DE2359486A1

DE2359486A1 - Neue waessrige bohrspuelung und ihre verwendung

Info

Publication number: DE2359486A1
Application number: DE2359486A
Authority: DE
Inventors: Thad Oscar Walker
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-12-18
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1974-06-20
Also published as: NO135940B; NO135940C; NL172077B; US3849317A; DK139628C; ES421048A1; DK139628B; NL172077C; GB1406513A; NL7316551A; CA1024336A

Description

Die Erfindung "betrifft eine neue wässrige Bohrspülung und deren Verwendung beim Tiefbohren. Die Erfindung ist insbesondere auf eine wässrige mit Calciumhydroxid gesättigte Bohrspülung gerichtet, bei welcher Gelfestigkeit und Fließgrenze herabgesetzt werden«

Bohrspülungen oder -schlämme, wie sie auch manchmal genannt werden, sind Aufschlämmungen toniger Feststoffe in Wasser, die als Spül flüssigkeit en beim Bohren nach unterirdischen öl- oder Gas-Vorkommen oder anderer gelagerter strömender Materialien verwendet werden. Solche Bohrspülungen haben verschiedene Aufgaben; zu den wichtigsten zählen: Entfernung von Bohrmehl, Abdichtung von Gas-, öl- oder Wasserformationen, die beim Bohren in verschiedenen Tiefen angetroffen werden können, Kühlen und Schmieren des Bohrwerkzeuges, sowie das Bohrmehl im Pail von Unterbrechungen der Bohrarbeit und Her auspumpen der Bohrspülung in Sus-.pension halten.

Eine i'deale Bohrspülung ist eine thixotrope Flüssigkeit, d.h. eine Flüssigkeit, deren scheinbare Viskosität mit zunehmender Rührgeschwindigkeit oder Scherkraft abnimmt, was beim Pumpen oder andersartigem Umwälzen der Flüssigkeit durch die Verrohrung auftritt. -Venn aber das Durchrühren, Scheren oder Umwälzen aufhört, geliert die Flüssig-

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•keit "bzw. bildet eine Gelstruktur, die das Bohrmehl hält, so daß es nicht in das Bohrloch zurückfallen kann. Die Geschwindigkeit der Gel-Bildung muß so groß sein, daß das Bohrmehl nur eine kurze Strecke absinken kann, bevor die Gelstruktur fest genug ist es zu halten. Wichtig ist, Grad und Geschwindigkeit der Gelbildung in engen Grenzen zu halten, da zu starke Gelbildung die Wiederaufnahme der Bohrarbeit erschwert und auch dazu führen kann, daß Gas in die Bohrspülung eintritt. Gaseinschlüsse in der Bohrspülung führen zu einer erheblichen Herabsetzung der Dichte der Spülung, was für kontinuierliches Niederbringen der Bohrung, insbesondere, wenn die Formationen, in denen hoher Druck herrscht, angetroffen werden, nachteilig sein kann. Wenn die Gelbildungsgeschwindigkeit und die Gelfestigkeit unter dem erwünschten Bereich liegen, fallen Bohrmehl und andere feste Materialien, wie Beschwerungsmittel, auf den Bohrlochboden, was zum Verstopfen des Bohrrohres führt.

In gewissen geographischen Gebieten, wo die Bohrung Formationen, die als quellende oder nachfallende Schiefertone bekannt sind, durchdringen muß, v/erden Spezial-

bohrspülungen verwendet. Eine wässrige Bohrspülung,/überschüssiges Calciumhydroxid oder andere wasserlösliche Calciumsalze enthält und eine vorbestimmte Älkalität aufweist, ist in der US-PS 2 802 783 beschrieben; diese Bohrspülung hat sich sehr vorteilhaft beim Bohren von "ßchmandbildenden" quellenden Schiefertonen, wie sie an der Golfküstenregion angetroffen werden, erwiesen. Eine davon grundsätzlich verschiedene wässrige Bohrs£>ülung zur Stabilisierung einer anderen Art quellender Schiefertone ist in der deutschen Patentanmeldung P 23 49 405,5 offenbart. Diese Bohrspülung ist beim Bohren von illitischen, keinen Schmani bildenden quellenden Schiefertönen, wie sie im Delaware Basin-Gebiet von West-Texas und Neu Mexico, insbesondere in dem Pennsylvanienllississippi-Interval, vorkommen, mit Erfolg eingesetzt worden. Die Bohrspülung ist eino Schieferton stabilisierende niedrigen Feststoffgehaltes, die auch mit Calciuohydro-

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xid gesättigt ist ..und etwas überschüssiges oder ungelöstes Calciumhydroxid dispergiert enthält. Sie unterscheidet sich andererseits von der zuerst genannten Schieferton stabilisierenden Spülung ganz wesentlich dadurch, daß sie ein stark ausgeflocktes System ist, welches durch einen API-Wasserverlust von über 100 ml und ein Verhältnis von Fließgrenze zu plastischer Viskosität unter 1 charakterisiert ist, und-das eine hohe Toleranz gegenüber Kochsalz aufweist, was sogar die Verwendung von gesättigten Kochsalzlösungen als Grund-Bohrspülung gestattet.

Die meisten Bohrspülungen, einschließlich die zuerst beschriebene Schieferton stabilisierende Spülung, sprechen, soweit es die Gelfestigkeit und die Fließgrenze betrifft, auf Dispergiermittel oder Verdünnungsmittel an. Dies trifft nicht für die Bohrspülung zu, die in der oben erwähnten deutschen Patentanmeldung offenbart ist, insbesondere wenn diese Spülung mit Calciumhydroxid und Kochsalz gesättigt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine wässrige Bohrspülung zu schaffen, die mit Calciumhydroxid gesättigt ist und die ausserdem mit Kochsalz gesättigt sein kann, und die ein Additiv enthält_v das die Gelfestigkeit und die Fließgrenze auf dem gewünschten kritischen Arbeitsbereich herabsetzen kann, so daß weder Gaseinschlüsse noch Absetzen von Feststoffen auftreten kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine wässrige Bohrspülung, deren flüssige Phase mit Calciumhydroxid gesättigt ist, welche dadurch gekennzeichnet, ist, daß sie als Additiv zur Herabsetzung der Gelfestigkeit und der Eließgrenze hydrolysierte Getreidepflanzen-Feststoffe, die zu etwa 15 - 25 Qe-vi.~% aus Di-, Tri-, Tetra- und Penta-Sacchariden und zu etvra 75 - 85 Gew.-% aus Hexa-Sacchariden und höheren Saccharide!) bestehen, enthält.

Erf j ndungsgeriäß wird die Gelfestigkeit einer wässrigen Bohrspülung, die mit Calciumhydroxid gesättigt ist, die

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überschüssiges oder ungelöstes Calciumhydroxid enthalten kann und die ferner mit Kochsalz gesättigt sein kann, durch Behandeln mit einer hydrolisierten Getreidepflanzen-i'eststoff-Zusammensetzung, die im wesentlichen aus Poly~ Sacchariden, insbesondere Hexa-Sacchariden und höheren Sacchariden besteht, wirksam herabgesetzt. Eine zweckmäßige Herabsetzung der Gelfestigkeit und der Fließgrenze wird durch Zusätze von etwa 0,356 kg/nr bis etwa 22,80 kg/m·'', vorzugsweise 1,43 "bis 8,55 kg/m"* (etwa 1/8 - 8 pounds, vorzugsweise 1/2 - 3 pounds des Materials per barrel) erreicht.

Die Erfindung wird nun an bevorzugten Ausführungsformen noch näher erläutert.

Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Additiv für eine wässrige kalkhaltige Bohrspülung zur Herabsetzung der Gel-. festigkeit und der Fließgrenze dieser Spülung. Das Additiv ist ein hydrolisierter Getreidepflanzen-Feststoff, ein Nahrungsmittelzusatz, dessen Kohlehydratzusammensetzung in der nachstehenden Tabelle I wiedergegeben ist.

Tabelle I	hydrolysi ert en Feststoffen
Zusammensetzung von Getreideüflanzen-	1 %
Dextrose	4 %
Di-saccharid	C θ/
Tri-saccharid	M- %
Tetra-saccharid	M- %
Penta-saccharid	82 %
Hexa-saccharid und höhere Saccharide

Das Material wird von der Ifirma CPC International Inc. unter dem Hamen MOR-EEX in den Handel gebracht. Es ist in Graimlatform zur Verwendung in Nahrungsmitteln als Nährmittel (nutritive bulk agent) erhältlich, in der Kegel mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 5 %·

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Es hat einen pH-Wert von A,5 his 5>5·

Die Klasse wässriger Bohrspülungen, für die dieses Additiv zur Herabsetzung der Gelfestigkeit und der Fließgrenze besonders geeignet ist, sind wässrige Bohrspülungen, die Calciumhydroxid oder EaIk gelöst enthalten, insbesondere solche, deren wässrige Phase mit Calciumhydroxid gesättigt ist und die überschüssiges ungelöstes Calciumhydroxid enthalten. Die Schieferton stabilisierende Bohrspülung und die Schieferton stabilisierende Tonspülung niedrigen Feststoff gehaltes_Y für die dieses Additiv besonders geeignet ist, haben eine mit Calciumhydroxid gesättigte wässrige Phase und enthalten auch ungelöstes Calciumhydroxid in der Bohrspülung dispergiert. Die Bohrspülung niedrigen Feststoff gehaltes, in der sich das Additiv besonders geeignet erwiesen hat, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Gehalt an löslichem Calcium im Filtrat von über 200, vorzugsv/eise über 1 000 ppm, und eine. Filtratalkalität auf~ weist, die einem Verbrauch von 0,5 ml 0,02 η Schwefelsäure pro ml Filtrat entspricht. Die fertige Bohrspülung enthält in der Eegel auch mindestens 2,85 kg/nr-ungelöst es Calciumhydroxid. Die Rheologie der Bohrspülung ist am besten durch das "Verhältnis plastischer Viskosität zu Fließgrenze von/ über 1 und einem ungewöhnlich hohen API-Filtrationsgrad im Bereich von 100 ml oder darüber charakterisiert. Die Gelfestigkeiten solcher Spülungen, besonders der Spülungen niedrigen Feststoffgehaltes, sind normalerweise nicht übermäßig und es ist nicht ungewöhnlich, einen relativ langen Lochabschnitt unter Veri^endung einer Bohrspülung niedrigen Feststoffgehaltes su bohren und die gewünschten rheologischen Eigenschaften ohne Benutzung irgendeines zusätzlichen Dispergiermittels oder Verdünnungsmittels aufrechtzuerhalten. Gewöhnlich wird Wasser zur Regulierung der plastischen Viskosität und der Fließgrenze benutzt, und wenn diese Parameter in den vorstehend angegebenen Grenzen gehalten werden, liegen die Gelfestigkeiten innerhalb des ge-'wünschten Bereiches.

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Schwierigkeiten verschiedenster Art treten ,jedoch auf, wenn die Bohrung durch ziemlich lange Strecken niedex·- f-rebrscht wird. Wenn das Bohren über eine längere Zeitdauer durchgeführt worden ist, ist eine erhebliche Menge ci^r Formationsfeststoffe in der Bohrspülung dispergiert. Obwohl montmorillonitartige Tone in der hoch chemikalienhaltigen wässrigen Phase der Schieferton stabilisierenden Bohrspülung niedrigen Feststoffgehaltes nicht quelDRn, sind die Tone darin dispergiert' und neigen dazu, die plastische Viskosität und die Fließgrenze zu erhöhen. Durch Wasserzusatz; wird im allgemeinen die plastische Viskosität und die Fließgrenze herabgesetzt. Wenn der Bohrspülung Beschwerungsmittel, wie Baryt zugesetzt wird, erhöht sich die Dichte "bzw. das Gewicht der Bohrspülung, der Wasserzusatz kann jedoch sehr teuer werden, weil er den Zusatz weiteren Be.schwerungsmaterials notier macht; daher muß man zu irgendeinen Typ chemischer Dispergiermittel Zuflucht nehmen. Die obere Grenze tolerierbarer Gelfestigkeit wird bestimmt durch die Tendenz, Luft und andere Gase zu dispergieren und von der Bohrspülung eingeschlossen zu werden. Das Einschließen von Luft und anderen Gasen \^ron der Bohrspülung führt zu einem flockigen Material, das \xnerwünschte rheologische Eigenschaften hat, und verursacht auch einen drastischen Abfall der Dielite bzw. des Gewichts der Bohrspülung. Der optimale Bereich der Gelfestigkeiten für eine Schiefertön stabilisierende Bohrspülung niedrigen Feststoffgehaltes wird grundsätzlich durch das spezifische Gewicht (Gewicht der Spülung) bestimmt. Bei einer Bohrspülung eines spezifischen Gewichtes von 1,198 g/ßia oder

darunter liegen die optimalen Gelfestigkeiten zu Beginn

ρ ^w io ^

zwischen 0~ bis 0 und nach 10 Minuten zwischen 0" und

Die Konzentration hydrolysierter Getreidepflanzen-Feststoffe, die nötig ist, um die Gelfestigkeit einer Bohrspülung auf den gewünschten Bereich herabzusetzen, hangt von der νr^prürglichen Gelfeetigkeit der Spülung sowie anderer Faktors ab. Es ist allgemein zw^ocknäB-if-:, die

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Eeaktion in Testen zu ermitteln, um die optimale Konzentra tion zu bestimmen. Sehr kleine Korrekturen können mit so geringen Mengen wie 0,356 kg hydrolysiert er Getreidepf 1 anzen-i'eststoffe pro irr Bohrspülung erfordern und in extremen Fällen können soviel wie 22,80 kg/m"' erforderlich sein. Im allgemeinen wird die gewünschte. Herabsetzung 'der Gelfestigkeit durch Verwendung von etwa 1,4-25 bis'8,55 kg hydrolysiert er Getreidepflanzen-Feststoffe pro nr Bohrspülung erreicht.

In der Bohrspülungstechnik ist es allgemein üblich, geworden, die Gelfestigkeit unter Verwendung eines Scherometerrohres zu bestimmen«, Eine abgemessene Menge Bohrspülung wird in einen Behälter gegeben und geschüttelt oder einer entsprechenden anderen Bewegung unterworfen, und das Scherometerrohr wird unmittelbar, nachdem mit der Bewegung aufgehört worden ist, in die Spülung einsinken gelassen. Venn das Scherometerrohr nur ein Stück in die Bohrspülung in dem Behälter innerhalb von 60 Sekunden einsinkt, wird das Rohr herausgenommen und die Tiefe, in der sie in die Spülung eingedrungen ist, gemessen* Dann läßt man die Bohrspülung ohne Bewegung oder Eühren 10 Min., stehen und wiederholt den Test. Wiederum wird, wenn das Scherometerrohr nur ein Stück zum Boden des Behälters hingesunken ist, die Eindringtiefe gemessen. Wenn das Scherometerrohr bei dem Test unmittelbar nach der Bewegung 3 cm und nach dem 10 Min. langen Stehenlassen 5 cm tief eingesunken ist, wird, die Gelfestigkeit mit 3-5 bezeichnet. Wenn aber das Scherometerrohr in weniger als 60 Sekunden auf den Boden des Gefäßes fällt, wird die Zeit, die das Scherometerrohr benötigte, um den ganzen Weg bis zum Boden des Behälters zu sinken, notiert. Wenn das· Eohr z.B.

in 15 Sekunden auf den Boden des Behälter-s sinkt, wird

15
die Gelfestigkeit mit 0 ^y angegeben. Wenn iia Falle der Bestimmung der Gelfestigkeit einer Bohrspülung das Scherometerroiir unmittelbar nach dem Bev/egen der Spülung in 1Ö Sekunden auf den Boden des Behälters sinkt, und nach weiteren ΊΟ Minuten 3-angem Stehen in 30 Sekunden, wird

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- 8 die Gelfestigkeiten mit 0 - CK angegeben.

Laborversuche

Das Additiv aus hydrolysierten Getreidepflanzen-Feststoffen wurde in einer Schieferton stabilisierenden Bohrspülung niedrigen Feststoffgehaltes geprüft. Die Daten sind in der folgenden Tabelle II wiedergegeben. Zum Vergleich wurde

ZV/ΟD PT

die gleiche Bohrspülung mit der gleichen Konzentration/im Handel erhältlicher Bohrspülung-Dispergiermittel behandelt. Die resultierenden rheologischen Eigenschaften sind ebenfalls der Tabelle zu entnehmen. Aus den Daten der Tabelle II ist zu ersehen, daß der hydrolysierte Getreidepflanzen-Feststoff als Gelfestigkeitsverminderer ausserordentlich wirksam war. Mit nur 5»7O kg/nr wurde die Gelfestigkeit von 5j7 - 4,8 auf 0-0 herabgesetzt. Keines der beiden im Handel erhältlichen Dispergiermittel verhielt sich bei. gleicher Dosierung zufriedenstellend. Der Einsatz von 11,40

kg/m* hydrolysierter Getreidepflanzen-Feststoffe führte

1 1

zu einer Gelstärke von O - O , was besagt, daß keine Tendenz zur überdosierung festgestellt wurde. 11,40 kg/m* der handelsüblichen Dispergiermittel ergaben eine Herabsetzung

der Gelfestigkeit der Schieferton stabilisierenden Bohr-

1 2 spülung niedrigen Feststoffgehaltes auf O - O .

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■ν	Versuch.	Tabelle	II	Additiv	kg/m³	Fann	VG Meter	hlL	IP²	niedrigen	Gelfestigkeit 0 10 Min.	4,8
	1. .		—._	—	300 UpM	600 UpM	9	16,5		5,7	O² '
	2.	Schieferton-stabilisierende Bohrspülung Feststoffprellaltes	Hydrolysierte Getrei depflanzen-Feststoffe	5,7	34,5	25,5	7	6	AY^		O¹
	3.		Hydrolysierte Getrei- depflianzen-Fest stoffe	11,4	20,0	13,0	7	0,5	17,3		3,2
	4.	Calcium-Lignosulfonat	5,7	14,5	7,5	5,5	11,0	10,0	3,3	O²
	5.	Oalcium-Lignosulfonat	11,4	22,0	16,5	6,5	5,5	7,3	O^	3,2
098	6.	Ferro-chrom-ligno- sulfonat	5,7	18,5	12,0	7,0	8,5 ·	11,0	3,5	O²
cn ^_	7.	Ferro-chrom-ligno- sulfonat	11,4	22,5	15,5	7,0	ι 4,5	9,3
^^ ο co			18,5	11,5·			11,3
O			9,3

1. PV ss plastische Viskosität, berechnet aus der Fann-VG-Meter-Ablesung durch Subtrahieren

der Ablesung bei 300 UpM von der Ablesung bei 600 UpM

2. YP = Fließgrenze, erhalten durch Subtrahieren der Fann-VG-Meter-Ablesung bei 300 UpM

von der plastischen Viskosität .

3. AV * scheinbare Viskosität, errechnet durch Dividieren der Fann-VG-Meter-Ablesung

bei 600 UpH durch 2 . ·

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Die in der Tabelle II enthaltenen Ergebnisse sind aus mehreren Gi'ünden überraschend. Die beiden verwendeten Dispergiermittel sind ausgezeichnete Materialien und allgemein sehr wirksam in der Dispergierung calciumhaltiger Bohrspülungen, und es war zu erwarten gewesen, daß sie in dieser Bohrspülung zufriedenstellender wirken wurden. Das eingesetzte Calcium-lignosulfonat vfar das Handelsprodiikt Kembreak und das Ferro-chromlignosulfonat war das Handelsprodukt Q-broxin. Die beiden Produkte werden üblicherweise in calciumhaltigen Bohrspülungen eingesetzt, aber sie waren verhältnismäßig unwirksam in bezug auf die Herabsetzung der plastischen Viskosität oder Gelfestigkeit der Schieferton-stabilisierenden Bohrspülung niedrigen Feststoffgehaltes dieses Versuches· Darüber hinaus werden Kohlehydrate, speziell vorhydrolysierte Stärke, die ein bekanntes Bohrspülungs-Additiv ist, gewöhnlich zur Herabsetzung des Filtrationsgrades oder des Vasserverlustes der Spülungen eingesetzt und neigen im allgemeinen mehr dazu, die Gelfestigkeit zu erhöhen statt zu senken,und verursachen eine Erhöhung der plastischen Viskosität. Genau das Umgekehrte wurde bei diesem Versuch festgestellt, und die vo'rhydrolysierten Getreidepflanzen-Feststoffe scheinen ein ausgezeichnetes Dispergiermittel für die ausgeflockte Schieferton-stabilisierende Spülung niedrigen Feststoffgehaltes, die bei diesem Versuch eingesetzt wurde, zu sein.

Um die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Additivs bei anderen Bohrspülungstypen festzustellen, wurden Versuche mit einer Bohrspülung, niedrigen pH-Wertes und mit einer Seewasserspülung durchgeführt. Aus Tabelle III ist zu ersehen, daß hydrolysierter Getreidepflanzen-Feststoff zur Herabsetzung der Gelfestigkeit sowohl in der Bohrspülung niedrigen pH-Wertes als auch der Seewasserspülung relativ unwirksam ist. So ist das Additiv speziell bei Systemen, die CaIcluEhyarOiiiu Oöt'i' 5LaIk enthalten, anwendbar.

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Tabelle III

Bohrspülung niedrigen pH-Wertes und Seewasserbohrspülung

Bohrspülung Versuch vom Typ

Additiv

nisdriges pH χ .FAM VG NSTER - Ablesung 300 600 _Λ Γ~ Γ! Additiv Ü2Ü ΠρΜ PVj_ XPf AV£

72,0 58,0 14,0 44,0 36,0

niedriges pH Hydr«, Getreidepflanz en-!?e st st ο 5? 70

niedriges pH Sydr. Getreide-'

pflanzen-Peststo 11,40

niedriges pH Perro-chrom-»

Ligno sulfonat .11,40 74,5 55_sO 19,5 35,5 37,3 66,0 47,0 19,0 28 33

Gelfestigkeit O 10 Min.

20

14

Seewasser Seewasser

Seewasser

Kydr. Getreide- ^;

pflanzen-Pestst. 5,70 126 115 11 104 63

Hydr. Getreidepflanzen-Pestst* 11,40 1^9 60

40

35

27

36	₉0 18	18	,0	O	18	,0	— _ltl„	i
130	121	9	.0	112	65		I

1. 2. und 5» siehe Fußnote der Tabelle II

Vie aus Tabelle III zu ersehen, erwies sich das erfindungsgemäße Bohrspülungsadditiv für die Verbesserung der rheologischen Eigenschaften einer Bohrspülung niedrigen pH-Wertes als weitgehend unwirksam, während das bekannte Ferro-chrom-lignosulfonat zu ausgezeichneten rheologischen Eigenschaften führte. Ferner¹ zeigt die Tabelle, daß das erfindungsgemäße Bohrspülungsadditiv zur Verbesserung der Theologischen Eigenschaften einer Seewasserspülung völlig unwirksam war.

Aus den vorstehenden Daten ergibt sich, daß der hydrolysierte Getreidepflanzen-Feststoff nach der Erfindung sehr wirksam hinsichtlich der Herabsetzung der Fließgrenze und der Gelfestigkeit einer wässrigen Bohrspülung ist, die mit Calciumhydroxid gesättigt ist und überschüssiges oder ungelöstes Calciumhydroxid enthält, aber bei einer üblichen Bohrspülung niedrigen pH-Wertes vollkommen unwirksam ist. Dies ist etwas Überraschendes, da die meisten Dispergiermittel, die in der stark calciumhaltigen Umgebung einer gesättigten Kalkspülung wirken, auch in Bohrspülungen niedrigen pH-Wertes wirksam sind (obwohl das Umgekehrte nicht zwangsläufig der Fall ist). Die erfindungsgemäßen hydrolysierten Getreidepflanzen-Feststoffe setzen die Fließgrenze oder die rheologischen Eigenschaften einer Seewasserspülung nicht herab, wie die Versuche 13 und 14 in der Tabelle III zeigen. Da Seewasserspülungen stark ausgeflockte Spülungen sind, wie die Schieferton-stabilisierenden Bohrspülungen niedrigen pH-Wertes, ist dies etwas Überraschendes. Das Ansprechen p.nf/ Behandlung mit den hydrolysierten Getreidepflanzen-Feststoffen nach der Erfindung ist allein auf wässrige Bohrspülungen, die Calciumhydroxid enthalten, beschränkt.

Feld-Versuche

Basierend auf den Ergebnissen, die bei den vorstehend beschriebenen Laborversuchen erhalten wurden, wurde ein Feldversuch durchgeführt, und zwar wurde beim Bohren der Moise Cerf(KCT)I Bohrung Nr. 1, Pecos County, Texas,

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eine Schieferton-stabilisierende Bohrspülung niedrigen Feststoffgehaltes verwendet. Der Test "begann beim Bohren in etwa 4- 877 m Tiefe, was mit dem Bohren von Zement zusammenfiel. Erste Teste wurden unter Verwendung einer Schieferton-stabilisierenden G-rund-Bohrspülung niedrigen Feststoffgehaltes, die in dem oberen Lochabschnitt der Bohrung zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor Beginn des Testes benutzt wurde, durchgeführt und die rheologischen Eigenschaften, die durch die Behandlung erreicht wurden, sind in der folgenden Tabelle IV wiedergegeben.

Tabelle IV

Rheologische Eigenschaften der S.chiefertonstabilisierenden Bohrspülung niedrigen Feststoffgehalts beim Niederbringen, der Moise-Cerf.-Bohrung Fr. 1

Versuch	Behandlung mit hydr«, Getreide- pflanzen^eatstoffen	PV¹	IP²	Gelfestigkeit 0 - 10 Min.
15.	0	7,0	10	3-6
16.	2,85	6,5	7	o5 - ₀5
17.	5,70	7,0	3,5	O¹ - O²
18.	8,55	7,0	2,0	O¹ -O¹

i. τι. 2. siehe Fußnote der Tabelle II

Aus Tabelle IV ist zu ersehen, daß die Gelfestigkeiten bei Verwendung von nur 2,85 kg pro nr hydrolysierten Getreidepflanzen-Feststoffen sehr wirksam herabgesetzt werden, und bei Verwendung von 5,70 und 8,55 kg/irr zu sehr niedrigen Werten reduziert werden. Die Gelfestigkeitsverminderung war bei Additivzusätzen von 5,70 und 8,55 kg/rir so stark, daß der Baryt, der der Bohrspülung vorher zur Erhöhur fr ihres spezifischen Gewichtes zugesetzt worden wax^, dazu tendierte, sich am Boden des Behälters abzusetzen. Während Gelfestigkeitswerte von"^ - 6 axvhoch sind und dazu führen können, daß Gaseinschlüsse entstehen, waren Gelfestigkeitswerte

1 1
von 0-0 zu niedrig» Es ist gefunden woi^den, daß Gel-

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festigkeitswerte von 0^y - (r etwa optimal wiire.n und deshalb wurden die Feldversuche unter Verwendung von 2,85 kg/nr hydrolysiert en Getreidepf lanzen-JB'est stoffen durchgeführt.

Die Behandlung wurde unter der Voraussetzung, daß das Gesamtvolumen der Bohrspülung, das im Zeitpunkt des ITiederbringens der Bohrung eingesetzt wurde, etwa 2.-58,5 m betrug, deshalb wurden 680 kg hydrolysierte Getreidepflanssen-Feststoffe eingesetzt. 2,85 kg/m Additiv wurden der Bohrspülung im Laufe einer vollständigen Umwälzung hinzugesetzt, was erforderlich machte, daß alle JO Minuten ein 22,7 kg-Sack dieses Additivs zugegeben wurde. Während dieser Behandlung wurde die Funnel-Viskosität bestimmt und Eann-VG-Heter-Messungen durchgeführt, und zwar sowohl an der Bohrspülung, die aus dem Bohrloch wieder austrat als auch an der Spülung, die die Grube verließ, in welcher die Behandlung vorgenommen, worden ist und die in das Bohrloch zurückgepumpt wird. Ausgewählte beispielhafte Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V zusammengestellt.

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Tabelle V

Ergebnisse der Feldversuche Aus der Bohrung zurückkommende Spülung

	Versuch	Funnel— Viskosität _Λ , Sek. - ' EV'	6,5	TP²	Gelfestigkeit 0 10 Min.
	19	35	7,0	6,5	o3 ₀5
O iß	20	35		6,5	O² O²
825/			Fußnote
O CJ	1. u.	2. siehe	der Tabelle II

Spülung, die in den Bohrstrang getmaipt'

Funnel-Viskosität

Sek.

37
35

PV

XP'

6,5 12.
6,5 7,5

Gelfestigkeit
Q 10 Min

cn ■x>

235"K36

Verbuch 19 gibt die typischen Werte wieder, die on einer Bohrspülung; ermittelt wurden, bevor mit der Behandlung begonnen wurde. Wie ?,u ersehen, wurden die GeIfestip;keiten auf einen ei-wünschten Bereich von O^ - CK herabgesetzt, bevor die- Spülung in die Bohrung gepumpt vrardc, obwohl sie beira Wiedervei'lassen des Bohrloches Gelfestigkeitswerte von 4-4 hatte, was hoch genug ist;, um Gaseinschrüsse zu verursachen. Versuch PO zeigt die rheologisehen Eigenschalten einGr Bohrspülung, die aus dem Bohrloch austritt und einige Stunden, nachdem die vollständige Behandlung durchgeführt worden ist, wieder eingepumpt wird. -Kß; ist ersichtlich, daß sich die rheologinchen Eigenschaften in dem erwünschten Bereich stabilisiert haben wiä daß die Gel .festigkeit, der »Spülung, die aus dem Bohrloch zurück— kehrte, im wesentlichen gleich der der in die Bohrung gepumpten Spülung war. Die gemessenen Geli'estißkeitnwerte blieben nach der Behandlung relativ konrtant: und es war ■:: keine weitere oder zusätzliche Behandlung bei dex' Fortführung der Bohrung erforderlich.

Aus den vorstehend geschilderten Lahor- und Feldversuchen ist zu ersehen, daß die Verwendung von 0,556 - 22,80 kg/m^, vorzugsweise von 1,425 - 8,55 kg/ra eine« hydrolysierten Getreidepflanzen-Feststoffes, der zu etwa 80 % oder darüber aus Hexa-Sacchariden und. höheren Sacchsrid.cn uiid zu etwa

b"^ R
20 % oder weniger aus Jli^enta-Sacchariden besteht, die Gelfestigkeit, und die ,Fließgrerize einer hoch-ausgeflookti-n Bohrspülung, die eine mit Calciumhydx'oxid gesättigte wässrige Phase hat und die überschüssiges odor ungelöstes Calciumhydroxid darin dispergiert enthält und die gegenüber- -den im Handel erhältlichen." Dispe.rgä ermitteln wenig. ant-j,j'-^! cht j wirksam herabsetzt. . .

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Claims

1. Wässrige Bohrspülung, deren flüssige Phase mit Calciumhydroxid gesättigt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß sie als Addd tiv zur Herabsetzung der Gelfestigkeit· und der Fließgrenze hydrqlysierte Getreidepflanzen-Feststoffe, die zu. etwa 15 - 25 Gew.-% aus Di-, Tri-, Tetra- und Penta-Sacchariden und z\i etwa 75 - 85 Gew.-% aus Hexasacchariden und höheren ^acchariden bestehen, enthält.

2. V/ässrige Bohrspülung nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet,

daß sie etv/a 0,356 - etwa 22,80, vorzugsweise 1,4-25 - 8,55 -kg/iir der hydrolysiert en Getreidepflanzen-Feststoffe enthält.

3. V/ässrige Bohrspülung nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch ungelöstes Calciumhydroxid enthält.

4-, V/ässrige Bohrspülung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch. gekennzeichnet, daß sie auch Natriumchlorid enthält.

5- Verfahren zum Niederbringen einer Bohrung, bei welehern eine Bohrspülung während des Bohrens mit den Erdformationen in Kontakt kommt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspülung eine wässrige Spülung ist, deren Filtratphase mit Calciumhydroxid gesättigt ist und die außerdem mindestens 0,356 kg/m-⁵ eines hydrolysierten

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Gcvbreidepf lanzen-iOfjtntof f es , dor mindest co.-, ku 75 Gew*--% aus Hexa-saccharidcn oder höhen G'pcoh besteht', enthält nach einem der Ansprüche 1 - '4

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