DE2462132C3 - Bohrflüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrflüssigkeit in Form einer ölfreien, wäßrigen Lösung und einem Additiv aus _2S festem, kolloidalem Asphalt und einem Dispergiermittel.

Bei Erdölbohrungen werden wäßrige Bohrflüssigkeiten oder solche auf Wasserbasis verwendet die kolloidale Suspensionen verschiedener fester Stoffe enthalten.

Bei unterirdischen Bohrungen werden Bohrflüssigkeiten sowohl auf ölbasis als auch auf Wasserbasis verwendet welche Flüssigkeiten Beschwerungsstoffe und andere Zusätze enthalten, die den Flüssigkeiten die jeweils gewünschten Eigenschaften geben. Bei auf dem Meer durchgeführten sogenannten Off-shore-Bohrungen werden im allgemeinen Bohrflüssigkeiten auf Wasserbasis verwendet um die Gefahr von Verunreinigungen zu verringern, falls die Bohrflüssigkeiten in das ^₀ die Bohrstelle umgebende Wasser eindringen. Um die Wirkungsweise derartiger wäßriger Bohrflüssigkeiten zu verbessern und insbesondere eine bessere Schmierung des Bohrmeißels und des Bohrstranges zu ermöglichen und Störungen im Bohrloch, wie Zusam- _4S menballungen. Quellen von Schiefer, Bohrlochvergrößerungen usw, zu vermeiden, sind kolloidale Suspensionen von Asphalt in den Bohrflüssigkeiten üblich. Da kolloidale Asphaltstoffe in Wasser weder löslich noch direkt dispergierbar sind, war es bei einer Arbeitsweise zur Bildung der gewünschten Suspensionen notwendig, zuerst die Asphaltstoffe einer ölmenge, z. B. Dieselöl, zuzusetzen und dann das öl und die Feststoffe mit der Bohrlochflüssigkeit zu einer öl-Wasser-Emulsion zu mischen. Im Hinblick auf die Ökologiebestrebungen, beispielsweise zur Vermeidung von öl Verschmutzungen des die Off-shore-Bohrstellen umgebenden Wassers, ist die Verwendung von öl zur Herstellung von Suspensionen von Asphaltstoffen in wäßrigen Bohrflüssigkeiten unerwünscht Wenn außerdem die Asphaltstoffe in einer wäßrigen Bohrflüssigkeit mittels einer öl-Wasser-Emulsion suspendiert werden, sind sie in der inneren ölphase der Emulsion enthalten und können sich nicht in der gewünschten Weise auf den Wandungen des Bohrlochs usw. ablagern. 6$

Weiterhin sind ölfreie, wäßrige Bohrflüssigkeiten bekannt denen ein Additiv aus festem, kolloidalem Asphalt und einem Dispergiermittel zugesetzt ist; bei dem Dispergiermittel handelt es sich jedoch entweder um Hydrolyseprodukte des Polyacrylnitril siehe DE-AS 2Q31972 und 1483 798, oder Metallseifen, siehe DE-PS 6 73 330, oder um äthoxylierte Alkylphenole oder Propylenglykole, siehe US-PS 37 18 585, oder ein Gemisch aus in aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln löslichen Harzextrakten aus Tannenholz und einer Alkaliverbindung, siehe US-PS 3322 668. Weiterhin ist es aus der US-PS 27 14 582 bekannt, fein zerteiltes Asphaltmaterial mit Hilfe eines Trockendispergiermittels in Form von organischen Zellstoffablauge-Produkten und Fettseifen zu dispergieren. Die Verwendung von Sulfitablauge als Dispergiermittel für Bohrspülungen, allerdings ohne Verwendung von Asphalt ist weiterhin aus der DE-AS 10 61 320 und den US-PS 33 47 788,35 05 243 und 36 68 123 bekannt

Durch diesen Stand der Technik wird jedoch die Verwendung eines Dispergiermittels aus einem Gemisch von Zellstoffablauge mit einem speziellen Amid, das im folgenden noch näher erläutert wird, nicht nahegelegt Die erfindungsgemäßen Bohrflüssigkeiten weisen außerdem den Vorteil auf, daß der nicht auf den Wandungen des Bohrloches abgelagerte Asphalt in der aus dem Bohrloch nach ihrem Einsatz wieder austretenden Bohrflüssigkeit noch in kolloidaler Suspension verteilt ist so daß die Bohrflüssigkeit erneut eingesetzt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, Nachteile bekannter Bohrflüssigkeiten zu vermeiden und eine wäßrige Bohrflüssigkeit ohne Zusatz von öl mit kolloidalen Suspensionen von Asphaltstoffen zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Bohrflüssigkeit zeichnet sich dadurch aus, daß das Dispergiermittel auf einem Gemisch aus Zellstoffablauge mit einem Amid einer gesättigten oder ungesättigten höheren Fettsäure mit 14 bis 18 C-Atomen besteht.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besteht das Dispergiermittel aus Amid, das mit etwa 25 bis 75 Gewichtsprozent Ablauge gemischt ist

Ein bevorzugtes Fettsäureamid ist Oleyl-Amid.

Vorteilhafterweise ist das Additiv aus kolloidalem Asphalt und dem Dispergiermittel in der Bohrflüssigkeit in einer Menge von etwa 0,5 bis 2 Gewichtsprozent enthalten.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind 1 bis 50 Gewichtsprozent des Additivs Dispergiermittel.

Vorzugsweise ist das Dispergiermittel in dem Additiv in einer Menge von etwa 4 Gewichtsprozent enthalten.

In der DE-OS 24 18 115 der Anmelderin ist das in der erfindungsgemäßen Bohrflüssigkeit verwendete Dispergiermittel ausführlich beschrieben.

Als Zellstoffablauge wird das Abfallprodukt des in der Zellstoffindustrie verwendeten Sulfit- oder Kraftprozesses verwendet vorzugsweise Sulfitablauge. Bekanntlich wird beim Sulfitprozeß Holz unter Druck in einer wäßrigen Lösung gekocht, die eine Sulfitverbindung, z. B. Natriumbisulfit, und häufig auch schweflige Säure enthält Es sind auch Ammonium-, Kalzium- oder Magnesiumbisulfite hierbei üblich. Während des Kochens des Lignozellulose enthaltenden Holzes gehen die Sulfitverbindungen eine Reaktion mit dem Lignin ein, wobei Zellulose freigestellt wird, die als Pulpe oder Holzstoff von der Lauge getrennt wird. Die nach der Trennung verbleibende Sulfitablauge ist eine wäßrige Lösung von Ligninsulfosäure, Holzzucker und anorganischen Verbindungen.

Die in der erfindungsgemäßen Bohrflüssigkeit als

Komponente des Dispergiermittels verwendeten Amide werden aus gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren hergestellt, die 14 bis 18 Kohlenstoffatome pro Molekül enthalten. Die Fettsäuren können aus Linoleinsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Myristinsäure oder Myristoleinsäure bestehen, ohne hierauf beschränkt zu sein.

Die Amide können mittels verschiedener üblicher Methoden hergestellt werden. Beispielsweise können Fettsäure und Phosphortrichlorid als Ausgangsprodukte miteinander in Reaktion gebracht werden und bilden ein Zwischenchlorid, das seinerseits in Reaktion mit n-Methyltaurin gebracht wird, um das Amid zu bilden. Das n-Methyltaurin kann dadurch erhalten werden, daß Natriumbisulfit mit Äthylenoxid in Raktion gebracht wird, wodurch ein Zwischenprodukt entsteht das seinerseits mit Monomethylamin in Reaktion gebracht wird.

Bei der Herstellung des in der erfindungsgemäße·! Bohrflüssigkeit verwendeten Dispergiermittels wird die _M Sulfitablauge mit dem verwendeten Amid gemischt Die Mischung kann in flüssiger Form zum Dispergieren von kolloidalen festen Stoffen in wäßrigen Lösungen verwendet werden. Zweckmäßig wird sie in üblicher Weise getrocknet ζ. B. durch Sprühtrocknen, um ein im wesentlichen trockenes festes Produkt zu erhalten.

Ein zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bohrflüssigkeit bevorzugtes Dispergiermittel ist ein im wesentlichen trockenes Produkt das durch Mischung von Oleyl-Amid mit Sulfitablauge erhalten worden ist die in der Mischung in einer Menge von etwa 50 Gewichtsprozent vorhanden ist worauf die Mischung sprühgetrocknet wird.

Aus dem Dispergiermittel in Form der Mischung aus Sulfitablauge und Fettsäureamid und kolloidalen Asphaltstoffen wird ein Additiv erhalten. Als Asphalt-

35 stoffe zur Bildung eines solchen Additivs können bekannte bituminöse Substanzen verwendet werden, wie Naturasphalte oder Erdöldestillationsrückstände, die durch Dampfdestillation und/oder Luftblasen erhalten wurden. Der vorzugsweise verwendete Asphalt ist bei Temperaturen bis zu etwa 127° C fest und kann in fiblicher Weise zerkleinert werden, um die erforderlichen kolloidalen Partikel zu erhalten.

Diese Additive werden zum Bilden von ölfreien, wäßrigen Bohrflüssigkeiten gemäß der Erfindung mit kolloidalen Suspensionen von Asphaltstoffen mit der wäßrigen Bohrflüssigkeit vermischt Im allgemeinen wird das Additiv mit der Bohrflüssigkeit vermischt, während diese zirkuliert, was eine unmittelbare Dispersion der kolloidalen Asphaltstoffe in der Bohrflüssigkeit bewirkt Die Eigenschaften der Bohrflüssigkeit werden bei einer Konzentration des Additivs unter etwa 0,5 Gewichtsprozent nur geringfügig verbessert Höhere Konzentrationen des Additivs in der Bohrflüssigkeit als 2 Gewichtsprozent ergeben ebenfalls keine nennenswerte Verbesserung.

Die erfindungsgemäßen wäßrigen Bohrflüssigkeiten sind den bisher bekannten und verwendeten wäßrigen Bohrflüssigkeiten insofern wesentlich überlegen, als sie kein öl enthalten und sich die suspendierten Asphaltstoffe rasch auf dem ausgebohrten Material und auf der Bohrlochwandung ablagern. Hierdurch wird eine bessere Kontrolle der Flüssigkeitsverluste sowie eine Verbesserung der anderen Eigenschaften der Bohrflüssigkeiten erreicht Außerdem sind die verbesserten Bohrflüssigkeiten gemäß der Erfindung wirtschaftlicher herzustellen und zu verwenden als die bisher als Bohrflüssigkeiten benutzten Öl-Wasser-Emulsionen, weil weder öl noch Emulgierungsmittel erforderlich sind.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bohrflüssigkeit aus einer ölfreien, wäßrigen Lösung und einem Additiv aus festem, kolloidalem Asphalt und einem Dispergiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel aus einem Gemisch von Zellstoffablauge mit einem Amid einer gesättigten oder ungesättigten höheren Fettsäure mit 14 bis 18 C-Atomen besteht

Z Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Additiv in einer Menge von 0,2 bis 2 Gewichtsprozent enthält

3. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß 1 bis 50 Gewichtsprozent des Additivs Dispergiermittel sind. ,₅

4. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das Dispergiermittel in dem Additiv in einer Menge von etwa 4 Gewichtsprozent enthalten ist