Öl-in-Wasser-Emulsionsspülung Bei der Gewinnung von Erdgas ergibt
sich häufig die Aufgabe, Erdgassonden durch. sogenanntes »Torpumpen« drucklos zu
machen, insbesondere solche, die bereits in Produktion gewesen sind. Für diesen
Zweck kann eine an sich bekannte überschwere Spülung, die dem Gasdruck hinreichend
das Gleichgewicht hält, z. B. eine Tonsalzspülung mit einem spezifischen Gewicht
von etwa 2,0, auf Wasserbasis oft nicht verwendet werden, weil sie eine Auslaufzeit
(Marsh-Trichter) von rund 200 und mehr Sekunden aufweist. Die hohe Viskosität einer
solchen Bohrspülung hat zur Folge, wenn die zu benutzenden Leitungswege, Steigrohre
oder Ringräume, einen sehr engen Querschnitt haben, daß sie einer starken Vergasung
unterliegt, die ein weiteres Verpumpen unmöglich macht. Außerdem ist es bei Verwendung
einer derartigen Spülung nicht möglich, das Erdgas in das Gebirge zurückzudrücken,
um die Sonde ohne Zirkulation, d. h. »über Kopf« totzupumpen. Die vergaste Spülung
hängt sich nämlich im Leitungsstrang auf, und ein weiteres Nachpumpen führt nur
zur Druckerhöhung.Oil-in-water emulsion rinsing In the extraction of natural gas results
often the task of natural gas probes. so-called "gate pumping" closed without pressure
make, especially those that have already been in production. For this
The purpose can be an extremely heavy flushing known per se, which is sufficient for the gas pressure
keeps the balance, e.g. B. a clay salt rinse with a specific weight
of about 2.0, water-based often not used because it has a leakage time
(Marsh funnel) of around 200 and more seconds. The high viscosity of a
Such drilling fluid has the consequence, if the pipelines to be used, riser pipes
or annulus, have a very narrow cross-section that they are subject to strong gasification
which makes further pumping impossible. Besides, it is in use
such a flushing is not possible to push the natural gas back into the mountains,
around the probe without circulation, d. H. Pump up "overhead". The gassed flush
namely hangs in the wiring harness, and further pumping only leads
to increase pressure.
Es sind bereits Bohrspülungen mit niedriger Viskosität mit z. B. 50
bis 60 Sekunden Auslaufzeit bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um Emulsionsspülungen,
sondern um reine Wasserbasisspülungen, wie z. B. Tonspülungen mit Carboxymethylcellulose
als Trägerverbindung. Solche Bohrspülungen kommen für das Totpumpen von Bohrungen,
wie Erdgassonden, nicht in Betracht, weil sie nicht das für den hohen Druck der
Bohrung von z. B. 450 atü ausreichende spezifische Gewicht von mindestens 1,7 k9/1
aufweisen.There are already drilling fluids with low viscosity with z. B. 50
known to run out of up to 60 seconds. However, these are not emulsion rinses,
but about pure water-based rinses, such as. B. Clay rinses with carboxymethyl cellulose
as a carrier connection. Such drilling fluids are used for the pumping of bores,
like natural gas probes, out of consideration because they are not the one for the high pressure of the
Drilling of z. B. 450 atü sufficient specific weight of at least 1.7 k9 / 1
exhibit.
Es sind auch Emulsionsspülungen bekannt, die Wasser, Ton (Bentonit),
Carboxymethylcellulose, Rohöl oder Dieselöl bis 50019, Emulgatoren, Beschwerungsmittel
und Salze enthalten. Diese Spülungen sind als Totpumpspülungen für Bohrungen nicht
geeignet, weil sie zu viskos sind und nicht auf die für eine überschwere Spülung
erforderliche Dichte gebracht werden können. Die bekannten Spülungen dieser Art
sind vielmehr dazu bestimmt, hohen Temperaturen standzuhalten.Emulsion rinses are also known which contain water, clay (bentonite), carboxymethyl cellulose, crude oil or diesel oil up to 50019, emulsifiers, weighting agents and salts. These flushes are unsuitable as dead-pump flushes for bores because they are too viscous and cannot be brought to the density required for an excessively heavy flush. The known flushes of this type are rather intended to withstand high temperatures.
Es ist schließlich bekannt, mineralische Substanzen, die in Wasser
unlöslich, von verdünnten starken Säuren aber angreifbar sind, oleophil zu machen.
Die hierbei gebildete Spülung ist jedoch wiederum niedrigviskos und nicht zum Totpumpen
von Erdgassonden geeignet, abgesehen davon, daß sie einen anderen Zweck verfolgt.It is after all known mineral substances that are in water
insoluble, but are vulnerable to dilute strong acids, making them oleophilic.
The rinse formed in this way, however, is again of low viscosity and does not lead to pumping
suitable for natural gas probes, apart from the fact that it has a different purpose.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Ölin-Wasser-Emulsionsspülung,
bestehend aus Wasser, einem leichten Mineralöl, wie Spindelöl, einem Tonmineral
mit partieller Faserstruktur, wieAttapulgit, einem wasserlöslichen anorganischen
Salz, wie -Calciumchlorid, und einem Beschwerungsmittel, wie Baryt, so auszubilden,
daß sich eine überschwere, niedrigviskose Spülung ergibt, die zum Torpumpen von
Erdgassonden auch unter schwierigen Bedingungen erfolgreich verwendet werden kann.
Es wurde gefunden, daß die genannte Aufgabe dadurch gelöst werden kann; daß eine
öl-in-Wasser-Emulsion zur Anwendung gelangt, bei der das Beschwerungsmittel, vorzugsweise
Baryt, von der Ölphase durch ein oberflächenaktives Mittel, insbesondere einen Emulgator
auf Polyoxyäthylenbasis, gehalten wird und die Auslaufzeit der Spülung bei spezifischen
Gewichten zwischen etwa 1,70 und 2,50 etwa 50 bis 120 Sekunden, im Marsh-Trichter
gemessen, beträgt.The invention has the task of providing an oil-in-water emulsion rinse,
consisting of water, a light mineral oil such as spindle oil, a clay mineral
with partial fiber structure, such as attachapulgite, a water-soluble inorganic
Salt, such as calcium chloride, and a weighting agent, such as barite, to be formed in such a way that
that there is an excessively heavy, low-viscosity rinse that is necessary for pumping the gate
Natural gas probes can also be used successfully under difficult conditions.
It has been found that the stated object can be achieved in this way; that one
oil-in-water emulsion is used, in which the weighting agent, preferably
Barite, from the oil phase through a surfactant, particularly an emulsifier
based on polyoxyethylene, and the flow time of the rinse at specific
Weighing between about 1.70 and 2.50 for about 50 to 120 seconds, in the Marsh funnel
measured is.
Eine solche Spülung kann ohne Vergasen durch das hochgespannte Erdgas
hindurchfallen und dadurch eine Spülungssäule von der Bohrlochsohle her bis zum
Bohrlochkopf aufbauen. Bei einem spezifischen Gewicht von 1,7 bis 2,5 k9/1 entsprechen
der Dichte jeweils die nachfolgend aufgeführten Auslaufzeiten:
Spezifisches Gewicht Auslaufzeit (Marsh-Trichter)
k971
Sekunden
Etwa 1,7 bis 2,0 etwa 50 bis 60
Etwa 2,0 bis 2,2 etwa 60 bis 80
Etwa 2,2 bis 2,5 etwa 80 bis 120
Diesen Werten gegenüber besitzt eine überschwere Tonsalzspülung eine Auslaufzeit
von etwa 120 bis 300 Sekunden und ist daher als hochviskos zu bezeichnen.
Die
überschwere Bohrspülung gemäß der Erfindung ist eine Ö1-in-Wasser-Emulsionsspülung,
die Wasser in der äußeren und Öl in der inneren Phase enthält. Diese Bohrspülung
enthält leichtlösliche anorganische Salze, wie CaC12, zur Erhöhung des spezifischen
Gewichtes der Wasserphase, ferner ein Tonmineral mit partieller Faserstruktur, wie
Attapulgit oder Sepiolith, als Emulgator. Als Beschwerungsmittel werden bekannte
Stoffe, wie Baryt, Bleiglanz, Eisenoxyde, verwendet. Als Ölphase enthält die Emusionsspülung
spezifisch leichte Mineralöle, wie Spindelöl, die als Emulsionströpfchen in der
Wasserphase fein verteilt sind und das Beschwerungsmittel als »schwere Tropfen«
enthalten. Außerdem enthält die überschwere Bohrspülung gemäß der Erfindung ein
oberflächenaktives Mittel, welches die Eigenschaft aufweist, das bekannte, Beschwerungsmittel,
wie Baryt, oleophil zu machen, so daß dieses quantitativ in die innere Ölphase geht.
Solche Mittel sind z. B. das Handelsprodukt »Renex 697« der Firma Atlas-Goldschmidt-Essen
GmbH sowie die Typen »Renex 690«, »698«, »Tween 81« und das Produkt »SA 47«, Handelsprodukt
der Firma Peute Chemie GmbH, Hamburg.Such a mud can fall through the high-pressure natural gas without gasification and thereby build up a mud column from the bottom of the well to the wellhead. With a specific gravity of 1.7 to 2.5 k9 / 1, the density corresponds to the flow times listed below: Specific weight flow time (Marsh funnel)
k971
Seconds
About 1.7 to 2.0 about 50 to 60
About 2.0 to 2.2 about 60 to 80
About 2.2 to 2.5 about 80 to 120
Compared to these values, an excessively heavy clay salt flush has a flow time of around 120 to 300 seconds and can therefore be described as highly viscous. The super-heavy drilling fluid according to the invention is an oil-in-water emulsion mud containing water in the outer phase and oil in the inner phase. This drilling fluid contains easily soluble inorganic salts, such as CaC12, to increase the specific gravity of the water phase, and also a clay mineral with a partial fiber structure, such as attapulgite or sepiolite, as an emulsifier. Known substances such as barite, galena and iron oxides are used as weighting agents. The emusion rinse contains specifically light mineral oils as the oil phase, such as spindle oil, which are finely distributed as emulsion droplets in the water phase and which contain the weighting agent as "heavy drops". In addition, the excessively heavy drilling fluid according to the invention contains a surface-active agent which has the property of making the known weighting agent, such as barite, oleophilic, so that it goes quantitatively into the inner oil phase. Such means are e.g. B. the commercial product "Renex 697" from Atlas-Goldschmidt-Essen GmbH and the types "Renex 690", "698", "Tween 81" and the product "SA 47", commercial product from Peute Chemie GmbH, Hamburg.
Die Emulsionsspülung gemäß der Erfindung hat beispielsweise folgende
Zusammensetzung:
Wasser, l .............................. 400 600 600 750
Attapulgit; kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 12 18 18 20
Calciumchlorid, kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 240 360 360 500
Bariumsulfat, kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 1330 1000 1600 1400
Spindelöl,l ............................ 227 350 350 400
Oberflächenaktiver Emulgator,1 . . . . . . . . . 13,3 20 20
40
Spezifisches Gewicht, kg/1 . . . . . . . . . . . . . . . 2,05
1,75 1,90 2,50
Mit dieser überschweren Bohrspülung gemäß der Erfindung kann die Aufgabe gelöst
werden, auch bei dünnen Rohrleitungen eine Zirkulation der Bohrspülung bei tiefen
Bohrlöchern von z. B. 3000 m Tiefe und mehr zu erreichen und die Spülung gegen Gas
auszutauschen, so daß sich diese von unten aufbaut und dadurch die Sonde drucklos
macht. Es ist in diesem Zustand dann z. B. möglich, Einbauten der Rohrleitung auszuwechseln.The emulsion rinse according to the invention has the following composition, for example: Water, l .............................. 400 600 600 750
Attapulgite; kg. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 18 18 20
Calcium chloride, kg. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 360 360 500
Barium sulfate, kg. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1330 1000 1600 1400
Spindle oil, l ............................ 227 350 350 400
Surface active emulsifier, 1. . . . . . . . . 13.3 20 20 40
Specific weight, kg / 1. . . . . . . . . . . . . . . 2.05 1.75 1.90 2.50
With this excessively heavy drilling fluid according to the invention, the object can be achieved, even with thin pipelines, a circulation of the drilling fluid in deep boreholes of, for. B. 3000 m depth and more and replace the flush with gas, so that it builds up from below and thereby depressurizes the probe. In this state it is then e.g. B. possible to replace internals of the pipeline.
Die überschwere öl-in-Wasser-Emulsionsspülung gemäß der Erfindung
hat sich bereits in der Praxis zum Totpumpen einer Erdgasbohrung mit 3200 m Tiefe
und einem Erdgasdruck von 560 atü bewährt. Es konnte mit 50 ms dieser Bohrspülung
der beispielsweisen Zusammensetzung die Erdgassonde drucklos gemacht werden, nachdem
mit anderen bekannten Spülungen diese Aufgabe zunächst nicht gelöst werden konnte.
Es ist durchaus möglich, die Bohrspülung gemäß der Erfindung wieder abzupumpen,
z. B. nach dem Auswechseln der Einbauten, und die Sonde wieder in Produktion zu
nehmen. Die Herstellung der Emulsionsspülung gemäß der Erfindung erfolgt in der
Weise, daß die Komponenten in der Reihenfolge des Beispiels in einem Tankbehälter
ungemischt werden. Durch die Zugabe des Calciumclorids tritt eine Erwärmung je nach
Außentemperatur, z. B. auf 40° C, ein. Die Zugabe der Stoffe erfolgt im allgemeinen
in solchen Mengen, daß jeweils Chargen von etwa 1 bis 1,5 ms Bohrspülung entstehen.
Zum Totpumpen einer Erdgassonde werden etwa 50 bis 100 mg benötigt, die laufend
in die Bohrung eingepumpt werden.The super-heavy oil-in-water emulsion rinse according to the invention
has already proven itself in practice to sump a natural gas well with a depth of 3200 m
and a natural gas pressure of 560 atm. It was possible with 50 ms of this drilling fluid
the example composition, the natural gas probe can be depressurized after
with other known rinses this problem could not be solved at first.
It is entirely possible to pump out the drilling fluid again according to the invention,
z. B. after replacing the internals, and the probe back into production
to take. The emulsion rinse according to the invention is produced in
Way that the components in the order of the example in a tank container
be unmixed. The addition of the calcium chloride causes the temperature to rise depending on the
Outside temperature, e.g. B. to 40 ° C. The substances are generally added
in such quantities that each batch of about 1 to 1.5 ms of drilling fluid is produced.
To pumping a natural gas probe to death, around 50 to 100 mg are required, which is continuously
be pumped into the bore.