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Die Erfindung betrifft Öl-basierte Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50% bis 90% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure.
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Soweit in dieser Schrift nichts anderes angegeben ist, beziehen sich Prozentangaben immer auf Gewichtsprozente.
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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 weg zu transportieren. 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, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50% bis 90% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure, wobei die Prozentangaben Gewichtsprozente darstellen und 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% Styrol, 15% bis 25% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 5% (Meth)acrylsäure.
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Besonders bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer bestehend aus 79% bis 81% Styrol, 19% bis 21% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 1% (Meth)acrylsäure.
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Ganz besonders bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer bestehend aus 79% bis 80% Styrol, 19% bis 20% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 1% (Meth)acrylsäure.
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In allen virgenannten Fällen stellen die Prozentangaben Gewichtsprozente das, und die Summe aller Bestandteile addiert sich zu 100%.
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Bei den (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten handelt es sich um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure mit der Formel (I)
worin
R
1, R
2 = unabhängig voneinander H oder CH
3 x, n = unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 10
y, m = unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 100
ist.
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Bei den (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten handelt es sich bevorzugt um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure mit der Formel (I), worin
R1, R2 = unabhängig voneinander H oder CH3
x, n = unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 3
y, m = unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 100
ist.
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Bei den (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten handelt es sich besonders bevorzugt um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure mit der Formel (I), worin
R1, R2 = unabhängig voneinander H oder CH3
x, n = unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 3
y, m = unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 10
ist.
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Bei den (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten handelt es sich ganz besonders bevorzugt um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure mit der Formel (I), worin
R1, R2 = unabhängig voneinander H oder CH3
x, n = 2
y, m = unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 10
ist.
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Bei den (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten handelt es sich insbesondere um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure mit der Formel (I), worin
R1, R2 = unabhängig voneinander H oder CH3
x, n = 2
y, m = unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 3
ist.
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Die erfindungsgemäßen (Meth)acrylate von Bisphenol A-Alkoxylaten besitzen vorzugsweise eine dynamische Viskosität bei 23°C, gemessen nach ISO 2555, von 100 bis 10.000 mPas, besonders bevorzugt von 500 bis 5.000 mPas, ganz besonders bevorzugt von 800 bis 3.000 mPas, und insbesondere von 1.000 bis 1.800 mPas.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen (Meth)acrylate von Bisphenol A-Alkoxylaten kann beispielsweise analog dem in der
WO 2010/003709 und der darin zitierten Literatur beschriebenen Verfahren hergestellt werden, wobei deren Offenbarung und Lehre vollumfänglich in die vorliegende Erfindung mit einbezogen wird.
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Für die Herstellung der erfindungsgemäßen (Meth)acrylate von Bisphenol A-Alkoxylaten eignen sich insbesondere Bisphenol A-Ethoxylate, die unter den Handelsnamen Pluriol® BP 30 E, Pluriol® BP 40 E und Pluriol® BP 60 E von BASF SE, Ludwigshafen, kommerziell angeboten werden.
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Die erfindungsgemäßen (Meth)acrylate von Bisphenol A-Alkoxylaten werden beispielweise von BASF SE, Ludwigshafen, kommerziell angeboten unter der Produktbezeichnung „E(3)BADMA (2–3(EO) Bisphenol A-dimethacrylat)”.
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Das Copolymer hat im Allgemeinen ein Molekulargewicht von 100.000 bis 750.000 g/mol, bevorzugt 150.000 bis 500.000 g/mol, besonders bevorzugt 150.000 bis 250.000 g/mol.
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Die spezielle Zusammensetzung der Copolymere, insbesondere deren Gehalt an (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten, 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 Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50% bis 90% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure, 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, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50% bis 90% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure, 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, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50% bis 90% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure, 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, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50% bis 90% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure, 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, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50% bis 90% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure, 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, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer ist bestehend aus 50% bis 90% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure, 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% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure 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% Styrol, 10% bis 50% (Meth)acrylaten von Bisphenol A-Alkoxylaten und 0% bis 10% (Meth)acrylsäure können durch Polymerisation der entsprechenden Monomere nach dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise beschrieben in
WO 00/78891 .
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/003709 [0016]
- WO 00/78891 [0028]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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