DE2109823C - Process for the gel-forming solidification of drilling fluids as well as application and use of the process - Google Patents
Process for the gel-forming solidification of drilling fluids as well as application and use of the processInfo
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Description
mit starken Säuren den wäßrigen Losungen alswith strong acids the aqueous solutions as Ajjj-JAjjj-J
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, da-4. The method according to claims 2 and 3, there-
durch gekennzeichnet, daß die wäßrigen Losungen sindcharacterized in that the aqueous solutions are
^organischer Salze der Bohrspülung in Form von »5 de^ organic salts of the drilling fluid in the form of » 5 de
Aluminium- und/oder Chromsulfaten, gegebenen- auf S. fl™ Verbindung mit Chromalaunen, zugesetztAluminum and / or chromium sulfates, given on p. fl ™ compound with chrome alums, added
^Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4 für eine Bohrspülung mit 0,2 bis 4 Gewichtsprozent^ Method according to claims 2 to 4 for a drilling fluid of 0.2 to 4 percent by weight
Carboxymethylcellulose, dadurch |^εηη«1(:ηη ν β η 1: daßdieCarboxymethylcellulosederBohrspulungvorCarboxymethyl cellulose, thereby | ^ εηη « 1 (: ηη ν β η 1 : that the carboxymethyl cellulose of the drilling fluid before
der Beimischung der sauer reagierenden waßngen Lösung anorganischer Salze zugesetzt und der Bohrspülung zusätzlich Stopfmaterial, wie Zellglas,the admixture of the acidic reacting water Solution of inorganic salts added and the drilling fluid additionally stuffing material, such as cell glass, wie die weiteren, insbesondere ι η Veröffentlichung von G r ο d de Methoden sehr aufwendig da Methoden, in der aufgeführten ^^^endet, rasch zur Wiederherstellung des Spülungsum.aufs führen«:like the other, in particular ι η publication by G rο d de Methods very complex there Methods, listed in the ^^^ ends, quickly restore of flushing run ":
oSSÄwenundA.A^Be^^g mittel, wie Bariumsulfat, beigegeben werdenoSSÄwenundA.A ^ Be ^^ g medium, such as barium sulfate, can be added
6 Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4 fur eine Bohrspülung mit 0,2 bis 4 Gewichtsprozent CJr-6 method according to claims 2 to 4 for one Drilling fluid with 0.2 to 4 percent by weight CJr-
., Erniedrigen des Gewichts der Spülung, dazu
a) Erniedrige erzögertverdickenb)
Einpressen«« «jJ5i3i?Wtatewifhahine
der Spulung ™lJ™^^ Wartezeit, dazu
der Spulung nach 2btunaen
^ von schneUbindendem· d|ckflu-gen ., Ernie drigen the weight of the conditioner, on top of that
a) Humble erzögert thicken b) pressing «« «jJ5i3i Wtatewifhahine the flushing ™ l J ™ ^^ waiting time to the flushing of 2btunaen ^ of schneUbindendem · d |? ckflu- g s
> Leichtzement mit Zuschlagen an Glimmer und dazu schließlich > Easy cement with slamming of mica and finally to
spülung zusätzlich Stopfmaterial, wie Zellglas,rinsing additional stuffing material, such as cell glass,
mittel, wie Bariumsulfat, zugegeben werden vorSntTSbeitsweii kompliziert und zur Em-agents, such as barium sulphate, are added in a complicated manner beforehand and
7. Anwendung des Verfahrens nach den Anspru- ^n u a n nnie onspülungsverlusten auch dann noch nicht7. Application of the method according to Anspru- ^ n u a n i e nn on not sp ülungs losses even
setztenput
Gels zur Wandabdichtung von Bohrlochern bi Bbten undGels for wall sealing of boreholes bi Bbten and
zten Gels zur Wandabdichtung Braunkohlenlagerstätten, bei Brunnenbauten undzten gels for sealing the walls of lignite deposits, wells and Tatsächlich hat es sich beim Nach-Verfahrens zur EindämmungIndeed, it has been the post-containment procedure
setzt werden.are set.
meldung D 13 168 VI/5a, den deutschen Patentschrif- gen mehrwertiger Metalle mit starken Säuren zu carten 959 819 und 962 747 sowie der österreichischen boxymethylgruppenhaltige Polymere aufweisenden Patentschrift 194 810, werden lediglich ähnliche Maß- Bohrspülungen ein die Wandungen auch sehr durchnahmen, nämlich das Einbringen oder Verwenden von lässiger Gebirgsformationen ausgezeichnet abdichtenbasisch bzw. alkalisch reagierenden Verbindungen 5 des Gel bilden und damit überhaupt erst vollkommen starker Basen mit schwachen Säuren beschrieben, wo- neue Prüf- und Abbaumethoden z. B. von Braunkohdurch die genannten Nachteile nicht vermieden werden. lenlagerstätten ermöglichen. Verglichen mit den im vor-message D 13 168 VI / 5a to map the German patents for polyvalent metals with strong acids 959 819 and 962 747 as well as the Austrian polymers containing boxymethyl groups Patent 194 810, only similar standard drilling fluids are also very penetrated by the walls, namely the introduction or use of casual mountain formations with excellent sealing basic or alkaline-reacting compounds 5 of the gel form and thus completely in the first place strong bases with weak acids described, including new testing and degradation methods z. B. from brown coal through the disadvantages mentioned cannot be avoided. enable storage facilities. Compared to the previous
Im übrigen beziehen sich alle vorgenannt beschriebe- genannten Stand der Technik aufgeführten umfang-In addition, all of the above-mentioned state of the art referred to relate to the extensive
nen bzw. angeführten umständlichen und aufwendigen reichen und komplizierten Maßnahmen wird nach demnen or listed cumbersome and expensive rich and complicated measures is after
Verfahren zur Verhinderung von Spülungsverlusten io erfindungsgemäßen Verfahren eine schnellere undMethod for preventing mud losses io method according to the invention is faster and
ausschließlich auf Tiefbohrtechnikverfahren, wobei im bessere Abdichtung mit wesentlich einfacheren undexclusively on deep drilling technology, whereby in the better sealing with much simpler and
allgemeinen nicht mehr als maximale Spülungsverluste billigeren Mitteln erreicht, indem z. B. als Verbindun-generally not more than maximum flushing losses cheaper means achieved by z. B. as a connection
vori 20 mtyStd. pro Bohrloch auftreten. Die Übertra- gen mehrwertiger Metalle mit starken Säuren anorga-20 mty hours ago occur per borehole. The transfer of polyvalent metals with strong acids inorga-
gung dieser aus dem Stand der Technik gewonnenen nische Salze, und zwar in den sehr weiten Konzentra-generation of these niche salts obtained from the state of the art, in very large concentrations
Erkenntnisse auf Bohrungen in geringer Tiefe und in 15 tionsbereichen von 1,5 Gewichtsprozent bis zum je-Findings on boreholes at shallow depths and in 15 tion areas from 1.5 percent by weight to each
grobporigen und stark zerklüfteten Gebirgen ließ sich weiligen Sättigungsgrad der Salzlösungen herangezo-coarse-pored and strongly fissured mountains, the degree of saturation of the salt solutions was
schon deswegen nicht durchführen, weil dort, insbe- gen und der Bohrspülung beigemischt werden können,not to be carried out because there, in particular, and the drilling fluid can be added,
sondere bei großkalibrigen Bohrlöchern in Braunkoh- Besonders bewährt haben sich hier wäßrige anorga-especially in large-caliber boreholes in lignite, aqueous inorganic
lenlagerstätten, Spülungsverluste von nicht weniger als nische Salzlösungen von Aluminium- und/uder Chrom-oil deposits, mud losses of no less than niche salt solutions of aluminum and / or chromium
600 ms/Std. auftraten, bei denen sämtliche bisher be- 20 sulfaten allein oder gegebenenfalls in Verbindung mit600 m s / h occurred in which all previously sulphates were used alone or, where appropriate, in combination with
kannten Mittel gegen Spülungsverluste ohne die ge- Chromalaunen, die in Anwendung des Verfahrensknew means against flushing losses without the chrome alums that were used in the application of the process
wünschte Wirkung blieben, so daß hieraus ein totaler der zweckmäßig 0,2 bis 4 Gewichtsprozent Carboxy-desired effect remained, so that a total of the appropriately 0.2 to 4 percent by weight of carboxy
Spülungsverlust mit Folgeschäden wie Unterwasser- methylcelluiose und/oder Carboxymethylstärke ent-Loss of rinsing with consequential damage such as underwater methyl cellulose and / or carboxymethyl starch
setzung des tiefer gelegenen Braunkohlentagebaus, Ab- haltenden, im allgemeinen neutral oder schwach alka-settlement of the lower-lying open-cast lignite mine, holding back, generally neutral or weakly alkaline
rutschen der Böschungen, Zusammenbruch des Bohr- 35 lisch eingestellten Bohrspülungslösung vor Ort zuge-slipping of the embankments, collapse of the drilling fluid solution set on site.
lochs unvermeidbar ist geben werden können. Hierbei bleibt es dem Ermessenhole is inevitable. It is left to the discretion
Hieraus ergab sich die Aufgabe, ein Verfahren zur des Durchschnittsfachmanns und den jeweiligen ver-This gave rise to the task of developing a method for the average person skilled in the art and the respective
gelbildenden Verfestigung von durch grobporige und/ schiedenen Umständen überlassen, in welcher Weise diegel-forming solidification left by coarse-pored and / different circumstances, in what way the
oder zerklüftete Gebirge verlustbedrohten carboxy- sauer reagierenden wäßrigen Salzlösungen getrennt vonor fissured mountains threatened with loss of carboxy acidic reacting aqueous salt solutions separated from
methylgruppenhaltige Polymere aufweisenden Bohr- 30 der Bohrspülung vor Ort gebracht werden. Die Zufüh-Drilling fluid containing methyl groups containing polymers can be brought to the site. The feed
spülungen zu entwickeln, das zu einem die Wandungen rung der wäßrigen Salzlösungen kann z. B. entwederTo develop rinses that can lead to the walls tion of the aqueous salt solutions, for. B. either
auch großkalibriger Bohrlöcher in kürzester Zeit züver- durch ein weiteres Bohrgestänge oder, wo ein solcheseven large-caliber boreholes can be moved in a very short time through another drill rod or, wherever, one
lässig abdichtenden Produkt führt und somit die vor- nicht vorhanden ist, in gegenüber der Bohrspülflüssig-Leads to the sealing product and thus the pre-
beschriebenen Nachteile des angeführten Standes der keit abgedichteten Raumformen durch das gleiche Technik vermeidet. 35 Bohrgestänge, durch die die Spülflüssigkeit geleitetdescribed disadvantages of the cited state of the ability sealed spatial shapes by the same Technology avoids. 35 drill rods through which the flushing fluid is passed
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die der wird, vor Ort geschafft und dort z. B. unter BenutzungThis object is achieved in that the is done on site and there z. B. using
Bohrspülung zugesetzten wäßrigen Lösungen Verbin- vorhandener Anlagen mit der Bohrspülung schlag-Aqueous solutions added to drilling fluid.
dungen mehrwertiger Metalle mit starken Säuren ent- artig in großflächige Verbindung gebracht werden,polyvalent metals with strong acids are degenerately brought into large-area connection,
halten, sauer reagieren und der Bohrspülung vor Ort Wenn auch das erfindungsgemäße Gelbildungsvergesondert zugeführt werden. 40 fahren bisher hauptsächlich zur Wandabdichtung vonhold, react acidic and the drilling fluid on site Even if the gel formation according to the invention is separated are fed. 40 drive mainly to seal walls
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es nun- großkalibrigen Bohrlöchern in BraunkohienlagerstättenThe method according to the invention now allows large-caliber boreholes in lignite deposits
mehr, auch bei großkalibrigen Bohrlöchern in den vor- verwendet worden ist, kann es mit gleichgutem Erfolgmore, even with large-caliber boreholes in which it has been used, it can do it with equally good success
genannten, besondere Schwierigkeitsgrade aufweisen- in anderen Bereichen der Bohrtechnik, z. B. beimmentioned, have special degrees of difficulty - in other areas of drilling technology, z. B. at
den Gebirgsformationen in zuverlässiger Weise große Brunnenbau, beim Schildvortrieb-Brunnenbau, beim Bohrspülungsverluste weitgehend zu vermeiden. 45 Schlitzbau oder sonstigen Arten der Bautechnik, allge-the mountain formations in a reliable way large wells, with shield jacking wells, with To avoid drilling fluid losses as far as possible. 45 Slot construction or other types of construction technology, general
Dies ist um so überraschender, da als Mittel gegen mein also bei schwierigen Untersuchungen in klüftigen
Spülungsverluste von Carboxymethylgruppenhaltige Gebirgsformationen herangezogen werden. Das erPolymere
aufweisenden Bohrspüllösungen, wie oben an- findungsgemäße Verfahren läßt sich bei Bohrungen sogeführt,
bisher nur hiermit, wie etwa Carboxymethyl- wohl nach dem Direkt- als auch nach dem Indirekt-,
celluloselösungen, verträgliche gelbildende anionische, 50 Saug- oder Lufthebeverfahren ausüben,
also basisch reagierende Polyelektrolyte wie Alginate Das Verfahren wird nun durch die folgenden Bei-
und Wasserglas angeführt worden sind, während unter spiele noch näher erläutert, ohne jedoch dadurch auf
anderem von K.-H. G r ο d d e in seiner vorgenannten diese beschränkt zu sein. Die dort angeführten Penetro-Veröffentlichung
»Bohrspülungen und Zementschläm- meterwerte wurden mit Hilfe eines von der Firma
me in der Tiefbohrtechnik« auf S. 39 unten ausdrück- 55 Sommer & Runge KG in Berlin-Friedenau hergestelllich
erklärt wird, daß Carboxymethylcellulose mit ten bekannten Penetrometers mittels der dort üblichen
schon geringen Mengen einiger mehrwertiger Metallio- Prüfkörper (Becher 18—101 und 18 —103) ermittelt,
nen, z. B. Al-, Fe-, Cu", die bekanntlich mit starken Die in den Beispielen neben den Stundenangaben
Säuren kationisch, also sauer reagierende Salze bilden aufgeführten Ziffern sind Penetrometer-Skalenteile
und anderen mehrwertigen Metallionen unverträglich 60 (= 10-1 mm),
ist. Die hierdurch auftretenden störenden FlockungenThis is all the more surprising since as a remedy against mine, that is, in difficult investigations in fissured mud losses from mountain formations containing carboxymethyl groups, are used. The drilling fluid containing polymers, such as the method according to the invention above, can so far only be carried out with this method, such as carboxymethyl - probably after the direct and also after the indirect, cellulose solutions, compatible gel-forming anionic, suction or air lifting methods,
thus basic reacting polyelectrolytes such as alginates The process is now cited by the following glass and water glass, while under games are explained in more detail, without, however, on other things by K.-H. G r ο dde in its aforementioned this to be limited. The Penetro publication cited there, "Drilling fluids and cement slurry meter values were produced with the help of a company me in der Tiefbohrtechnik" on p. 39, declares that carboxymethyl cellulose is manufactured using the known penetrometer by means of the already small amounts of a few polyvalent metal test specimens (cups 18-101 and 18-103) that are customary there. B. Al-, Fe-, Cu ", which are known to have strong The numbers listed in the examples in addition to the hour specifications form acids cationic, i.e. acidic salts, are penetrometer scale divisions and other polyvalent metal ions incompatible 60 (= 10 -1 mm),
is. The disruptive flocculation that occurs as a result
der Carboxymethylcellulose würden nur in alkalischen B e i s ρ i e J 1
Spülungen im allgemeinen nicht auftreten.of carboxymethyl cellulose would only be used in alkaline ice ρ ie J 1
Douches generally do not occur.
Im Gegensatz zu diesem dargelegten Stand der Technik hat es sich wider alles Erwarten und entgegen der 65 100 Gewichtsteile einer 5gewichtsprozentigen hoch-In contrast to the state of the art presented, contrary to all expectations and contrary to the 65 100 parts by weight of a 5 percent by weight high
dem Durchschnittsfachmann gegebenen Anregung her- viskosen Carboxymethylcelluloselösung mit einemthe average person skilled in the stimulation herviscous carboxymethyl cellulose solution with a
ausgestellt, daß die erfindungsgemäße Zugabe von pH-Wert von 7,3 werden mit 20 Gewichtsteilen einerissued that the inventive addition of pH 7.3 will be with 20 parts by weight of a
sauer reagierenden wäßrigen Lösungen von Verbindun- 5gewichtsprozentigen Lösung von Aluminiumsulfat inacidic reacting aqueous solutions of compounds - 5 weight percent solution of aluminum sulfate in
Form von Al2 (SO,)- · 18 H2O unter Rühren gelöst. Es Beispiels
bildet sich rasch ein Gel mit den in bekannter WeiseForm of Al 2 (SO,) - · 18 H 2 O dissolved with stirring. It example
A gel quickly forms with the in a known manner
ermittelten Penetrometerwerten von: 100 Gewichtsteile einer 4,7gewichtsprozentigen Car-determined penetrometer values of: 100 parts by weight of a 4.7 weight percent card
boxymethylstärkelösung mit einem pH-Wert von 7,3boxymethyl starch solution with a pH of 7.3
1 Stunde = 260 5 werden mit 0,5 Gewichtsteilen einer gesättigten wäßri-1 hour = 260 5 who with 0.5 parts by weight of a saturated aqueous
2 Stunden = 240 gen Chromalaunlösung (NaCr(SOA) unter Rühren 24 Stunden = 240 gelöst. Es bildet sich rasch ein Gel mit den in bekannter2 hours = 240 gene Chromalaunlösung (Nasr (SOA) under stirring for 24 hours = 240th quickly formed a gel with the known in
Weise ermittelten Penetrqmeterwerten von:
Beispiel 2Determined penetration meter values of:
Example 2
100 Gewichtsteile einer 3gewichtsprozentigen hochviskosen Carboxymethylcelluloselösung mit einem
pH-Wert von 7,3 werden mit 0,5 Gewichtsteilen einer100 parts by weight of a 3 weight percent high viscosity carboxymethyl cellulose solution with a
pH of 7.3 with 0.5 parts by weight of a
20gewichtsprozentigenChromalaunlösung(NaCr(SO<)2) . . . , 20 weight percent chrome alum solution (NaCr (SO < ) 2 ). . . ,
bei 800C unter Rühren gelöst. Es resultiert ein GeIi5 Beispiel οdissolved at 80 ° C. with stirring. The result is a good 5 example ο
mit den Penetrometerwerten: 100 Gewichtsteile einer Sgewichtsprozentigen hochwith the penetrometer values: 100 parts by weight of a weight percent high
viskosen Carboxymethylcelluloselösung mit einemviscous carboxymethyl cellulose solution with a
1 Stunde = 260 pH-Wert von 7,3, deren spezifisches Gewicht von 1,31 hour = 260 pH value of 7.3, its specific weight of 1.3
2 Stunden = 240 durch Zugabe von Bariumsulfat eingestellt ist und die 24 Stunden = 240 20 als normale Spülung zum Austragen des Bohrkleins in2 hours = 240 is set by adding barium sulfate and the 24 hours = 240 20 as a normal flush to remove the cuttings in
einer Braunkohlenbohrung eingesetzt ist, wird bei Er-a lignite well is used,
B e i s ρ i e 1 3 reichen von 87 m Bohrtiefe plötzlich von einemB e i s ρ i e 1 3 suddenly reach a drilling depth of 87 m
Spülungsverlust von 10 ms/Min. betroffen. Nach Zu-Mud loss of 10 m s / min. affected. Towards-
100 Gewichtsteile einer 20gewichtsprozentigen nied- gäbe von 5 Gewichtsteilen einergesättigten Aluminiumrigviskosen Carboxymethylcelluloselösung mit einem as sulfatierung, die getrennt von der Spülung bis vor Ort pH-Wert von 7,3 werden mit 5 Gewichtsteilen einer geführt und dort mit ihr vermischt wird, fällt infolge gesättigten Aluminiumsulfatlösung (Al2(SOi)3 · 18H2O) Gelbildung der Spülungsverlust schlagartig von 10m3/ unter Rühren gelöst. Es resultiert ein Gel mit den Min. auf 0,3 m3/Min. ab. Der genannte Verlustrest von Penetrometerwerten: 0,3 m3/Min. ist bei dem hier vorliegenden Bohrloch-100 parts by weight of a 20 percent by weight of 5 parts by weight of a saturated aluminum, highly viscous carboxymethyl cellulose solution with an as sulfation, which is separated from the rinse to a pH value of 7.3 on site, with 5 parts by weight of a carboxymethyl cellulose solution and is mixed there with it falls as a result of the saturated aluminum sulfate solution (Al 2 (SOi) 3 · 18H 2 O) gel formation the flushing loss suddenly of 10m 3 / dissolved with stirring. A gel results with the min. To 0.3 m 3 / min. away. The mentioned residual loss of penetrometer values: 0.3 m 3 / min. is with the present borehole
30 durchmesser von 1500 mm zu vernachlässigen.30 diameter of 1500 mm is negligible.
1 Stunde = 230 Während des weiteren Bohrfortschritts bleibt der1 hour = 230 During the further drilling progress, the remains
2 Stunden = 215 vorgenannte Spülungsverlust sehr gering, da die klüf-24 Stunden = 150 tige Gebirgsformation durch Gelnachreaktion hinreichend verfestigt worden ist.2 hours = 215 the aforementioned loss of flushing very little, since the klüf-24 Hours = 150-day rock formation has been sufficiently consolidated by gel post-reaction.
B e i s ρ i e 1 4 35 Da die in den vorgenannten Beispielen aufgeführtenB e i s ρ i e 1 4 35 As those listed in the above examples
Penetrometerwerte je nach qualitativer und quantitati-Penetrometer values depending on the qualitative and quantitative
100 Gewichtsteile einer 20gewichtsprozentigen nied- ver Zusammensetzung des Gels in Abhängigkeit von rigviskosen Carboxymethylcelluloselösung mit einem der Zeit schneller oder langsamer, kontinuierlicher oder pH-Wert von 7,3 werden mit 0,5 Gewichtsteilen einer nur kurzfristiger abfallen, und der Abfall der Zahlengesättigten wäßrigen Chromalaunlösung (NaCr(SO4)a) 40 werte im umgekehrten Verhältnis zum Ansteigen der bei 80° C unter Rühren gelöst Es entsteht schnell ein Gelfestigkeit steht, geben die vorstehenden Beispiele Gel mit den Penetrometerwerten: dem Durchschnittsfachmann eine Anregung zur Aus100 parts by weight of a 20 percent by weight low composition of the gel depending on rigid-viscosity carboxymethyl cellulose solution with a time faster or slower, continuous or pH value of 7.3 will drop with 0.5 parts by weight of a only short-term, and the drop in the number-saturated aqueous chrome alum solution (NaCr (SO 4 ) a ) 40 values are inversely related to the increase in the amount dissolved at 80 ° C. with stirring. Gel strength quickly develops, the above examples give gel with the penetrometer values: the average person skilled in the art a suggestion for off
wahl der zweckmäßigsten gelbildenden Bohrspülungs-choice of the most appropriate gel-forming drilling fluid
1 Stunde = 230 zusammensetzungen zwecks Erzielung einer den jewei-1 hour = 230 compositions in order to achieve a
2 Stunden = 215 45 ligen Verhältnissen angepaßten günstigsten Verfesti-24 Stunde:! = 150 gungszeit des Gels.2 hours = 215 45 ligen conditions adapted to the most favorable consolidation Lesson:! = 150 gel time.
Claims (1)
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2231163A1 (en) * | 1971-07-01 | 1973-01-18 | Phillips Petroleum Co | METHOD FOR PRODUCING Aqueous Gels AND THEIR USE AS AID TO DRILLING IN GEOLOGICAL FORMATIONS |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2231163A1 (en) * | 1971-07-01 | 1973-01-18 | Phillips Petroleum Co | METHOD FOR PRODUCING Aqueous Gels AND THEIR USE AS AID TO DRILLING IN GEOLOGICAL FORMATIONS |
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