea largely To avoid, the cuttings are cleaned before and from the leftovers the drilling fluid freed. The detergent containing the n-nonyl ether can be used for all cleaning processes known to the person skilled in the art, which occur in the field of soil drilling, both offshore drilling as well as drilling on land. This includes in particular the removal of paraffin deposits from borehole walls. Usually Boreholes are cleaned by adding a cleaning fluid is pumped through the well under pressure and through the detergent the deposits removed from the walls of the borehole become. Subsequently, the impurities with the Fluid transported from the well.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens 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,
- (β1) drilling a wellbore into the earth by means of a drill bit driven by a drill string,
- (β2) introducing a casing into the well, as well
- (β3) introducing cement into at least a portion of the space between the outside of the casing and the walls of the wellbore,
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 das Reinigungsmittel beinhaltend den n-Nonylether 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.According to one preferred embodiment of the invention Process for cleaning the surfaces of drilling equipment including the step of drilling a wellbore into the earth by means of a drill pipe driven drill head, wherein the cleaning agent including the n-nonyl ether at least partially through the drill head guided, preferably at least partially by this is circulated through, this passing or this circulate at least partially during the presence of the drill head in the borehole.
Als Bohreinrichtungen, deren Oberfläche mit dem Reinigungsmittel gereinigt werden können, kommen wiederum 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 in Betracht.When Drilling equipment whose surface with the detergent In particular, drilling equipment, such as the derrick, the drill string, in particular the Drill pipe and drill bit, cleaning equipment, Plant for solids disposal, in particular vibrating screens or centrifuges, pumps, motors or gears, or the drilling platform or parts thereof.
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,
- (β1) drilling a wellbore into the earth by means of a drill bit driven by a drill string,
- (β2) inserting a casing into the well,
- (β3) introducing cement into at least a portion of the space between the outside of the casing and the walls of the wellbore,
- (β4) optionally introducing a delivery tube into the casing,
- (β5) optionally introducing a sealing liquid into the space between the outside of the conveying tube and the inside of the casing,
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
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,
- (β5) also the process steps
- (β6) conveying oil or gas through the well, as well
- (β7) purifying or refining the extracted oil or gas,
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Bohrlöchern, bei dem eine Bohrspülung durch ein Bohrloch gepumpt wird, wobei als Bohrspülung eine Zusammensetzung beinhaltend den eingangs beschriebenen n-Nonylether verwendet wird.The Invention also relates to a method for the production of boreholes, in which a drilling fluid is pumped through a borehole, wherein as Bohrspülung a composition comprising the Initially described n-nonyl ether is used.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform dieses Verfahrens handelt es sich bei dieser Zusammensetzung um eine Wasser-in-Öl-Emulsion.According to one particular embodiment of this method is This composition is a water-in-oil emulsion.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, dass die Zusammensetzung
- I) 28,9 bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt 60 bis 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt 70 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, einer mit Wasser nicht mischbaren, organischen Öl-Phase,
- II) 1 bis 48 Gew.-%, vorzugsweise, besonders bevorzugt 5 bis 40 Gew.-% und am meisten bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, Wasser oder wässrige Phase,
- III) 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew.-% und am meisten bevorzugt 5 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, des eingangs beschriebenen n-Nonylethers, sowie
- IV) 0 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt 1,5 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, mindestens eines weiteren Additivs,
- I) from 28.9 to 99% by weight, more preferably from 60 to 90% by weight and most preferably from 70 to 80% by weight, based in each case on the total weight of the composition, of a water-immiscible organic oil Phase,
- II) from 1 to 48% by weight, preferably, particularly preferably from 5 to 40% by weight and most preferably from 10 to 30% by weight, based in each case on the total weight of the composition, of water or aqueous phase,
- III) 0.1 to 20 wt .-%, particularly preferably 1 to 15 wt .-% and most preferably 5 to 10 wt .-%, each based on the total weight of the composition of the n-nonyl ether described above, and
- IV) from 0 to 70% by weight, particularly preferably from 1 to 5% by weight and most preferably from 1.5 to 3% by weight, based in each case on the total weight of the composition, of at least one further additive,
Im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Wasser-in-Öl-Emulsion ist es bevorzugt, dass die organische Öl-Phase I) ganz oder teilweise ausgewählt ist aus der Gruppe der
- a) Paraffine mit 5 bis 22 C-Atomen und/oder
- b) Paraffine mit 5 bis 22 C-Atomen und/oder
- c) internen Olefine mit 12 bis 30 C-Atomen im Molekül und/oder
- d) Carbonsäureestern der allgemeinen Formel R-COO-R, in der R für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 15 bis 25 C-Atomen steht und R' einen gesättigten, linearen oder verzweigten Alkylrest mit 3 bis 22 C-Atomen bedeutet, und/oder
- e) Mineralöle, und/oder
- f) lineare alpha-Olefine (LAOs) mit 12 bis 30 C-Atomen, und/oder
- g) Carbonate.
- a) paraffins having 5 to 22 C atoms and / or
- b) paraffins with 5 to 22 carbon atoms and / or
- c) internal olefins having 12 to 30 carbon atoms in the molecule and / or
- d) carboxylic acid esters of the general formula R-COO-R in which R is a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl radical having 15 to 25 C atoms and R 'is a saturated, linear or branched alkyl radical having 3 to 22 C atoms means, and / or
- e) mineral oils, and / or
- f) linear alpha-olefins (LAOs) having 12 to 30 carbon atoms, and / or
- g) carbonates.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, dass diese Wasser-in-Öl-Emulsion eine Dichte der flüssigen Komponente in einem Bereich von 1,2 bis 3,0 g/cm3 und insbesondere in einem Bereich von 1,5 bis 3,0 g/cm3 aufweist. Die Öl-Phase der erfindungsgemäßen Systeme enthält die Komponenten a) bis e) alleine oder die Komponenten a), b), d) oder e) gemeinsam in Abmischung mit Ester c) sowie gegebenenfalls in Abmischung mit anderen geeigneten Öl-Phasen. Es sind auch beliebige Mischungen der Öl-Phasen a) bis e) untereinander möglich.In this context, it is further preferred that this water-in-oil emulsion a Density of the liquid component in a range of 1.2 to 3.0 g / cm 3 and in particular in a range of 1.5 to 3.0 g / cm 3 . The oil phase of the systems according to the invention contains the components a) to e) alone or the components a), b), d) or e) together in admixture with ester c) and optionally in admixture with other suitable oil phases. There are also any mixtures of the oil phases a) to e) with each other possible.
Komponente a)Component a)
Als Komponente a) werden erfindungsgemäß lineare oder verzweigte Paraffine mit 5 bis 22 C-Atomen eingesetzt. Paraffine – korrekter bezeichnet als Alkane – sind bekanntermaßen gesättigte Kohlenwasserstoffe, die für die linearen bzw. verzweigten Vertreter der allgemeine Summenformel CnH2n+1 folgen. Die cyclischen Alkane folgen der allgemeinen Summenformel CnH2n. Besonders bevorzugt sind die linearen und verzweigten Paraffine, wohingegen cyclische Paraffine weniger bevorzugt sind. Insbesondere bevorzugt ist die Verwendung von verzweigten Paraffinen. Weiterhin sind solche Paraffine bevorzugt, die bei Raumtemperatur flüssig sind, also solche mit 5 bis 16 C-Atomen pro Molekül. Es kann aber auch bevorzugt sein Paraffine mit 17 bis 22 C-Atome, die eine wachsartige Konsistenz aufweise einzusetzen. Bevorzugt ist es aber, Mischungen der verschiedenen Paraffine einzusetzen, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn diese Mischungen bei 21°C noch flüssig sind. Solche Mischungen können z. B. aus Paraffinen mit 10 bis 21 C-Atomen gebildet werden. Paraffine sind besonders bevorzugte Öl-Phasen – alleine oder als Mischungsbestandteil mit weiteren Öl-Phasen – in Bohrspülungen – vorzugsweise solchen des Invert-Typs, in denen die erfindungsgemäßen vernetzten Glycerin- oder Oligoglycerinester als Verdicker Verwendung finden.As component a) linear or branched paraffins having 5 to 22 carbon atoms are used according to the invention. Paraffins - more correctly referred to as alkanes - are known to be saturated hydrocarbons which follow the linear or branched representatives of the general empirical formula C n H 2n + 1 . The cyclic alkanes follow the general empirical formula C n H 2n . Particularly preferred are the linear and branched paraffins, whereas cyclic paraffins are less preferred. Especially preferred is the use of branched paraffins. Furthermore, those paraffins are preferred which are liquid at room temperature, ie those having 5 to 16 carbon atoms per molecule. However, it may also be preferred to use paraffins with 17 to 22 C atoms, which have a waxy consistency. However, it is preferred to use mixtures of the different paraffins, and it is particularly preferred if these mixtures are still liquid at 21 ° C. Such mixtures may, for. B. from paraffins with 10 to 21 carbon atoms are formed. Paraffins are particularly preferred oil phases - alone or as a mixture component with other oil phases - in drilling fluids - preferably those of the invert type, in which the crosslinked glycerol or oligoglycerol esters according to the invention are used as thickeners.
Komponente b)Component b)
Als
Komponente b) sind interne Olefine (im Weiteren als IO abgekürzt)
erfindungsgemäß einsetzbar. Dabei sind IOs ebenfalls
an sich bekannte Verbindungen, die durch alle dem Fachmann dazu bekannten
Verfahren hergestellt werden können. Die
Komponente c)Component c)
Weiterhin
sind Ester der allgemeinen Formel R-COO-R', in der R für
einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten
Alkylrest mit 15 bis 25 C-Atomen steht und R' einen gesättigten,
linearen oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 22 C-Atomen bedeutet,
Bestandteil der erfindungsgemäßen Öl-Phasen.
Auch derartige Ester sind bekannte chemische Verbindungen. Deren
prinzipielle Verwendung in Bohrspülungen ist z. B. Gegenstand
der
Komponente d)Component d)
Mineralöle sind eine Sammelbezeichnung für die aus mineralischen Rohstoffen (Erdöl, Braun- und Steinkohlen, Holz oder Torf) gewonnenen flüssigen Destillationsprodukte, die im Wesentlichen aus Gemischen von gesättigten Kohlenwasserstoffen bestehen. Vorzugsweise enthalten die Mineralöle nur geringe Mengen an aromatischen Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise weniger als 3 Gew.-%. Bevorzugt sind bei 21°C flüssige Mineralöle auf Basis von Erdöl. Die Mineralöle weisen vorzugsweise Siedepunkte von 180 bis 300°C auf.mineral oils are a collective name for those from mineral raw materials (Petroleum, brown and hard coal, wood or peat) won liquid distillation products consisting essentially of mixtures consist of saturated hydrocarbons. Preferably The mineral oils contain only small amounts of aromatic Hydrocarbons, preferably less than 3 wt .-%. Preferred are based on liquid oils at 21 ° C of petroleum. The mineral oils preferably have Boiling points from 180 to 300 ° C on.
Komponente e)Component e)
Lineare alpha-Olefine (kurz LAO) sind unverzweigte in 1-Postion („alpha-C-Atom”) ungesättigte Kohlenwasserstoffe. Sie können naturstoffbasiert sein, werden aber insbesondere in großem Umfange auch synthetisch gewonnen. Naturstoffbasierte LAO werden durch Dehydratisierung naturstoffbasierter Fettalkohole als lineare Produkte mit geradkettiger Kohlenstoffzahl gewonnen. Auch die auf synthetischem Wege gewonnenen LAO – hergestellt durch Oligomerisation von Ethylen – enthalten häufig geradkettige Kohlenstoffzahlen in der Kette, es sind heute aber auch Verfahren zur Herstellung von ungradzahligen alpha-Olefinen bekannt. Im Sinne der erfindungsgemäßen Definition weisen – aufgrund ihrer Flüchtigkeit – in der Regel wenigstens 10, vorzugsweise wenigstens 12 bis 14 C-Atome im Molekül auf. Die Obergrenze der bei Raumtemperatur fließfähigen LAO liegt im Bereich von C18 bis C20. Diese Obergrenze ist aber für die Verwertbarkeit dieser Stoffklasse im Rahmen der Erfindung nicht einschränkend. Die Obergrenze geeigneter LAO-Verbindungen für den Einsatz im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre liegt also deutlich über dem zuvor genannten Grenzwert von C18 bis C20 und kann beispielsweise C30 erreichen.Linear alpha-olefins (LAO for short) are unbranched in 1-position ("alpha-C-atom") unsaturated hydrocarbons. They can be based on natural substances, but are also obtained synthetically, in particular on a large scale. Natural-based LAOs are obtained by dehydration of natural-based fatty alcohols as linear products with a straight-chain carbon number. Synthetically obtained LAOs, produced by the oligomerization of ethylene, often contain straight-chain carbon numbers in the chain, but processes for the production of nonradiomeric alpha-olefins are also known today. For the purposes of the definition according to the invention, owing to their volatility, as a rule at least 10, preferably at least 12 to 14 C atoms in the molecule are present. The upper limit of LAO flowable is in the range of C 18 to C 20 . However, this upper limit is not one for the usability of this class of substance within the scope of the invention restrictively. The upper limit of suitable LAO compounds for use in the teaching according to the invention thus lies well above the aforementioned limit of C 18 to C 20 and can reach, for example, C 30 .
Komponente f)Component f)
Unter
Carbonaten werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung Kohlensäureester
von Fettalkoholen mit 8 bis 22 C-Atomen verstanden, vorzugsweise
die Diester der Kohlensäure. Solche Verbindungen und deren
Einsatz als Öl-Phase für Bohrspülmittel
sind beschrieben in der
Neben den Komponente a) bis f) können noch andere, wasserunlösliche Bestandteile in der Öl-Phase I) enthalten sein, sofern diese ökologisch verträglich sind. Weitere besonders geeignete Mischungsbestandteile der erfindungsgemäßen Öl-Phase I) sind daher im Einzelnen:
- (i) Ester aus C1-5-Monocarbonsäuren und 1- und/oder mehrfunktionellen Alkoholen, wobei Reste aus 1-wertigen Alkoholen wenigstens 6, bevorzugt wenigstens 8 C-Atome aufweisen und die mehrwertigen Alkohole bevorzugt 2 bis 6 C-Atome im Molekül besitzen,
- (ii) Mischungen sekundärer Ester, ausgewählt aus der Gruppe der Propylcarboxylat, Butylcarboxylat, Pentylcarboxylat, Hexylcarboxylat, Heptylcarboxylat, Octylcarboxylat, Nonylcarboxylate, Decylcarboxylat, Undecylcarboxylat, Dodecylcarboxylat, Tridecylcarboxylat, Tetradecylcarboxylat, Pentadecylcarboxylat, Hexadecylcarboxylat, Heptadecylcarboxylat, Octadecylcarboxylat, Nonadecylcarboxylat, Eicosylcarboxylat, Uneicocarboxylat, Doeicosylcarboxylat und Isomeren davon, wobei die sekundären Ester jeweils eine Carboxylat-Rest mit 1 bis 5 C-Atomen aufweisen, wasserunlösliche Ether einwertiger Alkohole mit 6 bis 24 C-Atomen,
- (iii) wasserunlösliche Alkohole mit 8 bis 36 C-Atomen
- (iv) poly-alpha-Olefine (PAO)
- (v) Mischungen der Komponente (i) bis (iv)
- (I) esters of C 1-5 monocarboxylic acids and 1- and / or polyfunctional alcohols, where radicals of monohydric alcohols have at least 6, preferably at least 8 C atoms and the polyhydric alcohols preferably 2 to 6 C atoms in the molecule have,
- (Ii) mixtures of secondary esters selected from the group consisting of propyl carboxylate, butyl carboxylate, Pentylcarboxylat, Hexylcarboxylat, Heptylcarboxylat, Octylcarboxylat, Nonylcarboxylate, Decylcarboxylat, Undecylcarboxylat, Dodecylcarboxylat, Tridecylcarboxylat, Tetradecylcarboxylat, Pentadecylcarboxylat, Hexadecylcarboxylat, Heptadecylcarboxylat, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, Uneicocarboxylat, Doeicosylcarboxylate and isomers thereof, the secondary esters each having a carboxylate radical having 1 to 5 C atoms, water-insoluble ethers of monohydric alcohols having 6 to 24 C atoms,
- (iii) water-insoluble alcohols having 8 to 36 C atoms
- (iv) poly-alpha olefins (PAO)
- (v) Mixtures of component (i) to (iv)
Die Öl-Phase
I) der als Bohrspülung eingesetzten Zusammensetzung in
Form einer Wasser-in-Öl-Emulsion weisen vorzugsweise Pourpoints unterhalb
0°C, vorzugsweise unterhalb –5°C (gemessen
nach
Als wässrige Phase gemäß der Komponente II) enthält die als Bohrspülung eingesetzte Zusammensetzung vorzugsweise wässrigen Salzlösungen, vorzugsweise gesättigte Salzlösungen, wobei als Salze alle dem Fachmann bekannten Alkali- oder Erdalkali-Halogenide eingesetzt werden können. Als Beispiele geeigneter Salze seien insbesondere KCl, NaCl, LiCl, KBr, NaBr, LiBr, CaCl2, und MgCl2 genannte, wobei unter diesen CaCl2, NaCl und KCl oder Mischungen dieser Salze besonders bevorzugt sind.As the aqueous phase according to component II), the composition used as a drilling fluid preferably comprises aqueous salt solutions, preferably saturated salt solutions, it being possible to use as salts all alkali metal or alkaline earth metal halides known to the person skilled in the art. Examples of suitable salts are, in particular, KCl, NaCl, LiCl, KBr, NaBr, LiBr, CaCl 2 , and MgCl 2 , among which CaCl 2 , NaCl and KCl or mixtures of these salts are particularly preferred.
Als weitere Additive, welche gemäß der Komponente IV) in der als Bohrspülung eingesetzten Zusammensetzung enthalten sein können, kommen insbesondere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden als Zumischkomponente für den vernetzten Glycerin- oder Oligoglycerinester, Beschwerungsmitteln, fluid-loss-Additiven, pH-Modifizierern, weiteren viskositätsmodifizierenden Additiven, Netzmitteln, Salzen, Bioziden, Mitteln zur Inhibierung des unerwünschten Wasseraustausches zwischen erbohrten Formationen – z. B wasserquellbare Tone und/oder Salzschichten – und der z. B. wasserbasierten Spülflüssigkeit, Netzmit teln zum besseren Aufziehen der emulgierten Öl-Phase auf Feststoffoberflachen, z. B. zur Verbesserung der Schmierwirkung, aber auch zur Verbesserung des oleophilen Verschlusses freigelegter Gesteinsformationen, bzw. Gesteinsflächen, Korrosionsinhibitoren, Alkalireserven und Emulgatoren in Betracht.When other additives which according to the component IV) in the composition used as Bohrspülung may be contained, in particular additives are selected from the group consisting of surfactants as Zumischkomponente for the crosslinked glycerol or oligoglycerol esters, weighting agents, fluid loss additives, pH modifiers, other viscosity modifying agents Additives, wetting agents, salts, biocides, inhibitors of unwanted water exchange between drilled Formations - eg. B water-swellable clays and / or salt layers - and the z. As water-based rinsing liquid, Netzmit stuffs to better deposit the emulsified oil phase on solid surfaces, z. B. to improve the lubricity, but also to improve the oleophilic closure of exposed rock formations, resp. Rock surfaces, corrosion inhibitors, alkali reserves and emulsifiers into consideration.
Es gelten hier die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten für die Zusammensetzung der jeweiligen Behandlungsflüssigkeiten, für die im nachfolgenden anhand entsprechender Bohrspülschlämme beispielhafte Angaben gemacht werden. Die Additive können wasserlöslich, öllöslich und/oder Wasser- bzw. öl-dispergierbar sein.It here the general laws apply for the composition of the respective treatment fluids, for the below with the appropriate Bohrspülschlämme exemplary statements are made. The additives can be water-soluble, oil-soluble and / or water or oil dispersible.
Als Tenside können anionische, nichtionischem zwitterionische oder kationische Tenside Verwendung finden. Bevorzugt sind aber die nichtionischen und die anionischen Tenside. Typische Beispiele für anionische Tenside sind Seifen, Alkylbenzolsulfonate, Alkansulfonate, Olefinsulfonate, Alkylethersulfonate, Glycerinethersulfonate, Methylestersulfonate, Sulfofettsäuren, Alkylsulfate, Fettalkoholethersulfate, Glycerinethersulfate, Fettsäureethersulfate, Hydroxymischethersulfate, Monoglycerid(ether)sulfate, Fettsäureamid(ether)sulfate, Mono- und Dialkylsulfosuccinate, Mono- und Dialkylsulfosuccinamate, Sulfotriglyceride, Amidseifen, Ethercarbonsäuren und deren Salze. Letztere sind im Sinne der vorliegenden technischen Lehre besonders bevorzugte Tensidkomponenten. Typische Beispiele für nichtionische Tenside sind Fettalkoholpolyglycolether, Alkylphenolpolyglycolether, Fettsäurepolyglycolester, Fettsäureamidpolyglycolether, Fettaminpolyglycolether, alkoxylierte Triglyceride, Mischether bzw. Mischformale, gegebenenfalls partiell oxidierte Alk(en)yloligoglykoside bzw. Glucoronsäurederivate, Fettsäure-N-alkylglucamide, Polyolfettsäureester, Zuckerester, Sorbitanester, Polysorbate und Aminoxide. Sofern die nichtionischen Tenside Polyglycoletherketten enthalten, können diese eine konventionelle, vorzugsweise jedoch eine eingeengte Homologenverteilung aufweisen. Die Tenside sind eine optionaler Bestandteil in den Additiven. Sie werden vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 2 Gew.-%, insbesondere von 0,1 bis 1,5 Gew.-% und bevorzugt von 0,2 bis 0,5 Gew.-% eingesetzt, jeweils bezogen auf die gesamte Wasser-in-Öl-Emulsion, verwendet.As surfactants anionic, nonionic zwitterionic or cationic surfactants can be used. However, preferred are the nonionic and anionic surfactants. Typical examples of anionic surfactants are soaps, alkylbenzenesulfonates, alkanesulfonates, olefinsulfonates, alkyl ether sulfonates, glycerol ether sulfonates, methyl ester sulfonates, sulfo fatty acids, alkyl sulfates, fatty alcohol ether sulfates, glycerol ether sulfates, fatty acid ether sulfates, hydroxy mixed ether sulfates, monoglyceride (ether) sulfates, fatty acid amide (ether) sulfates, mono- and dialkyl sulfosuccinates, mono and dialkyl sulfosuccinamates, sulfotriglycerides, amide soaps, ether carboxylic acids and their salts. The latter are particularly preferred surfactant components within the meaning of the present technical teaching. Typical examples of Nonionic surfactants are fatty alcohol polyglycol ethers, alkylphenol polyglycol ethers, fatty acid polyglycol ethers, fatty acid amide polyglycol ethers, fatty amine polyglycol ethers, alkoxylated triglycerides, mixed ethers, optionally partially oxidized alk (en) yloligoglycosides or glucuronic acid derivatives, fatty acid N-alkylglucamides, polyol fatty acid esters, sugar esters, sorbitan esters, polysorbates and amine oxides. If the nonionic surfactants contain polyglycol ether chains, these may have a conventional, but preferably a narrow homolog distribution. The surfactants are an optional ingredient in the additives. They are preferably used in amounts of 0.01 to 2 wt .-%, in particular from 0.1 to 1.5 wt .-% and preferably from 0.2 to 0.5 wt .-%, in each case based on the total Water-in-oil emulsion, used.
Als Emulgatoren kommen vorzugsweise nichtionische Emulgatoren in Frage, die insbesondere einer der nachfolgenden Stoffklassen zuordnen sind: (Oligo)-Alkoxylate – insbesondere niedrig-Alkoxylate, wobei hier entsprechenden Ethoxylaten und/oder Propoxylaten besondere Bedeutung zukommt – von lipophile Reste enthaltenden und zur Alkoxylierung befähigten Grundmolekülen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs. Alkoxylate der angegebenen Art sind bekanntlich als solche – d. h. mit endständiger freier Hydroxylgruppe am Alkoxylatrest – nicht-ionische Emulgatoren, die entsprechenden Verbindungen können aber auch Endgruppenverschlossen sein, beispielsweise durch Veresterung und/oder Veretherung. Eine weitere wichtige Klasse nichtionischer Emulgatoren für die Zwecke der Erfindung sind Partialester und/oder Partialether mehrfunktioneller Alkohole mit insbesondere 2 bis 6 C-Atomen und 2 bis 6 OH-Gruppen und/oder deren Oligomere mit lipophile Reste enthaltenden Säuren und/oder Alkoholen. Geeignet sind dabei insbesondere auch Verbindungen dieser Art, die zusätzlich in ihre Molekülstruktur(Oligo-)Alkoxyreste und dabei insbesondere entsprechende Oligo-Ethoxyreste eingebunden enthalten. Die polyfunktionellen Alkohole mit 2 bis 6 OH-Gruppen im Grundmolekül beziehungsweise die sich davon ableitenden Oligomeren können insbesondere Diole und/oder Triole beziehungsweise deren Oligomerisierungsprodukte sein, wobei dem Glykol und dem Glycerin oder ihren Oligomeren besondere Bedeutung zukommen kann. Dem Bereich von Partialethern mehrfunktioneller Alkohole sind auch bekannte nichtionische Emulgatoren von der Art der Ethylenoxid/Propylenoxid/Butylenoxid-Blockpolymeren zuzuordnen. Ein weiteres Beispiel für entsprechende Emulgatorkomponenten sind Alkyl(poly)glykoside langkettiger Alkohole sowie die bereits benannten Fettalkohole natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs bezie hungsweise Alkylolamide, Aminoxide und Lecithine. Die Mitverwendung heute handelsüblicher Alkyl(poly)glykosid-Verbindungen (APG-Verbindungen) als Emulgatorkomponenten im erfindungsgemäßen Sinn kann unter anderem deswegen besonders interessant sein, weil es sich hier um eine Emulgatorklasse besonders ausgeprägter Ökoverträglichkeit handelt. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit seien aus den hier aufgezählten Stoffklassen geeigneter Emulgatorkomponenten zusätzlich die folgenden Vertreter benannt: (Oligo)alkoxylate von Fettalkoholen, Fettsäuren, Fettamine, Fettamide, Fettsäure- und/oder Fettalkoholester und/oder -ether, Alkanolamide, Alkylphenole und/oder deren Umsetzungsprodukte mit Formaldehyd sowie weitere Umsetzungsprodukte von lipophile Reste enthaltenden Trägermolekülen mit niederen Alkoxiden. Wie angegeben können die jeweiligen Umsetzungsprodukte auch wenigstens anteilsweise Endgruppenverschlossen sein. Beispiele für Partialester und/oder Partialether mehrfunktioneller Alkohole sind insbesondere die entsprechenden Partialester mit Fettsäuren, beispielsweise von der Art der Glycerinmono- und/oder -diester, Glykolmonoester, entsprechende Partialester oligomerisierter mehrfunktioneller Alkohole, Sorbitanpartialester und dergleichen sowie entsprechende Verbindungen mit Ethergruppierungen.When Emulsifiers are preferably nonionic emulsifiers in question, which in particular are assigned to one of the following material classes: (Oligo) alkoxylates - especially lower alkoxylates, wherein here corresponding ethoxylates and / or propoxylates particular Meaningful - of lipophilic radicals containing and basic molecules capable of alkoxylation are natural and / or synthetic origin. Alkoxylates of the type indicated are known as such - d. H. with terminal free hydroxyl group on the alkoxylate radical - nonionic However, emulsifiers, the corresponding compounds can also be end-capped, for example by esterification and / or etherification. Another important class of nonionic Emulsifiers for the purposes of the invention are partial esters and / or partial ethers of polyfunctional alcohols in particular 2 to 6 C atoms and 2 to 6 OH groups and / or their oligomers with lipophilic radicals containing acids and / or alcohols. In particular, compounds of this type are also suitable, which additionally in their molecular structure (oligo-) alkoxy radicals and in particular incorporated corresponding oligo-ethoxy radicals contain. The polyfunctional alcohols having 2 to 6 OH groups in the basic molecule or the derivative thereof Oligomers may in particular diols and / or triols or their oligomerization products being the glycol and the glycerol or their oligomers may be of particular importance. The area Partial ethers of polyfunctional alcohols are also known nonionic emulsifiers of the ethylene oxide / propylene oxide / butylene oxide block polymer type assigned. Another example of corresponding emulsifier components are alkyl (poly) glycosides of long-chain alcohols as well as those already Named fatty alcohols natural and / or synthetic Origin or alkylolamides, amine oxides and lecithins. The concomitant use of commercially available alkyl (poly) glycoside compounds today (APG compounds) as emulsifier components in the invention Sense can be particularly interesting because of others this is an emulsifier class of particularly pronounced ecocompatibility is. Without claim to completeness are from the here listed substance classes of suitable emulsifier components additionally named the following representatives: (oligo) alkoxylates of fatty alcohols, fatty acids, fatty amines, fatty amides, fatty acid and / or fatty alcohol esters and / or ethers, alkanolamides, alkylphenols and / or their reaction products with formaldehyde and other reaction products lipophilic radical-containing carrier molecules with lower alkoxides. As indicated, the respective reaction products also be at least partly closed end groups. Examples for partial esters and / or partial ethers multifunctional Alcohols are in particular the corresponding partial esters with fatty acids, for example of the type of glycerol mono- and / or diesters, Glycol monoesters, corresponding partial esters of oligomerized polyfunctional Alcohols, Sorbitanpartialester and the like and corresponding Compounds with ether groups.
Auch der Mitverwendung organischer Polymerverbindungen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs als weitere Additive kann beträchtliche Bedeutung in diesem Zusammenhang zukommen. 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. Verdünner zur Viskositätsregulierung: Die so genannten Verdünner können organischer oder anorganischer Natur sein, Beispiele für organische Ver dünner sind Tannine und/oder Qebracho-Extrakt. Weitere Beispiele hierfür sind Lignit und Lignitderivate, insbesondere Lignolsulfonate.Also the concomitant use of organic polymer compounds natural and / or synthetic origin as further additives can be considerable Importance in this regard. To name here are in particular Starch or chemically modified starches, cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose, guar gum, synthangum or purely synthetic water-soluble and / or water-dispersible polymer compounds, in particular of the type of high molecular weight polyacrylamide compounds with or without anionic or cationic modification. thinner for viscosity regulation: the so-called thinners may be organic or inorganic, examples of Organic thinner are tannins and / or Qebracho extract. Further examples are lignite and lignite derivatives, in particular lignosulfonates.
Als
bevorzugte Mittel gegen Flüssigkeitsverlust (fluid-loss-Additiv)
ist insbesondere organophiler Lignit, während bevorzugte
pH-Modifizierer beispielsweise der
Die Mengen, in denen die vorstehend beschriebenen, weiteren Additive der als Bohrspülung eingesetzten Zusammensetzung im Falle einer Wasser-in-Öl-Emulsion zugesetzt werden, entsprechend üblicherweise denjenigen Mengen, in denen diese Verbindungen den aus dem Stand der Technik bekannten Bohrspülungen auf Wasser-in-Öl-Basis zugesetzt werden.The Amounts in which the above-described further additives the composition used as a drilling fluid in the case a water-in-oil emulsion may be added, as appropriate those quantities in which these compounds have become obsolete known in the art water-in-oil based drilling fluids be added.
Bei wenig beschwerten Zusammensetzungen handelt es sich bei der Komponente IV) vorzugsweise um ein Beschwerungsmittel, wie etwa BaSO4, wobei im Falle einer wenig bescherten Zusammensetzung die Komponente IV) vorzugsweise in einer Menge von bis zu 20 Gew.-% eingesetzt wird. Bei stärker beschwerten Zusammensetzungen wird die Komponente IV) vorzugsweise in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-% eingesetzt, während in stark beschwerten Zusammensetzungen 50 bis 70 Gew.-% der Komponente IV) eingesetzt werden können.In low weight compositions, component IV) is preferably a weighting agent, such as BaSO 4 , in which case, in the case of a low added composition, component IV) is preferably used in an amount of up to 20% by weight. For more heavily weighted compositions, the component IV) is preferably used in an amount of 20 to 50 wt .-%, while in heavily weighted compositions 50 to 70 wt .-% of component IV) can be used.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Zusammensetzung, sofern sie als Wasser-in-Öl-Emulsion vorliegt, eine Nanoemulsion oder eine Mikroemulsion ist, welche vorzugsweise Wassertropfen oder Tropfen einer wässrigen Phase mit einer Tropfengröße von weniger als 1000 μm, vorzugsweise mit einer Tropfengröße in einem Bereich von 5 nm bis 1000 μm, besonders bevorzugt mit einer Tropfengröße in einem Bereich von 10 nm bis 850 μm, noch mehr bevorzugt mit einer Tropfengröße in einem Bereich von 20 nm bis 700 μm, noch mehr bevorzugt mit einer Tropfengröße in einem Bereich von 50 nm bis 500 μm beinhaltet. Die Begriff „Mikroemulsion" und „Nanoemulsion" kennzeichnen erfindungsgemäß Emulsion, welche Tropfen im Mikrometer- bzw. Nanometerbereich beinhalten, wobei es eine gewisse Überscheidung dieser beiden Bereiche und somit auch dieser beiden Begriffe geben kann. Gemäß eines Teiles der Fachliteratur und auch des Bohrspülungen betreffenden Standes der Technik werden unter Mikroemulsionen vorzugsweise solche Emulsionen verstanden, die sich spontan bei einer Kombination der Emulsionskomponenten bilden, wohingegen die Bildung von Nanoemulsionen üblicherweise das Zuführen von Energie, beispielsweise in Form eines Homogenisierens, insbesondere in Form einer Hochdruckhomogenisation, erfordert.Farther it is preferred according to the invention that the composition, if it is present as a water-in-oil emulsion, a nanoemulsion or a microemulsion, preferably water drops or Drop of an aqueous phase with a drop size less than 1000 microns, preferably one drop size in a range of 5 nm to 1000 μm, particularly preferred with a drop size in a range of 10 nm to 850 μm, more preferably one drop size in a range of 20 nm to 700 μm, more preferably with a drop size in a range of 50 nm to 500 microns included. The term "microemulsion" and "nanoemulsion" according to the invention characterize emulsion, which contain drops in the micrometer or nanometer range, There is some distinction between these two areas and thus also these two terms can give. According to one Part of the literature and drilling fluids Prior art, among microemulsions, are preferably such emulsions understood spontaneously with a combination of the emulsion components whereas the formation of nanoemulsions is usually the supply of energy, for example in the form of a Homogenizing, especially in the form of high-pressure homogenization, requires.
Im Falle einer Wasser-in-Öl-Emulsion als eine als Bohrspülung eingesetzte Zusammensetzung kann diese durch jedes dem Fachmann bekannte Verfahren zur Herstellung einer solchen Wasser-in-Öl-Emulsion hergestellt werden. So ist es insbesondere denkbar, zunächst die Basis-Emulsion aus der organischen Öl-Phase als kontinuierliche Phase und den darin emulgierten Wassertropfen herzustellen und erst dann den eingangs n-Nonylether und gegebenenfalls die weiteren Additive zuzusetzen. Denkbar ist jedoch auch, zunächst die eingangs beschriebenen n-Nonylether der organischen Öl-Phase zuzusetzen und dann aus dieser Öl-Phase und dem Wasser bzw. der wässrigen Lösung die Emulsion zu bilden.in the Case of a water-in-oil emulsion as a drilling fluid used composition can this by any one skilled in the art known method for producing such a water-in-oil emulsion getting produced. So it is particularly conceivable, first the basic emulsion of the organic oil phase as a continuous phase and then produce the water droplets emulsified therein the n-nonyl ether and optionally the further additives add. It is also conceivable, however, first the initially described Add n-nonyl ether of the organic oil phase and then from this oil phase and the water or the aqueous Solution to form the emulsion.
Gemäß einer anderen besonderen Ausführungsform der als Bohrspülung eingesetzten Zusammensetzung handelt es sich bei dieser um eine wässrige Lösung oder um eine Öl-in-Wasser-Emulsion.According to one another particular embodiment of the drilling fluid used composition is this one aqueous solution or an oil-in-water emulsion.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, dass die Zusammensetzung
- I) 0 bis 48 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Öl-Phase,
- II) 29,9 bis 99,9 Gew.-%, besonders bevorzugt 60 bis 99 Gew.-% und am meisten bevorzugt 70 bis 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, Wasser oder wässrige Phase,
- III) 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew.-% und am meisten bevorzugt 5 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, des eingangs beschriebenen n-Nonylethers,
- IV) 0 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt 1,5 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, mindestens eines weiteren Additivs,
- I) 0 to 48 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 20 wt .-% and most preferably 1 to 10 wt .-%, each based on the total weight of the composition, of a water-immiscible organic oil phase .
- II) from 29.9 to 99.9% by weight, particularly preferably from 60 to 99% by weight and most preferably from 70 to 95% by weight, based in each case on the total weight of the composition, of water or aqueous phase,
- III) 0.1 to 20 wt .-%, particularly preferably 1 to 15 wt .-% and most preferably 5 to 10 wt .-%, each based on the total weight of the composition of the n-nonyl ether described above,
- IV) from 0 to 70% by weight, particularly preferably from 1 to 5% by weight and most preferably from 1.5 to 3% by weight, based in each case on the total weight of the composition, of at least one further additive,
Als organische Öl-Phase, wässrige Phase und weitere Additive sind diejenigen organischen Öl-Phasen, wässrige Phasen und weiteren Additive bevorzugt, die bereits vorstehend im Zusammenhang mit der Wasser-in-Öl-Emulsion genannt wurden.When organic oil phase, aqueous phase and more Additives are those organic oil phases, aqueous Phases and other additives, which are already mentioned above in Related to the water-in-oil emulsion were called.
Auch im Falle einer Öl-in-Wasser-Emulsion als eine als Bohrspülung eingesetzte Zusammensetzung kann diese durch jedes dem Fachmann bekannte Verfahren zur Herstellung einer solchen Öl-in-Wasser-Emulsion hergestellt werden. So ist es insbesondere denkbar, zunächst die Basis-Emulsion aus Wasser bzw. der wässrigen Lösung als kontinuierliche Phase und den darin emulgierten Tropfen der Öl-Phase herzustellen und erste dann den eingangs beschriebenen n-Nonylether und gegebenenfalls die weiteren Additive zuzusetzen. Denkbar ist jedoch auch, zunächst die eingangs beschriebenen n-Nonylether der organischen Öl-Phase zuzusetzen und dann aus dieser Öl-Phase und dem Wasser bzw. der wässrigen Lösung die Emulsion zu bilden.Also in the case of an oil-in-water emulsion as a composition used as a drilling fluid, it can be prepared by any method known to those skilled in the art for preparing such an oil-in-water emulsion. Thus, it is conceivable in particular first to prepare the base emulsion from water or the aqueous solution as the continuous phase and the droplets of the oil phase emulsified therein and then to add the n-nonyl ether described initially and optionally the further additives. However, it is also conceivable first to add the n-nonyl ether described at the outset to the organic oil phase and then to form the emulsion from this oil phase and the water or the aqueous solution.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens zum Herstellen von Bohrlöchern, bei dem eine Bohrspülung durch ein Bohrloch gepumpt wird, umfasst dieses die Verfahrensschritte:
- (α1) das Bereitstellen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, insbesondere der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Form einer Wasser-in-Öl-Emulsion, einer wässrigen Lösung oder einer Öl-in-Wasser-Emulsion;
- (α2) das Bohren eines Loches in die Erde;
- (α3) das Einleiten, vorzugsweise das Zirkulieren, der im Verfahrensschritt (α1) bereitgestellten Zusammensetzung zumindest teilweise in das bzw. in dem Bohrloch;
- (α1) providing the composition according to the invention, in particular the composition according to the invention in the form of a water-in-oil emulsion, an aqueous solution or an oil-in-water emulsion;
- (α2) drilling a hole in the ground;
- (α3) introducing, preferably circulating, the composition provided in step (α1) at least partially into or in the wellbore;
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wirkt mithin als Bohrspülung beim Bohren von Löchern in die Erde, vorzugsweise beim Erbohren von Erdöl oder Erdgas.The The composition of the invention thus acts as a drilling fluid when drilling holes in the Earth, preferably when drilling for oil or natural gas.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet mithin auch ein Verfahren zur Herstellung eines Öls oder eines Gases, beinhaltend die Verfahrensschritte:
- (α1) das Bereitstellen der als Bohrspülung eingesetzen Zusammensetzung, insbesondere der als Bohrspülung eingesetzten Zusammensetzung in Form einer Wasser-in-Öl-Emulsion, einer wässrigen Lösung oder einer Öl-in-Wasser-Emulsion;
- (α2) das Bohren eines Loches in die Erde;
- (α3) das Einleiten, vorzugsweise das Zirkulieren der im Verfahrensschritt (α1) bereitgestellten Zusammensetzung zumindest teilweise in das bzw. in dem Bohrloch, wobei auch hier das Einleiten bzw. das Zirkulieren vorzugsweise mindestens teilweise während des Bohrens in Verfahrensschritt (α2) erfolgt;
- (α4) das Fördern von Öl oder Gas aus der Erde durch das im Verfahrensschritt (α2) gebohrte Loch;
- (α2) gegebenenfalls das Reinigen oder Raffinieren des im Verfahrensschritt (α3) geförderten Öls oder Gases.
- (α1) providing the composition used as a drilling fluid, in particular the composition used as a drilling fluid in the form of a water-in-oil emulsion, an aqueous solution or an oil-in-water emulsion;
- (α2) drilling a hole in the ground;
- (α3) introducing, preferably circulating, the composition provided in step (α1) at least partially into or in the borehole, wherein also here the introduction or circulation preferably takes place at least partially during drilling in method step (α2);
- (α4) conveying oil or gas out of the earth through the hole drilled in step (α2);
- (α2) optionally purifying or refining the oil or gas delivered in step (α3).
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Reinigungsmittel sowie eine Bohrspülung, vorzugsweise eine Bohrspülung in Form der vorstehend beschriebenen Wasser-in-Öl-Emulsion oder der vorstehend beschriebenen Öl-in-Wasser-Emulsion.a Contribute to the solution of the above-mentioned tasks also a cleaning agent and a drilling fluid, preferably a drilling fluid in the form of the water-in-oil emulsion described above or the above-described oil-in-water emulsion.
Die Erfindung wird nun anhand nicht limitierender Beispiele näher erläutert.The Invention will now be closer by way of non-limiting examples explained.
BEISPIEL 1: Herstellung von Di-n-NonyletherEXAMPLE 1: Preparation of di-n-nonyl ether
In einem Glaskolben wurden 31,6 g Pelargonsäure (0,2 mol, Emery® 1203) und 150 ml Methanol vorgelegt und mit 3 g konzentrierte Schwefelsäure versetzt. Die Mischung wurde 4 Stunden unter Rückfluss zum Sieden erhitzt. Danach wurden 3.5 g wasserfreies Natriumcarbonat zugegeben und der überschüssige Alkohol abdestilliert. Der Pelargonsäuremethylester wurde im Vakuum (p ca. 16 mbar) bei 95–100°C abdestilliert.31.6 g of pelargonic acid (0.2 mol, Emery® 1203) and 150 ml of methanol were placed in a glass flask and 3 g of concentrated sulfuric acid were added. The mixture was refluxed for 4 hours. Thereafter, 3.5 g of anhydrous sodium carbonate were added and the excess alcohol distilled off. The pelargonic acid methyl ester was distilled off in vacuo (p about 16 mbar) at 95-100 ° C.
29,2 g des so erhaltenen Pelargonsäuremethylesters wurden mit 6 Gew.-% Kupferchromit-Katalysator versetzt und in einem Autoklav bei 230°C und einem Wasserstoffdruck von 250 bar 4 Stunden lang gerührt. Danach wurde der Katalysator abfiltriert und das Filtrat im Vakuum destilliert. Der Siedepunkt betrug etwa 113°C bei 26 mbar, die Ausbeute lag bei 79%.29.2 g of the resulting Pelargonsäuremethylesters were with 6 wt .-% copper chromite catalyst added and in an autoclave at 230 ° C and a hydrogen pressure of 250 bar for 4 hours stirred for a long time. Thereafter, the catalyst was filtered off and the Filtrate distilled in vacuo. The boiling point was about 113 ° C at 26 mbar, the yield was 79%.
Der vorstehend beschriebene Ansatz zur Herstellung von n-Nonanol wurde mehrmals wiederholt.Of the approach described above for the preparation of n-nonanol was repeated several times.
577 g des auf diese Weise erhaltenen n-Nonanols wurden in einem Kolben mit Wasserabscheider vorgelegt und mit 0.1 g Trifluormethansulfonsäure versetzt. Die Reaktionsmischung wurde unter Rückfluss (ca. 225°C) erhitzt, bis sich 36 ml Wasser abgeschieden hatten. Nach dem Abkühlen wird das Produkt mit 100 ml 5%iger Sodalösung und 100 ml Wasser gewaschen. Zur Aufarbeitung wurde das Rohprodukt getrocknet und im Vakuum destilliert. Es wurde Di-n-Nonylether in einer Ausbeute von 503 g erhalten.577 g of the thus obtained n-nonanol were in a flask presented with water and with 0.1 g of trifluoromethanesulfonic acid added. The reaction mixture was refluxed (ca. 225 ° C) until 36 ml of water had separated. After cooling, the product is mixed with 100 ml of 5% sodium carbonate solution and washed 100 ml of water. For workup, the crude product dried and distilled in vacuo. It was di-n-nonyl ether in obtained in a yield of 503 g.
BEISPIEL 2: Herstellung von Nonyl-diethylenglykol-etherEXAMPLE 2: Preparation of nonyl diethylene glycol ether
433 g n-Nonylalkohol, der wie im Beispiel 1 durch Reduktion von Pelargonsäuremethylester erhalten wurde, wurden mit 5 g einer 30 Gew.-%igen Lösung von Kaliumhydroxid in Methanol versetzt und in einem Autoklaven auf 100°C erhitzt. Bei dieser Temperatur wurden die vorhandenen Methanolspuren durch fünfmaliges Evakuieren und belüften mit Stickstoff entfernt. Nach Erhöhung der Reaktionstemperatur auf 150°C wurden insgesamt 264 g Ethylenoxid portionsweise zudosiert, so dass der Druck im Reaktor 5 × 105 Pa nicht überstieg. Nach Beendigung der Reaktion wurde auf etwa 90°C abgekühlt und zur Abtrennung noch vorhandener Ethylenoxidspuren ca. 15 Minuten evakuiert. Es wurde eine leicht gelbe Flüssigkeit erhalten.433 g of n-nonyl alcohol, which was obtained as in Example 1 by reduction of pelargonic acid methyl ester, were mixed with 5 g of a 30 wt .-% solution of potassium hydroxide in methanol and heated to 100 ° C in an autoclave. At this temperature, the existing traces of methanol were evacuated and vented five times Nitrogen removed. After increasing the reaction temperature to 150 ° C, a total of 264 g of ethylene oxide were added in portions, so that the pressure in the reactor did not exceed 5 × 10 5 Pa. After completion of the reaction was cooled to about 90 ° C and evacuated for the separation of remaining traces of ethylene oxide for about 15 minutes. A slightly yellow liquid was obtained.
BEISPIEL 3: Herstellung einer BohrspülungEXAMPLE 3: Preparation of a drilling fluid
Es wurde eine herkömmliche Kalkspülung aus 7,6 g vorhydratisiertem Bentonit, 1,15 g Ferrochromligninsulfonat, 2,3 g Löschkalk, 0,38 g Stärke und 0,76 g NaOH hergestellt. Dieser Kalkspülung wurden 5 Gew.-% des im Beispiel 2 erhaltenen Nonyldoethylenglykol-ethers zugesetzt.It became a conventional Kalkspülung from 7.6 g prehydrated bentonite, 1.15 g ferrochromolignosulfonate, 2.3 g slaked lime, 0.38 g starch and 0.76 g NaOH. This Kalkspülung were 5 wt .-% of the obtained in Example 2 Nonyldoethylene glycol ethers added.
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