DE2611092C3 - Bohrspülung, Beschwerungsmittel für Bohrspülungen und Verfahren zum Niederbringen von Bohrungen - Google Patents

Description

Bohrkleins erleichtert und das Absitzen des Bohrkleins bei einer Unterbrechung der Bohrspülungszirkulation verhindert werden. Diese Eigenschaften werden der Bohrspülung bzw. dem Bohrschlamm im allgemeinen durch kolloidale Additive verliehen, insbesondere Additive, die in den fraglichen Flüssigkeiten quellen. In gewissen Fällen kann als gequollenes Kolloid Schiefer vorhanden sein, durch den im Verlaufe des Bohrens gebohrt wurde oder man kann von der Oberfläche aus Tone oder Bentonit oder andere, besonders kolloidale Tone zugeben. Man kann auch als Verdickungsmittel oder Suspendiermittel Asbest verwenden.

Die Dichte des Bohrschlammes bzw. der Bohrspülung, die im allgemeinen als das Gewicht des Bohrschlamms bzw. der Bohrspülung angesprochen wird, wird erforderlichenfalls dadurch gesteigert, daß man die Bohrspülung mit feinverteilten Feststoffen versetzt, die eine hohe Eigendichte aufweisen. Das am meisten für einen solchen Zweck eingesetzte Beschwerungsmittel ist fein vermahlener Schwerspat (Baryt), obwohl man auch verschiedentlich Eisenoxid, Zölestin, Bleiglanz oder andere Mineralien eingesetzt hat. Aus praktischen Gründen wird Schwerspat fast ausschließlich für diesen Zweck verwendet, da das Material eine relativ hohe Dichte aufweist, relativ unlöslich ist, chemisch inert ist und leicht zugänglich ist. Ein Nachteil des Schwerspats besteht in seiner Weichheit, die einem Wert auf der Mohsschen Härteskala von 2,5 bis 3,5 entspricht. Das Ergebnis hiervon ist, daß das gesamte Kreislaufsystem während des kontinuierlichen Bohrens als eine Art Strahlmühle wirkt, so daß die in der Bohrspülung enthaltenen weicheren Mineralteilchen verrieben und nach und nach zu einer kleineren Teilchengröße vermählen werden. Eine direkte Folge der geringeren Teilchengröße und der Zunahme der Anzahl der Teilchen ist eine unerwünschte graduelle Zunahme der Konsistenz des Bohrschlamms.

In den beiden obenerwähnten Veröffentlichungen und auch in den US-Patentschriften 1575945, 2298984, 2276075 und 2895911 sind bereits Beschwerungsmittel beschrieben.

So ist es aus der genannten US-PS 2 276075 bereits bekannt, als Beschwerungsmittel eine Mischung von eisenoxidhaltigen Mineralien, deren Korngröße überwiegend kleiner als 44 Mikron ist, einzusetzen; als geeignete Mineralien werden dort vorgeschlagen: Magnetit, rhemisch ausgefällte Eisen(II, III)-oxide, Franklinit, Pyrrhotit, gerösteter Bornit, Chalkopyrit, Löllingit, Arsenopyrit, Wolframit, sowie pulverisiertes Eisen oder Eisenlegierungen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Bohrspülung zu schaffen,

- die eine höhere Dichte aufweist,

- bei der die in ihr enthaltenen Beschwerungsmittel keiner Teilchengrößenverminderung unterliegen, und

- bei der im übrigen die sonstigen Vorteile beibehalten werden, die bei der Verwendung von _t Schwerspat als Beschwerungsmittel erreicht werden.

Im Rahmen der Erfindungsaufgabe liegt es auch, ein dementsprechendes Beschwerungsmittel vorzusehlagen und ein Verfahren bereitzustellen, nach dem , die Dichte einer Bohrspülung eingestellt und/oder aufrechterhalten werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß eine Bohrspülung auf Grundlage von Wasser, Öl oder einer Emulsion aus Wasser und Öl, eines üblichen Verdichtungsmittels und von Ilmenit als Beschwerungsmittel eine im Sinne der genannten Aufgaben verbesserte Bohrspülung er-

> gibt.

Gegenstand der Erfindung ist somit die Bohrspülung gemäß Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Ilmenit als Beschwerungsmittel enthält, dessen Korngröße zu mindestens 85 Gew.-% unter ι 44 Mikron liegt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das Beschwerungsmittel gemäß Anspruch 9, das ein Gemisch feiner Teilchen aus 1 bis 99 Gew.-% Ilmenit und 99 bis 1 Gew.-% Schwerspat, Hämatit, Zölestin.

> Bleiglanz oder Mischungen davon darstellt.

Gegenstand der Erfindung ist ferner das Verfahren zum Niederbringen vor. Bohrungen gemäß Anspruch 6, das durch Zusatz von Ilmenitteilchen als Beschwerungsmittel zu der Bohrspülung gekennzeichnet ι ist, wobei die Korngröße des Ilmenits zu mindestens 85 Gew.-% kleiner ist als 44 Mikron.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt

Fig. 1 die Verminderung der Teilchengröße verschiedener Beschwerungsmittel während des mechanischen Durcharbeitens von Suspensionen dieser Beschwerungsmittel, ur.d

Fig. 2 gewisse Theologische Eigenschaften von ι Bohrspülungen, die verschiedene Beschwerungsmittel enthalten, als Funktion der Zeitdauer der mechanischen Durcharbeitung.

Ganz allgemein wird erfindungsgemäß eine Bohrspülung der definierten Art mit zerkleinertem Ilmenit , versetzt, der eine solche Teilchengröße aufweist, daß mindestens 85 Gew.-% des Materials durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,044 mm dringen, wobei der ilmenit in einer solchen Menge zugegeben wird, daß sich eine wesentliche Steigerung der < Dichte des Bohrspülmittels bzw. des Bohrschlamms ergibt und wobei insbesondere eine Steigerung der Dichte des Bohrspülmittels von einem als zu niedrig angesehenen Wert auf einen Wert erreicht wird, der für die vorherrschenden Bohrbedingungen als angemessen anzusehen ist.

Ilmenit ist ein häufig vorkommendes Mineral, bei dem es sich chemisch um Eisen(II)-titanat handelt. Das Material ist beispielsweise in Band 5 des Buches »Rock-Forming Minerals« von W. A. Deer et al., London, 1962, Seiten 28 bis 33 und in dem Kapitel »Titanium« auf den Seiten 851 bis 880 des Buches »Industrial Minerals and Rocks«, 3. Auflage, New York, 1960, beschrieben. Typische Analysen zeigen einen Gehalt von etwa 45 % Titandioxid und etwa 33 bis 37% Eisen, obwohl sich erhebliche Variationen ergeben und häufig Begleitelemente, wie Magnesium, Mangan, Calcium und Vanadium in Mengen von im allgemeinen weniger als 1 % enthalten sind. Der für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignete Ilmenit sollte eine Dichte von mindestens 4,3 g/cm³ aufweisen. Einige Ilmenit-Träger besitzen eine so hohe Qualität, daß das Material ohne Aufbereitung verwendet werden kann, während andere Produkte unter Anwendung üblicher metallurgischer Verfahrensweisen aufgearbeitet werden müssen, damit die obenerwähnte minimale Dichte erreicht wird. In allen Fällen wird der erfindungsgemäß zu verwendende Ilmenit auf eine solche Teilchengröße vermählen, daß minde-

stens 85 Gew.-% des Materials durch ein Sieb mit einerlichten Maschenweite von 0,044 mm dringen, wobei man in gewissen Fällen das Material noch feiner vermahlt, so daß 90 bis 92% des Materials eine Teilchengröße von weniger als 0,044 mm aufweisen. Dies kann ohne weiteres mit Hilfe von üblichen Mahlverfahren erreicht werden.

Wie bereits erwähnt, besitzen die Bohrspülungen üblicherweise Nicht-Newtonsche Viskositätseigenschaften. Dies bedeutet, daß sie sich von echten Flüssigkeiten, wie reinem öl oder reinem Wasser, dadurch unterscheiden, daß sie ein plastisches Verhalten zeigen, d. h. es gibt für solche Fluide eine endliche (wenn auch sehr geringe) Schubspannung, unterhalb der keine Scherung erfolgt. Hierauf beruht die Tatsache, daß die Bohrspülung feinvermahlene Teilchen mit einer größeren Dichte, als sie die Bohrspülung selbst aufweist, zu enthalten vermag, ohne daß ein Absitzen der Teilchen erfolgt. Diese Eigenschaft wird der Bohrspülung bzw. dem Bohrschlamm dadurch verliehen, daß man Substanzen zusetzt, die der Bequemlichkeit halber als Verdickungsmittel bezeichnet werden können. Im Fall von üblichen Bohrschlämmen auf der Grundlage von Wasser kann das Verdickungsmittel, wie bereits erwähnt, aus den durchbohrten tonhaltigen Formationen stammen, wie Schiefer oder tonhaltigen Sanden, so daß das Material durch das Bohren in den Bohrschlamm eingeführt wird. Alternativ hierzu oder zusätzlich kann man die Bohrspülung bzw. den Bohrschlamm mit Tonen versetzen, einschließlich der hochkolloidalen Tone, wie Montmorillonit und Attapulgit. Als Verdicker kann man auch eine große Vielzahl von anderen, in Wasser dispergierbaren Kolloiden verwenden, wie Stärke, Cellulosederivate, Natriumpolyacrylat oder natürliche Gummen, wie Karayagummi, Bakteriengummen, wie die von gewissen Xanthomonas-Spezies gebildeten. Wenn das Grundfluid des Bohrschlamms bzw. der Bohrspülung ein Öl ist, verwendet man als Verdikkungsmittel ein Material, das eine ähnliche Wirkung in einer oleophilen Umgebung ergibt. Typische Produkte für diesen Zweck sind Asphalt, insbesondere luftgeblasener Asphalt; Gilsonit; Seifen der Fettsäuren, einschließlich der Tallölfettsäuren; oleophiler Betonit und oleophiler Attapulgit, wie sie in den US-Patentschriften 2531427 und 2531812 beschrieben sind; Humussäurederivate, wie sie in den US-Patentschriften 3671427 und 3775447 beschrieben sind; Magnesiumoxid und Magnesiumcarbonat; natürliche und synthetische Kautschuke und Polyisobutylen; Asbest; und ähnliche Substanzen. Die Technologie der Anwendung solcher Verdickungsmittel in BohrspülmiUciii ist gut entwickelt und gut bekannt und muß daher nicht weiter erläutert werden. Die verschiedenen Verdickungsmittel besitzen ein stark unterschiedliches Verdickungsverhalten, d. h. sie unterscheiden sich in der Menge, die einer gegebenen Menge einer Bohrflüssigkeit zugesetzt werden muß, damit die geeignete Konsistenz erreicht wird. Man sollte jedoch eine solche Menge des Verdickungsmittel verwenden, daß der Ilmenit suspendiert bleibt. Allerdings sollten übermäßig große Mengen vermieden werden, da sich sonst Schwierigkeiten beim Pumpen und beim Absieben des Bohrschlamms oder beim über Tage erfolgenden Absitzen des Sandes einstellen können.

Die Menge, in der der Ilmenit zugesetzt wird, hängt einerseits von der angestrebten Dichte des Bohrschlammes bzw. der Bohrspülung ab, die ihrerseits eine Folge der besonderen Bohrbedingungen ist. Die Schwerspatmenge, die zur Erzielung einer vorgegebenen Zunahme der Dichte einer Bohrspülung notwen-" > dig ist, ist gut bekannt; es sind nämlich Tabellen erhältlich, aus denen diese Beziehungen abgelesen werden können. Der Dichtebereich des Ilmenits, wie es erfindungsgemäß verwendet wird, ist im wesentlichen gleich dem des in der üblichen ölfeldpraxis an-

Ki gewandten Schwerspats, so daß die gleichen Tabellen angewandt werden können.

Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren grob gesprochen aus folgendem besteht: Bohrungen werden in Formatio-ι nen, die unter Druck stehende Fluide enthalten, niedergebracht, indem eine Bohrspülung auf der Basis von öl und Wasser oder Emulsionen aus Öl und Wasser sowie eines Verdickungsmittels verwendet wird, die Bohrspülung in dem Bohrloch zirkuliert wird und

JH dabei die Dichte der Bohrspülung durch Zusatz von Ilmenit der in Anspruch 9 angegebenen Teilchengröße in der jeweils erforderlichen Menge auf einen ausreichend hohen Wert angehoben wird. Die Dichte der Bohrspülung muß dabei wenigstens so hoch sein,

.'■> daß die unter einem hohen Druck stehenden Fluide in die betreffenden Formationen zurückgedrückt werden. Dementsprechend muß soviel Ilmenit zugesetzt werden, daß sich eine Erhöhung der Dichte auf den erforderlichen Wert ergibt. Die Zugabe wird während

i" des Bohrvorgangs von Zeit zu Zeit wiederholt, um die Dichte stets innerhalb des ausgewählten Bereichs zu halten.

Das Beispiel erläutert die Erfindung.

_Γι Beispiel 1

Man bereitet eine Bohrspülung auf Wassergrundlage und erhöht dessen Dichte mit zwei verschiedenen Qualitäten von Ilmenit und zu Vergleichszwecken mit einem handelsüblichen Schwerspat-Beschwerungs-

Im mittel. Die Bohrspülung auf Wassergrundlage besteht aus Wasser, das mit 42,8 kg/m' eines handelsüblichen Wyoming-Bentonits als Verdickungsmittel versetzt worden ist. Getrennte Proben dieser Bohrspülung werden durch Zugabe der berechneten Menge ver-

i. schiedener Beschwerungsmittel auf eine Dichte von l,92g/ccm gebracht. Die Bohrspülungen werden dann während vieler Stunden in einem Laboratoriums-Hochgeschwindigkeitsmischer gerührt, wobei die Eigenschaften der Bohrspülung zu Beginn der Unter-

-." suchung und nach Ablauf bestimmter Intervalle untersucht werden und aliquote Proben der Bohrspülung einer Siebanalyse unterzogen werden, um den Gewichtsprozentsatz des Bcschweningsmittels festzustellen, das durch ein Sieb mit einer Maschenweite

-,-, von 0,044 mm dringt.

Die als Probe A bezeichnete llmenitprobe ist norwegischen Ursprungs und besitzt eine Dichte von 4,53 g/ccm, während die zweite Probe aus Kanada stammt (Probe ß) und eine Dichte von 4,44 g/ccm

mi besitzt. Der handelsübliche Schwerspat stammt aus den Vereinigten Staaten von Amerika (Probe C) und besitzt eine Dichte von 4,24 g/ccm. Die Siebanalyse der Schweremittel zeigt, daß 92,2%, 91,8% bzw. 91,76% der Proben A, B bzw. C durch das Sieb mit

hi der lichten Maschenweite von 0,044 mm dringen. Die beiden mit Ilmenit bereiteten Bohrspülmittel (die Proben A bzw. B) werden mit saurem Natriumpyrophosphat in Mengen von 0,24 bzw. 1,0 kg/t, bezogen

auf das Gewicht des llmenits. behandelt, um die anfänglichen Eigenschaften der Bohrspülung derart einzustellen, daß sie mit den Bohrspülungen, die Schwer spat als Beschwerungsmittel enthalten, vergleichbar sind.

Die Mengen des Beschwerungsmittels, die da/u erforderlich sind, die Betonit-Wasser-Bohrspülung auf eine Dichte von 1,42 g ecm /u bringen, betragen für die Proben /1,/Jhzw. C 1153, 11 58 bzw. 1178 kg/m¹. Die Siebanalyse als Funktion der Rührzeit in dem Hochgeschwindigkeitsmischer ist in der Fig. I wiedergegeben, aus der zu erkennen ist, daß sich die Siebanalyse selbst nach 14stündigem kontinuierlichem Rühren bei jenen Bohrflüssigkeiten nicht ändert, die mit llmenit als Schweremittel versetzt worden sind. Andererseits zeigt die Kurve des mit Schwerspat versetzten Materials, die in der Fig. 1 als Kurve C bezeichnet ist, eine progressive Zerkleinerung des Schwerspats. Dies spiegelt sich in den Eigenschaften der Bohrspülung wieder, die in der Fig. 2 angegeben sind, und /war in der Kurve A für die mit dem Schwerspat versetzte Bohrspülung und die Kuive Ii für die mit dem norwegischen Ilmcmt versetzte Bohrspülung. Wie aus der Fig. 2 A zu erkennen ist, zeigt die in Ccntipoise angegebene Stormer-Viskosität nach 14stündigem Rühren einen starken Anstieg für Schwerspat, während das mit dem norwegischen 11-memt beschwerte Material eine sehr geringe Zunahme zeigt. Die Fig. 2 B und 2 C zeigen die anfängliche GeI-festigkeit in Slormer-Gramm bzw. die Gelfestigkeit nach lOminütigem Stehen. Auch hier zeigt die mit dem Schwerspat behandelte Bohrspülung eine wesentliche Zunahme beider Werte im Vergleich zu einer sehr geringen Zunahme, die sieh bei der mit dem norwegischen llmenit behandelten Bohrspülung einstellt.

Fs ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Verwendung von llmenit in Bohrspülungen zu einer wesentlichen Zunahme der Dichte der Bohrspülung führt. Es versteht sich, daß hierdurch die erfindungsgemäße Zugabe von llmenit zu solchen Bohrspülungen nicht ausgeschlossen ist, die ein anderes Beschwerungsmittel enthalten, wie beispielsweise Schwerspat, Hämatit, Zölestin, Bleiglanz und dgl. Natürlich werden die speziellen Vorteile, die sich durch die erfindungsgemäße Verwendung von llmenit ergeben, in solchen Bohrspülungen dominieren, vorausgesetzt, daß der llmenit einen überwiegenden Anteil (in Gewichtsprozent) des gesamten vorhandenen Beschwerungsmittcls ausmacht. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, daß llmenit das Hauptbesehwerungsmittcl ist; llmenit kann sogar das einzige Heschwerungsmitlel sein. Dies ist natürlich in der Praxis nicht in allen Fäl-

■ len möglich. Beispielsweise kann ein bereits mit Schwerspat beladenes Bohrspülmiltel bei einer besonderen Bohrung mit relativ zufriedenstellenden Ergebnissen eingesetzt werden, wobei sich jedoch eine Änderung tier Bohrbedingungen einstellen kann, so

" daß die mit der Verwendung von llmenit er/ielbaren Vorteile erwünscht sein können. In solchen Situationen ist es kaum wirtschaftlich vertretbar, die Bohrspülung vollständig zu ersetzen.

Demzufolge betrifft die Erfindung auch neue Be-

• schwerungsmittel, die 1 bis W Gew.-% llmenit und ',".' bis I üc.v.-'/i. eines anderen. Beschwerimgsmitiels. wie Schwerspat, enthalten, wobei beide Beschwerungsmittel eine solche Teilchengröße aufweisen, daß mindestens X5 Gew.-'/, des Materials durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,044 iiim dringen.

Ils ist festzuhalten, daß viele llnienitlager Calciumsulfat in Form von Gips oder Anhydrit enthalten. Wenn diese Mineralien in dem fertigen, vermahleneii llmenit enthalten sind, üben sie eine nachteilige Wirkung auf die Eigenschaften der Bohrspülung, zu der sie zugegeben werden, aus, solern die Bohrspülung eine übliche wäßrige Bohrspülung ist, die nicht gegen die Ausflockungswirkung von Caleiumionen aus Calciumsulfat stabilisiert ist.

In solchen Fällen ist es ohne weiteres möglich, das Calciumsulfatmineral durch Auslaugen auszuwaschen, obwohl man es auch bequemerweise durch die Zugabe einer entsprechenden Menge Bariumcarbonat zu dem llmenit vollständig inaktivieren kann. Hier-

. durch erfolgt eine doppelte Umsetzung, die zur Folge hat, daß Iiariumcarhonat und Calciumsulfat unter Bildung von Bariumsulfat und Caleiumearbonal reagieren, die beide relativ unlöslich sind. Diese Maßnahmen sind genauer aus der US-PS 2.V;3l<ö,

■der GB-PS n()5 173 und der NF-PS 62.Wi bekannt.

Es versteht sich jedoch von selbst, daß es nicht erforderlich ist, das in dem eingesetzten llmenit vorhandene Calciumsulfat zu entfernen oder in anderer

ι Weise zu inaktivieren, wenn der llmenit zu einer gegen Calciumionenausflockung stabilen oder stabilisierten Bohrspülung auf der Grundlage eines Öls oder /u ir gendeiner anderen wäßrigen Bohrspülung /ugesel/t werden soll.

Hierzu 2 Blatt /eiclinunuen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Bohrspülung auf Grundlage von Wasser, öl oder einer Emulsion aus Wasser und Öl, die ein Verdickungsmittel und mindestens ein Beschwerungsmittel in Form eines eisenoxidhaltigen Minerals enthält, dessen Korngröße überwiegend kleiner als 44 Mikron ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspülung Ilmenit als Beschwerungsmittel enthält, dessen Korngröße zu mindestens 85 Gew.-% unter 44 Mikron liegt.

2. Bohrspülung nach Anspruch 1, mit Wasser als Basisflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülung als Verdickungsmittel einen Ton, Bentonit, Attapulgit, ein in Wasser dispergierbares organisches Kolloid, Asbest und/oder eine Mischung davon enthält.

3. Bohrspülung nach Anspruch 1, mit Öl als Basisflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülung als Verdickungsmittel Asphalt, luftgeblasenen Asphalt, Gilsonit, Fettsäureseifen, oleophilen Bentonit, oleophilen Attapulgit, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, einen natürlichen oder einen synthetischen Kautschuk, Polyisobutylen, Asbest und/oder eine Mischung davon enthält.

4. Bohrspülung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschwerungs;nittel eine Dichte von mindestens 4,3 g/cm³ aufweist.

5. Bohrspülung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Ilmenit Schwerspat, Hämatit, Zölcslin, Bleiglanz und/oder Mischungen davon als Beschwerungsmittel in der Spülung voihanden sind.

6. Verfahren zum Niederbringen von Bohrungen in unterirdische, untei Druck stehende Flüssigkeiten enthaltende Formationen, bei dem eine Bohrspülung auf der Grundlage von Wasser, öl oder einer Emulsion aus Wasser und öl mit einem Verdickungsmittel und einem eisenoxidhaltigen Mineral als Beschwerungsmittel eingesetzt wird, dessen Korngröße überwiegend kleiner als 44 Mikron ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrspülung Ilmenit als Beschwerungsmittel zugesetzt wird, dessen Korngröße zu mindestens 85 Gew.-% kleiner als 44 Mikron ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschwerungsmittel der Bohrspülung während des Bohrens fallweise zugegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Beschwerungsmittel mit einer Dichte von mindestens 4,3 g/cm¹ einsetzt.

9. Beschwerungsmittel für Bohrspülungen, bestehend aus der Mischung eines eisenoxidhaltigen Minerals mit mindestens einem weiteren Schwerstoff, deren Korngrößen überwiegend kleiner als 44 Mikron sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschwerungsmittel im wesentlichen ₍ aus l-99Gew.-% Ilmenit und 99-1 Gew.-% Schwerspat, Hämatit, Zölestin, Bleiglanz oder Mischungen davon besteht, und mindestens 85 Gew.-% der Beschwerungspartikel eine Korngröße von kleiner als 44 Mikron aufweisen. , Die Erfindung betrifft eine Bohrspülung, die insbesondere für das Niederbringen von Ölbohrungen verwendet wird, ein Beschwerungsmittel für Bohrspülungen und ein Verfahren zum Niederbringen von Bohrungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Beschwerungsmittel für Bohrspülungen sowie die damit verbundene Möglichkeit zur Steigerung der Dichte von Bohrspülungen und zur Aufrechterhaltung dieser Dichte.

ι Bekanntlich wird bei dem Rotary-Verfahren zum Niederbringen von öl- und Gas-Bohrungen ein Bohrer unter Anwendung eines hohlen Bohrgestänges, das sich bis zu der Erdoberfläche erstreckt, am Boden des Bohrloches gedreht, wobei das Gestänge einen wesentlich geringeren Durchmesser als das Bohrloch aufweist, das durch das Bohrwerkzeug gebildet wird. Eine Bohrspülung, die üblicherweise auch als Bohrschlamm bezeichnet wird, füllt das Bohrloch sowohl innerhalb als auch außerhalb des hohlen Bohrgestänges aus und wird während des Bohrens kontinuierlich durch das hohle Bohrgestänge zu dem Bohrwerkzeug gefördert, von wo es durch öffnungen austritt und dann in dem ringförmigen Raum nach oben steigt, der durch die Außenseite des Gestängerohrs und die Wandungen des Bohrlochs gebildet wird, das in gewissem Ausmaße verrohrt sein kann.

Die Hauptfunktion der Bohrspülung bzw. des Bohrschlamms besteht darin, das Bohrklein während des Bohrens an die Oberfläche zu fördern, so daß das Bohren kontinuierlich durchgeführt werden kann, was sich von dem intermittierenden Bohren stark unterscheidet, das bei dem Scilbohrverfahren angewandt wird. Die Bohrspülung bzw. der Bohrschlamm dient auch zur Kühlung des Bohrwerkzeuges und zur Schmierung der Schneidkanten des Bohrwerkzeuges und verhindert weiterhin das Eintreten von Formationsfluiden, wie öl, Gas und Salzwasser, während des Bohrens in das Bohrloch. Diese zuletzt erwähnte Funktion wird durch Aufrechterhalten eines hydrostatischen Druckunterschieds bewirkt, so daß der Druck des Bohrschlamms in einer gegebenen Tiefe größer ist als der Druck der an dieser Stelle auftretenden Formationsfluide. Zusätzlich sollte der Bohrschlamm im allgemeinen nicht in poröse Formationen eindringen, da der Schlamm wegen des in dem Bohrloch vorherrschenden höheren hydrostatischen Drucks versickern würde, wobei ein Filterkuchen auf den Wänden des Bohrlochs zurückbliebe, der schließlich das weitere Bohren beeinträchtigen oder unterbrechen könnte. Es sind eine Reihe anderer Eigenschaften und Funktionen zu erfüllen, auf die nicht genauer eingegangen zu werden braucht, da die Maßnahmen gut bekannt und in einer Reihe von Büchern und Veröffentlichungen beschrieben sind, beispielsweise in dem Buch von Walter F. Rogers »Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluids«, 3. Auflage, Houston, 1963; und das Kapitel »Drilling Fluids« in Kirk-Othmer »Encyclopedia of Chemical Technology«, 2. Auflage, New York, 1965, Bd. 7, Seiten 287-307. Auf diese Veröffentlichungen sei hiermit ausdrücklich Bezug genommen.

Die Bohrspülungen des oben beschriebenen Typs können als Grundflüssigkeit entweder öl oder Wasser enthalten, wobei jede dieser Flüssigkeiten die andere Flüssigkeit in Form einer emulgieren Phase enthalten kann. Die Bohrspülungen besitzen im allgemeinen ine gewisse Plastizität und zeigen auch ein thixotropes Verhalten, wodurch dir Aufwärtstransport des