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Trockenadditiv für Tiefbohrspülungen auf Ölgrundlage Das Hauptproblem
auf dem Gebiet der Herstellung von Tiefbohr-Spülflüssigkeiten auf Ölgrundlage ergibt
sich aus der Notwendigkeit der Kontrolle des Flüssigkeitsverlustes der Spülung,
um einen Verlust wesentlicher Ölmengen durch Abwanderung in die vom Bohrloch durchquerten
Formationen zu verhindern, während die wünschenswerte Viskosität und der Gelgehalt
der Spülung beibehalten wird. Zur Zeit ist Asphalt das gebräuchlichste Material,
das einem Trägeröl zur Kontrolle des Flüssigkeitsverlustes der gebildeten Spülung
zugesetzt wird. Um diesen Flüssigheitsverlust niedrig genug zu halten, müssen jedoch
beträchtliche Asphaltmengen verwendet werden, im allgemeinen 5,7 bis
8,6 kg/hl Öl. Außerdem muß eine erhebliche Menge verschiedenartiger
Seifen der Spülung zugesetzt werden, um die großen Mengen an Asphalt wie auch an
Füllstoffen im Öl in Suspension zu halten. Außerdem läßt sich Asphalt mit
einem TrägeTöl nur dann nutzbringend verschneiden, wenn das 01 erhitzt und
bei der Asphaltzugabe heftig gerührt wird; dies bedeutet praktisch, daß eine solche
Spülung an einer zentralen Stätte hergestellt werden und zum Bohrort verschickt
werden muß, da am Bohrort am allgemeinen keine Möglichkeit zur Herstellung eines
Verschnitts von Asphalt in 01
besteht.
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Trockene Zusatzstoffe für Spülungen auf Ölgrund-Jage sind bereits
bekannt, doch läßt sich keins dieser Additive so leicht wie der erfindungsgemäße
Zusatz herstellen, weiterhin müssen die bekannten Stoffe in wesentlich größeren
Mengen als dieses zur Anwendung gebracht werden. Von großer Wichtigkeit ist es,
den Feststoffgehalt der Spülung so gering wie möglich zu halten, ohne dies mit einem
Verlust an Viskosität und Gelgehalt zu erkaufen, weil bei gegebenen Bohrungsbedingungen
die Bohr- oder Eindringgeschwindigkeit durch Verwendung eines hohen Feststoffgehalts
in der Spülung verringert wird. Im Hinblick auf die beständige Suche nach Mitteln
zur Steigerung der Eindringgeschwindigkeit bei der Ausführung von Bohrungen ist
es äußerst wünschenswert, ein Additiv zu besitzen, welches bei Anwendung in geringer
Menge eine geeignete Spülung ergibt.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun ein Additiv für Spülung
auf Ölgrundlage, welches sich ohne Einbuße an Wirksamkeit über längere Zeit lagern
läßt; weiterhin handelt es sich um ein Additiv, das bei Verwendung in geringeren
Mengen eine wirksame Beherrschung von Flüssigkeitsverlust, Viskosität und Gelgehalt
gestattet; dieser Zusatzstoff läßt sich leicht herstellen, verpacken und zum Bohrort
transportieren; es handelt sich erfindungsgemäß um ein Additiv, das sich unter Verwendungjedes
beliebigen Erdöls herstellen läßt; schließlich handelt es sich erfindungsgemäß um
ein wirtschaftliches Additiv für Spülungen auf Ölgrundlage, für welches leicht zugängliche
Materialien verwendet werden.
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Erfindungsgemäß besteht das Additiv aus etwa 5Teilen einer gesättigten
Fettsäure in granulierter Form mit einer Jodzahl von weniger als 16 und mit
mindestens 12 Kohlenstoffatomen, mindestens etwa 2 Teilen feinverteilten inerten
Feststoffen sowie mindestens etwa 1 Teil eines feinverteilten inerten festen
Absorbens.
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Das bevorzugte Additiv gemäß der Erfindung ist aus Stearinsäure, Austernmuschelmehl
und Diatomeenerde in annähernd den folgenden Mengenverhältnissen zusammenizesetzt:
| Komponente Gewichtsteile |
| Stearinsäure (granuliert) ............ 5 |
| Austernmuschelmehl ............... 2 |
| Diatomeenerde .................... 1 |
(Das gesamte Material wird durch ein Sieb mit
80 Maschen
je Zentimeter
passiert.) Es lassen sich verschiedene Steariensäurequalitäten verwenden. Allgemein
eignet sich jedes Produkt mit einer Jodzahl zwischen
0 und
16. -
An Stelle von Stearinsäure lassen sich auch andere gesättigte Fettsäuren
oder Kombinationen gesättigter
Fettsäuren einsetzen, aber auch dann
soll die Jodzahl unter 16 liegen, und die verwendeten Säuren sollen mindestens
12 und vorzugsweise 16 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten. Erfindungsgemäß
werden Fettsäuren niedriger Jodzahl benötigt, da diese gesättigte Fettsäuren enthalten,
die stabiler als die ungesättigten Säuren sind. Die ungesättigten Fettsäuren neigen
zur Autoxydation und anschließender Zersetzung der Säure, was einen Verlust an Gelierungseigenschaften
des daraus hergestellten Additivs zur Folge hat. Ein weiterer Grund für das Erfordernis
von Fettsäuren niedriger Jodzahl ist der, das diese Stoffe fest sind -und in granulierter
Form erhältlich sind. Die Anzahl der Kohlenstoffatome soll mindestens 12 und vorzugsweise
16 bis 20 betragen, um die gewünschten Gellerungseigenschaften des Additivs
zu gewährleisten. Außer der Stearinsäure eignen sich unter den fettsäurehaltigen
Materialien beispielsweise, aber nicht ausschließlich, hydrierte TaUfettsäuren und
hydrierte Baumwollsamenöl-Fettsäuren.
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Das Austernmuschelmehl dient in erster Linie dazu, der aus dem erfindungsgemäßen
Additiv hergestellten Spülung die entsprechenden Flüssigkeitsverlusteigenschaften
zu vermitteln. Austernmuschelmehl ist hierfür besonders geeignet, da es billig,
leicht zugänglich, gegenüber der verwendeten Fettsäure inert und für den gegebenen
Zweck wirkungsvoll ist. Selbstverständlich lassen sich statt dessen auch andere
feinverteilte inerte Feststoffe verwenden, so etwa jede andere Form von feinverteiltem
Caleiumcarbonat, Silicamehl u. dgl.
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Hauptaufgabe der Diatomeenerde ist es, die öligen Partikeln der Fettsäure
trocken und während Lagerung und Transport frei beweglich zu halten. Auch hier lassen
sich selbstverständlich äquivalente Materialien als feinverteilte Feststoffe, die
gegenüber den Fettsäuren inert sind, zur Erzielung dieser genannten Eigenschaften
verwenden. Beispielsweise läßt sich ein puderförmiges Caleiumsilicat oder ein ebenfalls
handelsübliches Aluminiumsilicat in Pulverform an Stelle der Diatomeenerde verwenden.
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Obgleich die Hauptfunktion der beiden inerten Feststoffe die oben
angegebenen sind, ist anzunehmen, daß jedes bis zu einem gewissen Grade die Funktion
des anderen ausüben kann; d. h., das Austemmuschelmehl wirkt im gewissen
Ausmaß bei der Trockenhaltung und der Erzielung der freien Fließbarkeit und die
Diatomeenerde bei der Kontrolle des Flüssigkeitsverlustes der Spülung mit.
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Die oben angegebenen bevorzugten Mengenverhältnisse der Komponenten
des erfindungsgemäßen Additivs stellen lediglich die vom wirtschaftlichen Standpunkt
aus bevorzugten Mindestmengen dar, und es lassen sich ohne Beeinträchtigung der
Wirksamkeit des Additivs größere Mengen der beiden feinverteilten Inertmaterialien
verwenden.
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Da die Säure in fester granulierter Form vorliegt, kann sie leicht
in üblicher Weise mit den beiden Inertmaterialien verschnitten werden, um ein trockenes
Gemisch zu erzielen, das sich leicht verpacken und zur Verwendung am Bohrort versenden
läßt.
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Am Bohrort wird das Additiv mit Ätznatron im ungefähren Verhältnis
von 0,5 Gewichtsteilen Ätznatron zu 1 Gewichtsteil Säure gemischt.
Zur Herstellung eines geeigneten Bohröls werden etwa 0,86
-bis 3,42
kg Additiv pro Hektoliter Öl benötigt. Bei sehr schweren (42API) Ölen
sind etwa 3,42 kg/hl erforderlich, bei den leichteren Rohölen (20'API) etwa
0,86 kg/hl.
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Zur Herstellung einer brauchbaren Spülung aus dem erfindungsgemäßen
Additiv eignet sich jedes beliebige Erdöl. Das Öl kann roh oder raffiniert
sein, und es läßt sich jedes am Bohrort leicht erhältliche Öl
verwenden.
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Zur Erläuterung der bei Verwendung der aus dem bevorzugten erfindungsgemäßen
Additiv hergestellten Spülungen erzielbaren Ergebnisse wurden verschiedene Versuche
ausgeführt, deren Ergebnisse in der Tabelle wiedergegeben sind. Die dort angegebenen
Werte für den Flüssigkeitsverlust wurden nach dem Standard-API-Feldverfahren zum
Testen von Bohrflüssigkeiten, Sektion V, API-Test RP
29, Mai
1950,
erhalten, mit der Abänderung, daß der angewandte Druck an Stelle von
7,0
kg/cm2 hier
70,0 kg/cm2 betrug und daß die Bestimmung außer bei 24'C auch
bei 51,7'C ausgeführt wurde.
| Rohöl aus dem Felde |
| Tensleep Grubb McElroy Cutright 1 Chittim |
| Zero Gel, 24'C ......................... 0,149
0,59 0,149 0,149 0,49 |
| Flüssigkeitsverlust, 0/" bei 70 kg/cm2 |
| 240 C ............................... 5,5 1,9 8,0
8,8 8,9 |
| 51,7 0 C ............................... 7,1 2,9 12,0
12,5 14,0 |
| Kilogramm Additiv pro Hektoliter ........ 3,43 3,43
3,43 3,43 3,43 |
| Na OH (50010), ccm ..................... 1890 1890
1890 1890 1890 |
| Viskosität, cP, bei 24'C ................. 58,5 68 30 30,5
30,5 |
| Zero Gel, 24'C ......................... 0,34
1,62 0,49 0,49 0,78 |
| Flüssigkeitsverlust, "/" bei 70 kg/CM2 |
| 24 ' C ............................... 4,9
2,5 6 6,8 8,0 |
| 51,7-C ............................... 6,8 3,0 10,2
10,0 13,9 |
| Viskosität bei erhöhter Temperatur |
| Kilogramm Additiv pro Hektoliter ........ 3,43 3943
3,43 3,43 3,43 |
| Na OH (50 0/0), cem .....................
1890 1890 1890 1890 1890 |
| Viskosität, cP, bei 60'C ................. 47,5
63,5 25 24 22 |
| Zero Gel, 60'C ......................... 0,59 1,52 0,59
0,59 0,54 |
| Viskosität und Flüssigkeitsverlust einer Spülung mit 20%Wassergehalt
(Volumprozent) |
| Viskosität, cP, bei 24'C ................. 150+ 150+
77,5 71,5 |
| Flüssigkeitsverlust, 0/" bei 70 kg, 51,7'C 12,0
6,8 14,0 15,6 |
Falls erwünscht, können am Bohrort auch Füllstoffe der Spülung zugesetzt werden,
um die Dichte
je nach den Erfordernissen der Bohrbedingungen zu steigern.
Es sei bemerkt, daß das Austernmuschelmehl eine genügende Dichte besitzt, um in
beschränktem Ausmaß als Füllstoff zu wirken, obgleich nötigenfalls zusätzliche Füllstoffe
der bekannten Art zugesetzt werden können.
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Zu bemerken ist, daß die Verwendung von Stearinsäure, Austernmuschelmehl
und Diatomeenerde jeweils für sich zusammen mit anderen Stoffen als Zusätze für
Spülungen auf Ölbasis bekannt ist.