DE202015007187U1

DE202015007187U1 - Öl-basierte Bohrflüssigkeiten mit Copolymeren aus Styrol, (Met)acrylaten von Guerbet-Alkoholen und (Meth)acrylsäure

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Publication number: DE202015007187U1
Application number: DE202015007187.2U
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2015-10-23
Anticipated expiration: 2025-10-17

Abstract

Öl-basierte Bohrflüssigkeit enthaltend a) ein Öl, b) ein Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weitere Additive, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten mindestens ein Copolymer b) enthaltend b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol, b2) 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I),worin R einen linearen oder verzweigten C1- bis C20-Alkylrest bedeutet, und b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt, ist.

Description

Die Erfindung betrifft Öl-basierte Bohrflüssigkeiten enthaltend ein Öl, ein Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weitere Additive, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure ist.
Guerbet-Alkohole habe die allgemeine Formel (I)
worin R ein Alkylrest ist. Beispiele sind 2-Butyloctanol, 2-Hexyldecanol, 2-Octyldodecanol, 2-Decyltetradecanol und 2-Dodecylhexadecanol.
Die Guerbet-Kondensation lässt sich in die Bildung des höherwertigen Aldehyds und die anschließende Cannizzaro-Reaktion unterteilen. Im ersten Teil der Reaktion wird ein primärer Alkohol unter anderem über eine Aldolkondensation zu einem Aldehyd umgesetzt.
Im zweiten Teil der Reaktion wird der entstandene Aldehyd in einer Cannizzaro-Reaktion zu einem Guerbet-Alkohol umgesetzt.
Beschrieben ist die Guerbet-Kondensation unter anderem in Z. Wang (Herausgeber): Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, 3 Volume Set, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2009, ISBN 978-0-471-70450-8, S. 1298–99.
Öl-basierte Bohrflüssigkeiten werden beim Bohren von Löchern zur Förderung von Öl eingesetzt, um einerseits den Bohrstrang zu schmieren und andererseits Abrieb am 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 oder ganz zu verhindern.
Zur Optimierung des Bohrprozesses besteht daher ein Bedarf an Öl-basierten Bohrflüssigkeiten, die den Verlust von Bohrflüssigkeit in porösem Gestein minimieren, ohne dass die Eigenschaften der Bohrflüssigkeit, insbesondere die Schmiereigenschaften, nachteilig beeinflusst werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrflüssigkeit mit verringertem Flüssigkeitsverlust in porösem Gestein bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Öl-basierte Bohrflüssigkeit enthaltend a) ein Öl, b) ein Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weitere Additive, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer b) enthaltend

b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol,
b2) 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I), worin R ein linearer oder verzweigter C₁- bis C₂₀-Alkylrest ist, und
b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure,

Bevorzugt ist R in Formel (I) ausgewählt aus n-Butyl, n-Hexyl, n-Octyl, n-Decyl und n-Dodecyl, das heißt der Guerbet-Alkohol der allgemeinen Formel (I) ist bevorzugt ausgewählt aus 2-Butyloctanol, 2-Hexyldecanol, 2-Octyldodecanol, 2-Decyltetradecanol und 2-Dodecylhexadecanol. Die Guerbet-Alkohole der allgemeinen Formel (I) können Reinsubstanzen oder Gemische verschiedener Alkohole sein. Besonders bevorzugter Guerbet-Alkohol ist 2-Octyldodecanol.
Bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend 75 bis 85 Gew.-% Styrol, 15 bis 25 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I) und 0 bis 5 Gew.-% (Meth)acrylsäure, insbesondere besteht das Copolymer aus den genannten Monomeren.
Besonders bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend 79 bis 81 Gew.-% Styrol, 19 bis 21 Gew.-% (Meth)acrylaten von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I) und 0 bis 1 Gew.-% (Meth)acrylsäure, insbesondere besteht das Copolymer aus den genannten Monomeren.
Ganz besonders bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer aus 79 bis 80 Gew.-% Styrol, 19 bis 20 Gew.-% (Meth)acrylaten von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I) und 0 bis 1 Gew.-% (Meth)acrylsäure, insbesondere besteht das Copolymer aus den genannten Monomeren.
Die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten (Meth)acrylsäureester von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I) kann, ausgehend von den Guerbet-Alkoholen, wie in WO 2011/064190 beschrieben erfolgen.
Das Copolymer hat im Allgemeinen ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 100000 bis 750000, bevorzugt 150000 bis 500000, besonders bevorzugt 150000 bis 250000.
Die spezielle Zusammensetzung der Copolymere, insbesondere deren Gehalt an (Meth)acrylaten von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I), ist erfindungswesentlich, da diese Zusammensetzung dafür sorgt, dass auf der einen Seite der Verlust von Bohrflüssigkeit in porösem Gestein vermindert und auf der anderen Seite die Performance der Bohrflüssigkeit, insbesondere in Bezug auf die Schmiereigenschaften, nicht nachteilig beeinflusst wird.
Die (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I) und die daraus hergestellten Copolymere zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Hydrolysebeständigkeit aus.
Außerdem führt der Gehalt an (Meth)acrylaten von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I) der Copolymere zu einer Verringerung der temperaturbedingten Veränderung des rheologischen Verhaltens der Copolymere, wie z. B. der Viskosität.
Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven enthalten das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, 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 Gew.-%, 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 Gew.-%, 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 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven 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 im Allgemeinen in einer Menge von 1 bis 99 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 5 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 20 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven können als weiteres Additiv c) Wasser enthalten, um die rheologischen Eigenschaften zu verbessern. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten enthalten Wasser im Allgemeinen in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 3 bis 20 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven können als weiteres Additiv d) 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 enthalten Rheologiemodifizierer im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 3,0 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,3 bis 2,0 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 0,5 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven können als weiteres Additiv e) Tenside enthalten, beispielsweise Emulgatoren, die für eine Stabilisierung der dispergierten Wassertropfen oder anderer Additive sorgen. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten enthalten Tenside im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 4,0 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 1,0 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven können als weiteres Additiv f) die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze enthalten, beispielsweise anorganische Salze, wie Bariumsalze, insbesondere Bariumsulfat. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten enthalten die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze im Allgemeinen in einer Menge von 5 bis 70 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 10 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 25 bis 40 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 30 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch Öl-basierte Bohrflüssigkeiten enthaltend

a) 1 bis 99 Gew.-% eines Öls,
b) 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend
b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol,
b2) 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I), und
b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt,
c) 0 bis 50 Gew.-% Wasser,
d) 0 bis 5 Gew.-% Rheologiemodifizierer,
e) 0 bis 5 Gew.-% Tenside, und
f) 0 bis 70 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.

Bevorzugt enthalten die Öl-basierten Bohrflüssigkeiten

a) 1 bis 93,7 Gew.-% eines Öls,
b) 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend
b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol,
b2) 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I), und
b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt,
c) 1 bis 50 Gew.-% Wasser,
d) 0,1 bis 5 Gew.-% Rheologiemodifizierer,
e) 0,1 bis 5 Gew.-% Tenside, und
f) 5 bis 70 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.

Besonders bevorzugt enthalten die Öl-basierten Bohrflüssigkeiten

a) 5 bis 80 Gew.-% eines Öls,
b) 0,2 bis 5 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend
b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol,
b2) 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I), und
b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt,
c) 2 bis 30 Gew.-% Wasser,
d) 0,2 bis 3 Gew.-% Rheologiemodifizierer,
e) 0,1 bis 5 Gew.-% Tenside, und
f) 10 bis 45 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.

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 aus 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylaten von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I) und 0 bis 10 Gew.-% (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.
Die Copolymere können durch Polymerisation der entsprechenden Monomere nach dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise beschrieben in WO 00/78891 .
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/064190 [0014]
WO 00/78891 [0029]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Z. Wang (Herausgeber): Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, 3 Volume Set, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2009, ISBN 978-0-471-70450-8, S. 1298–99 [0005]

Claims

Öl-basierte Bohrflüssigkeit enthaltend a) ein Öl, b) ein Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weitere Additive, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten mindestens ein Copolymer b) enthaltend b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol, b2) 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I),
worin R einen linearen oder verzweigten C₁- bis C₂₀-Alkylrest bedeutet, und b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt, ist.
Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Guerbet-Alkohole der allgemeinen Formel (I) ausgewählt sind aus 2-Butyloctanol, 2-Hexyldecanol, 2-Octyldodecanol, 2-Decyltetradecanol und 2-Dodecylhexadecanol.
Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend b1) 75 bis 85 Gew.-% Styrol, b2) 15 bis 25 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I) und b3) 0 bis 5 Gew.-% (Meth)acrylsäure ist.
Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend b1) 79 bis 81 Gew.-% Styrol, b2) 19 bis 21 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I) und b3) 0 bis 1 Gew.-% (Meth)acrylsäure ist.
Öl-basierte Bohrflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymer b) in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Bohrflüssigkeit, enthalten ist.
Öl-basierte Bohrflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Additive Wasser, Tenside, Rheologiemodifizierern oder die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhenden Zusätzen enthalten sind.
Öl-basierte Bohrflüssigkeiten enthaltend a) 1 bis 99 Gew.-% eines Öls, b) 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol, b2) 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I), und b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt, c) 0 bis 50 Gew.-% Wasser, d) 0 bis 5 Gew.-% Rheologiemodifizierer, e) 0 bis 5 Gew.-% Tenside, und f) 0 bis 70 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.
Öl-basierte Bohrflüssigkeiten enthaltend a) 1 bis 93,7 Gew.-% eines Öls, b) 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol, b2) 10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylate von Guerbet-Alkoholen der allgemeinen Formel (I), und b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt, c) 1 bis 50 Gew.-% Wasser, d) 0,1 bis 5 Gew.-% Rheologiemodifizierer, e) 0,1 bis 5 Gew.-% Tenside, und f) 5 bis 70 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.