DE1020585B

DE1020585B - Waessrige Tiefbohrspuelung und Verfahren zum Entfernen des durch die Spuelung gebildeten Filterkuchens an der Bohrlochwand

Info

Publication number: DE1020585B
Application number: DEW20725A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Walter Bulian; Horst Barthel
Original assignee: Wintershall AG
Current assignee: Wintershall AG
Priority date: 1957-03-05
Filing date: 1957-03-05
Publication date: 1957-12-12

Description

Wäßrige Tiefbohrspülung und Verfahren zum Entfernen des durch die Spülung gebildeten Filterkuchens an der Bohrlochwand Tief bohrspülungen haben den Zweck, das durch den Bohrer ausgelöste Gestein auszutragen. Es ist bekannt, dafür reine quellbare Tone, wie Bentonite,, in Verbindung mit Schutzkolloiden in wäßriger Phase zu verwenden. Diese Bohrspülungen mit Tonen benötigen bis zu mehreren Prozent Schutzkolloide, um sie vor Elektrolyten zu schützen. Durch die Zugabe von Schutzkolloiden erhält man eine gute Wasserbindung und Filterkuchen, sie hat aber den Nachteil, daß dadurch die Fließgrenze erheblich verschlechtert wird. Wenn man gezwungen ist, Salzstöcke zu durchbohren, müssen diese Ton-Dickspülungen mit Na Cl gesättigt werden. Dabei tritt der Nachteil ein, daß die Tone im Salzwasser nicht quellbar sind und daher im Süßwasser vorgequollen werden müssen, um diese danach mit Schutzkolloiden zu versehen.
Man hat zwar auch Tone entwickelt, die gegen Salzwasser beständig sind und direkt zugesetzt werden können. Diese sind aber von nadelförmiger Struktur und besitzen keine Quellfähigkeit, so daß ihre Anwendbarkeit nur auf Verbesserung der Tragfähigkeit beruht. Eine Verbesserung der Wasserbindung ergibt sich daraus nicht. Tone haben in der Bohrspülung jedoch den grundsätzlichen Nachteil, daß sich der daraus gebildete Filterkuchen an der Bohrlochwand nur sehr schwer und bei Nichtvorhandensein von Kalken überhaupt nicht durch Säuern entfernen läßt. Es müssen dann umständliche andere Verfahren zur Entfernung des Filterkuchens benutzt werden, oder es muß dann mit einer Spülung gearbeitet werden, die keinen Filterkuchen ergibt. Diese Arbeitsweise ist jedoch mit erheblichen Unkosten verbunden. Ein weiterer Nachteil einer tonbasischen Spülung besteht darin, daß diese, und zwar der Tonanteil der Spülung selbst, durch mehrwertige Elektrolyte, wie Ca-, Mg- und Fes-Ionen, durch Koagulation ausgefällt und damit zerstört wird.
Tonbasische Spülungen, selbst wenn sie als Salztonspülungen vorliegen, verhindern jedoch nicht immer das unerwünschte Ouellen von Tonen der Lagerstätte. Hierdurch wird diese einmal verstopft, zum anderen bringen quellende Tone beim Durchteufen solcher Gebirge das Bohrloch zum Zuwachsen, wodurch erhebliche Schwierigkeiten entstehen.
Ein älteres Verfahren schlägt für Ölspülungen unter anderem die Verwendung von Magnesia vor, um die Spülung damit plastisch und nicht filtrierbar zu machen. Dieser Vorschlag hat jedoch keine Anregung dafür gegeben, Magnesia auch bei wäßriger Bohrspülung einzusetzen, denn die Magnesia hat bei dieser Bohrspülung wesentlich andere Aufgaben, da sie an Stelle von quellbarem Ton eingesetzt wird, um die vorstehend geschilderten Nachteile zu vermeiden, und bietet den Vorteil, damit große Teufen durchbohren zu können. Es ist auch nicht möglich, bei der auf Öl basierenden Spülung den entstandenen Filterkuchen wieder aufzulösen, welcher bei der wäßrigen Bohrspülung nicht mit den Magnesiumsalzen abbindet, sondern überraschend weich bleibt und durch Säuern wieder entfernbar ist.
Es hat sich nun überraschend herausgestellt, daß sich alle diese Nachteile durch Verwendung einer wäßrigen Bohrspülung vermeiden lassen, die Magnesia an Stelle von Ton enthält, wobei die Magnesia in Form von Mg 0 bzw. Mg(OH)2 verwendet werden kann. Als besonders vorteilhaft hat sich synthetische Magnesia mit hoher Reaktionsfähigkeit und großer Feinheit, insbesondere feiner als 100 Mikron, wie diese nach dem Verfahren des deutschen Patents 908 014 reit einem Schüttgewicht kleiner als 600 g/1 hergestellt wird, bewährt. Das kleinere Schüttgewicht läßt zur Verhinderung der Sedimentation weniger Schutzkolloide benötigen. Der Magnesiagehalt, auf Mg 0 bezogen, kann etwa 2 bis 10'% betragen, er kann also höher als der übliche Tongehalt sein, wodurch ein besserer Filterkuchen erreicht wird, ohne dadurch die Viskosität der Suspension zu erhöhen. Weiterhin ist es damit möglich, große Teufen zu durchbohren, da diese Spülung mit Magnesia erheblich temperaturbeständiger als Tonspülung ist. Die Spülung aus Wasser und Schutzkolloid z. B. mit 8°/o synthetischer Magnesia hat selbst in einer gesättigten Mg C12-Na Cl-Lösung noch eine Fließgrenze von 34 dyn/cm2 bei 80° C und 55 dyn/cm2 bei 20'°' C. Die Verwendung einer gesättigten Na Cl- bzw. Mg Cl.,- NaCI-Lösung als Basis für die Spülung ist unbedingt notwendig, wenn Salzlagerstätten, die entweder aus Steinsalz oder aus Mischsalzen bestehen, durchteuft werden müssen. Beispielsweise wurde eine gesättigte MgC12-NaCl-Lösung, die 8'% Magnesia enthielt, mit 3% Schutzkolloid aus auskondensierten Harnstoffharzen versetzt, da diese gegen Mg-Ionen besonders auch bei hohen Temperaturen unempfindlich sind.
Damit ist ein einwandfreies Durchbohren des Gebirges möglich, ohne den Salzstock aufzulösen und dadurch das Bohrloch in Gefahr zu bringen.
Durch die Verwendung von Magnesia in den verschiedenen Formen, insbesondere als Mg O, in der Bohrspülung kann der Filterkuchen an den Bohrwandungen leicht durch Säuern wieder entfernt werden. Magnesiumoxyd bietet außerdem den Vorteil, daß es durch mehrwertige Elektrolyte, im Gegensatz zu Ton, nicht koagulierbar ist und somit die Wasserbindung der Spülung erhalten bleibt.
Tonbasische Spülungen haben auch noch den Nachteil, daß beim Durchbohren von Gips und Anhydrit-Lagerstätten diese leicht abgebaut werden und daher einen sehr hohen Verbrauch an Schutzkolloiden zur Folge haben. Demgegenüber ist eine Spülung auf der Basis von Magnesia gegen Gips und Anhydrit beständig, und das Wasserbindevermögen wird verbessert. Es wird z. B. bei einer Magnesiaspülung durch Zusatz von 31/o Gips das Filterwasser aus der Baroidpresse von 6 auf 3 cm3 reduziert.
Beim Durchbohren von Lagerstätten werden durch eine Spülung auf Basis Magnesia die Tone nicht nur vor dem Quellen geschützt, sondern darüber hinaus auch noch durch Koagulation ausgefällt und damit, soweit es sich um Tone von förderungswürdigen Lagerstätten handelt, die Permeabilität in der unmittelbaren Umgebung des Bohrloches erhöht.
Bei der Durchführung von Tiefbohrverfahren ist es mit der neuen magnesiabasischen Spülung möglich, nach Beendigung der Bohrung durch übliches Säuern den gebildeten Filterkuchen rasch und vollständig zu entfernen und damit bald die Förderung in Gang zu setzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Wäßrige Tiefbohrspülung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Magnesia an Stelle von quellbarem Ton in Form von Mg O oder/und Mg(O H) z, natürlicher oder synthetischer Herkunft enthält: z. Bohrspülung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Magnesia, auf Mg 0 gerechnet, in Mengen von etwa 2 bis 10% enthält, vorzugsweise 5 1/a. 3. Bohrspülung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine hochreaktionsfähige, feinteilige Magnesia, insbesondere mit Teilchengrößen weniger als etwa 100 Mikron und einem Schüttgewicht kleiner als 600 g/1 enthält, insbesondere eine solche, die nach dem Verfahren des deutschen Patents 908 014 hergestellt ist. 4. Bohrspülung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnesiabasische Bohrspülung Gips insbesondere in Mengen von etwa 1 bis 3 % enthält. 5. Bohrspülung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Schutzkolloid voll- oder teilweise auskondensierte Harnstoffharze enthält. 6. Verfahren zum Behandeln von Bohrlöchern, in welchen eine Bohrspülung nach den Ansprüchen 1 bis 5 verwendet wurde, dadurch gekennzeichnet, daß der magnesiahaltige Filterkuchen in der Lagerstättenformation durch Säuern entfernt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift \'r. 2 597 085.