DE1161224B - Verfahren zur Herstellung einer Bohrfluessigkeit - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Bohrfluessigkeit

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DE1161224B
DE1161224B DEL36169A DEL0036169A DE1161224B DE 1161224 B DE1161224 B DE 1161224B DE L36169 A DEL36169 A DE L36169A DE L0036169 A DEL0036169 A DE L0036169A DE 1161224 B DE1161224 B DE 1161224B
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DE
Germany
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drilling fluid
waste liquor
value
solids content
mixture
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Pending
Application number
DEL36169A
Other languages
English (en)
Inventor
Karl Freeman Keirstead
William Eric Paton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lignosol Chemicals Ltd
Original Assignee
Lignosol Chemicals Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/14Clay-containing compositions
    • C09K8/145Clay-containing compositions characterised by the composition of the clay

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Bohrflüssigkeit zur Verwendung beim Abteufen von Öl- und Gasbohrungen.
  • Diese Flüssigkeit, die innerhalb des Bohrgestänges nach unten gepumpt wird und im Ringraum zwischen Bohrgestänge und Bohrloch zurückkehrt, dient mehreren Zwecken. Sie wirkt als Kühl- und Schmiermittel für den Bohrmeißel, zur Förderung des Bohrkleins an die Oberfläche sowie zur Bildung einer Filterkuchenschicht an der Wand des Bohrlochs. Die Flüssigkeit besteht normalerweise aus einer wäßrigen Suspension eines quellenden oder hydratisierbaren Tons, wie Bentonit, zusammen mit feinkörnigem Material, wie es z. B. beim Bohren gebildet wird. Auch andere Stoffe können zugesetzt werden, wie beschwerende Materialien, wenn hohe Drücke auftreten, Stärke und Harzprodukte zur Förderung der abdichtenden Eigenschaften der Flüssigkeit, sowie eine Reihe anderer Materialien, wenn Flüssigkeiten hergestellt werden sollen, die unter besonderen Bedingungen verwendet werden.
  • Wegen ihrer Aufgabe, das Bohrklein aus dem Bohrloch zu entfernen, müssen die Viskositätseigenschaften der Flüssigkeit innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Die Viskosität der Flüssigkeit muß so hoch sein, daß das Bohrgut auf seinem Weg vom Meißel zur Oberfläche getragen wird, darf aber nicht so hoch sein, daß dadurch der Umlauf erschwert wird und übermäßig hohe Drücke im Pumpsystem auftreten. Gleichzeitig muß die Festigkeit des Gels, das sich beim Stehenlassen bildet, so hoch sein, daß sich das Bohrgut im Bohrloch nicht absetzt, wenn der Umlauf .aus irgendeinem Grunde unterbrochen wird, das Gel darf sich aber nicht so schnell bilden, daß das Absetzen und Entfernen des Bohrguts im Schlammbecken verhindert wird. Ferner darf die Gelbildung nicht so weit fortschreiten, daß Schwierigkeiten beim erneuten Anpumpen eintreten können.
  • Die erforderlichen Eigenschaften des Schlammes lassen sich manchmal mit einer unbehandelten Suspension von Natriumbentonit erzielen; häufig ist es aber notwendig, besonders wenn höhere Dichten (Feststoffgehalte) im Schlamm erforderlich sind, Verdünnungsmittel zuzusetzen, um niedrigere Viskositäten und Gelfestigkeiten zu erzielen. Zu diesem Zweck werden z. B. bestimmte Phosphate, Quebracho und andere Tanninextrakte verwendet. Sulfitablauge und verschiedene Ligninosulfate sind für diesen Zweck unwirksam.
  • Natronalkalische Schlämme widerstehen nur wenig der Verunreinigung durch Salz und Anhydrit. Eine gewisse Verbesserung wurde durch Verwendung von kalkalkalischen Schlämmen erzielt, die durch Umwandlung von Natriumbentonit in Calciumbentonit erhalten werden. Die Umwandlung erfolgt durch Zusatz von Natriumhydroxyd und Calciumhydroxyd gewöhnlich in Mengen von etwa 570 bis 1380 g pro 1001 Schlamm. Zur Förderung eines glatten Umschlages und zur Regulierung der Viskositäten und Gelstärken der Kalkschlämme muß ein Verdünnungsmittel verwendet werden. In diesem Zusammenhang wird auf die USA.-Patentschrift 2 858 271 verwiesen, in der eine Bohrflüssigkeit beschrieben ist, die ein speziell hergestelltes Ligninsulfonat als Verdünnungsmittel enthält.
  • Kalkschlämme haben gewisse Nachteile, wenn übermäßige Verunreinigung und hohe Bodentemperaturen auftreten. Sie haben normalerweise einen pH-Wert von etwa 12,5 und werden bei hohen Temperaturen fest. Unter diesen Umständen erwies sich die Verwendung von Gipsschlämmen als zweckmäßig. Diese werden aus Natronschlämmen durch Zusatz von 885 bis 1380 g Calciumsulfat pro 1001 mit anschließender Einstellung des PH-Wertes auf einen geeigneten Bereich - gewöhnlich 8 bis 8,5 -hergestellt. Gipsschlämme werden durch Verunreinigung mit Anhydrit wenig beeinträchtigt, da sie in bezug auf Calciumsulfat bereits gesättigt sind. Sie widerstehen in viel höherem Maße der Verunreinigung durch Salz, und auf Grund ihres niedrigeren pH-Wertes sind sie weniger der Verfestigung bei hoher Temperatur unterworfen. Gipsschlämme haben jedoch den Nachteil, daß hohe Viskositäten und Gelstärken auf bekannte Ligninsulfonate oder andere Verdünnungsmittel nicht gut ansprechen.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Gipsschlamm, in dem Viskositäten und Gelstärken durch Verwendung eines Ligninsulfonats als Verdünnungsmittel einwandfrei unter Kontrolle gehalten werden können. Es wurde gefunden, daß dies durch Zusatz von Eisensulfat zusammen mit einem Alkalidichromat zu=r natronalkalischen Sulfitablauge erreicht wird.
  • Zur Herstellung der als Dispergiermittel für die Bohrflüssigkeit verwendeten Sulfitablauge wird natronalkalische Sulfitablauge, die einen Feststoff-Gehalt von etwa 50% .und einen pi1-Wert von vorzugsweise etwa 7 aufweist, in einem Druckbehälter entweder direkt durch Frischdampf oder indirekt durch Wärmeaustausch auf eine Temperatur von 132 bis 149= C erhitzt. Dann werden zur Oxydation etwa 3,75 bis 7,51 Luft je Liter Flüssigkeit je Minute durch einen Verteiler in den Behälter eingeführt. Um beste Ergebnisse zu erzielen, ist eine Mindestreaktionszeit von etwa einer Stunde erforderlich. Bei den geringeren Luftmengen können Reaktionszeiten bis zu 3 Stunden notwendig sein. Durch diese Oxydationsbehandlung wird der pit-Wert der Lauge gesenkt. Die besten Resultate werden bei einem End-pH-Wert von 4 bis 4,5 erzielt. Der p11-Wert soll während dieser Behandlung nicht unter 3.5 fallen.
  • Der auf diese Weise oxydierten Sulfitablauge werc..en dann erfindungsgemäß wenigstens 5% und höchstens 2511/o Eisensulfat, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe in der Ablauge, zugesetzt. Die Mischung wird dann eingedickt, vorzugsweise durch Versprühen.
  • Zur Herstellung der Bohrflüssigkeit wird das Disperaiermittel mit dem Tonbrei in einer Menge von 570 bis 885 g11001 Brei gemischt.
  • Die Wirksamkeit des Zusatzes von Eisensulfat zur Bohrflüssigkeit ist aus folgenden Vergleichsversuchen ersichtlicb: 11361 einer eingedampften natronalkalischen Sulfitablauge, deren Feststoffgehalt 5011.10 betrug, wurden auf die oben beschriebene Weise bei einer Temperatur von 146° C mit Frischdampf behandelt. Dann wurde Luft in einer Menge von 4,25 m3 (bezogen auf Atmosphärendruck) je Minute eingeführt und die Behandlung 2 Stunden bei dieser Temperatur fortgesetzt. Nach der Herausnahme aus dem Autoklav wurden Natriumdichromat und Ferrosulfat in solchen Mengen zugesetzt, daß die Mischung 3 % Natriumdiehromat und 18% Ferrosulfat, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung bei einem Feststoffgehalt von 4011/o, enthielt. Nun wurden Messungen der dispergierenden Eigenschaften des Mittels an einem Gipsbohrschlamm durchgeführt. Aus einem 711/oigen Bentonitschlamm wurde ein künstlicher Bohrschlamm hergestellt, der nach Altern über Nacht unmittelbar nach kräftigem Rühren folgende Eigenschaften aufwies: Viskosität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 cP Null-Gel ..................... 0 10-Minuten-Gel . . . . . . . . . . . . . . . 40 g pH-Wert ...................... 8,9 Wasserverlust . . . . . . . . . . . . . . . . . 12,0 cms Der Schlamm wurde in Portionen von je 350 cm-" Geteilt. Jedem Teil wurden 3 g des Dispergiermittels (entsprechend 855 g7100 1) aus jeder Stufe seiner Herstellung zugegeben. Na--h Umrühren wurden 3 g Calciumsulfat zugegeben, Lind der ptt-Wert wurde auf 8,5 eitlgestellt. Dann wurden die Viskositäten und Gelstärken nach der Standard-Methode des American Petroleum Institute gemessen. Die Ergebnisse sind nachstelicnd aufgeführt:
    Wie aus der Tabelle ersichtlich. vermindert die Zugabe von Eisensulfat in b; achtlichem Maße die Viskosität der Bohrflüssigkeit und setzt die Gelstärken erheblich herab.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit für Tiefbohrz,#vecke, bei der eine natronalkalische Sulfitablauge mit einem F'eststoffgehalt von etwa 500./0 und einem p;t-Wert von etwa 7 im geschlossenen Gefäß auf etwa 130 bis l50° C erhitzt. in die heiße Flüssigkeit, zur teilweisen Oxydation und Herabsetzung des pH-Wertes auf 4 bis 4,5, Luft eingeleitet, mit der oxydierten Ablauge nicht weniger als 50,70 und nicht mehr als 2501o, bezogen auf deren Feststoffgehalt, eines Alkalidichromats gemischt, das Gemisch getrocknet und mit einer wäßrigen Tonsuspension und Gips gemischt wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Bohrflüssigkeit 5 bis 2511/o Eisensulfat, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe in der Sulfitablauge, vor der Trocknung der Mischung zugesetzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 858 271.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1226965B (de) * 1963-09-24 1966-10-20 Waldhof Zellstoff Fab Bohrspuelung auf Basis von hydratisierbaren, quellfaehigen Tonen und Ligninsulfonaten und Verfahren zur Herstellung dieser Ligninsulfonate

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2858271A (en) * 1956-09-07 1958-10-28 Lignosal Chemicals Ltd Well drilling fluids and method of making the same

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