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Die Erfindung betrifft Öl-basierte Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren.
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Der Begriff (Meth)acrylsäure steht in dieser Schrift verkürzend für Methacrylsäure und/oder Acrylsäure, (Meth)acrylsäureester für Methacrylsäureester und/oder Acrylsäureester bzw. (Meth)acrylat für Methacrylat und/oder Acrylat.
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Öl-basierte Bohrflüssigkeiten werden üblicherweise eingesetzt beim Bohren von Löchern zur Förderung von Öl, um einerseits den Bohrstrang zu schmieren und andererseits Abrieb vom Bohrkopf von diesem wegzutransportieren. Eine Herausforderung beim Bohren von Löchern zur Förderung von Öl besteht darin, in porösen Gesteinsschichten den Verlust von Bohrflüssigkeit zu minimieren bzw. ganz zu verhindern.
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Zur Erzielung einer optimalen Performance beim Bohrprozess besteht daher Bedarf an Öl-basierten Bohrflüssigkeiten, die den Verlust von Bohrflüssigkeit in porösem Gestein verhindern, ohne die Performance der Bohrflüssigkeit, insbesondere die Schmiereigenschaften, nachteilig zu beeinflussen.
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Die Aufgabe wird gelöst mit Öl-basierte Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, wobei sich die Prozente aller Bestandteile zu 100 addieren.
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Bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer bestehend aus 75 bis 85 Gew.-% Styrol, 15 bis 25 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 5 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren.
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Besonders bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer bestehend aus 79 bis 81 Gew.-% Styrol, 19 bis 21 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 1 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren.
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Ganz besonders bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer bestehend aus 79 bis 80 Gew.-% Styrol, 19 bis 20 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 1 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren.
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Bei den erfindungsgemäßen Hydroxyalkyl(meth)acrylaten handelt es sich um Verbindungen der Formel (I) HO-(CHR1-CHR2)x-OOCR3=CH2 (I) wobei unabhängig voneinander
R1 = H oder CH3
R2 = H oder CH3
R3 = H oder CH3
sein können und
x = eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.
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Bevorzugt werden als Hydroxyalkyl(meth)acrylat Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat und Hydroxypropylmethacrylat verwendet.
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Besonders bevorzugt werden als Hydroxyalkyl(meth)acrylat Hydroxyethylacrylat und Hydroxypropylacrylat verwendet.
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Die erfindungsgemäßen Hydroxyalkyl(meth)acrylate können nach dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise duch Umsetzung von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Ethylenoxid oder Propylenoxid. Ein solches Verfahren ist beispielsweise beschrieben in
DT 23 61 907 .
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Das Copolymer hat im Allgemeinen ein Molekulargewicht von 100.000 bis 750.000, bevorzugt 150.000 bis 500.000, besonders bevorzugt 150.000 bis 250.000.
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Die spezielle Zusammensetzung der Copolymere, insbesondere deren Gehalt an Hydroxyalkyl(meth)acrylat, ist erfindungswesentlich, da diese Zusammensetzung dafür sorgt, dass auf der einen Seite der Verlust von Bohrflüssigkeit in porösem Gestein verhindert und auf der anderen Seite die Performance der Bohrflüssigkeit, insbesondere die Schmiereigenschaften, nicht nachteilig beeinflusst wird.
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Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl1, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, enthalten das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 10% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit. Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten in einer Menge von 0,2 bis 5% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit. Besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten in einer Menge von 0,3 bis 1,0% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit. Ganz besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten in einer Menge von 0,4 bis 0,8% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
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Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, können als Öl beispielsweise Kohlenwasserstoffe enthalten, wie Diesel, Alkylbenzole, lineare alpha-Olefine, interne Olefine oder lineare Paraffine. Bevorzugt werden lineare Paraffine verwendet. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten enthalten das Öl in einer Menge von 1 bis 99% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, bevorzugt in einer Menge von 5 bis 80% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 10 bis 50% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit und insbesondere in einer Menge von 20 bis 30% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
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Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, können als weiteres Additiv Wasser enthalten, um die rheologischen Eigenschaften zu verbessern. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten können Wasser enthalten in einer Menge von 1 bis 50% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, bevorzugt in einer Menge von 2 bis 30% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 3 bis 20% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit und insbesondere in einer Menge von 5 bis 15% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
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Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, können als weiteres Additiv Rheologiemodifizierer enthalten, die zur Erhöhung der Viskosität der Bohrflüssigkeiten verwendet werden. Als Rheologiemodifizierer können beispielsweise Tonmineralien eingesetzt werden. Bevorzugt werden aminmodifizierte Tonmineralien eingesetzt, wie Smektite, Attapulgite oder Hektorite. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten können Rheologiemodifizierer enthalten in einer Menge von 0,1 bis 5,0% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 3,0% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 0,3 bis 2,0% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit und insbesondere in einer Menge von 0,5 bis 1,0% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
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Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, können als weiteres Additiv Tenside enthalten, beispielsweise Emulgatoren, die für eine Stabilisierung der dispergierten Wassertropfen oder anderer Additive sorgen. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten können Tenside enthalten in einer Menge von 0,1 bis 5,0% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 4,0% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 3,0% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit und insbesondere in einer Menge von 1,0 bis 2,0% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
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Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, können als weiteres Additiv die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze enthalten, beispielsweise anorganische Salze, wie Bariumsalze, insbesondere Bariumsulphat. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten können die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze enthalten in einer Menge von 5 bis 70% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, bevorzugt in einer Menge von 10 bis 45% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 25 bis 40% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit und insbesondere in einer Menge von 30 bis 35% bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
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Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten werden üblicherweise hergestellt durch Mischen von Öl, optional Wasser, optional Tensiden, optional Rheologiemodifizierern und optional die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhenden Zusätzen mit dem Copolymer bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymere, unter Einsatz von Hochgeschwindigkeitsmischern. Geeignete Hochgeschwindigkeitsmischer sind beispielsweise von der Fa. Silverson, US, verfügbar. Die einzelnen Additive zur Herstellung der erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten sind kommerziell verfügbar.
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Die erfindungsgemäßen Copolymere bestehend aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymere, können durch Polymerisation der entsprechenden Monomere nach dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise beschrieben in
WO 00/78891 . Die Monomere sind kommerziell verfügbar, beispielsweise von BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland.
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Soweit in dieser Schrift nicht anderes angegeben, beziehen sich sämtliche Mengen- und Prozentangaben auf Gewichtsmengen und Gewichtsprozente.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DT 2361907 [0012]
- WO 00/78891 [0022]