DE2703734A1

DE2703734A1 - Bohrfluessigkeit auf oelbasis mit wasserloeslichen additiven

Info

Publication number: DE2703734A1
Application number: DE19772703734
Authority: DE
Inventors: Robert B Bennett; Warren C Mcmordie
Original assignee: Oil Base Inc
Current assignee: Oil Base Inc
Priority date: 1976-02-03
Filing date: 1977-01-29
Publication date: 1977-08-04
Also published as: FR2340360B1; FR2340360A1; IT1079475B; NL7701110A; NO770328L; DK46377A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrflüssigkeit auf ölbasis zur Verwendung unter kontaminierenden Bohrlochbedingungen mit einer kontinuierlichen ölphase, einer diskontinuierlichen Wasserphase mit etwa drei bis fünfzehn Vol.-%, einem Zusatz zum Einstellen der Dichte und einem Gelbildner.

Die Begriffe "Bohrflüssigkeit auf Ölbasis" oder"Bohrschlamm auf ölbasis" bezeichnen eine besondere Art von Bohrflüssigkeiten, bei denen öl die kontinuierliche Phase und Wasser, sofern überhaupt vorhanden, die dispergierte Phase bildet. Oftmals enthalten Bohrschlämme auf ölbasis blasenaufweisenden Asphalt und einen geringen Anteil an Wasser, insbesondere etwa 3 bis 15 Vol.-%, welch letzteres im System mit Hilfe von kaustischen Stoffen oder Kalk und Emulgatoren emulgiert ist. Bohrschlämme auf ölbasis ent-

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halten ebenso Gelbildner, die dispergierte Materialien, z.B. Zusätze zum Einstellen der Dichte, im Bohrschlammsystem in Suspension halten. Bohrschlämme auf Ölbasis unterscheiden sich von inversen Bohrschlammemulsionen im Hinblick auf den Wasseranteil, der zum Ansatz des Schlammes verwendet wird, durch die Methode zur Überwachung der Viskosität und thixotropen Eigenschaften, der Zusammensetzung des Filterkuchens und der Art der abgegebenen Flüssigkeit, die die Formation kontaminieren kann.

Inverse Emulsionen weisen eine kontinuierliche ölphase auf und enthalten wesentliche Mengen an öl, um eine Wasser-in-öl-Emulsion zu bilden; Bohrschlämme auf ölbasis enthalten niedrigere Mengen an Wasser und können selbst im wasserfreien Zustand als Bohrflüssigkeiten Verwendung finden. Andererseits erfordern inverse Emulsionen das Vorhandensein von etwas Wasser als der emulgierten oder dispergierten Phase. Derartige Schlämme sind bekannt.

Beim Einsatz von Bohrschlämmen auf ölbasis ist wesentlich; daß dispergierte Feststoffe, d.h. Zusätze zum Einstellen der Dichte, Tone, Schiefer und erbohrtes Material, im ölbenetzten Zustand dispergiert werden und daß die wässrige Phase als diskontinuierliche Phase im öl dispergiert ist. Das in den Schlämmen suspendierte feste, teilchenförmige Material ist in der Regel wasserbenetzbar und liegt bei Gegenwart von öl und Wasser vorzugsweise im wasserbenetzten Zustand vor. Die Herstellung der Emulsion und das Beibehalten des teilchenförmigen Materials im ölbenetzten

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Zustand wird durch die Zugabe von bekannten Emulgatoren ermöglicht.

In der US-PS 3.099.624 ist die Verwendung von öllöslichen Dialkylarylsulfonaten als Emulgator und Dispersionsmittel für Bohrflüssigkeiten auf ölbasis beschrieben. Die US-PS 3.642.623 beschreibt die Verwendung von Zusätzen mit einem öllöslichen sowie einem wasserlöslichen Dispersionsmittel zur Verwendung in Verbindung mit Bohrschlämmen auf ölbasis oder inversen Emulsionssystemen. Der Kombinationszusatz nach der letztgenannten PS ist insbesondere im Hinblick darauf ausgelegt, die Bohrflüssigkeiten gegen einen Verlust der Theologischen Eigenschaften bei Vorliegen einer Verunreinigung mittels Kalzium- und Magnesiumsalzen zu stabilisieren.

Es scheint, daß die in Bohrschlämmen auf ölbasis verwendeten Emulgatoren eine große Anzahl oberflächenaktiver Stoffe beinhalten, daß sie sich jedoch zumindest teilweise in jedem Fall auf öllösliche oberflächenaktive Stoffe verlassen. Weiterhin hat es den Anschein, daß derartige öllösliche oberflächenaktive Stoffe zur Beibehaltung des dispergierten Materials im ölbenetzten Zustand notwendig sind.

Die öllöslichen oberflächenaktiven Stoffe liegen jedoch in aller Regel flüssig vor. Beispielsweise sind die Dialkylarylsulfonate nach der US-PS 3.099.624 Flüssigkeiten. Gleichermaßen ist der

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öllösliche Teil des Additivsystems nach der US-PS 3.642.623 ein flüssiges, äthoxyliertes Alkylphenol.

Selbst dann, wenn ein Loch mit einem Bohrschlamm auf Wasserbasis oder mit einem inversen Schlamm erbohrt wird, werden häufig Bohrschlämme auf Ölbasis als Flüssigkeiten zum Lösen steckengebliebener Bohrgestänge herangezogen. Es ist zwar wünschenswert, einen Vorrat an Bohrschlamm auf ölbasis an der Bohrstelle für den Fall eines Steckenbleibens des Bohrgestänges bereitzuhalten. Trotzdem ist es jedoch schwierig, unpraktisch und kostspielig, einen fertiggemischten, flüssigen Bohrschlamm lediglich für solche Fälle bereitzuhalten. Die Komponenten eines normalen Bohrschlamms auf ölbasis beinhalten Dieselöl, pulverisierten, blasenaufweisenden Asphalt, einen kaustischen Stoff oder Kalk, einen Gelbildner, wie Stearinsäure, um den Schlamm mit einer Gelstruktur zur Aufnahme und Suspendierung teilchenförmigen Materials zu versehen, sowie die Emulgatoren. Da der Asphalt, der Gelbildner und der Kalk pulverförmiges Material sind, das leicht in Säcken abgepackt werden kann, besteht das Bestreben, auch einen festen, pulverförmigen oberflächenaktiven Stoff als Emulgator oder Dispersionsmittel verwenden zu können. Wenn ein solcher Emulgator oder ein solches Dispersionsmittel gefunden würde, könnten alle Komponenten eines Bohrschlamms auf ölbasis mit den genauen Anteilen vorgemischt und abgepackt werden. Sodann wäre nur die Zugabe von öl und Wasser notwendig, um eine Lösungsflüssigkeit (spotting fluid) für steckengebliebene Rohre oder sogar einen

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- 7 -vollständigen Bohrschlairan auf ölbasis anzusetzen.

Bisher wurde versucht, einen abpackbaren Bohrschlamm auf ölbasis dadurch herzustellen, daß man die flüssigen Dispersionsmittel an der Oberfläche von Materialien, wie Kieselgur od. dgl., adsorbierte. Nach längerer Lagerung kommt es jedoch zum "Ausbluten" des flüssigen Dispersionsmittels aus dem Kieselgur, wodurch häufig ein Zusammenbacken des abgepackten Materials hervorgerufen wird, welches sodann schwierig zu handhaben ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Bohrflüssigkeit der eingangs genannten Art zu schaffen, die bis auf die flüssigen Bestandteile, wie Ul und Wasser, im trockenen Zustand abpackbar ist und somit über lange Zeit auf Vorrat gehalten werden kann. Diese Aufgabe 1st gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Bohrflüssigkeit einen einzigen grenzflächenaktiven Stoff mit einer kleinen Menge eines wasserlöslichen Monoalkylarylsulfonats aufweist, wobei die Alkylgruppe 8 bis 16 Kohlenstoff atome enthält und die SuIfonatmenge so bemessen ist, daß der Zusatz zum Einstellen der Dichte im ölbenetzten Zustand verbleibt.

Die trockenen Bestandteile der erfindungsgemäßen Bohrflüssigkeit können entsprechend den zu erwartenden Bedingungen vorgemischt und beispielsweise in Säcken abgepackt werden. Nach Zugabe der einzig notwendigen flüssigen Bestandteile öl und Wasser bewirkt

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die erfindungsgemäße Bohrflüssigkeit überaus wirksam eine Dispersion der festen Bestandteile sowie des festen, erbohrten Materials im ölbenetzten Zustand auch in Anwesenheit verschiedener Arten wässriger Verunreinigung.

Mit besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäß vorgesehene Monoalkylarylsulfonat ein Monoalkylbenzolsulfonat. Dieses wird dann in der Bohrflüssigkeit auf Ölbasis verwendet. Als kontinuierliche Phase liegt die ölphase vor; die Wasserphase ist die diskontinuierliche Phase. Die erfindungsgemäße Bohrflüssigkeit weist weiterhin Zusätze zu Einstellung der Dichte sowie Gelbildner auf/ die, wie erwähnt, die Zusätze zur Einstellung der Dichte und anderes teilchenförmiges Material in der Flüssigkeit in Suspension halten. Erfindungsgemäß wird das wasserlösliche Monoalkylbenzolsulfonat in geringen Mengen von etwa 5,7 bis 50 kg/m verwendet und zwar unter dem Aspekt, daß das teilchenförmige Material der Bohrflüssigkeit im ölbenetzten Zustand gehalten wird.

Überraschenderweise hält dieser wasserlösliche, oberflächenaktive Stoff als einziges Dispersionsmittel in der erfindungsgemäßen Bohrflüssigkeit das teilchenförmige Material in einem ölbenetzten und nicht in einem wasserbenetzten Zustand. Weiterhin hält das wasserlösliche Monoalkylbenzolsulfonat gemäß der Erfindung diesen ölbenetzten Zustand des teilchenförmigen Materials auch in Gegenwart von verschiedenen Verunreinigungen einschließlich durch Wasser, Chromlignosulfate und Alkalimetallsalze des Kalziums

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und Magnesiums aufweisende Salzlösungen bei. Die Bohrflüssigkeiten auf ölbasis gemäß der Erfindung, die also derartige wasserlösliche Materialien beinhalten, zeigen weiterhin gute Stabilität nach einer Alterung, selbst bei höheren Temperaturen.

Die wasserlöslichen Zusätze gemäß der Erfindung sind darüberhinaus zum Ansetzen von Lösungsflüssigkeiten od. dgl. zum Lösen steckengebliebener Gestänge überaus gut geeignet. Bei Bohrschlämmen, die sich im kontinuierlichen Bohreinsatz befinden, ist es oft erforderlich, kontinuierlich Dispersionsmittel aufgrund eintretender zusätzlicher Verunreinigung zuzugeben. Es wurde jedoch gefunden, daß beim überschreiten einer Konzentration von etwa 50 kg/m des wasserlöslichen Dispersionsmittels gemäß der Erfindung die Viskosität der Bohrflüssigkeit in unerwünschtem Maße ansteigt. Dementsprechend soll eine höhere Konzentration als die angegebene vermieden werden.

Bei Bohrflüssigkeiten, die nur mäßige Mengen an Verunreinigungen aufnehmen müssen, oder bei Lösungsflüssigkeiten, die rings um ein steckengebliebenes Bohrrohr od. dgl. zum Lösen des Bohrstrangs niedergebracht werden, sind die wasserlöslichen Additiv« gemäß der Erfindung überaus nützlich und bequem, da sämtliche Bestandteile der Bohrflüssigkeiten mit Ausnahme des Dieselöls vorgepackt werden können.

Wesentlicher Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die

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neuartige Verwendung der beschriebenen, wasserlöslichen Zusätze in Bohrflüssigkeiten auf ölbasis.

Der Monoalkylarylsulfonatzusatz ist nur bei Gegenwart von Wasser wirksam. In der Regel ist ein Wassergehalt von etwa 5 bis 15 Vol.-% der Bohrflüssigkeit auf ölbasis am wirksamsten, wenn der wasserlösliche Zusatz in einer Menge von lediglich etwa 50 kg/m in Abhängigkeit von der Menge des vorliegenden Wassers.

Die gemäß der Erfindung verwendeten Sulfonate schließen die Monoalkylarylalkalimetallsulfonate ein. Bevorzugte Dispersionsmittel sind die Monoalkylbenzolsulfonate mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette. Besonders bevorzugt wird das Dodezylbenzolnatriumsulfonat, obgleich das Dodezylbezolkaliumsulfonat ebenfalls wirksam ist. Bohrflüssigkeiten auf ölbasis, die gemäß der Erfindung zum Einsatz gelangen, sind an sich bekannt und enthalten Dieselöl, blasenaufweisenden Asphalt, gelöschten Kalk, einen Gelbildner, wie Stearinsäure od. dgl., ein Dispersionsmittel zur Beibehaltung der Feststoffe im ölbenetzten Zustand und Zusätze zum Einstellen der Dichte, wie Barit, Eisenoxid, Kalkstein od. dgl. In der Regel weisen Bohrflüssigkeiten auf ölbasis ebenso einen Emulgator auf, z.B. Naphthensäure. Letztere ist jedoch wiederum flüssig und kann somit nicht vorgemischt und trocken abgepackt werden, weshalb sie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung nicht zum Einsatz gelangen kann. Offensichtlich wird der Emulsionscharakter der erfindungsgemäßen Bohrflüssigkeit

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in ausreichendem Maße durch die natürlichen Emulgatoren in dem Asphalt und/oder durch das augenscheinliche Emulsionsvermögen des wasserlöslichen Dispersionsmittels gemäß der Erfindung, dem Monoalkylarylsulfonat aufrechterhalten. Infolgedessen sollte die Naphthensäure nicht bei abgesackten Zusammensetzungen nach der Erfindung Verwendung finden.

Der nach der Erfindung verwandte Alkylarylsulfonatzusatz unterscheidet sich wesentlich von herkömmlichen Zusätzen, insbesondere im Hinblick auf seine Wasserlöslichkeit und seine feste Form. Der Fachmann erkennt, daß die vorstehenden Eigenschaften eine Vormischung und ein Abpacken dieser Sulfonatzusätze ermöglichen, wodurch eine bequeme Lagermöglichkeit und ein einfacher Ansatz der Bohrflüssigkeit ermöglicht wird. Die Erfindung ist anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele

Die Bohrschlammproben für die folgenden Beispiele wurden wie folgt hergestellt: 10Og eines Asphaltrückstandes bestehend aus 60 g Blasen aufweisenden Asphalt und 40 g Dieselöl wurden mit 11 g Kalk, 1 g Naphtensäure und 3,5 g Stearinsäure vermischt.

Sodann wurden 5 Vol.-% Wasser in diese Mischung eingemischt und 240 cm Dieselöl hinzugegeben um einen einzigen Laborstandard an unbelastete^Bohrflüssigkeit auf ölbasis zu bilden.

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Von diesem Laborstandard wurde Bohrflüssigkeit mit der gewünschten Dichte durch Zugabe von Barit und Einmischen hergestellt. In der Regel mußten geringe Mengen Dieselöls mit dem Barit zugegeben werden. Beispielsweise wurden zur Herstellung von Bohrschlamm mit einer Dichte von 2,2 kg/1 85 Teile unbelasteten. Bohrschlamms, der wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde, mit 15 Teilen Dieselöl vor der Zugabe von Barit vermischt.

Beispiele 1 bis 4

Um die Funktion von wasserlöslichen Monoalkylarylnatriumsulfonate mit ähnlichem wasserlöslichen Alkylarylnatriumsulfonat vergleichen zu können, wurde eine Anzahl von Proben mit einer Dichte von 2,2 kg/1 hergestellt (siehe oben) und mit verschiedenen Sulfonaten einer äquivalenten Konzentration von 10,7 kg/m behandelt. Jede Probe wurde untersucht auf plastische Viskosität (PV) , Fließpunkt (YP) (yield point) und die IO-Sekunden-und-10-Minuten-Gelfestigkeit mittels eines FANN Meters (Modell 35) bei 65,5 ⁰C. Die elektrische Stabilität (ES) zeigt die Durchschlagsspannung der Emulsion und ist folglich ein Maß der Festigkeit der Emulsion.

Die Resultate ergeben sich aus der Tabelle 1.

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TABELLE 1 Beispiel Probe

PV g/cmsec

10,725 kg/m Monoalkylarylnatrium- 0,67 sulfonat

10,725 kg/m³ modifiziertes anioni- 0,78 sches Natriumsulfonat

10,725 kg/m³ Natriumsulf onat von Alkylarylbenzoid 1,13

10,725 kg/m³ Natriumsulfonat von Alkylarylbenzoid 1,oo

^YP 2 kg/n/	Gel, 10V10· kg/m²	ES Volt
0,781	0,34/0,98	1200
1,269	0,34/1,32	1200

3,611

4,392

1,22/2,64

1,66/4,05

1200

Die Ergebnisse zeigen, daß jeder Zusatz wirksam war, wobei die ersten beiden Beispiele die besseren Ergebnisse zeigten. Darüberhinaus war die elektrische Stabilität aller Proben besser als mit dem Meßgerät angezeigt werden konnte, was auf eine ausgezeichnete Emulsionsfestigkeit hinweist.

Beispiele 5 bis 8

Es wurden Proben wie bei den Beispielen 1 bis 4 hergestellt, die zusätzlich mit 12 Vol.-% Chromlignosulfat (CLS) verunreinigt wurden. Die Untersuchungen wurden nach einem warmen Walzen während 16 Stunden bei 149 ⁰C ausgeführt.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

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Beispiel Probe TABELLE Verunreinigung vor Warmwalzprufungen

nach Warmwalzprüfungen bei 149 ⁰C - 16 h

PV YP §el,1O^/1O' ES PV YP §el,10^/1O¹ES g/cmsec kg/m kg/m Volt g/cmsec kg/m kg/m Volt

10,725 kg/m Monoalkyl-

arylnatriumsulfonat 12 Vol.-% CLS 1,06 1,66 0,537/- 230 0,95 2,538 0,63/2,05 230

10,725 kg/m modifiziertes anionisches Natriumsulfat^¹·"* ^CLS umgekippt umgekippt

10,725 kg/m Natriumsulf onat von Alkylaryl- 12 Vol.-% CLS benzoid umgekippt

umgekippt

10,725 kg/m Natrium 12 Vol.-% CLS umgekippt

umgekippt

Die überraschenden Ergebnisse zeigen, daß das Monoalkylarylnatriumsulfonat den Schlamm gegen die Chromlignosulfatverunreinigung stabilisierte, während die mit anderen ähnlichen wasserlöslichen Alkylarylnatriumsulfonaten nicht der Fall ist; der Schlamm "kippte um", d.h. es erfolgte eine erhebliche Phasentrennung unter Benetzung der Feststoffe mit Wasser (Beispiele 6 bis 8).

Beispiele 9 bis 19

Um die Funktion des wasserlöslichen Zusatzes Dodezylbenzolnatriumsulfonat im Gegensatz zu dem öllöslichen Zusatz, wie Dodezylbenzolnatriumsulfonat, zu veranschaulichen, wurde eine Grundmischung aus 350 cm Dieselöl mit 800 g Barit hergestellt. Diese Grundmischung - keine Bohrflüssigkeit - wurde mit verschiedenen Zusätzen in äquivalenten Mengen zu 5,7 kg/m behandelt und mit verschiedenen Beträgen an Wasser verunreinigt. Die Proben wurden auf ihrejrheologischen, also ihre Fließeigenschaften untersucht, und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 enthalten.

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2 7 η 3 7 3 A

- 16 TABELLE 3

Beispiel 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

öllösl.

Additiv 0 5,72 0 5,72 0 5,72 0 5,72 0 5,72 0

wasserlösl.

Additiv 0 0 5,72 O 5,72 0 5,72 0 5,72 0 5,72

Wassergehalt 0 0 O 2 2 4 4 10 10 20 20

g/cmsec 0,22 0,25 0,24 0,24 0,27 0,29 0,25 0,35 0,26 F" 30

YP j I

kg/m 34 0 24 5 1 14 3 40 8 P" 16

" umgekippt

Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß der wasserlösliche Zusatz
für seine Wirksamkeit das Vorhandensein von Wasser erfordert.
Darüberhinaus erbrachte der wasserlösliche Zusatz eine bessere
Leistung als das öllösliche Additiv.

Beispiele 20 und 21

Zur Veranschaulichung der Fähigkeit des wasserlöslichen Zusatzes Dodezylbenzolnatriumsulfonat Bohrschlamm gegen Kalziumchloridver unreinigung im Vergleich zu dem öllöslichen Zusatz Didodezylbenzolnatriumsulfonat zu stabilisieren, wurde eine Anzahl von 2,2
kg/1 Schlammproben gemäß Beispiel 1 hergestellt und mit verschie

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denen Zusätzen äquivalent zu 2,8 kg/m behandelt, mit 5 Vol.-% einer wässrigen Lösung, die 350.000 ppm Kalziumchlorid enthielt, verunreinigt und sodann auf ihre rheologischen Eigenschaften untersucht, sodann während 16 Stunden bei 149 C warmgewalzt und schließlich erneut auf die rheologischen Eigenschaften geprüft. Sodann wurde jede Probe mit einer zusätzlichen Menge des Zusatzes in einem 11,4 kg/m äquivalenten Betrag behandelt, auf die rheologischen Eigenschaften untersucht, bei Raumtemperatur über 16 Stunden gealtert und erneut auf die rheologischen Eigenschaften untersucht.

Die gefundenen Ergebnisse finden sich in Tabelle 4.

	TABELLE 4	21
Beispiel	20	wasserlöslich
Additiv	öllöslich
vor Warmwalzprüfung:		0,73
PV, g/cmsec	0,76	0,683
YP, kg/m²	1,562	0,195/0,342
GEL, 10-/10¹ kg/m²	0,195/0,390	1400
ES, Volt	1400

nach Warmwalzprüfung: (bei 149,25 ⁰C - 16 h)

PV,	g/cmsec	kg/m²	F "
YP,	kg/m²		L
GEL	, 10"/1O¹		I
		-P-"
ES,	Volt	0

0,81 1,171 0,195/0,342

1600

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Fortsetzung: Tabelle nach Wiederbehandlung zusätzlich mit 11,4 kg/m^J Additiv:

PV,	g/cmsec	kg/m²	0,71	0,	75
YP,	kg/m²	16 Stunden bei	2,001	0,	586
GEL,	10"/1O¹		0,195/0,342	0,	244/
nach	Altern		Raumtemperatur
PV,	g/cmsec	kg/m²	0,26	0,	75
YP,	kg/m²	7,027	0,	781
GEL,	10"/1O¹	0,195/0,342	o,	244/

" umgekippt

Die Ergebnisse zeigen, daß beide Additive im Hinblick auf eine Stabilisierung des Schlammes gegen Kalziumchloridverunreinigung vor dem Warmwalzen gleichermaßen wirksam sind. Die Fließeigenschaften des wasserlöslichen Zusatzes änderten sich jedoch durch das Warmwalzen offenkundig nicht, während der öllösliche Zusatz "umkippte", d.h. nicht in der Lage war, die Feststoffe im ölbenetzten Zustand zu halten. Nach erneuter Behandlung zeigten beide Additive ähnliche Theologische Eigenschaften.

Beispiele 22 und

Zum Vergleich der Wirksamkeit des wasserlöslichen Zusatzes

Dodezylbenzolnatriumsulfonat mit einem öl- und wasserlöslichen

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Zusatz, der 0,5 g Nonylphenolmonoäthoxylat und 0,5 g phthalsäuremodifiziertes Coco-Xthanolamid (phthalic modified cocoethonolamide) und sulfierte Oleinsäure im Gewichtsverhältnis von 85:15 aufwies, wurde eine Anzahl von 2,2 kg/1 Schlammproben wie im Beispiel 1 beschrieben, hergestellt. Sie wurden mit verschiedenen Zusätzen äquivalent zu 34,3 kg/m behandelt, mit 5 Vol.-% einer wässrigen Lösung, die 350.000 ppm Kalziumchlorid enthielt verunreinigt, weiterhin mit 12 Vol.-% Chromlignosulfat, während 120 Stunden bei 149 C warmgewalzt und anschließend auf ihre Theologischen Eigenschaften getestet. Beide Additive zeigten gleiche Wirksamkeit bei der Stabilisierung gegen die genannten Kontaminanten. Die Tabelle 5 zeigt die gewonnenen Ergebnisse.

Beispiel Additiv:

PV, g/cmsec

YP, kg/m² GEL, 10"/1O¹ kg/m'

TABELLE 5	23
22	öl- und wasserlösl
wasserlöslich	0,92
1,0	0,976
0,976	0,146/0,195
0,195/0,293

Beispiele 24 bis 29

Zum Vergleich der Wirksamkeit des wasserlöslichen Zusatzes Dodezylbenzolnatriumsulfonat mit dem öl- und wasserlöslichen Zusatz aus 0,5 g Nonylphenolmonoathoxylat und 0,5 g phthalsäuremodifiziertes Coco-Äthanolamid sowie sulfierter Oleinsäure

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im Gewichtsverhältnis von 85:15 wurde eine Serie von Proben einer Dichte von jeweils 1,2, 1,7 und 2,2 kg/1 hergestellt.

Die Schlammproben mit dem wasserlöslichen Zusatz wurden im Labor mit den gleichen Anteilen hergestellt, wie die handelsüblichen, abgepackten Bestandteile dem Dieselöl, Wasser und Barit zugemischt werden. Diese handelsüblichen, in 25 kg-Säcken erhältlichen Bestandteile bestehen aus 15,6 kg Asphalt, 3,9 kg Kalk, 1,2 kg Stearinsäure, 2,3 kg Dodezylbenzolnatriumsulfonat und 1,95 kg Kieselgur. Zur herstellung eines Schlammes mit einer Dichte von 2,2 kg/1 wurde der Inhalt von 90 25 kg-Säcken 9.240 1 Dieselöl, 554 1 Wasser und einem entsprechenden Betrag an Barit zugemischt, um auf diese Weise das gewünschte Gewicht zu erhalten.

Die den öl- und wasserlöslichen Zusatz enthaltenden Schlammproben wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt, und mit dem Additiv behandelt, wodurch sich die Konzentrationen gemäß Tabelle 6 einstellten.

Alle Proben wurden auf ihre Theologischen Eigenschaften untersucht, mit 50 cm eines Schlammes auf Wasserbasis kontaminiert, sodann wurden die Theologischen Eigenschaften bestimmt, während 16 Stunden bei 149 C warmgewalzt und sodann erneut auf Fließeigenschaften geprüft. Die Probe mit dem wasserlöslichen Zusatz (Beispiel 24) zeigte bei einem Schlamm von 1,2 kg/1 Eigenschaften,

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die mit der mit dem öl- und wasserlöslichen Zusatz (Beispiel 25) vergleichbar waren. Bei dem 1,7 kg/1 Schlamm war der wasserlösliche Zusatz (Beispiel 26) wirksamer als der öl- und wasserlösliche Zusatz (Beispiel 27) mit Ausnahme, die durch die größere elektrische Stabilität in letzterem Fall angezeigt wurde. Bei dem 2,2 kg/1 Schlamm zeigte der wasserlösliche Zusatz (Beispiel 28) erheblich bessere Ergebnisse als der öl- und wasserlösliche Zusatz (Beispiel 29), der nach Verunreinigung mit dem Schlamm auf Wasserbasis zu viskos wurde, um auf Theologische Eigenschaften untersucht zu werden; nach dem Warmwalzen während 16 Stunden bei 149 C "kippte er um".

Zur Wiederherstellung der Theologischen Eigenschaften der mit dem öl- und wasserlöslichen Zusatz versehenen Proben wurden diese erneut mit unterschiedlichen Mengen Naphthensäure behandelt, die in Tabelle 6 mit (V) bezeichnet ist, sowie einem zusätzlichen öl- und wasserlöslichen Additiv, das in der Tabelle 6 mit (A) bezeichnet ist. Die Proben mit wasserlöslichen Zusatz wurden erneut mit unterschiedlichen Mengen dieses wasserlöslichen Zusatzes behandelt; sodann wurden alle Proben auf ihre rheologischen Eigenschaften getestet, 16 Stunden lang bei 149 C warmgewalzt und erneut hinsichtlich ihrer rheologischen Eigenschaften untersucht.

Die in Tabelle 6 wiedergegebenen Ergebnisse zeigen, daß die Wirksamkeit des wasserlöslichen Zusatzes vergleichbar mit der

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des öl- und wasserlöslichen Zusatzes nach dem Stand der Technik ist.

TABELLE 6

Bei spiel	spez. Gewicht kg/1
	1,2
24	1,2
25	1,7
26	1,7
27	2,2
28	2,2
29

24	1,2
25	1,2
26	1,7
27	1,7
28	2,2
29	2,2

vor der Kontaminierung mit Schlamm auf Wasserbasis

Behänd- PV YP ₂ 1O¹¹G^L lung ., g/cm kg/m kg/m kg/m see

23,338 0,39 0,781 0,146

5,434 0,27 0,732 0,195

18,962 0,44 0,683 0,146

8,008 0,42 0,976 0,244

13,127 0,66 1,269 0,439

16,216 0,62 1,171 0,342

nach Kontaminierung mit Schlamm auf Wasserbasis

Beobachtungen

Aussehen

ES
Volt

■Η
(O -P

U φ

U -H

suchung möglich

nach Warmwalzen 16 h bei 149 C

23,338 0,33 0,683 0,146 200

5,434 0,29 0,586 0,146 240

18,962 0,64 1,659 0,390 240

8,008 0,62 1,171 0,195 360

13,127 1,12 3,025 0,488 160

16,216 umgekippt O

glatt glatt glatt glatt glatt glatt

24	1,2	23,338	0,42	1,074	0,195	160	glatt
25	1,2	5,434	0,37	1,122	0,244	400	glatt
26	1,7	18,962	0,56	1,415	0,244	60	glatt
27	1,7	8,008	0,64	2,684	0,732	440	leicht körnig
28	2,2	13,127	0,79	1 ,708	0,390	10	glatt
29	2,2	16,216	zu viskos,	keine Unter-	0	sehr körnig

glatt

leicht körnig

sehr körnig

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Fortsetzung der Tabelle 6

nach der Wiederbehandlung

24	1,2	0	0,33	0,683	0,146	200	glatt
25	1,2	5,72(V) 5,72(A)	'0,28	0,781	0,146	240	glatt
26	1,7	11,44	0,68	1 ,659	0,390	240	glatt
27	1,7	5,72(V) 5,72(A)	'0,55	1,220	0,293	480	glatt
28	2,2	17,16	0,92	2,538	0,586	240	glatt
29	2,2	5,72(V) 5,72(A)	'0,09	2,538	0,390	480	glatt

erneute Wlederbehandlung Warmwalzen 16 h bei 149°C

24	1,2
25	1,2
26	1,7
27	1,7
28	2,2
29	2,2

O	0,47	1,025	0,195
5,72(V) 5,72(A)	'0,34	0,634	0,146
11,44	0,82	2,44	0,488
5,72(V) 5,72(A)	'0,58	1,659	0,195
17,16	1,19	4,246	1,269
5,72(V) 5,72(A)	'0,95	2,294	0,244

280 glatt

400 glatt

240 glatt

⁴⁰° glatt

100 glatt

400 glatt

Die Erfindung bringt eine erhebliche Verbesserung bisher bekannter Bohrflüssigkeiten auf ölbasis durch die Zugabe von festem, wasserlöslichem Monoalkylarylsulfonat. Dieses kann mit anderen Bestandteilen mitlAusnahme von Dieselöl/ Wasser und ggf. einem Zusatz zur Einstellung der Dichte vorgemischt und abgepackt werden. Hierdurch wird die Lagerung und Handhabung der Zusammensetzung erheblich erleichtert.

709831/0775

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Bohrflüssigkeit auf ülbasis zur Verwendung unter kontaminierenden Bohrlochbedingungen mit einer kontinuierlichen ölphase, einer diskontinuierlichen Wasserphase mit etwa drei bis fünfzehn Vol.-%, einem Zusatz zum Einstellen der Dichte und einem Gelbildner, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen einzigen grenzflächenaktiven Stoff mit einer kleinen Menge eines wasserlöslichen Monoalkylarylsulfonats aufweist, wobei die Alkylgruppe 8 bis 16 Kohlenstoffatome enthält und die Sulfonatmenge so bemessen ist, daß der Zusatz zum Einstellen der Dichte im ölbenetzten Zustand verbleibt.

2. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monoalkylarylsulfonat ein Monoalkylbenzolsulfonat ist.

3. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monoalkylarylsulfonat in einer Menge von etwa 5,7 bis 50 kg/m vorgesehen ist.

4. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche ölphase mit teilchenförmigen!,

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270373A

- 2 blasenaufweisendem Asphalt versehen 1st.

5. Mischung fester Bestandteile zur Zugabe zu Dieselöl, Wasser und einem Mittel zur Einstellung der Dichte zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit auf ölbasis zur Verwendung beim Bohren oder Zentrieren beim Freimachen festsitzender Bohrgestänge, welche Mischung blasenaufweisenden Asphalt, gelöschten Kalk, einen Gelbildner und einen einzigen grenzflächenaktiven Stoff mit einem wasserlöslichen Monoalkylbenzolsulfonat aufweist, wobei die Alkylgruppe 8 bis 16 Kohlenstoffatome aufweist und das Sulfonat in der angesetzten Bohrflüssigkeit auf ölbasis In einer Menge von etwa 5,7 bis 17,5 kg/m vorhanden ist und das Kation des Sulfonats entweder Kalium oder Natrium ist.

6. Mischung fester Bestandteile nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile trocken abgepackt sind.

7 0 9 8 31/0775