DE1956573C3 - Bohrloch-Spülungsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrloch-Spülungsmittel, aus einem außer Kontakt mit der Umgebung des Bohrloches gebildeten Gas-in-Flüssigkeit-Schaum.

Es ist bekannt, beim Bohren eines Bohrloches und bei Instandhaltungsarbeiten als Umlaufflüssigkeit Bohrschlämme zu verwenden. Bei besonderen Bohrverfahren werden auch Luft oder eine Kombination aus Luft und Schaum verwendet Bohrschlämme haben im allgemeinen eine hohe Dichte, so öaß die Umwälzung erhebliche Energie erfordert Beim Abteufen von Bohrlöchern werden außerdem große Mengen davon benötigt, was relativ aufwendig ist Beim Luft-Bohrverfahren kann man zwar mit einem Umwälzmittel sehr geringer Dichte arbeiten, d. h. mit Gas, benötigt aber sehr hohe Umwälzgeschwindigkeiten, z. B. etwa 300 bis 900 m/min. Nachteilig sind dabei vor allem Bohrloch-Erweiterungen durch Ausschleifungen und Erosion. Schäume erfordern als Umlaufflüssigkeit sehr viel weniger Energie als die z. B. mit niedriger Geschwindigkeit umzuwälzenden Bohrschlämme und dergleichen.

Aus der US-PS 33 30 346 ist es bekannt, für Zwecke der Bohrtechnik und Erdölgewinnung Schäume zu verwenden, die entweder übertage oder in situ untertage unter Verwendung von z. B. Wasser und einem Tensid hergestellt werden. Das in dieser Druckschrift beschriebene besondere Verfahren sieht eine Sekundärförderung mittels einer in der ölführenden Schicht erzeugten Schaunibank vor, die mittels eines strömungsfähigen Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit, durch die Formation von einer Injektions* bohrung nach einer Vorderbohrung hindurchgedrückt wird. Zur Herstellung des Schaumes wird eine Flüssigkeit benutzt, die zusammengesetzt ist aus 25 bis 40% eines sulfatisierten und neutralisierten Reaktionsprodukts, 6 bis 12% eines hauptsächlich aus Fettsäurealkylolamid bestehenden Stoffes, 15 bis 25% eines Alkohols, nicht über 5% fremder Stoffe wie Ammoni-

umsulfat oder -chlorid oder substituiertem Ammoniak mit unsulfatisiertem Alkyläther und anderen Reaktionsprodukten, Rest Wasser, Zur Neutralisierung der zuerst genannten Komponente wird ein Mittel verwendet, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Ammoniak und alkylolsubstituiertem Ammoniak besteht, das zwei bis drei Kohlenstoffatome in der Alkylol-Gruppe enthält.

In der prioritätsälteren Anmeldung gemäß der DE-AS 20 14 568 derselben Erfinder und Anmelderin wird ein Verfahren beschrieben, bei dem der Schaum durch Verschäumen einer aufschäumbaren, wässerigen Lösung eines organischen Schäumers und eines inerten Gases gebildet wird, wobei ein ammoniakalisches, wäßriges Konzentrat verwendet wird, das auf je 100 Gewichtsteile des vorhandenen Lösungsmittels nicht neutralisiertes Ammoniak in einer solchen Menge enthält, die wenigstens 50% des Ammoniak-Sättigungswertes SQt das Lösungsmittel ausmacht, und wobei ferner für je ein Gewichtsteil Ammoniak wenigstens 0,1 Gewichtsteile des organischen Schäumers vorhanden sind. Bsi diesem älteren Vorschlag handelt es sich im wesentlichen um ein Zusatzgemisch für BobrlochspühingsmitteL

Gegenüber dem Stand der Technik besteht die Aufgabe, ein Bohrloch-Spülungsmittel aus einem außer Kontakt mit der Umgebung des Bohrloches gebildetes Gas-in-FIüssigkeit-Schaum zu schaffen, der sich gegenüber dem Stand der Technik durch verbesserte Schaumbeständigkeit und gegenüber Gasspülungen durch geringere Umwälzgeschwindigkeiten auszeichnen.

In Lösung dieser Aufgabe wird das eingangs zitierte Bohrloch-Spülungsmittel gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 verbessert Dabei ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in den Gas-in-Flüssigkeit-Schaum eine den pH-Wert auf etwa 7,5 bis 9 einstellende Menge nicht neutralisiertes Ammoniak eingearbeitet ist

Das neue Bohrloch-Spülungsmittel hat den wesentlichen Vorteil, daß es gegenüber dem Stand der Technik mit erheblich verminderter Energie umgewälzt werden kann. Das bei der Schaumbildung anwesende, nicht neutralisierte Ammoniak sorgt für eine hervorragende Stabilität des Schaumes.

Wäßrige Gas-in-Flüssigkeit-Schäume in diesem Sinne sind hergestellt durch mechanisches; Vermischen eines Gases und einer wäßrigen Lösung, welche von etwa 0,005 bis 10 Gewichtsteile eines organischen Schäumers je 100 Gewichtsteile der Lösung enthält; sie weisen ein Volumenverhältnis von Gas zu Flüssigkeit im Bereich von etwa 1 χ 0,0075 bis 50 χ 0,0075 m³ je Liter auf (der Paktor 0,0075 ist zur Umrechnung der Werte für das

Volumenverhältnis in —r- zu mVLiter eingesetzt gal ⁶

worden).

Der Schaum ist außer Kontakt der Umgebung des Bohrloches gebildet, wenn er ohne Kontakt mit Feststoffen und/oder Flüssigkeiten, die von Natur aus in einem Bohrloch vorhanden sind, und ohne mit den in der Umgebung eines Bohrloches vorhandenen Verunreini- bo gungen, einschließlieh Bohrschutt, öl, Sole und dergleichen in Kontakt zu kommen, gebildet worden ist

Unter nicht neutralisiertem Ammoniak versteht man Ammoniak plus hydratisiertem Ammoniak, d. i. NH₃ und NH4OH, im Überschuß zu Ammoniumsalzen bildenden Säuren, die in dem hergestellten Schaum vorhanden sein können. Hier wird ein nicht neutralisiertes Ammoniak enthaltender Schaum als mit Ammoniak modifiziert bezeichnet

Die anfängliche Schaumhöhe nach Ross — Miles ist die Sciiaumhöhe zur Nullzeit bei der Standard-Ross-Miles-Schaumanalyse (siehe Ross, J_n und Miles, G. D„ »An Apparatus for Comparison of Foaming Properties of Soaps and Detergents«, Oil and Soap, Band 18, 1941, Seiten 99-102, und McCutcheon, J. M, »Synthetic Detergents«, McMair-Dorland Co., New York, N. Y, 1950, Seite 435).

»Kumulative Schaumhöhe« bedeutet hier die Summe der Schaumhöhen, die nach den 0-, 1-, 2-, 5- und 10-Minuten-Intervallen gemäß der Ross-Miles-Methode gemessen werden.

Die erfindungsgemäßen Schäume sind ganz allgemein gut brauchbar als Bohrloch-Umlaufflüssigkeiten, vorausgesetzt daß die Ringgeschwindigkeiten in dem Bohrloch nicht zu hoch sind, d.h. im allgemeinen weniger als etwa 180 bis 240 m je Minute ausmachen. Als Träger geringer Geschwindigkeit können damit Feststoffe und/oder Flüssigkeiten aus einem Bohrloch ausgespült werden, und sie sind deshalb auch beim Abteufen und/oder Reinigen eines Bohiiochs verwendbar. Die erfindungsgemäßen Schäume geringer Dichte lassen sich relativ leicht umwälzen. Ihre Herstellung ist vergleichsweise wenig aufwendig.

Es ^t überraschend, daß durch die Anwesenheit geringer Mengen an nicht neutralisiertem Ammoniak das Gebrauchsverhalten von Gas-in-Flüssigkeit-Schaum sich in vieler Hinsicht stark verbessern läßt und daß sich auch eine Verminderung des Gegendruckes, der sich ausbildet wenn ein Schaum in ein Bohrloch, einen Bohrlochringraum oder ein Bohrfutter gepumpt wird, erreichen läßt

Nicht neutralisierter Ammoniak stabilisiert anscheinend Gas-in-Flüssigkeit-Schäume hinsichtlich der Anfälligkeit gegen mechanischen Schock, Temperatureinwirkung und Fließverhalten. Übliche Hochleistungsschäume, die praktisch nicht pumpbar sind, werden durch den Zusatz einer kleinen Menge von nicht neutralisiertem Ammoniak pumpfähig, und solche Schäume werden als Bohrloch-Umlaufflüssigkeiu η brauchbar. Nicht neutralisierter Ammoniak hat weiterhin eine unerwartete und sehr vorteilhafte Wirkung auf einen Umlauf-Schaum in der Weise, daß sich durch Veränderung der relativen Menge an nicht neutralisiertem Ammoniak ein vergleichsweise feuchter oder trockener Schaum herstellen läßt Je nach den Verhältnissen in einem Bohrloch und der Art der Arbeit, die ausgeführt werden soll, kann ein mehr feuchter oder trockener Schaum erzeugt werden, und dies ist außerordentlich vorteilhaft

Als weitere Anwendung der Erfindung sind zu nennen der Einsatz beim Aufschließen der erzeugenden Formation, die eine Öl- oder Gas-Bohrung umgibt die Benutzung in Sekundär-Gewinnungsverfahren, beispielsweise als Förderhilfsmittel, zur Erhöhung der Fließgeschwindigkeit aus einer voll Wasser stehenden öl- oder Gas-Bohrung oder dergleichen.

Die erfindungngemäßen Bohrloch-Spülungsmittel und deren Anwendung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung finer Vorrichtung, die bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird,

Fig.2 eine Abänderung der bevorzugten Ausführungsform und

Fig.3 schematisch eine Laboratoriums-Schaum-Prüfeinheit

Nach F i g. I ist eine Bohrung 10 bis zu einer nicht verfestigten, öl produzierenden Schicht 35 niedergebracht worden. Während der Benutzung des Bohrlochs zur Gewinnung von Rohöl aus der Schicht hat sich Bohrschutt an der Bohrlochsohle angesammelt. Der Schutt hat die Bohrlochsohle verstopft, so daß eine wirksame Produktion nicht mehr möglich ist. Unter Benutzung eines Drehtisches 57, einer Kelleystange 19 und eines Spülkopfes 21 wird ein Rohrgestänge 13 in das Bohrloch bis in den oberen Teil der produzierenden Schicht 35 eingefahren.

Ein mit Ammoniak modifizierter wäßriger Gas-inFlüssigkeit-Schaum wird dann von einer Schaumerzeugungseinrichtung 22 aus über eine Leitung 11 dem Spülkopf 21 durch die Kelleystange 19 hindurch und durch das Gestänge 13 abwärts in das Bohrloch und aus dem Gestängeende 13 heraus auf die Bohrlochsohle (Ti¹I(¹IIpI Falls Has FnHe des Cie.st'Anaes 13 iintpr Hpr

Oberfläche einer Flüssigkeitssäule liegt, die z. B. aus Rohöl und/oder Wasser, Sole und dergleichen bestehen kann, oder falls das Ende des Gestänges in eine Ansammlung von Sand, Teer, oder dergleichen eingedrungen ist, trägt der Schaum die Flüssigkeit oder den Schutt in einem langsamen Fluß oder durch Mitziehen fort durch den Ringraum 14 der Bohrung hinaus und über die Leitung 34 aus dem Bohrloch heraus in die Schaumzerlegungseinheit oder Abscheidekammer 29 und von dort aus durch die Leitung 36 zu dem Sumpf 37, in welchem die Flüssigkeit als Phase separiert wird, so daß sich eine wäßrige Phase 38 und eine ölphase 39 ausbilden.

Falls nur wenig oder gar kein Schaum in die produzierende Formation eindringen soll, wird über eine Leitung Ά 8 ein so ausreichender Druck aufgebracht, daß Schaumbildung im Erzeuger 22 und Abgabe des Schaums an die Bohrlochsohle und rings um das Ende des Gestänges 13 herum gewährleistet sind, von wo aus der natürliche Bohrloch-Druck oder ein geringer zusätzlicher Druck über die Leitung 28 den Schaum wieder zur Oberfläche fördert

Nachdem der Abschnitt des Bohrloches in der Nachbarschaft des unteren Endes des Gestänges 13 bearbeitet und mit dem Schaum behandelt worden ist, kann das Gestänge weiter nach unten gefahren werden, bis das gesamte untere Ende der Bohrlochsohle oder ein Teil davon behandelt und/oder gereinigt worden ist.

Zur Erzeugung der wäßrigen Gas-in-Flüssigkeit-Schäume werden Wasser, ein Detergent-Konzentrat und eine konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung oder Ammoniakgas einem Mischer 24 durch die Leitungen 25, 26 bzw. 27 in so ausreichenden Mengen zugeführt, daß im Mischer 24 eine schaumfähige Lösung gebildet wird, die je 100 Gewichtsteile an Lösung etwa 0,1 bis 1 Gewichtsteil eines organischen Schäumers, beispielsweise von Natriumsalz eines Gemisches an linearen C12-Cis-Alkylbenzolsulfonsäuren, und von etwa 0,5 bis 1 Gewichtsteil an nicht neutralisiertem Ammoniak enthält Ober die Leitungen 23 und 28 werden diese schaumfähige Lösung und ein Gas, z.B. Luft, dem Schaumerzeuger 22 zugeführt, in welchem ein Schaum erzeugt wird, der Volumenverhältnisse von Gas zu Flüssigkeit (m³/Liter) im Bereich von 3 χ 0,0075 bis 50 χ 0,0075 aufweist Dieser Schaum wird der Bohrung unter einem so ausreichenden Druck zugeführt, daß der Schaum durch die Leitung Ii mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 90 m/min über den Bohrgestänge-Ringraum 14 in der oben beschriebenen Weise umgewälzt wird, d. h. mit einem Minimum von etwa 0,35 bis 7 kg/cm² über dem Druck an der Bohrlochsohle. Falls erwünscht kann durch die Leitung 30 Dieselöl oder ein ähnlicher Stoff in die Leitung 11 eingespeist werden, um dem Bohrloch beispielsweise zur Reinigung (in langsam Fluß) zugeführt zu werden. Überlauf- und Schaumrückfluß-Leitungen sind in F i g. 1 nicht dargestellt.

F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausfuhrungsform. In diesem Fall wird ein Bohrloch abgeteuft, und eine geeignete Bohrkrone, z. B. eine Rotary-Krone 16, ist am Ende des Rohrgestänges 13 angeordnet Der Schaum wird in der oben beschriebenen Weise umgewälzt und passiert bei seinem Austritt aus dem unteren Ende des Rohrgestänges 13 den eigentlichen Bohrbereich, wobei das Bohrwerkzeug gekühlt wird und Bohrschutt lockeres Festmaterial und Flüssigkeiten mit abgeführt werden. Diese Stoffe werden über den Ringraum an die Oberfläche getragen.

Auf diese Weise können

Stä

Festteile, öl. Sole, Formationswasser und dergleichen sehr einfach aus flachen oder Tiefbohrungen entfernt werden. Überraschenderweise werden sogar Steine mit 5 bis 7'/2 cm Durchmesser ohne weiteres durch die erfindungsgemäßen Schäume aus Tiefen von 1500 m und mehr zur Oberfläche befördert In ähnlicher Weise wurden Bohrlöcher niedergebracht, wobei die Schäume anstelle üblicher Pumpen verwendet wurden.

Die Herstellung eines Gas-in Flüssigkeit-Schaums ist an sich bekannt (siehe Encyclopedia of Chemical Technology«, Band 6, Interscience Encyclopedia, Inc, N. Y. [1951]; USA-Patentschrift 32 12 762)^ Für die praktische Anwendung des Verfahrens sind große Volumina und eine reichliche Zufuhr an Schaum erforderlich. Eine Austrittsdüse mit stromabwärts nachgeordneten Misch-Prall-Blechen liefert befriedigende Gas-in-Flüssigkeit-Schäume und bildet eine Einrichtung zur Anwendung der Erfindung. Zur Erzeugung der mit Ammoniak modifizierten Schäume wird ein inertes, d. h. nicht saures Gas, wie beispielsweise Luft, Stickstoff, Methan, Naturgas, Propan oder dergleichen sowie Gemische solcher Gase verwendet Bevorzugt benutzt man Stickstoff und Luft Ebenso ist es bekannt, daß man die flüssige Komponente in einem Gas-in-Flüssigkeit-Schaumsystem variieren kann und daß dazu Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Wasser und dergleichen eingesetzt werden können, unter denen Wasser aus Kostengründen bevorzugt wird, besonders, da für die erfindungsgemäßen Bohrloch-Spülungsmittel verhältnismäßig große Flüssigkeitsmengen erforderlich sind. Ammoniak kann dem schaumförmigen Mittel durch Einführung einer ammoniakalisch ger.-.ichten Lösung oder von gasförmigem Ammoniak in den Schaumerzeuger zugegeben werden. Man kann gegebenenfalls auch in einer Mischkammer gasförmiges Ammoniak in einen vorgebildeten Schaum einmischen. Besonders vorteilhaft ist die gewünschte Menge an Ammoniak bereits vor der Schaumerzeugung in der zum Aufschäumen bestimmten Lösung vorhanden.

Der vorgefertigte Schaum zeigt stabilisierende Eigenschaften und ist widerstandsfähig gegen zerstörende Mittel und sonstige Einflüsse, die gewöhnlich in Bohrlöchern auftreten und die z. B. als Verunreinigungen sonst eine brauchbare Schaumbildung verhindern können.

Die mit Ammoniak modifizierten schaumförmigen Bohrioch-Spüiungsmittei sind dynamische Systeme, die auch unter andernfalls ungünstigen und schädlichen Umständen beständig bleiben und diese überdauern, beispielsweise mechanischen Stößen, verhältnismäßig

hohen Temperaturen und dergleichen. Im allgemeinen sind die hier beschriebenen Schäume befriedigende Spülungsmittel bei Ringrautngeschwindigkeiten bis zu etwa 90 bis 150 m/min und sogar bei etwas höheren Geschwindigkeiten, die bis zu 180 bis 240 m/min reichen -, können. Sie bilden brauchbare Bohrloch-Spülungsflüssigke'-ten im Bereich solcher Temperaturen, die gewöhnlich in einem Bohrloch auftreten. Sie sind auch unter gewöhnlichen, minimalen, praktischen Ringraum-Umwälzgeschwindigkeiten (von etwa 3 bis 9 m/min) n> stabil und halten sogar noch vernachlässigbare Ringraumgeschwindigkeiten (von 0 bis 3 m/min) über brauchbare Zeitspannen aus, zum Beispiel zur Wärmeisolation zwischen dem Ringraum und einer zentralen Dampfleitung bei Behandlung eines Bohrloches mit r, Dampf unter hoher Temperatur.

Die Futterrohre werden damit so ausreichend kühl gehalten, daß überdurchschnittliche Temperaturunterschiede und Sprünge im Rohrfutter verhindert werden. Vorzugsweise sollte die Strömungsgeschwindigkeit des >o Schaums im Bohrlochringraum im Bereich von etwa 1,5 bis 90 m/min liegen.

Die Ammoniak-Menge kann variieren; es muß aber allgemein wenigstens so viel vorhanden sein, daß je 100 Gewichtsteile der aufschäumbaren Flüssigkeit wenig- >) stens etwa 0,05 Gewichtsteile an nicht neutralisiertem Ammoniak enthalten. Die Menge an Ammoniak oder hydratisiertem Ammoniak, die in dem Schaum vorhanden ist, muß größer sein als die Menge an zur Sabbildung mit Ammoniak fähiger Säure, die in _J(> wenigstens etwa 0,05 Gewichtsteilen je 100 Teilen der Lösung vorhanden sein kann. Höhere relative Mengen an nicht neutralisiertem Ammoniak sind vorteilhaft und verringern den Fließwiderstand des Schaums und erhöhen die Stabilität gegenüber mechanischen Einwir- j-, kungen und Temperatureffekten. Wenn nicht neutralisierter Ammoniak in einer etwa 2 bis 5 oder sogar 10 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile der Lösung übersteigenden Menge vorhanden ist, werden dadurch anscheinend im allgemeinen die erwünschten Schaum-Eigen- ₄₍₍ schäften nicht verbessert. Allerdings ist überschüssiges /Miiniimian, augcacticii vuli ucii nu&icii, OiicHMCiitncn aber auch nicht schädlich und kann sogar nützlich sein, wenn z. B. dem durchteuften Gestein saures, unangenehmes bzw. giftiges Gas, w ie beispielsweise Schwefel- 4 -, wasserstoff, in das Bohrloch eindringt Überschüssiges Ammoniak neutralisiert Schwefelwasserstoff und verhindert daß in der Sumpfatmosphäre Verunreinigungen von Schwefelwasserstoff auftreten, so daß die Arbeitssicherheit am Bohrlochkopf verbessert wird. -,ι ι

Wenn die Bestimmung der relativen Menge an nicht neutralisiertem Ammoniak schwierig oder unmöglich sein sollte, kann man mit gleichem Erfolg Ammoniak in so ausreichender Menge zusetzen, daß die für die Schaumbildung bestimmte Lösung einen pH-Wert im Bereich von etwa 7,5 bis 8,5 bzw. 9 annimmt Wenn in der für die Schaumbildung bestimmten Lösung auch eine schwach saure Substanz vorhanden ist wird gewöhnlich ein höherer pH-Wert, beispielsweise im Bereich von 8 bis 9 vorteilhaft sein. Vorzugsweise soll to die Menge an nicht neutralisiertem Ammoniak auf etwa 0,1 bis 1 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile Lösung eingestellt werden, d. h. daß ein nennenswerter stöchiometrischer Überschuß an nicht neutralisiertem Ammoniak vorhanden ist _t5

Für die Herstellung der Schaumspülung werden im allgemeinen organische Schäumer verwendet Bevorzugt werden organische Schäumer, die in der eingesetzten Konzentration eine anfängliche Schaumhöhe nach Ross-Miles von wenigstens 10 Zentimetern und eine kumulative von wenigstens 30 Zentimetern ergeben (ASTM D 1173-53,1965; vgl. auch Bureau of Mines, Monograph 1!, von H. N. D u η η i η g, J. L E a k i η und C.J.Walker, Seiten 11 -14).

Die für einen ausreichend zirkulierbaren Schaum erforderliche relative Menge an Schäumer variiert je nach dem verwendeten speziellen Mittel und dem für den Schaum gewünschten Gas-zu-Flüssigkeit-Volumenverhältnis. Im allgemeinen liegt die eingesetzte Menge im Bereich von etwa 0,005 bis 1 Gewichtsteil je 100 Gewichtsteile schaumfähiger Lösung. Größere Mengen an Schäumer können verwendet werden, sind jedoch wegen der Kosten vergleichsweise unwirtschaftlich, speziell dann, wenn es sich um Konzentrationen von mehr als etwa 2 bis 5 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile der Lösung handelt.

Für die vorgesehenen Zwecke werden elastische Schäume bevorzugt. Diese Schäume sind im allgemeinen besser geeignet, die Beanspruchungen beim Durchgang durch ein Bohrloch zu überdauern und dennoch wirksam als Spülung zu funktionieren. Im allgemeinen gibt es für einen vorgegebenen ausgewählten Schäumer eine optimale Konzentration (die überschlägig in dem Bereich liegt, in welchem die Lösung je 100 Gewichtsteile etwa 0,1 bis 0,5 Gewichtsteile enthält), in welchem mit dem Mittel der am besten elastische Schaum gewonnen werden kann. In diesem Bereich der reversiblen Oberflächenspannung ist die Änderung der Oberflächenspannung der Lösung infolge der Änderung der Konzentration an Schäumer verhältnismäßig groß. Schaumfähige Lösungen mit Schäumer-Konzentrationen, die innerhalb dieses Bereiches liegen, ergeben im allgemeinen die vorteilhaftesten und am besten brauchbaren Spülungsmittel für Bohrlöcher.

Solche Bohrloch-Spülungsmittel haben im allgemeinen ein Gas-zu-Flüssigkeit-Volumenverhältnis (mVLiter) von etwa 3 χ 0,0075 bis 50 χ 0,0075, vorzugsweise von etwa 5 χ 0,0075 bis 20 χ 0,0075. Für Arbeiten unter besonders schwierigen Bedingungen haben sich Schäume mit einem Volumenverhältnis von 1 χ 0,0075 bis 2 χ 0,0075 als geeignet erwiesen. Diese Schäume haben eine vergleichsweise hohe Dichte und brauchen für die Umwälzung eine höhere Arbeitsenergie. Andererseits werden die Blasenausmaße mit zunehmenden Gas-zu-Flüssigkeits-Verhältniswerten relativ größer, und die Schaumeigenschaften, einschließlich der Stabilität unter den in einer Bohrung herrschenden Mießbedingungen werden zunehmend weniger befriedigend.

Organische Schäumer sind solche, deren Lösungen beim Durchperlen eines Gases einen Schaum ergeben. Dazu gehören anionische, kationische, amphotere und nicht ionogene oberflächenaktive Mittel und Gemische (vgL beispielsweise »Detergents and Emulsifiers«, 1966, Annual, John W. McCutchenon, Inc.; sowie »Surface Active Agents«, Bände I und II, A. M. Schwartz, J.W. Perry und J. Berch, Interscience Publishers, Ina New York, 1949 und 1958).

Vorzugsweise werden hier anionische Schäumer eingesetzt besonders vorteilhaft die der Formel

R(O)_nSO₃M

worin R einen olefinischen Rest, M das Ammoniumoder ein Alkali-Kation bedeuten und π = 0 oder 1 ist
Der olefinische Rest R kann ein Kohlenwasserstoff-

Rest mit etwa 8 bis 20 Kohlenstoffatomen oder ein Rest der Formel

RO(CH₂CH₂O)_n,

sein, worin R' ein olefinischer Kohlenwasserstoff-Rest > mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen ist und m eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis etwa 15, vorzugsweise 3 bis 10 einschließlich nedeutet.

Ganz allgemein lassen sich die Kohlenwasserstoff-Reste mit dem angegebenen Anteil an Kohlenstoffato- in men als solche der Gruppen R oder R' in den oben angegebenen Formeln ansehen. Zu diesen Gruppen gehören beispielsweise solche Reste wie Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Alkylaryl, Alkenyl, Alkylcycloalkyl, Alkenylcycloalkyl, Alkenylaryl, Arylalkenyl und ähnliche Reste, r, von denen die aliphatischen oder Alkylaryl-Kohlenwasserstoff-Reste bevorzugt sind.

Beispiele für die hier bevorzugt verwendbaren Schäumer sind uic Aikyiueiiiulsuifuiiäic, die räi'äiniisüi-

fonate, die «-Olefinsulfonate, die Sulfonate mit innerer ->o Doppelbindung, und dergleichen, d. h. solche Substanzen der obigen Formeln, worin η = 0 ist, so daß der Schäumer die Formel RSO3M hat, worin R und M die zuvor angegebene Bedeutung besitzen. Besonders bevorzugt sind unter diesen Schäumern die Λ-Olefinsul- r> fonate. Diese Substanzen stellen ein komplexes Verbindungsgemisch dar, mit dem sich ein mit Ammoniak modifizierter, besonders gut geeigneter Schaum erzeugen läßt. Im allgemeinen sind die damit erzeugten Schäume dicht und aus relativ gleichförmigen w kleinen Blasen gebildet Die kleine Abmessung der Blasen fördert anscheinend die Schaumstabilität und verleiht diesen Schäumen möglicherweise die ausgezeichneten Gebrauchseigenschaften.

Ähnlich wie die Λ-Olefinsulfonate ergeben die r> Sulfonate der Formel

RO(CH₂CH₂O)^SO₃M

worin y eine ganze Zahl im Bereich von 3 bis 10 einschließlich ist, M die zuvor angegebene Bedeutung -40 hat und R' für einen Alkylrest mit 8 bis 18 und Λ-Olefinsulfonaten für die Herstellung der erfindungsgemäßen mit Ammoniak modifizierten schaumförmigen Bohrloch-Spülungsmittel erwiesen, wenn jeder dieser Schäumer seinerseits wieder ein molekulares Gemisch darstellt, beispielsweise ein molekulares Gemisch eines Cio-Cis-Alkylbenzolsulfonats plus einem Gemisch eines Cu-Cie-Ä-Olefinsulfonats.

Beispiele für solche Schäumer sind Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze von Polypropylentetramerbenzolsulfonsäure, Polypropylenpentamerbenzolsulfonsäure, n-Dodecylbenzolsulfonsäure, s-Tetradecylbenzolsulfonsäure, s-Hexadecylbenzolsulfonsäure und dergleichen, Laurylsulfate, Octadecylsulfate,

n-CioH₂|S03,n-Cio-C|₅S03-Gemische,

Ci₂-Ci5-flc-Olefinsulfonat-Gemische,
nat, Tetradecan-2-sulfonat,

1-Dodecen-l-sul'o-

Laurat, Dodecanoat und dergleichen Schäumer.

Andere Beispiele für die für die erfindungsgemäßen Zwecke brauchbaren Schäumer sind: äthanolierter Alkylguanidin-Amin-Komplex, Natriumisopropylnaphthalinsulfonat, Natriumdioctylsulfosuccinat, Dicocodimethylammoniumchlorid, Tallowtrimethylammoniumchlorid, Fettalkoholalkylolaminsulfat, Kondensationsprodukt von hydriertem Tallowamid und Äthylenoxyd, fettmodifiziertes Alkylolamid, Äthylencycloimido-1 -lauryl-2-hydroxyäthylen-Natriumalkoholat, Methylen-Natriumcarboxylat, Laurinsäurediäthanolamid, Fettsäurealkanolamid, Kondensationsprodukt von Äthylenoxyd und Propylenglykol, C-cetylbetain, PoIyoxyäthylenalkylaryläther, Natriumalkylnaphthalinsulfonat, Alkylarylpolyätheralkohol, Sorbitanmonolaurat, Sorbitanmonopalmitat, Sorbitantrioleat, Polyoxydäthylensorbitantristearat, Polyoxyäthylensorbitanmonooleat, Octylphenoxyäthanole, Dioctylnatriumsulfosuccinat, modifiziertes Phthalsäureglycerinalkylharz, Isooctylphenylpolyäthoxyäthanol (etwa 5 Äthoxygruppen je Molekül).

Fig.3 ist eine vereinfachte Darstellung einer

i ik i

f nhlAnctrtffatnmAn ctpk/ aiiffalipnH tnitp rnit Ammr»- Q/^KoiιfnnWif#»inrir*htuna für T :

niak modifizierte schaumförmige Bohrloch-Spülungsmittel.

Der Ausdruck »a-Olefinsulfonat« ist im vorliegenden 4 Zusammenhang als Definition für das Produktgemisch verwendet worden, das man bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von etwa 10 bis 6O⁰C bei der Umsetzung eines «-Olefins RCH = CH₂, worin R einen Alkylrest mit Ce bis C« bedeutet, mit mit Luft >o verdünntem Schwefeltrioxyd erhält und das unter Verwendung von wäßrigen Natriumhydroxyd oder einer äquivalenten starken Mineralbase bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50 bis 130⁰C neutralisiert und hydrolysiert worden ist (vgl. z. B. »Alpha-Olefine in the Surfactant Industry« von T. H. Liddicoet, the American Oil Chemists Society, November 1963, Band 40, Nr. 11, Seiten 631 -636; und »Alpha Olefin Sulfonates from a Commercial SO3-Air Reactor« von D.M. Marquis und Mitarbeitern, bo ebenda, Band 43, Nr. 11, Seiten 607-614,1966).

Es ist zweckmäßig, molekulare Gemische spezieller vorgegebener Schäumer und auch individueller molekularer Verbindungen der zuvor beschriebenen organischen Schäumer einzusetzen. Man kann dabei auch c~ Gemische mit zwei oder mehr Arten von Sdiäumern verwenden. Besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von Schräumer-Gemischen aus Alkylbenzolsulfonaten der ein vorgefertigter Schaum simulierten Bohrloch-Bedingungen unterworfen werden kann. Die Ventile 40,41, 42 und 43 ermöglichen eine Steuerung und Überwachung der Einheit nach Wunsch. Druckmesser 44 und 45 zeigen den Leitungsdruck an, und die Meßeinrichtungen 46, 47 und 48 ermöglichen es, die Fließgeschwindigkeit und die geförderten Mengen zu bestimmen. Ein Sichtglas 49 dient zur Beobachtung des erzeugten Schaums. Eine Heizschlange 50 umgibt ein Temperatursteuerungsbad Der Zylinder 51 ist aus hochbeanspruchbarem Glas hergestellt; eine darin angeordnete zentrale Abgabeleitung 52 entspricht einem Bohrloch-Rohrstrang. Ein lösbar darin angeordneter poröser Kern 54 entspricht einem ölsandkern, und der Ringraum des Zylinders 51 entspricht einem Bohrloch-Ringraum. Der über die Leitung 52 zugeführte Schaum geht durch den Kern 54 oder durch mit öl und Teer verschmutzten Sand oder durch öl oder Lauge oder Gemischen daraus hindurch, die im unteren Teil des Zylinders 51 angeordnet sind, und strömt von da aus den Ringraum aufwärts und wird über die Leitung 53 nach außen befördert Das aus der Leitung 53 austretende Strömungsmittel wird in einem geeigneten Gefäß, beispielsweise einem Glasbecher, einem Meßzylinder, oder dergleichen aufgefangen und auf Schaumzustand, flüssige oder feste durch den Schaum aus dem

»Bohrloch« geförderte Teile und ähnliches geprüft.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Diese Schaumprfif-Beispiele wurden in einer Prüfeinrichtung nach F i g. 3 ausgeführt, mit der Ausnanme, daß kein Kern 54 benutzt wurde. In den Versuchen wurde Luft mit etwa 3,5 kg/cm² Überdruck verwendet. Bei einem Durchfluß von etwa 0,28m³/Std. hatte die Einrichtung einen Gegendruck von 0,11 kg/cm² Überdruck. Die Endtemperatur wurde auf 98,9 bis 107,2° C gehalten, und der abgegebene Schaum hatte eine Temperatur im Bereich von 61,1 bis 65,5° C.

Beispiel 1 In der wesentlich in Fig.3 beschriebenen und

gezeigten Prüfeinrichtung, in welcher jedoch der

O11el rUW l CIS4

_» l~_ C_nI₁S

ITUIUIfII UVIIO

geprüft Bei Zimmertemperatur (ca. 22° C), einer Drucksäule ?on etwa 3,5 kg/cm² Überdruck und einer Durchflußgeschwindigkeit von etwa 0,28 mVStd. betrug der Gegendruck in der Einrichtung 0,11 kg/cm² Überdruck (d.i. am Apparat konstant). Wenn die Badtemperatur, der Wärmeaustauscher 50, auf 98,9° C gehalten wurde, hatte der abgegebene Schaum eine Temperatur im Bereich von 61,1 bis 65,5° C.

Unter diesen zuvor angegebenen Prüfbedingungen wurde die Wirkung der Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak in einem Schaum auf die Schaumfließfähigkeit durch Vergleich der von dem Schaum stammenden Gegendruckwerte bei Anwesenheit bzw. Abwesenheit von Ammoniak veranschaulicht. In jedem Fall wurden Schäume mit einem breiten Bereich des Gas-zu-Flüssigkeit-Verhältnisses (m³ an Gas je Liter an wäßrigen Flüssigkeiten) hergestellt. Als Schäumer wurde ein lineares Natriumalkylbenzolsulfonat (LAS)-Gemisch des Cio-Cis-Alkylbereichs, d. i.

RC₆H^SO₃Na,

eingesetzt Die für die Schaumherstellune verwendete wäßrige Lösung enthielt 03 Gew.-% des Sulfonate. Die mit Ammoniak modifizierbare schäumbare Lösung enthielt zusätzlich 0,50 Gewichtsprozent Ammoniak. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I veranschaulicht:

Tabelle I

Gas-Flüss.-	Gegendruck,	kg/cm2	Verbesse
Verhältnis1)	Überdruck		rung
	Vergl.-	Schaum + NH3	%
	Schaum2)
100	0,14	0,105	25
50	0,21	0,14	33
33	0,56	0,28	50
25	0,77	0,35	45
20	0,91	0,63	31
10	—	1,27	—

b0

') Multipliziert mit dem Faktor 0,0075 m³ je Minute/Liter je Minute (entsprechend Standard cubic feet je Minute/ Gallonen je Minute).

²) Der Vergleichsschaum enthielt kein Ammoniak.

³J Abnahme des Gegendrucks infolge des zugesetzten Ammoniaks.

Die oben angegebenen Daten zeigen, daß die Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak in einem erfindungsgemäßen Schaum die für dessen Umwälzung erforderliche Arbeit erheblich reduziert. Ein weiterer erkennbarer Vorteil liegt darin, daß es durch Ammoniakzugabe möglich wird, Schäume mit relativ niedrigen Gas-zu-Flüssigkcit-Verhältnissen zirkulieren zu lassen. Diese Schäume enthalten verhältnismäßig große Mengen an Flüssigkeit, sind relativ dicht und stellen infolge dessen hochleistungsfähige Schäume dar, mit denen sich gewichtsmäßig schwere Flüssigkeiten und/oder Feststoffe aus einem Bohrloch herausfördern (herausspülen) lassen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen, mit Ammoniak modifizierten Schäume ist deren hervorragende Schaumstabilität bei niedrigen (5 χ 0,0075 bis 20 χ 0,0075) Gas-zu-Flüssigkeit-Verhältnissen.

Beispiel 2

Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben mit Benutzung von nicht mit Ammoniak modifiziertem Schaum gearbeitet. Jedoch wurde zum Unterschied zu Beispiel 1 eine Portion Dieselöl in den unteren Teil des Zylinders 51 der Fig.3 eingefüllt. Der Schaum fiel, wenn er mit dem Dieselöl in Kontakt kam, sofort zusammen, jedoch verblieb bei kontinuierlicher Zulieferung von Schaum manchmal etwas Schaum in seinem Zustand, und das Dieselöl wurde aus der Einrichtung ausgespült.

Wenn mit dem sonst gleichen Schaumsystem gearbeitet wurde, dem jedoch nicht neutralisierter Ammoniak zugesetzt worden war, dann fiel der Schaum bei Kontakt mit dem Dieselöl nicht zusammen. Ebenso vermochte das Dieselöl den Schaum bei höherer Temperatur, beispielsweise bei einer so hohen Schaumtemperatur wie 143°C, nicht zu zerstören. Mit dem Schaum konnte das Ol einfach und zweckmäßig aus dem Zylinder 51 durch Ausspülen des Zylinders mit dem Schaum ausgetragen werden.

Diese Versuche veranschaulichen die Wirkung von nicht neutralisiertem Ammoniak als Stabilisator fir Schaum, sowohl gegenüber Verunreinigungen als auch gegen Einwirkung erhöhter Temperaturen.

Beispiel 3

Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gearbeitet, jedoch wurde die Temperatur des Wärmeaustauschers 50 bei 177° C gehalten. In diesem Fall lag der Gegendruck bei dem mit Ammoniak modifizierten Schaum im Durchschnitt um wenigstens 20% niedriger als der des Vergleichsschaums, der nicht mit Ammoniak modifiziert worden war.

Beispiel 4

Wie in Beispiel 1 beschrieben wurde nicht neutralisierten Ammoniak enthaltendes Natriumsalz eines Gemisches aus einem «-Olefmsulfonat (hergestellt aus Ci5-Ci8-«-Olefin im Molekulargewichtsbereich) untersucht Die Schaumtemperatur lag im Bereich von etwa 85,6 bis 90° C. Es wurde bei zwei Konzentrationen an Schäumern, und zwar 0,11 und 0,22 g Sulfonat je 100 g an schäumbarer Lösung gearbeitet Die nachstehend angegebenen Werte zeigen, daß 0,5 g Ammoniak je 100 g an Lösung zugesetzt wurden. Außerdem zeigen die in der Tabelle II aufgeführten Vergleichswerte das Versuchsergebnis.

Beispiel 5

Es wurde wie in Beispiel 4 beschrieben gearbeitet, jedoch wurde als Schäumer das Ammoniaksalz des

a-OIefinsulfonates mit und ohne zusätzlichem Ammoniak verwendet. Die Ergehnisse dieses Versuchs sind zusammen mit Vergleichswerten für die entsprechenden Versuche mit dem Natriumsalz in der nachstehenden Tabelle III zusammengefaßt

Tabelle Il	Gegendruck, kg/cnr Überdruck	+ 0,5%	0,11 % Na-SaIz	Schaum-Eigenschaften	+ 0,5 % NH,	0,11%
Gas-Flüss.-	0,22 % Na-SaIz	NH.,	+0,5%	0,22 % Na-SaIz		Na-SaIz +0,5% NH,
Verhältnis*)	ohne NH3	0,24	NH,	ohne NHj	SLD
			0,24		unbefried.
	0,56			SLD')	feucht	SLD
20		0.45		schlammig	SLD	unbefried.
			0.31		mäßig, feucht	feucht
	0.84			SLD		SLD
13,3		0,52		fest, bestand.	SLD	mäßig, schlamm
			0,38		gut schlammig	artig
	1,48-1,55			SLD		SLD
10		0,63		sehr fest und	SLD	mäßig, schlamm
			0,42	beständig	gut, beständig	artig
	verstopft	0,70		-	SLD	SLD
6,7			0,49		ausgezeichnet,	mäßig trocken
	-			-	hervorragend	SLD
5					gut trocken

*) Multipliziert mit dem Faktor 0,0075 m je Minute/Literje Minute (entsprechend Standard cubic feet je Minute/Gallonen je

Minute).
') Schlamm 1; uft durch, d. h. er wird aus dem simulierten Bohrloch im Zylinder 51 durch die AuslaBleitung 53 ausgespült

Tabelle III	Gegendruck,	kg/cm2 Überdruck	0.11% NH4-S.	0,11 % NH4-S.
Gas-Flüss.-			+ 0,5% NH,	alleine
Verhältnis')	nur Na-SaIz,	0,11 % Na-S.	0,21	0,35-0,42
	0,11%	+ 0,5% NH,	0,35	0,49-0,56
	0,32	0,24	0,39	0,77
20	0,35	0,31	0.39	1,20-1,41
13,3	0,3°	0,39	0.39	-
10	0,42	0,42
6,7	0,46	0,49
5

') Multipliziert mit dem Faktor 0.0075 m¹ je Minute/Liter je Minute (entsprechend Standard cubic feel je Minute/Gallonen je Minute).

Die Natur des mit dem Ammoniumsalz gebildeten Schaums reichte innerhalb des untersuchten Gas-Flüssigkeit-Verhältnisses, in dem Bereich 5 χ 0,0075 bis 20 χ 0,0075, von mäßig bis ausgezeichnet Im allgemeinen ergab das Ammoniumsalz einen Schaum, dessen Qualität wesentlich höher lag als diejenige des mit Natriumsalz gewonnenem Schaums. Beide Salze sind besonders gute Mittel für die Gewinnung der erfindungsgemäßen, wäßrigen Gas-in-Flüssigkeit-Schäume darstellenden Bohrloch-Spülungsmittel.

Die Zahlenwerte veranschaulichen, daß die verwendeten Ammoniumsalze einmalige Ergebnisse für hochleistungsfähige Schäume, d. h. solche, die ein Gas-zu-

Flüssigkeit'Verhältnis von weniger als etwa 10 χ 0,0075 aufweisen, bringen, tn dem Gas-Flüssigkeit-Bereich von 5 χ 0,0075 bis 10 χ 0,0075 ist der Gegendruck der mit diesen Salzen hergestellten Schäume besonders auffallend niedrig, etwa 038 kg/cm* Überdruck, und ist konstant Diese Eigenschaften sind ganz besonders erwünscht für schaumförmige Bohrloch-Spülungsmittel. Die Zahlenwerte zeigen außerdem, ebenso wie in den vorhergehenden Beispielen, daß bei Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak in einem Schaum die Fließßigenschaften eines mit dem Ammoniumsalz eines «-Olefinsulfonats als Schäumer gewonnenen Schaums beachtlich verbessert sind.

Beispiel 6

In diesem Beispiel wurde als Schäumer ein Ammoniumsalz eines äthoxylierten Alkohol-Halbesters der Formel

RiOCH₂CH₂J₃OSO₃NH₄

verwendet In der Formel bedeutet R eine Q₂- oder Cu-AIkylgruppe, und es handelt sich um eine etwa 50/50 molekulare Mischung. Abgesehen von dieser Änderung ι ο wurde im übrigen wie in Beispiel 1 beschrieben gearbeitet Die mit und ohne Zugabe von nicht neutralisiertem Ammoniak durchgeführten Versuche erbrachten die folgenden Ergebnisse:

15

20

Tabelle IV	Gegendruck,	kg/cm2 Überdruck
Gas-Flüss.-	NH4-SaI?;1)	NH4-SaIz +0,5% NH3 2)
Verhältnis*)	0,07-0,14
10O3)	0,14-0,21
50	0,21-0,28
33,3	0,35-0,42
25	0,56-0,63	0,316
20	0,84	0,457
13,3	1,76-2,11")	0,949
10	(Fußnote 4)	1,4I5)
6,7	(Fußnote 4)	1,415)
5

30

*) Multipliziert mit dem Faktor 0,0075 m³ je Minute/Liter je Minute (entsprechend Standard cubic feet je Minute/ Gallonen je Minute).

') 0,3 g an Sulfonat je 100g der Lösung.

²) 0,15 g an Sulfonat je 100 g der Lösung + 0,5 g Ammoniak.

³) Kein Schaumdurchlauf bis zum Gas-FIiiss.-Verhältnis von etwa 25 X 0,0075.

⁴) Die Einrichtung verstopfte sich infolge stark ausgebildeten Gegendrucks.

') Der Schaum war ausgezeichnet und zeigte ein vollkommen störungsfreies FließverhaHen. teile der Mischung bestanden aus einem Sulfonat eines aus CiB-Cjo-Ä-Olefins, abgeleitet von Benzolalkylat (durchschnittliches Molekulargewicht 350), ein Gewichtsteil bestand aus einem Sulfonat eines hochverzweigten Polypropylenpentamersulfonat In jedem Fall wurde das Natriumsalz verwendet Die schäumbare Lösung enthielt 0ß4 Gew,-% des Sulfonat-Gemisches und 04 Gew.-% an nicht neutralisiertem Ammoniak. Es wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 beschrieben gearbeitet In dem Gas-Flüssigkeit-Verhältnisbereich 20 χ 0,0075 bis 5 χ 0,0075 variierte der Schaum von gut bis ausgezeichnet Bei den Gas-Flüssigkeit-Verhältnissen von 20 χ 0,0075 bzw. 133 x 0,0075 bzw. 10 χ 0,0075 bzw. 6,7 χ 0,0075 bzw. 5 χ 0,0075 betrug der Gegendruck jeweils ungefähr 0,25 bzw. 039 bzw. 0,49 bzw. 0,60 bzw. 0,63 kg/cm² Überdruck.

Wenn die Lösung kein Ammoniak enthielt, iagen die Gegendrücke ganz beachtlich höher.

Aus den zuvor angegebenen Werten erkennt man, daß die Verwendung von molekularem und/oder speziellem Gemisch ebenso wie die Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak niedrige Gegendrücke bei der Anwendung des Spülungsmitte's sehr vorteilhaft beeinflussen (vgl. Beispiele 1 und 7).

Beispiel 8

In diesem Beispiel wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gearbeitet jedoch wurde als Schäumer das Ammoniumsalz eines linearen Alkylbenzolsulfonates (RSO₃NH₄, in welchem R ein Gemisch von Cn-Cn-AI-kylgruppen bedeutete) verwendet Es wurde eine so ausreichende Menge an Ammoniak zugegeben, daß eine Lösung mit einem pH-Wert von 9,0 resultierte. Bei Gas-Flüssigkeit-Verhältnissen von 25 χ 0,0075, 20 χ 0,0075, 13 χ 0,0075 und 10 χ 0,0075 lagen die Gegendrücke bei 0,21 bzw. 0,28 bzw. 0,60 bzw. 0,70kg/cm^J Oberdruck. Die Schaumqualität rangierte von nicht befriedigend (Gas-Flüss.-Verhältnis von 25 χ 0,0075) bis zu ausgezeichnet (Gas-Flüss.-Verhältnis von 13 χ 0,0075 bis 10 χ 0,0075). Wenn Dieselöl eingebracht wurde, behielt der Schaum seine Beschaffenheit, und das öl konnte leicht aus der Anlage ausgespült werden.

Die zuvor aufgeführten, mit Ammoniak modifizierten Schäume hatten gute bis ausgezeichnete Schaumeigenschaften und waren ganz allgemein beachtlich besser im Vergleich zu nicht modifiziertem Schaum. Die Tatsache, daß die mit Ammoniak modifizierten Schäume unter Verwendung nur der halben Menge an Schäumer erhalten worden waren, veranschaulicht ferner den Stabilisierungseffekt von nicht neutralisiertem Ammoniak auf die erfindungsgemäßen Spülungen.

Auch hier wurden durch die Anwesenheit von nicht neutralisiertem Ammoniak in dem Schaum im Fall des oben angegebenen äthoxylierten Sulfat-Halbesters als Schäumer wie bei Verwendung des ähnlichen Schäumers vom Sulfonat-Typ die Schaum-Gebrauchseigenschaften ganz deutlich verbessert. Die relative Verbesserung betrug von 46 bis 55% in der oben angegebenen Vergleichswertung.

Beispiel 7

Bei diesem Versuch wurde eine molekulare Mischung von bestimmten Schäumern verwendet. Zwei Gewichts-

55

Beispiel 9

Bei diesem Beispiel wurde das Reinigen einer Füllkörper enthaltenden Leitung simuliert In der Einrichtung nach Fig.3 wurde eine Füllung mit Kunststoffperlen kleinen Durchmessers, die mit einem Rohöl gesättigt waren, dessen Dichte 133 API betrug, verwendet, wobei etwa ein mit Grobsand gefülltes Futter oder eine analoge Schichtbedingungen aufweisende Bohrlochsohle imitiert wurden. Es wurde unter folgenden Bedingungen gearbeitet:

t>5

Schäumer	das gleiche wie in
	Beispiel 8(1%)
Gas-Flüssigkeit-Verhältnis,
mVLiter	133 χ 0,0075
Bad tempera tür, 0C	149
Gegendruck, kg/cm2 Überdr.
saubere Perlen	0,60
Perlen und Rohöl	0,67-0,74
Ammoniak	wie eewünscht

Schaumnuß
Zeit in Min,

Bemerkungen

pH der schäumbaren Lösung 8

9,5

Gegendruck, 0,67 kg/cm² Überdruck

Schaum lief ziemlich dunkel durch die Packung

Schaum war mittelbraun

Öl wurde von den Perlen entfernt, Schaum streifig braun, 0,60 kg/cm² Überdruck, Ölring am Boden

10% Dieselöl zu dem Schaum: Schaum sauber, ein Teil des Ölrings entfernt, ausgezeichnet

Gesamtversuchszeit

30

J5

Am Ende der angegebenen Zeitspanne wurden die Perlenpackungen geöffnet und visuell begutachtet Die bei pH 9,5 behandelte Packung war die von beiden besser gesäuberte.

Die Öl-Wasser-Emulsionen, die in den obigen Beispielen aus dem Schaum und dem Rohöl entstanden waren, brachen beim Stehen oder wenn sie in üblicher Weise behandelt wurden.

Diese Beispiele zeigen, daß Schaum und Schaum-Dieselöl-Gemische wirksame Mittel bei der erfindungsgemäßen Schaum-Bohrloch-Spülung zjr Entfernung von schweren Rohölen von Oberflächen und Füllkörpern in Öl-Bohrlöchern darstellen.

Wenn einem erfindungsgemäßen schaumförmigen Bohrloch-Spülungsmittel, wie in den oben aufgeführten Beispielen, zusammen mit dem Ammoniak Natriumhydroxyd zugegeben wird, lassen sich noch beständigere Emulsionen schaffen, und die Ergebnisse der Reinigung sind noch besser.

Beispiel 10

Bei diesem Versuch wurde ein neues Bohrloch, welches in dem Kern River Field gelegen war, unter Verwendung einer schaumförmigen Spülungsflüssigkeit behandelt, bevor die Bohrung in Produktion genommen wurde. In üblicher Weise wurde ein 9⁷/e"-Loch bis zu einem Teufenbereich von 225 m unter Verwendung eines Gelwasserschlamms gebohrt Ein /"-Futterrohrstrang wurde dann auf eine Teufe von 225 m einzementiert, und das Bohrloch wurde unter Benutzung eines »Jet-Perforators« perforiert. Es wurden 4 '/«"-Löcher je 0,3 m in den 193,8 bis 1993 m und 208,2 bis 214,8 in Teufenbereichen gesetzt Der angezeigte Höchststand des Flüssigkeitsspiegels in der Bohrung lag bei 195 m. Die Rohre und Verrohrungen wurden gezogen, und die Bohrung wurde praktisch in der gleichen Weise wie für Fig.2 beschrieben behandelt, und es wurden auch Vorkehrungen für Schaumspülung zusammen mit einem Bohreinsatz vorgesehen. Eine 5</2"-Außendurchmesser-Bohrkrone wurde bis zu einer Tiefe von 220,8 m (die effektive Tiefe) eingefahren, und die angesammelten Feststoffe, Öl und Wasser wurden durch Schaumspülung aus dem Bohrloch gefördert Das Gas-zu- Flüssigkeit-Verhältnis des Schaums betrug etwa 24 χ 0,0075.

50

Gegendruck, 0,60 kg/cm³ Überdruck

Gagendruck, 0,70 kg/cm² Überdruck,
Perlen erkennbar, Schaum ziemlich dunkelbraune Emulsion, besser als bei pH 8

Öl wurde nach außen entfernt,

0,56 kg/cm* Überdruck, Ölring am Boden

0,53 kg/cm² Überdruck, Packung gesäubert
mit Ausnahme des Olrings am Boden

10% Dieselöl zu dem Schaum: 0,60 kg/cm² Überdruck; Schaum sehr stabil, Ölring etwas entfernt

15

In diesem Beispiel wurde als Schäumer das Ammoniumsalz eines Gemisches eines Alkoholäthoxysulfates der Formel RO(CH₂CH₂O)_nSO₃NH₄

in der R ein Rest aus dem Bereich Ci₂-Cu war und π 3 bis 5 einschließlich ausmachte, verwendet Es wurde sowohl von dem Schäumer als auch von konzentriertem Ammoniak (etwa 28gew.-°/oig) annähernd '/2 Vulumenprozent bei der Zubereitung der wäßrigen Lösung eingesetzt Der Schaum wurde an der Oberfläche und ohne daß er Kontakt mit der Umgebung des Bohrlochs hatte vorgeformt

Dann wurde die Bohrkrone gezogen und mit einer zwei entgegengesetzte Schalen aufweisenden »Swab«- oder Förderdichtung mit 8" Schaletsabstand eingesetzt Die Perforationen der 214,8 m bis 208,2 m Teufentiefe wurden dann gespült, während Schaum umgewälzt wurde. Ziemlich viel Sand und etwas Metall von den Perforations-Umhüllungen wurden durch den Schaum aus dem Bohrloch ausgebracht Während des Reinigens und Spülens mit Schaum HeI der Gegendruck von 24,6 kg/cm² Überdruck zu Beginn auf 12,7 kg/cm² Überdruck am Ende. Dieser Druckabfall zeigte an, daß die Perforationen durch das fortgesetzte Spülen freigeworden waren.

Als nächstes wurde der 199,8 m bis 193,8 m Teufenbereich in gleicher Weise behandelt Als jedoch der Maximaldruck von 24,6 kg/cm² Überdruck, der zur Verfügung stand, aufgebracht wurde, war es nicht möglich, den Schaum zum Zirkulieren zu bringen. Die Spüleinrichtung wurde herausgenommen und untersucht Ausgesprochen deutliche Sandstrahl-Spuren an den Rohren machten deutlich, daß ein großer Teil des Sandes durch die gesäuberten Perforationen in dem 214,8 m bis 208,2 m Teufenbereich unter hohem Druck in das Bohrloch abgegeben worden war.

Nach Stillegen für etwa 12 Stunden hatte sich, wie festgestellt wurde, das Bohrloch bis zu der 210,6 m Teufentiefe mit Sand gefüllt, d. h. etwa 10,2 m Füllung hatten sich angesammelt.

Eine Bohrkrone mit einem Außendurchmesser von 51/2" wurde erneut eingefahren, und die 10,2 m Sandauffüllung wurde mittels Schaum ausgespült. Die mit den beiden entgegengesetzten Schalen ausgerichte-

te Spüleinrichtung wurde erneut installiert und in die Bohrung eingesetzt zusammen mit 3785 Litern einer wäßrigen Säure, die 7,5 Volumenprozent Salzsäure und 2fi Volumenprozent Fluorwasserstoffsäure zusammen mit einem !Corrosions- und Schlammbildungs-Inhibitor enthielt Dieses Säuregemisch wurde wie folgt in die Bohrung eingebracht: (1) 1287 Liter in die tiefere perforierte Teufe (214,8 m bis 208,2 m); und (2) 2498 Liter in die ihere perforierte Teufe (199,8 m bis 193,8 m). Die Säure wurde in der unteren Teufe durch ein Vakuum verdrängt, wohingegen ein Druck von etwa 56,2 kg/cm² Überdruck erforderlich war, um die oberen Perforationen zu öffnen. Dann wurde die Säure durch ein Vakuum verdrängt Nachdem die Säure eine Stunde lang an der Stelle gehalten worden war, wurden die oberen Perforationen mit Schaum ausgespült Der Schaum wurde unter Anwendung eines Druckes mit einer anfänglichen Stärke von 24,6 kg/cm² Oberdruck, der auf 8,79 kg/cm² Oberdruck erniedrigt wurde, und mit einem Gas-Flüssigkeit-Verhältnis im Bereich von 20 κ 0,0075 bis 32 χ 0,0075 snVütern zirkuliert Auf diese Weise wurde die verbrauchte Säure zusammen mit großen Mengen an grobem Sand und Steinen aus dem Bohrloch entfernt Die mit der Schalendichtung versehene Spüleinrichtung wurde herausgenommen, und dann wurde die Bohrkrone emeut eingesetzt Während der Reinigung der oberen Perforations-Schicht hatten sich an der Bohrlochsohle 7,2 m Sandfüllung angesammelt Diese Füllung wurde unter Verwendung eines erfindungsgemäßen, mit Ammoniak modifizierten Schaums ausgespült Nach einer Zeitspanne von 12 Stunden, während der das Bohrloch stillgelegt war, wurde erneut auf angesammelte Füllmasse geprüft Das Ergebnis war negativ. Schließlich wurde die Bohrung mit Dampf gereinigt, und danach wurde die Produktion aufgenommen. Die tägliche Fördermenge war für diese Gegend und diese Art des Abbaues außergewöhnlich gut und betrug etwa 9,8 m³ öl und etwa 1,6 m³ Wasser.

Bei der Untersuchung des übergelaufenen Schaums wurde festgestellt, daß eine beachtliche Menge des üblichen Bohrschlamms, wie er beim Bohren des Bohrloches verwendet worden war, aus dem Bohrloch und vermutlich von der produzierenden Schichtoberfläche entfernt worden war. Die Kosten für die Reinigung des Bohrlochs unter Verwendung voi, Schaum betrugen im Vergleich zu den Kosten für übliche Schopf-Arbeitsweisen nur einen Bruchteil, und der vorgeformte, mit Ammoniak modifizierte Schaum erwies sich als um wenigstens mehrere Größenordnungen besser als übliche Schöpfmethoden, und das in mehrfacher Hinsicht Inibesondere erlaubt die dynamische Sandentfernungstechnik mit dem erfindungsgemäßen Spülmittel eine bessere Sandstabilisierung im Vergleich zu den gebräuchlichen Ausschöpfmethoden. Diese Bohrung produzierte anschließend ohne Zwischenfall, wohingegen andere, ähnlich fertiggestellte Bohrungen in dieser Gegend mehrmals während vergleichbarer Zeitspannen ausgeschöpft werden mußten.

Ein ganz besonders hervorstechender Vorteil der erfindungsgemäßen schaumförmigen Spülungsmittel im Vergleich mit üblichen Bohrloch-Reinigungsmitteln besteht in der Tatsache, daß diese Methode wirksam auch in Bohrlöchern mit sehr kleinen Bohrloch-Durchmessern, z.B. unterhalb etwa 17,78cm, angewendet werden kann. Es ist schwierig und manchmal sogar überhaupt nicht möglb'i, ein Bohrloch mit kleiner Bohrung in üblicher Weise zu reinigen. Mit üblichen Reinigungswerkzeugen kann man im allgemeinen bei engen Bohrlöchern nur unbefriedigend arbeiten, und ^s wird insbesondere schwierig, wenn ein solches Werkzeug in eine solche Bohrung gefallen ist

Beispiel 11

In einem Bohrloch, das in dem Bereich der Poso-Bucht in Kalifornien gelegen war, ging ein 3'/e"-Cavins-Löffel verloren, weil Sand schneller in das Bohrloch rieselte, als er mit dem Löffel aus dem Bohrloch ausgeschöpft werden konnte. Die Bohrlochtiefe betrug annähernd 853,5 m, und die produzierende Zone lag in dem 793,2 bis 853,5 m Teufenbereicn. Infolge des starken Sandeinbruchs wurde die Pumpe auf die Höhe von 535,8 m heraufgezogen. Die Pumpe wurde mit einer langsamen Geschwindigkeit gefahren, um größeren Sandeinbruch zu vermeiden. Die Produktion fiel über eine Zeitspanne von etwa 2 Jahren bis zu einer täglichen Förderung von etwa 03 m³ öl und etwa 5,5 m³ Wasser ab.

Das Bohrloch wurde dann einer Spülung mit Schaum unterzogen, und es wurden Fangarbeiten für den Cavins-Löffel plus 0,9 m Drahtseil durchgeführt Der obere Flüssigkeitsstand in dem Bohrloch lag bei einer Teufe von 279 m, und die Sandfüllung stand bis 833,7 m. Es waren 26,1 m Sandfüllung vorhanden und der Löffel befand sich in einer Teufe von etwa 8493 m.

Bei diesem Versuch wurden der gleiche Schäumer und die gleichen Mengen an Schäumer und Ammoniak eingesetzt wie in Beispiel 10 angegeben. Der höchste verfügbare Druck betrug 24,6 kg/cm² Oberdruck am Bohrlochkopf. Der zum Umwälzen des Schaums verwendete Druck lag im Bereich von 9,14 bis 24,6 kg/cm² Oberdruck.

Nach dem Herausziehen der Pumpe und den dazugehörigen Teilen wurde eine Bohrkrone mit 4'/2" Durchmesser an einer Verrohrung befestigt und in das Bohrloch eingelassen. Es war eine Einrichtung für die Umwälzung des Schaums vorhanden. Das Bohrloch wurde ohne daß ein Zwischenfall eintrat in Stufen freigemacht in der Weise, daß der mit Ammoniak modifizierte Schaum bis zu der Füllung bei 833,7 m Teufe umgewälzt wurde. Das Umwähen wurde fortgeführt, und mit dem Schaum konnte die Sandfüllung vollständig ausgetragen werden. Sie war sehr fein und schliffartig. In einem Teufenbereich von etwa 8343 m wurde das Oberteil des verlorenen Schöpflöffels gefunden. Anschließend wurde das Bohrloch über nacht stillgelegt

Am folgenden Morgen wurde die Verrohrung herausgezogen, die Bohrkrone wurde entfernt, und ein 4'/2"-Spülrohr wurde in das Bohrloch eingefahren. Die angesammelte Flüssigkeit wurde wieder in Stufen unter Verwendung von Schaum, der bis zur Höhe der Sandfüllung eingefahren wurde, herausgeholt Mit Ausnahme der Bodenklappe des Löffels wurden alle Teile wieder gefunden. Die Bodenklappe war anscheinend während des Umlauf-Spülvorgangs von dem Löffel abgetrennt worden.

Während der Entfernung des Füllmaterials aus der perforierten Verrohrung (781,2 m bis 850,8 m Teufenbereich), nahm die Menge an zusammen mit dem Sand aus dem Bohrloch abgeteuften öl augenblicklich und beachtlich zu. Für die vorstehend beschriebene Arbeitsweise wurden nur 11>4> Stunden Zeit zum Umwälzen des Schaums und annähernd 37 850 Liter Schaum-Lösung benötigt, um das Bohrloch wieder produzierfähig zu machen. Die derzeitige Produktionsmenge beträgt etwa

1,96 m³ öl pro Tag und etwa 9,8 m³ Wasser pro Tag, und das Bohrloch produzierte seit der Schaum-Spülung ohne Zwischenfall.

Beispiel 12

Die Wirksamkeit von mit Ammoniak modifiziertem > Schaum als Säuberungsflüssigkeit wurde in einem Bohrloch am Kern River in Kalifornien demonstriert, das sich mit einem Gemisch aus viskosem Rohöl und Sand oder Splitt ernstlich verstopft hatte. Diese Bohrung hatte etwa 6 Jahre lang unter Verwendung in einer Bohrlochsohlen-Heizvorrichtung produziert. Durch eine zeitweise Dampf-Injektionsbehandlung war das Produktionsausmaß verbessert worden. Etwa 5 Monate nach der Dampfbehandlung war das öl in der Bohrung so viskos geworden, daß sich das Pumpenge- ι -, stange nicht senken HeB. Schätzungsweise etwa 35,1 m Sandfüllmaterial hatten sich in dem Bohrloch angesammelt. Infolge der Viskosität des Öls ließ sich die Reinigung der Bohrung mit einem üblichen Schöpflöffel nicht durchführen. jh

Wie in den zuvor beschriebenen Beispielen 10 und 11 wurde eine Verrohrung mit daran befestigter Bohrkrone in das Bohrloch eingelassen, nachdem die Pumpeneinrichtung herausgezogen worden war. Ebenso wie in den Beispielen 10 und 11 wurde Schaum in dem r> Bohrloch umgewälzt. Die Untersuchung des auslaufenden Schaums zeigte an, daß das viskose öl mit dem mit Ammoniak modifizierten Schaum zum Emulgieren gebracht und über den Schaum in einen einfach zur Oberfläche transportierbaren Zustand übergeführt m werden konnte.

Bei dieser Arbeitsweise hörte an einer Stelle das Zirkulieren auf, und der Gegendruck wurde außergewöhnlich hot h. Die Verrohrung wurde etwa 15 m in der Bohrung hochgezogen, und dann wurde weiter umge- r> wälzt. Anscheinend hatte ein Sandeinbruch in das Bohrloch stattgefunden, oder möglicherweise war Sand schnell in einer solchen Menge in das Bohrloch eingelaufen, daß keine Umwälzung mehr möglich war. In jedem Fall konnte durch Vorschub der Verrohrung in jo das Bohrloch hinein und durch fortgesetzte Schaumumwälzung das viskose üi und der Sand und Spiiu in dem Bohrloch bis innerhalb von 3,6 m der Sohle ausgetragen werden. Insgesamt wurden schätzungsweise 28,63 m³ an Formations-Flüssigkeit und auch etwa 19,13 m³ ange- 4 j sammeltes Sandfüllmaterial durch Umwälzen von vorgeformtem, mit Ammoniak modifiziertem Schaum aus dem Bohrloch ausgetragen werden, wodurch eine nachfolgende Dampfbehandlung des Bohrloches und die Wiederaufnahme der Produktion möglich wurden. ;o

Beispiel 13

In einem zweiten Bohrloch am Kern-River, Kalifornien, welches wegen der unbefriedigenden Produktion infolge der hohen Viskosität des Öls und außergewöhnlichein Sanden der Bohrung stillgelegt worden war, wurden eine Spülung und Reinigung mit Schaum versucht. Wie im vorstehenden Beispiel 12 wurde Schaum eingesetzt, um den Sand und das Rohöl auszutragen. Die Untersuchung des benutzten Schaums zeigte, daß mit dieser Konzentration an Schäumer und Ammoniak ausgezeichnete Arbeit geleistet und ein leichtes Umwälzen von Öl-in-Wasser-Emulsionen erreicht worden war. Die Emulsionen brachen beim Stehen in geeigneter Weise, und das Rohöl konnte ohne besondere Maßnahmen gewonnen werden.

Beispiel 14

Die Öl-Produktion aus nicht befestigten Sandschichten ist schwierig und häufig unwirtschaftlich, weil ein starker Sandfluß in die Bohrung erfolgt. Infolge dieses besonders starken Sandflusses in eine Bohrung im Taft-Bereich in Kalifornien war die Bohrung stillgelegt worden und so 3 Jahre lang verblieben.

Eine Verrohrung nach F i g. 1 wurde zusammen mit der zugehörigen Einrichtung für den Schaum dann in dieser Bohrung installiert. Wie in Beispiel 10 beschrieben, wurde das Sandfüllmaterial zum großen Teil durch Umwälzen von vorgeformtem, mit Ammoniak modifizierten Schaum entfernt. Der bei dieser Reinigungsarbeit verwendete Schäumer war das Ammoniumsalz eines linearen Alkylbenzolsulfonsäure-Gemisches der Formel

RC₆H₄SO₁H

in der R eine Mischung von Cu-Cn-Alkylgruppen darstellte. In der Schaumlösung waren etwa 2—3 MoI an nicht neutralisiertem Ammoniak je Mol Sulfonsäure vorhanden, und die Lösung enthielt etwa 0,23 bis 0,45 kg an Säure je 45,4 kg Lösung. Ohne Schwierigkeit ließ sich die Reinigung durchführen, jedoch rieselte Sand in starkem Ausmaß auch weiterhin in die Bohrung ein. Darüber hinaus wurde gefunden, daß das aus der Produktion der gereinigten Bohrung stammende Gas einen höheren Äiucii an Schwefelwasserstoff gegenüber früher hatte. Die Produktion des Bohrloches wurde während des Tages intermettierend durch Schaum-Umwälzung unterbrochen, und während der Ausfallstunden wurde das Bohrloch stillgelegt Danach wurde während einer Zeitspanne von 4 Tagen mittels kontinuierlichem Schaumumlauf produziert. In diesem letztgenannten Fall wurde als Schäumer die wäßrige Lösung eines sulfatierten Alkoholäthoxylats wie in Beisr^:el 10 eingesetzt, d. h. '/2% Schäumer + ^lh% an konzentriertem Ammoniak (einer Konzentration von 28 Gew.-%). Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle veranschaulicht

Tage des Monats	Produktion Std.	Oil1) m-VTag x 0,1635	Wasser1) m/Tag x 0.1635	Tiefe 286,2 m durchschn. Bohrlochsohlen druck kg/cm2	Injektionsgeschwindigkeit Schaumlösung Luft in m3 je in Liter je Minute Minute	4,25
3	8,8	81	119	_	16,7	5,14
5	5,5	155	58	-	14,0	6,40
6	4,5	166	78	-	i8,9	4,39
7	6.0	191	82	3,52	15,1	_
13	24	74	34	2,39	12,5

Fortsetzung	23	Oil') ni'VTag x 0.1635	1956	573	24	0,538 0,510 0,510
Tage des Monats	Produktion Std.	56 51 38	Wasser') m /Tag x 0,1635	Tiefe 286,2 m durchschn. Bohrlochsohlen druck kg/cm
14 15 16	24 24 24	25 8 0	2,25 2,53 2,67	Injektionsgeschwindigkeit Schaumlösung Luft in m' je in Liter je Minute Minute
	8,33 9,08 7,95

Während der Produktion unter Förderung mittels Schaum wurde der Schwefelwasserstoff durch den Umlauf wieder erreicht. Dann wird das Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel oder die alkalische Lösung durch

Schaum wirksam neutralisiert. Infolgedessen bestanden den Schaum aus dsm Bohrloch heraus befördert.

keine Gefahren mehr für das Bedienungspersonal durch dieses giftige Gas. _>n

Nach intensiver Schaumumwälzung und nachdem der Sand entfernt worden war, besaß das Bohrloch anscheinend ein ausreichend gefestigtes Sandgerüst. Das Einfließen von Sand war offensichtlich nur noch gering und vernachlässigbar. Die Pumpe wurde wieder 2*1 in das Bohrloch eingebracht, und die Produktion konnte weiter fortgeführt werden.

Auch dieses Beispiel veranschaulicht, daß mit Ammoniak modifizierter, vorgefertigter Schaum als wirJ^ames Mittel zum Ausbringen von Flüssigkeit jo und/oder Feststoffen aus einem Bohrloch durch Umwälzen verwendet werden kann. Es zeigt weiterhin, daß mit Ammoniak modifizierter Schaum benutzt werden kann, um das Auftreten von giftigen, sauren Gasen zu unterdrücken. Diese Bohrung produziert seit ss der wie zuvor beschrieben vorgenommenen Sand-Stabilisierung ohne Zwischenfall und ohne daß die Einrichtung herausgezogen zu werden brauchte.

Beispiel 15 _4Q

Wie in den vorstehenden Beispielen beschrieben, wurde mit Ammoniak modifizierter, vorgefertigter Schaum in einem Öl-Bohrloch benutzt, jedoch mit dem Unterschied, daß (1) Dieselöl-Lösungsmittel oder (2) wäßriger Ammoniak und (3) wäßrige Natriumhydroxyd- 4 Lösung in das Bohrloch eingegeben wurden, und die Lösungen wurden durch Rückfluß in dem Bohrloch transportiert Dies wurde dadurch erreicht, daß das Ausmaß der Schaumzufuhrung zu dem Bohrloch bis zum Punkt vermindert wurde, an dem kein Schaum-Oberlauf an die Oberfläche gelangte, oder es wurden die Konzentrationen an Schäumer und Ammoniak vermindert, oder es wurde kombiniert mit verringerter Fließgeschwindigkeit und verminderter Konzentration gearbeitet Unter diesen Bedingungen bricht anscheinend der Schaum in einem Teilbereich auf seinem Weg in dem Bohrloch, und das Lösungsmittel oder die Lauge, die mit dem Schaum fortgezogen ist, fließt abwärts, und damit wird der untere Teil der Bohrung ausgespült und behandelt Dadurch, daß die Zufuhr-Geschwindigkeit eo des Schaums variiert wird, lassen sich der untere Teilabschnitt des Bohrlochs und speziell die Fläche der produzierenden Formation durch Lauge und Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel behandeln.

Wenn diese Behandlung beendigt werden soll, stellt man die Fließgeschwindigkeiten und/oder die Konzentrationen des Schäumers und des Ammoniaks wieder entsprechend ein, und dadurch wird der vollständige

Beispiel 16

In diesem Beispiel wurden mehrere Verrohrungen mit schmalem Durchmesser in einer Bohrung mit einem 8Ve" Futterrohr festgesetzt Die mehreren Verrohrungen bestanden aus einem Rohr mit Außendurchmesser von 2" und zwei Rohren mit Außendurchmessern von ³A". Das Festsetzen erfolgte in nicht befestigtem Sand, der das Bohrloch in einer Teufe von 300 bis 356,7 m füllte, d. h. es befand sich um die mehrteilige Verrohrung eine 56,7 m hohe Sandsäule. Während einer Zeitspanne von etwa 50 Stunden wurde eine übliche Winde eingesetzt, mit der versucht wurde, die Versandung in dem Rohr zu entfernen. Sie konnte nicht losgebracht werden. Ein Spülrohrgestänge mit einem Außendurchmesser von ³A" wurde dann auf die Tiefe von 300 m abgesenkt und es wurde mit dem Umwälzen von Schaum, wie in den vorstehenden Beispielen beschrieben, begonnen. Durch den Schaum ließ sich der Sand in geeigneter Weise aus dem Bereich um die drei schmalen Verrohrungen entfernen. Als der Sand entfernt worden war, wurde das Spülrohrgestänge in eine tiefere Lage abgesenkt Es brauchte nur 4>/2 Stunden Schaum umgewälzt zu werden, um den Sand zu entfernen. Die Rohrgestänge wurden dann in üblicher Weise ohne Schwierigkeit mittels Winde aus dem Bohrloch gefahren. _ . . . .,
Beispiel 17

Reinigung eines Bohrlochs mit geringem Durchmesser.

Ein Bohrloch mit einem einen Außendurchmesser von 2¹It" aufweisenden Rohrgestänge, das zur Produktion in 288,6 m bis 299,4 m Teufe perforiert war, hatte sich zum Teil mit nicht verfestigtem Sand gefüllt Eine Teilmenge des Sandes konnte mittels eines üblichen, an einem Seil hängenden Löffels bis auf eine Tiefe von 2793 m entfernt werden. An diesem Punkt ließ sich der Löffel nicht weiter absenken. Es wurde dann Wasser umgewälzt, jedoch ließ sich dadurch nur wenig oder überhaupt kein Sand austragen. Anschließend wurde in die Bohrung ein Rohrgestänge mit einem Außendurchmesser von 1,66" abgesenkt Es wurde in dem Bohrloch ein mit Ammoniak modifizierter Gas-in-Flüssigkeit-Schaum wie in Beispiel 14 beschrieben umgewälzt Damit ließen sich Sand und öl in geeigneter Weise bis zu einer Tiefe von 288 m ohne Schwierigkeit und ohne Gefahr ausbringen. An dieser Stelle war, wie gefunden wurde, das 2Ve" Rohrgestänge so zerstört, daß es unbrauchbar geworden war, und das Umwälzen von Schaum wurde unterbrochen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

909 639/63

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Bohrloch-Spülungsmittel aus einem außer Kontakt mit der Umgebung des Bohrloches gebildeten Gas-in-Flüssigkeit-Scbaum, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0,05 bis 10 Gewichtsteile nicht neutralisiertes Ammoniak je 100 Gewichtsteile des flüssigen Anteils in dem Schaum eingearbeitet sind

2. Bohrloch-Spülungsmittel nach Anspruch 1, ι ο dadurch gekennzeichnet, daß in den Gas-in-Flüssigkeit-Schaum eine den pH-Wert auf etwa 7,5 bis 9 einstellende Menge nicht neutralisiertes Ammoniak eingearbeitet ist

3. Bohrloch-Spülungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsanteil aus Wasser besteht

4. Bohrloch-Spülungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es hergestellt worden ist durch Verschäumen von Luft, Stickstoff, !Methan, Äthan oder Gemischen dieser Gase und einer wäßrigen Lösung, die etwa 0,005 bis 10 Gewichtsteile eines einen Schaum mit einer Ross-Miles-Schaumhöhe von wenigstens 10 cm und einer kumulativen Schaumhöhe von wenigstens 30 cm, vorzugsweise einen elastischen Schaum bildenden organischen Schäumors enthält

5. Bohrloch-Spülungsmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-in-Flüssigkeit-Schaum durch Verschäumen des Gases einer wäßrigen Lösung hergestellt worden ist, die etwa 0,05 bis 1 Gewichtsteil eines Schäumers der Formel

R(U)_1nSO₃M

worin R den Rest R' oder einen Pest der Formel R¹O(CH₂CH₂O)_n

mit R' und R" in der Bedeutung von Kohlenwasserstoffresten mit 8 bis 26 Kohlenstoffatomen und π in der Bedeutung einer ganzen Zahl im Bereich von 1 bis 15, m = 0 oder 1 und M das Ammonium-Kation und/oder Alkali-Kationen bedeuten, und etwa 89 bis 99 Gewichtsteile Wasser enthält

6. Bohrloch-Spülungsmittel nach den Ansprüchen

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen- v, verhältnis von Gas-zu-Flüssigkeit im Bereich von etwa 1 χ 0,0075 bis 50 χ 0,0075 mVLiter, vorzugsweise im Bereich von 5 χ 0,0075 bis 20 χ 0,0075 m³/ Litern liegt

7. Bohrloch-Spülungsmittel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schäumer ein Sulfonat-Ion der Formel

RC₆H₄SO₃-

ist, worin R einen Alkylrest mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet

8. Bohrloch-Spülflüssigkeit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schäumer ein Sulfonat-Ion der Formel RSO₃ ist, worin R einen Alkyl- oder Alkenyl-Rest mit 8 bis 20 Kohlenstoff- t>o atomen bedeutet

9. Verwendung des Bohrloch-Spülungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Arbeitsflüssigkeit bei der Ausbeutung von unterirdischen Lagerstätten mit Hilfe einer Bohrung. t>5

10. Verwendung des Bohrloch-Spülungsmittels nach Anspruch 9 in Verbindung mit der Gewinnung von öl und/oder Gas führenden Mineralien.

11. Verwendung der Bohrloch-Spülungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Stabilisieren von unverfestigtem ölsand in einer produzierenden Schicht einer Bohrung, wobei das Bohrloch-Spülungsmittel in der Bohrung umgewälzt, loser Sand aus der Schicht entfernt und eine im wesentlichen verfestigte restliche Sandpackung in der Schicht entwickelt wird.

12. Verwendung des Bohrloch-Spülun^smittels nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man Dieselöl mit dem Bohrloch-Spülungsmittel in der Bohrung umwälzt

13. Verwendung des Bohrloch-Spülungsmittels nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülungsmittel mit einer Geschwindigkeit von 1,5 bis 240 m/min in der Bohrung umgewälzt wird.

14. Verwendung des Bohrloch-Spülungsmittels nach Anspruch 9 zur Gewinnung von öl aus einer produzierenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß das öl mit einem vorgefertigten Schaum aus der Bohrung zutage gefördert und dort aus dem Schaum abgeschieden wird.