DE69614287T2

DE69614287T2 - Zusammensetzungen enthaltend ein Acrylamid enthaltendes Polymer und Verwendung

Info

Publication number: DE69614287T2
Application number: DE69614287T
Authority: DE
Inventors: George T. Muller; Bharat B. Patel
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2016-02-21
Also published as: CN1136576A; NO311980B1; US5693698A; CN1065889C; DK0728826T3; EP0728826B1; DE69614287D1; EP0728826A1; CA2161916C; US5684075A; NO960673D0; BR9600777A; NO960673L; CA2161916A1; AR000977A1

Description

Hinterrund der Erfindung

Auf Wasser basierende Fluide, wie beispielsweise Bohrspülungen, Brechfluide, Grubenfluide, auf Wasser basierende Metallbearbeitungsfluide, Lebensmittelzusatzstoffe und Anstrichfarben auf Wasserbasis, sind bei einer Vielzahl von industriellen Anwendungen nützlich. Den Fachleuten der Bohrtechnik ist hinreichend bekannt, unterirdische Depots natürlicher Ressourcen, wie Gas, geothermischer Dampf oder Öl, anzubohren; insbesondere beim Bohren durch das Dreh- oder Rotary-Verfahren, wobei die Bohrabfälle aus dem Bohrloch entfernt werden müssen, ist die Verwendung einer Bohrspülung notwendig.
Die Verwendung von Fluiden auf Wasserbasis beispielsweise in Aufwältigungs- und Verrohrungsfluiden bei Ölfeldarbeiten ist den Fachleuten ebenfalls hinreichend bekannt. Aufwältigungsfluide sind diejenigen Fluide, die während der Hilfsarbeiten in einem gebohrten Loch verwendet werden. Solche Hilfsarbeiten umfassen Entfernung von Rohren, Austausch einer Pumpe, Reinigung von Sand oder anderen Ablagerungen, Bohrlochmessungen, etc. Die Aufwältigung umfaßt auch weitgehend Schritte, die bei der Vorbereitung eines existierenden Loches zur Sekundär- oder Tertiär-Förderung angewandt werden, wie Polymerzugabe, micellares Fluten, Dampfinjektion.
Verrohrungsfluide sind diejenigen Fluide, die während des Bohrens und während der Schritte der Verrrohrung oder Wiederverrohrung des Loches eingesetzt werden. Der Verrohrungsvorgang kann das Perforieren der Verrohrung, das Einsetzen der Rohrleitungen und der Pumpe etc. umfassen. Sowohl die Aufwältigungs- als auch die Verrohrungsfluide werden teilweise zur Kontrolle des Bohrlochdrucks, zur Unterbindung der Entleerung des Lochs während der Verrohrung oder Aufwältigung oder zur Verhinderung des Einstürzens der Verrrohrung durch Überdruck verwendet.
Auf Öl oder Kohlenwasserstoff basierende Bohrspülungen wurden bisher in der Regel zum Bohren von stark hydratisierbarer Formationen oder Schiefertonen verwendet. Diese Bohrspülungen auf Öl- oder Kohlenwasserstoffbasis, die mindestens einen Kohlenwasserstoff als flüssigen Träger enthalten, können allerdings nicht in einigen Bereichen, wobei Umweltauflagen eine Rolle spielen, eingesetzt werden. Auf Wasser basierende Bohrspülungen wären darum die Fluide der Wahl.
Obwohl viele auf Wasser basierende Bohrspülungen zum Durchbohren von Schiefertonen oder stark hydratisierbaren Formationen verwendet worden sind, erbrachte keine eine so gute Leistung wie Fluide auf Öl- oder Kohlenwasserstoffbasis. Obwohl neuerdings einige synthetische Fluide auf Flüssigkeitsbasis, die Ester, Polyolefine oder Glycole enthalten, beim Bohren der Schiefertone oder der stark hydratisierbaren Formationen mit begrenztem Erfolg eingesetzt wurden, sind diese Fluide auf Flüssigkeitsbasis in der Regel nicht kostengünstig, da sie zu teuer sind.
Zusätzlich wurde gefunden, daß viele Hilfsstoffe für auf Wasser basierende Fluide die wirksame Fluidverlustkontrolle bereitstellen, die Viskosität erhöhen, das Bohrklein zurückhalten, oder Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon der auf Wasser basierenden Fluide bereitstellen, wenn die Fluide beim Bohren einer unterirdischen Formation verwendet werden und weniger als etwa 2000 mg/l Calciumchlorid enthalten. Da die Calciumchlorid-Konzentration jedoch zunimmt, nimmt die Wirksamkeit dieser Hilfsstoffe, insbesondere zur Aufrechterhaltung der Rheologie und der Wasserverlustkontrolle, deutlich ab. Darum ist die Entwicklung eines verbesserten Fluides auf Wasserbasis oder eines Hilfsstoffes hiervon und eines Verfahrens zur Verwendung dieser Fluide oder Hilfsstoffe sehr wünschenswert.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Hilfsstoffes, der in einem Fluid auf Wasserbasis geeignet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Fluides auf Wasserbasis mit den Merkmalen eines Fluides auf Ölbasis, das zum Bohren eines Schiefertons oder einer stark hydratisierbaren Formation geeignet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Fluides auf Wasserbasis zur Verwendung als Bohrspülung. Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Zusammensetzung, die als Bohrspülung verwendet werden kann, wobei die Bohrspülung mindestens 1000, vorzugsweise 5000, mehr bevorzugt 10000, noch mehr bevorzugt 25000 und besonders bevorzugt 50000 mg/l Calciumchlorid enthält. Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale werden in der nachstehenden Offenbarung der Erfindung deutlicher.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, die ein acrylamidhaltiges Polymeres, welches Grundbausteine enthält, die sich von mindestens zwei Monomeren ableiten, ein Polypropylenglycol und gegebenenfalls ein Polysaccharid enthält, wobei das acrylamidhaltige Polymere, Polypropylenglycol und Polysaccharid jeweils in einer zur Durchführung der Kontrolle des Fluidverlustes einer auf Wasser basierenden Zusammensetzung ausreichenden Menge vorhanden sind.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Zusammensetzung auf Wasserbasis bereitgestellt, die als Bohrspülung verwendet werden kann, wobei die Zusammensetzung Calciumchlorid, ein acrylamidhaltiges Polymeres, welches Grundbausteine enthält, die sich von mindestens zwei Monomeren ableiten, ein Polypropylenglycol und gegebenenfalls ein Polysaccharid enthält, wobei das acrylamidhaltige Polymere, Polypropylenglycol und Polysaccharid jeweils in einer zur Durchführung der Kontrolle des Fluidverlustes einer auf Wasser basierenden Zusammensetzung ausreichenden Menge vorhanden sind.
Nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verwendung eines Fluides auf Wasserbasis, das die Merkmale eines Fluides auf Ölbasis aufweist, zur Verwendung beim Bohren eines Schiefertons oder einer stark hydratisierbaren Formation bereitgestellt. Das Verfahren umfaßt das Zusammenbringen des Schiefers oder der Formation mit einer Zusammensetzung, die Calciumchlorid, ein acrylamidhaltiges Polymeres, ein Polypropylenglycol und gegebenenfalls ein Polysaccharid enthält, wobei das acrylamidhaltige Polymere, Polypropylenglycol und Polysaccharid jeweils in einer zur Durchführung der Kontrolle des Fluidverlustes einer auf Wasser basierenden Zusammensetzung ausreichenden Menge vorhanden sind.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Nach der ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein Fluid-Hilfsstoff bereitgestellt. Der Hilfsstoff enthält ein acrylamidhaltiges Polymeres mit Wiederholungseinheiten, die sich von mindestens zwei Monomeren ableiten, ein Polypropylenglycol und ein Polysaccharid. Der Begriff "hydratisierbare Formation" wird hier, wenn nicht anderweitig angegeben, für Schiefertone angewandt. Der Begriff "Schieferton", wie bei der Erfindung angewandt, bedeutet, wenn nicht anderweitig angegeben, eine weiche und leicht dispergierbare Formation, die, wenn sie naß ist, überaus plastische und klebrige Massen bildet.
Nach der ersten Ausführungsform der Erfindung kann das acrylamidhaltige Polymere jedes acrylamidhaltige Polymere sein, das die Schieferdispersion hemmt oder die Viskosität des Wassers unter Umgebungsbedingungen erhöht, oder beides. Der hier verwendete Begriff "Polymeres" bedeutet, wenn nicht anderweitig angegeben, ein Copolymeres, Terpolymeres, Tetrapolymeres, oder Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.
Geeignete acrylamidhaltige Polymere sind wärmebeständige Polymere von Acrylamid und mindestens einem olefinischen Comonomeren. In der Regel kann jedes olefinische Comonomere, das mit Acrylamid copolymerisiert werden kann, erfindungsgemäß eingesetzt werden. Beispiele für geeignete olefinische Comonomere umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, R-C(R)=C(R)-C(O)-N(R)-Y- R, R-C(R)=C(R)-C(O)-G-Y-Z, R-C(R)=C(R)-C(O)-G-Y-W, CH&sub2;=CH-C(O)- N(R)-(CH&sub2;)"-CH&sub3;, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon, wobei R jeweils gleich oder verschieden sein kann und jeweils aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Wasserstoff, Alkylresten, Arylresten, Aralkylresten, Alkalkylresten, Cycloalkylresten, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon, wobei jeder Rest 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten kann; G O oder NH bedeutet; Y einen Alkylenrest mit 1 bis 10, vorzugsweise mit 1 bis 7 und besonders bevorzugt mit 1 bis 4 Kohlenstoffatome bedeutet und Substituenten enthalten kann, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus einer Hydroxygruppe, Halogeniden, Aminogruppen, Alkylresten, Arylresten, Alkarylresten, Aralkylresten, Cycloalkylresten, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon, wobei jeder kohlenstoffhaltige Rest 1 bis 12 Kohlenstoffatome aufweist; W eine Säuregruppierung bedeutet, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Phosphonsäuren, Phosphorsäuren, Phosphinsäuren, Schwefelsäuren, Sulfonsäuren, schwefligen Säuren, Sulfinsäuren, Carbonsäuren, Alkalimetallsalzen der Säuren, Ammoniumsalzen der Säuren und Kombinationen von zwei oder mehren hiervon; Z eine Formel aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus N(R)(R), N&spplus;(R)(R)(R)X-, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon, wobei R die gleiche Bedeutung wie oben besitzt und X jedes anorganische Anion sein kann, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Sulfonaten, Sulfinaten, Sulfaten, Phosphonaten, Phosphinaten, Phosphaten, Halogeniden, Nitraten und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon; und n eine Zähl von 0 bis 10 bedeutet. Speziellere Beispiele für geeignete olefinische Comonomere umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Vinylacetat, Vinylpyridin, Styrol, Methylmethacrylat, Acryloylpiperazin, Methacryloylpiperazin, Methacryloylmorpholin, Methacrylamid, Acrylnitril, Methacrylsäure, Ammoniumsalz von Methacrylsäure, Alkalimetallsalzen von Methacrylsäure, 2-methacryloyloxyethyltrimethylamin, 2- Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Alkalimetallsalze von 2-Acrylamido-2- methylpropansulfonsäure, 2-Methacryloyloxyethansulfonsäure, Alkalimetallsalze von 2-Methacryloyloxyethansulfonsäure, Acryloylmorpholin, N-4-Butylphenylacrylamid, 2-Acrylamido-2-methylpropan-dimethylammoniumchlorid, 2-Methacryloyloxyethyldiethylamin, 3-Methacrylamidopropyldimethylamin, Vinylsulfonsäuren, Alkalimetallsalze von Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Alkalimetallsalze von Styrolsulfonsäure, N-Vinyl-2-pyrrolidon und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon. Die derzeit bevorzugten Comonomeren sind 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Alkalimetallsalze von 2-Acrylamido- 2-methylpropansulfonsäure, N-Vinyl-2-pyrrolidon oder Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon. Die derzeit bevorzugten acrylamidhaltigen Polymere für Anwendungen in stark salzhaltigen Umgebungen bei erhöhten Temperaturen sind Copolymere von N-Vinyl-2-pyrrolidon und Acrylamid, Terpolymere von Natrium-2-acrylamid-2-methylpropansulfonat, Acrylamid und N-Vinyl-2-pyrrolidon, Copolymere von Natrium-2-acrylamido-2-methyl-2-propansulfonat und Acralamid und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon. Ausgewählte Terpolymere, wie Terpolymere, die sich von Acrylamid und N-Vinyl-2-pyrrolidon- Comonomeren ableiten, mit geringeren Mengen an Termonomeren, wie Vinylacetat, Vinylpyridin, Styrol, Methylmethacrylat und andere Polymere, die Acrylatgruppen enthalten, sind ebenfalls bei dem vorliegenden Verfahren geeignet. In der Regel liegt der Molprozentgehalt von Acrylamid im Bereich von 15 bis 90%, vorzugsweise von 20 bis 85% und besonders bevorzugt von 20 bis 80%. Der Rest des Molprozentgehaltes wird mit einem olefinischen Comonomeren aufgefüllt.
Geeignete Polysaccharide zur Verwendung in der Zusammensetzung sind diejenigen, die bei der Zusammensetzung in wäßriger Form die Viskosität erhöhen oder den Wasserverlust kontrollieren können oder beides, und sie umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Stärken, Gummen, weitere Biopolysaccharide, Cellulosen und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.
Beispiele für geeignete Cellulosen sind diejenigen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Ethylhydroxycellulose, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.
Beispiele für geeignete Stärken umfassen diejenigen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Carboxymethylstärke, Hydroxyethylstärke und Hydroxypropylstärke besteht, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.
Beispiele für geeignete Gummen sind diejenigen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Gummi arabicum, Tragacanth, Karaya-Gummi, Shatti- Gummi, Johannisbrot, Guar-Mehl, Psyllium-Samen, Quittensamen, Agar, Algin, Carrageenin, Furcellaran, Pektin, Gelatine, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.
Die erfindungsgemäß geeigneten Biopolysaccharide sind Biopolymere, die durch ein Verfahren hergestellt werden, das die mikrobielle Umwandlung eines Kohlehydrates durch einen Mikroorganismus unter Erhalt eines polymeren Materials umfaßt, das sich von dem polymeren Ursprungsmaterial hinsichtlich Zusammensetzung, Eigenschaften und Struktur unterscheidet. Diese sind in der U.S.- Patentschrift Nr. 5 091 448, die hiermit als Referenz mitumfaßt ist, ausführlich besprochen.
Die derzeit bevorzugten Polysaccharide sind aufgrund ihrer leichten Verfügbarkeit ein hoch viskoses Hydroxyethylcellulosepolymeres und ein Carboxymethylhydroxyethylcellulosepolymeres.
Polypropylenglycole sind im Handel erhältliche Polymere auf Glycolbasis. Ein Polypropylenglycol ist das Produkt einer Propylenoxid-Polymerisation. In der Regel kann ein geeignetes Polypropylenglycol ein Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 7500, vorzugsweise von 1000 bis 6000, und mehr bevorzugt von 1200 bis 5000 und besonders bevorzugt von 1500 bis 4500 aufweisen. Außerdem kann das erfindungsgemäß geeignete Polypropylenglycol-Polymere auch ein Polypropylenglycol mit einer oder mehreren an die Propyleneinheiten des Polymeren angeknüpften Methylgruppen sein.
Der Gewichtsprozentgehalt der einzelnen Bestandteile der Zusammensetzung kann jeder Gewichtsprozentgehalt sein, solange der Hilfsstoff bei einem auf Wasser basierenden Fluid die Viskosität erhöhen oder den Wasserverlust kontrollieren oder das Bohrklein zurückhalten kann, oder zu Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon fähig ist und in Abhängigkeit von den gewünschten Anwendungen breit zu variieren vermag. In der Regel kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung das acrylamidhaltige Polymere im Bereich von 10 bis 55, vorzugsweise von 12,5 bis 50 und besonders bevorzugt von 15 bis 45 Gew.-% enthalten; das Polypropylenglycol-Polymere im Bereich von 20 bis 90, vorzugsweise von 30 bis 80 und besonders bevorzugt von 40 bis 70 Gew.-% enthalten; und das Polysaccharid im Bereich von 1 bis 20, vorzugsweise von 1 bis 17,5 und besonders bevorzugt von 1 bis 15 Gew.-% enthalten. Wenn die Zusammensetzung in einem Fluid auf Wasserbasis verwendet wird, kann die auf Wasser basierende Fluidzusammensetzung das acrylamidhaltige Polymere im Bereich von 0,01 bis 10, vorzugsweise von 0,05 bis 5 und besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% enthalten; das Polypropylenglycol-Polymere im Bereich von 0,01 bis 20, vorzugsweise von 0,05 bis 15 und besonders bevorzugt von 0,1 bis 10 Gew.-% enthalten; das Polysaccharid im Bereich von 0,01 bis 10, vorzugsweise von 0,05 bis 5 und besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% enthalten; wobei Wasser, wie nachstehend definiert, den Rest der Zusammensetzung ausmacht.
Der Hilfsstoff oder die Zusammensetzung können durch eine Vielzahl von dem Fachmann bekannten Mischeinrichtungen, wie beispielsweise Durchmischen, hergestellt werden. Die einzelnen Bestandteile körnen in jeder Reihenfolge vermischt werden. Da dem Fachmann eine solche Mischeinrichtung gut bekannt ist, wird die Beschreibung hier der Kürze halber weggelassen.
Der Begriff "Wasser" kann reines Wasser, normales Leitungswasser, eine Lösung, eine Suspension oder Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon sein, wobei die Lösung oder Suspension gelöste, teilweise gelöste oder ungelöste Substanzen enthält. Die Substanzen können Salze, Tone oder Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon sein.
Beispiele für Salze, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in einem Fluid auf Wasserbasis vorhanden sein können, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Alkalimetallhalogenide, Erdalkalimetallhalogenide und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon. In der Regel kann der Gesamtgehalt der Salze in der auf Wasser basierenden Zusammensetzung breit, beispielsweise von 5 bis zu 50 Gew.-%, variieren. Der typische Gesamtgehalt an Salzen kann im Bereich von beispielsweise 5 Gew.-% bis 40 Gew. -% liegen.
Beispiele für geeignete Tone Umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Kaolinit, Halloysit, Vermiculit, Chlorit, Attapulgit, Smektit, Montmorillonit, Illit, Saconit, Sepiolit, Palygorskit, Fullerde, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon. Der derzeit bevorzugte Ton ist Palygorskit, der auch als Attapulgit bekannt ist, da er in Bohrspülungen gute Leistungen erbringt. Der Ton kann in dem Wasser im Bereich von 0,25 Gew.-% bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% vorhanden sein.
Nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, die Calciumchlorid, ein acrylamidhaltiges Polymeres, ein Polypropylenglycol, Wasser und gegebenenfalls ein Polysaccharid enthält oder im wesentlichen daraus besteht. Der Bereich für das acrylamidhaltige Polymere, Polypropylenglycol und Polysaccharid ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung offenbart.
Der Gehalt in Gew.-% der einzelnen Bestandteile der Zusammensetzung kann nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung jeder Gehalt in Gew.-% sein, solange die Hilfsstoff-Zusammensetzung bei einem auf Wasser basierenden Fluid die Viskosität erhöhen oder den Wasserverlust kontrollieren oder das Bohrklein zurückhalten kann oder zu Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon fähig ist und je nach den gewünschten Anwendungen breit variieren kann. In der Regel kann der erfindungsgemäße Hilfsstoff Calciumchlorid im Bereich von 2000 bis 250000, vorzugsweise von 5000 bis 250000, mehr bevorzugt von 10000 bis 250000, noch mehr bevorzugt von 25000 bis 200000 und besonders bevorzugt von 50000 bis 200000 mg/l enthalten; das acrylamidhaltige Polymere im Bereich von 0,01 bis 10, vorzugsweise von 0,05 bis 5 und besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% enthalten; das Polypropylenglycol-Polymere ist im Bereich von 0,01 bis 20, vorzugsweise von 0,05 bis 15 und besonders bevorzugt von 0,1 bis 10 Gew.-% vorhanden; und das Polysaccharid ist im Bereich von 0,01 bis 10, vorzugsweise von 0,05 bis 5 und besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% vorhanden. Wasser macht den Rest der Hilfsstoff-Zusammensetzung aus.
Die Zusammensetzung der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann ebenfalls durch eine Vielzahl, einem Fachmann bekannten Mischeinrichtungen, wie beispielsweise Durchmischen, hergestellt werden. Die einzelnen Bestandteile können in jeder Reihenfolge vermischt werden.
Nach der dritten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Behandlung unterirdischer Formationen das Kontaktieren der Formation mit einer Zusammensetzung, die Calciumchlorid, ein acrylamidhaltiges Polymeres, ein Polypropylenglycol, Wasser und gegebenenfalls ein Polysaccharid enthält oder im wesentlichen daraus besteht. Der Bereich des acrylamidhaltigen Polymeren, von Polypropylenglycol und Polysaccharid ist derselbe, wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung offenbart.
Der Gehalt in Gew.-% der einzelnen Bestandteile der bei der dritten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Zusammensetzung kann jeder Gehalt in Gew.-% sein, solange der Hilfsstoff bei einem Fluid auf Wasserbasis die Viskosität erhöhen oder den Wasserverlust kontrollieren oder das Bohrklein zurückhalten kann, oder zu Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon fähig ist, und je nach den gewünschten Anwendungen breit zu variieren vermag.
In der Regel kann der erfindungsgemäße Hilfsstoff Calciumchlorid im Bereich von 2000 bis 250000, vorzugsweise von 5000 bis 250000, mehr bevorzugt von 10000 bis 250000, noch mehr bevorzugt von 25000 bis 200000 und besonders bevorzugt von 50000 bis 200000 mg/l enthalten; das acrylamidhaltige Polymere im Bereich von 0,01 bis 10, vorzugsweise von 0,05 bis 5 und besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% enthalten; das Polypropylenglycol-Polymere liegt im Bereich von 0,01 bis 20, vorzugsweise von 0,05 bis 15 und besonders bevorzugt von 0,1 bis 10 Gew.-% vor; und das Polysaccharid liegt im Bereich von 0,01 bis 10, vorzugsweise von 0,05 bis 5 und besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% vor. Wasser macht den Rest der Hilfsstoffzusammensetzung aus.
Die bei der dritten Ausführungsform der Erfindung verwendete Zusammensetzung kann ebenfalls durch eine Vielzahl, einem Fachmann bekannten Mischeinrichtungen, wie beispielsweise Durchmischen, hergestellt werden. Die einzelnen Bestandteile können in jeder Reihenfolge vermischt werden.
Der Hilfsstoff und/oder die Zusammensetzung auf Wasserbasis können in Bohrloch-Behandlungsfluiden, Bohrspülungen, Aufwältigungsfluiden oder in Verrohrungsfluiden bei Ölfeldarbeiten durch Fachleute eingesetzt werden. In der Regel kann die flüssige Hilfsstoffzusammensetzung in allen Bohrlöchern einer Temperatur im Bereich von 10 bis 260ºC (50ºF bis 500ºF), vorzugsweise von 24 bis 204ºC (75ºF bis 400ºF) verwendet werden.
Die folgenden speziellen Beispiele sollen die Vorteile der Erfindung erläutern und sind nicht als übermäßige Einschränkung des Umfangs der Erfindung gedacht.

Beispiel I

Dieses Beispiel zeigt, daß ein acrylamidhaltiges Polymeres mit Grundbausteinen, die sich von mindestens zwei Monomeren ableiten, die Eigenschaften der Zurückhaltung von Bohrklein und der Erhöhung der Viskosität bei hoher Temperatur aufweist.
Die Versuche wurden durch Zugabe von 93 g Calciumchlorid zu 327 ml Leitungswasser in Quart-Glasgefäßen und anschließendes Mischen für 2 min durchgeführt. Wenn nicht anderweitig angegeben, wurde zum Mischen ein Mehrzweckmischer eingesetzt, und in sämtlichen Versuchen wurde Calciumchlorid mit einer Aktivität von ungefähr 75% verwendet. Während des Mischens der CaCl&sub2;- Fluidproben wurde das in Tabelle I gezeigte Polymere zugesetzt, und, anschließend wurden sämtliche Proben etwa 1,5 h gemischt. Jeder Probe in den Gefäßen wurden 3 Kugeln (jede Kugel bestand aus 5 g nassem Bohrklein aus einem Bohrloch in der Nordsee) zugesetzt, die Gefäße wurden mit Kappen verschlossen, und sodann wurden sämtliche Proben bei 65,6ºC (150ºF) etwa 16 h gewälzt. Nach dem Abkühlen auf etwa 27ºC (80ºF) wurden 'die Kugeln durch Sieben der Proben über ein 4,75 mm (4 mesh)-Standardsieb abgetrennt. Die Kugeln wurden nach dem Abwischen mit Papiertüchern erneut gewogen. Die Fluidproben wurden bei 27ºC (80 0F) nach dem Verfahren API RP 13B-1 auf die Viskosität getestet. Die Bohrklein-Zurückhaltung wurden wie folgt berechnet:
Zurückhaltung (%) = (Gewicht von 3 Kugeln nach Wälzen : 15) · 100
Die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt. Die in der Tabelle I verwendeten Abkürzungen sind: AMPS, Natrium-2-acrylamid-2-methylpropansulfonat; NVP, N-Vinyl-2-pyrrolidon und Na-Acrylat, Natriumacrylat. Tabelle I
a Die Polymerzusammensetzung eines jeden Polymeren war folgende:
das XC-Polymere ist ein Xanthan-Gummi der Firma Kelco Oil Field Group, · Inc., Houston, Texas.
Kem-Seal wird als Copolymeres von AMPS und Acrylsäure bezeichnet, erhalten von Baker Houghes INTEQ, Houston, Texas.
Nr. 0 = Copolymeres von 90% AMPS und 10% NVP.
Nr. 1 = Copolymeres von 50% Acrylamid und 50 % AMPS.
Nr. 2 = Terpolymeres von 50% Acrylamid, 40% AMPS und 10% Na-Acrylat.
Nr. 3 = Terpolymeres von 50% Acrylamid, 40% AMPS, 8% Na-Acrylat und 2% NVP.
Nr. 4 = Terpolymeres von 60% Acrylamid, 38% AMPS und 2% NVP.
Nr. 5 = Terpolymeres von 40% Acrylamid, 50 AMPS, 5% Na-Acrylat und 5% NVP.
Nr. 6 = Terpolymeres von 10% Acrylamid, 70% AMPS, 5% Na-Acrylat und 15% NVP.
Nr. 7 = Terpolymeres von 15% Acrylamid, 55% AMPS und 30% NVP.
Nr. 8 = Copolymeres von 60% Acrylamid und 40% AMPS.
b AV, Grenzviskosität, 10&supmin;³ Pas (cps).
Die obigen Testergebnisse zeigen, daß die Polymere, die als eines der Monomeren 15% Polyacrylamid oder mehr enthielten (Versuche 5-9, 11 und 12), ausgezeichnete Rückhalteeigenschaften in CaCl&sub2;-Fluiden bereitstellten.

Beispiel II

Dieses Beispiel erläutert die Zurückhaltung von Schiefer durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung.
Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt. Fünf Zusammensetzungen, die in Tabelle II gezeigt sind, wurden durch Mischen der in Tabelle II gezeigten Bestandteile in Quart-Gefäßen hergestellt. Nach Zugabe eines jeden Bestandteils wurde das Mischen etwa 10 min fortgesetzt. Nach dem Mischen sämtlicher Bestandteile wurden die Zusammensetzungen etwa 1 h unter Verwendung eines Mehrzweckmischers gemischt, bevor sie in Test 1 und Test 2, die nachstehend beschrieben sind, verwendet wurden.
In Test 1 wurden etwa 20 ml der Probe in Kunststoff-Wägeschalen übergeführt, und zu der 20-ml-Probe in jeder Schale wurden 3 Bentonit-Tabletten (Volclay/Pure Gold-Tabletten 6,35 mm (1/4"), erhalten von Colloid Environmental Technologies Company, Arlington Heights, Illinois), gegeben. Bilder dieser Schalen mit den Tabletten wurden bei 30 s, 1 min. 5 min. 6 h und 72 h aufgenommen. Diese Bilder zeigten, daß die Bentonit-Tabletten in den Versuchen 21, 22 und 25 (Tabelle II) in 5 min zerfielen, wohingegen die Versuche 23 und 24 (s. Tabelle II) durch Schutz der Tabletten für mindestens 72 h ausgezeichnete Rückhalteeigenschaften zeigten.
In Test 2 wurden etwa 300 ml der Probe in Pint-Gefäßen vorgelegt. Jedem Glas wurden drei (3) Stücke der Ecofisk Bravo B-103-Bohrung in der Nordsee zugesetzt, nachdem die Stücke gewogen und fotografiert worden waren. Die Gefäße wurden mit Kappen verschlossen und anschließend 16 h bei etwa 80ºC (176ºF) in einem Ofen gewälzt. Nach dem Abkühlen auf etwa 27ºC (80ºF) wurden die Proben über ein 212 um (70 mesh)-Sieb gesiebt. Die auf dem Sieb gewonnenen Rückstände wurden 30 min in einem bereits aufgeheizten Ofen und danach bei 121ºC (250ºF) gehalten, anschließend gewogen und erneut fotografiert. Die Ergebnisse von Test 2 sind in Tabelle II gezeigt. Tabelle II
a Die verwendeten Zusammensetzungen sind wie folgt:
21 : 350 ml von 12,6 g/cm³ (10,5 pounds/gal (ppg)) CaCl&sub2;-Salzlösung + 50% (Gew./Vol.) NaOH-Lösung, eingestellt auf pH 8,5
22 : 350 ml von 12,6 g/cm³ (10,5 ppg)CaCl&sub2;-Salzlösung (pH 5,5).
23 : 350 ml von 12,6 g/cm³ (10,5 ppg) CaCl&sub2;-Salzlösung (pH 5,5) + 10 g PPG 4000+3 g Polymeres Nr. 1 (s. Tabelle I), wobei PPG 4000 ein Polypropylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 4000 ist.
24 : 350 ml von 12,6 g/cm³ (10,5 ppg) CaCl&sub2;-Salzlösung (pH 5,5) + 3 g Polymeres Nr. 1.
25 : 350 ml von 12,6 g/cm³ (10,5 ppg) CaCl&sub2;-Salzlösung (pH 5, 5) + 10 g PPG 4000.
Abfall gewonnen, % = (Gewicht des Rückstandes = Anfangsgewicht der 3 Stücke) · 100.
Die Ergebnisse zeigen, daß die maximale Abfallgewinnung von 77,6% mit dem Fluid in 23 erhalten wurde. Diese Ergebnisse zeigen, daß eine der Bohrspülung in 23 entsprechende Bohrspülung zum Bohren von wasserempfindlichen Formationen eingesetzt werden kann, da es den Zerfall der "Tonschiefer-Abfälle" verhindert.

Beispiel III

Dieses Beispiel erläutert die Rheologie und den Fluidverlust von Bohrspülungen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt. Fünf in Tabelle III gezeigte Zusammensetzungen wurden durch Mischen des in der Tabelle gezeigten Bestandteils in Quart-Gefäßen hergestellt. Nach Zugabe jedes Bestandteils wurde der Inhalt des Gefäßes etwa 10 min gemischt. Vor Zugabe von OCMA-Ton, um Bohrklein darzustellen, wurden alle gemischten Fluide zur Simulation von Feldbedingungen etwa 1 h gemischt. Nach Zugabe von OCMA-Ton und Mischen für 10 min wurden die Zusammensetzungen zunächst nach dem Verfahren API RP 13B-1 bei etwa 28ºC (83ºF) getestet. Diese Testergebnisse sind in Tabelle III unter "Anfangsergebnisse" dargestellt. Die Zusammensetzungen wurden sodann 16 h in verschlossenen Gefäßen bei 80ºC (176ºF) gewälzt, auf etwa 27ºC (80ºF) abgekühlt und nach dem Mischen der Zusammensetzungen für 5 min erneut getestet. Diese Testergebnisse sind in Tabelle III unter "Ergebnisse nach dem Wälzen bei 80ºC (176ºF)" dargestellt. Tabelle III
a Die Zusammensetzung eines jeden Versuchs ist wie folgt:
31 : 340 ml von 12,6 g/cm³ (10,5 ppg) CaCl&sub2;-Salzlösung (pH 5,5) + 10 g PPG 4000 + 15 g OCMA-Ton, der hauptsächlich ein Montmorillonit-Ton ist.
32 : 350 ml von -12,6 g/cm³ (10,5 ppg)CaCl&sub2;-Salzlösung (pH 5,5) + 3 g Polymeres Nr. 1 (Versuch 5) in Tabelle I OCMA-Ton.
33 : 340 ml von 12,6 g/cm³ (10,5 ppg) CaCl&sub2;-Salzlösung (pH 5,5) + 10 g PPG 4000 + 3 g Polymeres Nr. 1 in Tabelle I + 15 g OCMA-Ton.
34 : 350 ml von 12,6 g/cm³ (10,5 ppg) CaCl&sub2;-Salzlösung (pH 5,5) + 5 g Polymeres Nr. 1 in Tabelle I + 15 g OCMA-Ton.
35 : 340 ml von 12,6 g/cm³ (10,5 ppg) CaCl&sub2;-Salzlösung (pH 5, 5) + 10 g PPG 4000 + 5 g Polymeres Nr. 1 in Tabelle I + 15 g OCMA-Ton.
b Die Werte in dieser Spalte beziehen sich auf die Werte eines direkt anzeigenden motorbetriebenen 115-V-Viskosimeters (API RP 13B-1.Juni 1990, Abschnitt 2-4a) bei 600/300 U/min
c AV - Grenzviskosität 10&supmin;³ Pa.s (cps)
d PV - plastische Viskosität 10&supmin;³ Pa.s (cps)
e YP - Streckgrenze 4,788 kPa (lbs/100 sq.ft.).
f FL - Fluidverlust bei Raumtemperatur, ml/30 min
Die Ergebnisse zeigen, daß die Bohrspülungen, die PPG 4000 und Polymeres Nr. 1 enthielten (Versuche 33 und 35), höhere Viskositäten und einen geringeren Fluidverlust aufwiesen als die Fluide, die entweder PPG 4000 (Versuch 31) oder Polymeres Nr. 1 enthielten (Versuche 32 und 34).

Beispiel IV

Dieses Beispiel erläutert, daß Bohrspülungen, die die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthielten, die Mischungen aus einem acrylamidhaltigen Copolymeren und Hydroxyethylcellulose enthielten, einen geringeren Fluidverlust aufweisen als die Bohrspülungen, die entweder nur das Copolymere oder Hydroxyethylcellulose enthalten.
Die Versuche wurden durch Mischen der in Tabelle IV aufgeführten Bestandteile unter Herstellung von ungefähr 350 ml von jeder der neuen Bohrspülzusammensetzungen in Quart-Gläsern durchgeführt. Die Mischzeit nach Zugabe eines jeden Bestandteils ist in Tabelle IV gezeigt. Bentonit-Ton stellte das Bohrklein dar. Zur Simulation der Feldanwendung wurden die Polymeren vor der Zugabe von Bentonit zugesetzt. Nach Beendigung des Mischens wurden die Fluide bei etwa 24ºC (75ºF) gehalten. Anschließend wurden sie S min gemischt, in Pint-Gefäße übergeführt und bei etwa 29,4ºC (85ºF) getestet. Diese Testergebnisse sind unter "Anfangsergebnisse" in Tabelle V gezeigt. Die Fluide wurden sodann für etwa 16 h in verschlossenen Pint-Gefäßen in einem Ofen bei 71,1ºC (160ºF) gewälzt, auf etwa 29,4ºC (85ºF) abgekühlt und nach dem Mischen für S min erneut getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle V unter "Nach Wälzen bei 71,1ºC (160ºF)" angegeben. Tabelle IV
a Siehe Tabelle I wegen Zusammensetzung des Polymeren Nr. 1.
b HEC 25 ist Hydroxyethylcellulose, erhalten von Union Carbide Corporation.
c Mischung A ist eine Mischung von 0,5 g Polymerem Nr. 1 und 0,5 g HEC 25.
d Mischung B ist eine Mischun von 1,5 Polymerem Nr. 1 und 0,5 HEC 25. Tabelle V
a Siehe Tabelle III.
Die Fluidverlustergebnisse der Versuche 48 und 49 waren unerwartet. Aus den in den Versuchen 42, 43, 45 und 46 gezeigten Testergebnissen wurde erwartet, daß 1,0 g von Mischung A (Versuch 48) einen höheren Fluidverlust als die gezeigten Ergebnisse ergibt. Gleichermaßen stellte Mischung B (Versuch 49) einen geringeren Fluidverlust als der aus den in den Versuchen 44, 45 und 47 gezeigten Testergebnissen erwartete Fluidverlust bereit.

Beispiel V

Dieses Beispiel erläutert, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung, die ein acrylamidhaltiges Copolymeres, HEC-Polymeres, und PPG 4000 enthält, bei Verwendung in Bohrspülungen eine höhere Schiefer-Zurückhaltung aufweist als die Zusammensetzung ohne PPG 4000.
Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt. Ungefähr 350 ml von jeweils vier in Tabelle VI gezeigte Bohrspülzusammensetzungen wurden durch Mischen der Materialien in Quart-Gefäßen hergestellt. Die Mischzeit nach Zugabe eines jeden Materials ist in Tabelle VI gezeigt. Nach dem Mischen sämtlicher Materialien wurden die Gläser verschlossen und 16 h bei etwa 24ºC (75ºF) gehalten. Die Fluide wurden sodann 10 min gerührt, in Pint-Gefäße übergeführt und auf die Viskosität getestet. Anschließend wurden die in Beispiel II beschriebenen Bentonit-Tabletten gewogen und jedem Fluid zugesetzt. Nach dem Verschließen der Gefäße wurden die Fluide 2 h in einem Wälzofen bei 65,6ºC (150ºF) gewälzt. Die Rückstände der Bentonit-Tabletten wurden sodann durch Sieben der Fluide über ein 850 um (20 mesh)-Sieb abgetrennt. Die Rückstände wurden vorsichtig mit Leitungswasser gewaschen, bei 121,1ºC (250ºF) getrocknet und gewogen. Die Testergebnisse sind in Tabelle VII bereitgestellt.
Die Testergebnisse in Tabelle VII zeigen, daß die Bohrspülungen, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthalten (Versuch 52), die maximale Schiefer- Zurückhaltung bereitstellen. Die Fluidzusammensetzung (Versuch 53), die sämtliche Bestandteile von Versuch 52 außer dem acrylamidhaltigen Polymeren enthielt, stellte die schlechteste Zurückhaltung bereit. Versuch 54, bei dem in der Fluidzusammensetzung NaCl-Salzlösung anstelle von CaCl&sub2;-Salzlösung enthalten war, hält mehr zurück als die Zusammensetzung, die kein PPG 4000 enthielt (Versuch 51). Die Testergebnisse zeigen, daß die Versuch 52 entsprechende Bohrspülung, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält, zum Bohren von wasserempfindlichen Formationen, wobei viele Bohrspülungen auf Wasserbasis Probleme verursachen, eingesetzt werden kann. Tabelle VI
a Mischung C = Mischung von 75 Gew.-% Polymerem Nr. 1 (s. Tabelle I) und 25 Gew.-% HEC 25. Tabelle VII
der Feuchtigkeitsgehalt der Bentonit-Tabletten betrug 93,3 Gew.-%
W2 = 0,933 · W1
Zurückhaltung, % = (W3/W2) · 100

Beispiel VI

Dieses Beispiel erläutert, daß die Bohrspülung, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält, die ein acrylamidhaltiges Copolymeres, HEC-Polymeres, und PPG 4000 enthält, gegenüber Metallen weniger korrosiv ist als die Zusammensetzung, die kein PPG 4000 enthält.
Zur Durchführung der Versuche wurden ungefähr 350 ml von jeweils sechs in Tabelle VIII gezeigten Bohrspülzusammensetzungen durch Mischen der Materialien in Quart- Gefäßen hergestellt. Nach Zugabe eines jeden Materials wurde das Mischen 10 min fortgesetzt. Nach dem Vermischen sämtlicher Materialien wurden die Gläser verschlossen und etwa 18 h bei Raumtemperatur (etwa 25ºC) gehalten. Anschließend wurden die Fluidzusammensetzungen 10 min gerührt, und sofort nach dem Rühren wurden zum Messen der Korrosionsgeschwindigkeit nach dem Wheel-Test, der einem Fachmann hinreichend bekannt ist, ungefähr 210 ml einer jeden Probe in 215-ml-Glasflaschen übergeführt. Die für den Test der Korrosionsgeschwindigkeit verwendeten Bedingungen waren: Testdampf Umgebung, Zeit (T): 28 h und Temperatur: 49ºC (120ºF). Korrosionsplättchen: Material: Kohlenstoffstahl; Dichte (D): 7,88 g/cm³; Fläche (A): berechnet; Länge: 7,62 cm (3,0 in.); Dicke: 0,127 mm (0,005 in.); verwendet insgesamt: 2. Die Anfangs- und Endgewichte der beiden Korrosionsplättchen in jedem Versuch wurden zur Bestimmung des Gewichtsverlustes (ΔW) gemessen. Tabelle VIII
a MPY = Korrosionsgeschwindigkeit in 2,54 · 10 mm/a (mills pro Jahr) berechnet als:
MPY = 534 ΔW/DAT

b siehe Tabelle Vi.

c PEG 8000 = Polyglycol E8000, ein Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 8000, erhalten von Dow Chemicals.
Wie in Tabelle VIII gezeigt, war die Korrosionsgeschwindigkeit in den Fluiden, die PPG 4000 enthielten (Versuche 62 und 65), geringer als bei den Fluiden, die kein PPG 4000 enthielten (Versuche 61 und 64). Die Bohrspülzusammensetzung, die PEG 8000 enthielt (Versuch 66), wie beschrieben in der U.S.-Patentschrift 4 425 241, war im Vergleich zu der Bohrspülung, die PPG 4000 enthielt (Versuch 65), sehr korrosiv.

Beispiel VII

Dieses Beispiel erläutert, daß die Bohrspülzusammensetzung, die ein acrylamidhaltiges Copolymeres, HEC-Polymeres, und PPG 4000 enthielt, einen geringeren Fluidverlust und eine höhere Viskosität aufweist als die Fluidzusammensetzung ohne PPG 4000.
Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt. Fünf in Tabelle IX gezeigte Bohrspülzusammensetzungen wurden durch Mischen der Materialien in Quart- Gefäßen hergestellt. Nach Zugabe eines jeden Materials wurde das Mischen 10 min fortgesetzt. Nachdem sämtliche Materialien vermischt waren, wurden die Gläser verschlossen und 2 h in einem Wälzofen bei 37,8ºC (100ºF) gewälzt. Nach dem Abkühlen auf etwa 27ºC (80ºF) wurden die Fluide 5 min gemischt, in Pint-Gläser übergeführt und bei etwa 32ºC (90ºF) getestet. Die Testergebnisse sind unter "Anfangsergebnisse" in Tabelle X dargestellt. Sodann wurden die Gefäße verschlossen und bei 80ºC (176ºF) 16 h statisch gealtert. Nach Abkühlen auf. etwa 27ºC (80ºF) und Mischen für 5 min wurden die Fluide bei 32ºC (90ºF) erneut getestet. Diese Testergebnisse sind unter "nach Alterung bei 80ºC (176ºF)" in Tabelle X angegeben.
Die Ergebnisse in Tabelle X zeigen, daß die Bohrspülzusammensetzung, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält (Versuch 72), einen geringeren Fluidverlust und eine höhere Rheologie bereitstellte als das Fluid ohne PPG 4000 (Versuch 73). Die Zusammensetzung von Versuch 74, die PPG 4000 enthielt, allerdings entweder kein HEC oder kein Polymeres Nr. 1, erzeugte einen unannehmbaren hohen Fluidverlust. Entsprechend den Testergebnissen in Beispiel III ergab die Fluidzusammensetzung von Versuch 75, die das Polymere Nr. 1 und PPG 4000 enthielt, einen besseren Fluidverlust als Versuch 74. Die Testergebnisse der Versuche 71 und 72 zeigen weiterhin, daß die Zugabe von Attapulgit-Ton den Fluidverlust deutlich verringerte. Tabelle IX
a siehe Tabelle VI.
b siehe Tabelle I. Tabelle X
a siehe Tabelle III.
b HTHPFL (Hochtemperatur-Hochdruck-Fluidverlust) - Fluidverlust gemessen bei 93,3ºC (200ºF) und 3,45 Mpa (500 psi) Differentialdruck.

Beispiel VIII

Dieses Beispiel erläutert, daß die Bohrspülzusammensetzung, die Attapulgit-Ton enthält, einen geringeren Fluidverlust bereitstellt als die Zusammensetzung, die Bentonit-Ton enthält. Wenn der Zusammensetzung Attapulgit vor Zugabe der acrylamidhaltigen Copolymeren und der HEC-Polymeren zugesetzt wurde, war der Fluidverlust ferner viel geringer.
Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt. Sechs in Tabelle XI gezeigte Bohrspülzusammensetzungen wurden hergestellt und nach den in Beispiel VII beschriebenen Testverfahren getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle XII gezeigt.
Die Testergebnisse in Tabelle XII zeigen, daß die Bohrspülzusammensetzung, die Attapulgit-Ton enthält (Versuch 81), einen geringeren Fluidverlust aufwies als die Zusammensetzung, die Bentonit-Ton enthielt (Versuch 82). Beide Tone waren zur Verminderung des Fluidverlustes hilfreich, was aus den Testergebnissen der Versuche 81, 82 und 83 hervorgeht. Die Fluidtestergebnisse der Versuche 81, 84, 85 und 86 zeigen, daß die Zusammensetzungen den geringsten Fluidverlust aufwiesen, wenn den Zusammensetzungen, wie in den Versuchen 81 und 85, vor Zugabe der Polymeren Attapulgit zugesetzt wurde. Tabelle XI
a siehe Tabelle VI. Tabelle XII
a siehe Tabelle III.

Beispiel IX

Dieses Beispiel erläutert, daß Calcium-tolerante Polymere, wie Carboxymethylhydroxyethylcellulose (CMHEC), ebenfalls zur Fluidverlustkontrolle in Bohrspülungen verwendet werden können.
Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt. Es wurden zwei Bohrspülzusammensetzungen in Tabelle XIII hergestellt und durch die in Beispiel IV beschriebene Verfahrensweise getestet. Versuch 91 war derselbe wie Versuch 47. Wie in Tabelle XIII gezeigt, besaß das Fluid, das CMHEC enthielt (Versuch 92), eine geringere Viskosität als das HEC-haltige Fluid (Versuch 91), obwohl beide Fluide einen sehr niedrigen Fluidverlust ergaben. Diese Ergebnisse zeigen, daß in der erfindungsgemäßen Bohrspülung jedes beliebige Calcium-tolerante Polymere eingesetzt werden kann. Tabelle XIII
a Versuch 91 war derselbe wie Versuch 47, und Versuch 92 war derselbe wie Versuch 91, mit der Ausnahme, daß 2,0 g CMHEC (TylodrillTM, erhalten von Hoechst Aktiengesellschaft, Frankfurt, Deutschland), anstelle von HEC 25 verwendet wurde.
b siehe Tabelle III.
Die in den obigen Beispielen gezeigten Ergebnisse beweisen deutlich, daß die Erfindung gut zur Durchführung der Aufgaben und zum Erreichen der erwähnten und von Natur aus vorhandenen Ziele und Vorteile geeignet ist. Obgleich Fachleute Änderungen vornehmen können, liegen solche Änderungen im Geist der Erfindung, wie sie durch die Offenbarung und die Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Zusammensetzung, enthaltend ein acrylamidhaltiges Polymeres mit Grundbausteinen, die sich von mindestens zwei verschiedenen Monomeren ableiten, und ein Polypropylenglycol, wobei das acrylamidhaltige Polymere und das Polypropylenglycol jeweils in einer ausreichenden Menge vorhanden sind, die zur Kontrolle des Fluidverlustes eines Fluides auf Wasserbasis, das die Zusammensetzung enthält, wirksam ist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das acrylamidhaltige Polymere Grundbausteine enthält, die, sich von olefinischen Comonomeren, ausgewählt aus R-C(R)=C(R)-C(O)-N(R)-Y-R, R-C(R)=C(R)-C(O)-G-Y-Z, R-C(R)=C(R)-C(O)-G-Y-W, CH&sub2;=CH-C(O)-N(R)-(CH&sub2;)"-CH&sub3;, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon ableiten, wobei R jeweils unabhängig aus Wasserstoff, Alkylresten, Arylresten, Aralkylresten, Alkalkylresten, Cycloalkylresten und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon ausgewählt ist, wobei jeder Rest 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten kann; G, O oder NH bedeutet;

Y einen Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet;

W eine Säuregruppierung bedeutet; ausgewählt aus Phosphonsäuren, Phosphorsäuren, Phosphinsäuren, Schwefelsäuren, Sulfonsäuren, schwefligen Säuren, Sulfinsäuren, Carbonsäuren, Alkalimetallsalzen der Säuren, Ammoniumsalzen der Säuren, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon;

Z eine Formel aufweist, die aus N(R)(R), N&spplus;(R)(R)(R)X&supmin;, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon ausgewählt ist, wobei R wie vorstehend definiert ist;

X ein anorganisches Anion bedeutet, das ausgewählt ist aus Sulfonaten, Sulfinaten, Sulfaten, Phosphonaten, Phosphinaten, Phosphaten, Halogeniden, Nitraten, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon; und

n eine Zahl von 0 bis 10 bedeutet.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei Y ein Alkylenrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das acrylamidhaltige Polymere Grundbausteine enthält, die sich ableiten von Vinylacetat, Vinylpyridin, Styrol, Methylmethacrylat, Acryloylpiperazin, Methacryloylpiperazin, Methacryloylmorpholin, Methacrylamid, Acrylnitril, Methacrylsäure, Ammonium- und Alkalimetallsalzen von Methacrylsäure, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylamin, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Alkalimetallsalzen von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 2-Methacryloyloxyethansulfonsäure, Alkalimetallsalzen von 2-Methacryloyloxyethansulfonsäuren, Acryloylmorpholin, N-4-Butylphenylacrylamid, 2-Acrylamido-2-methylpropandimethylammoniomchlorid, 2-Methacryloyloxyethyldiethylamin, 3-Methacrylamidopropyldimethylamin, Vinylsulfonsäuren, Alkalimetallsalzen von Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Alkalimetallsalzen von Styrolsulfonsäure, N-Vinyl-2-pyrrolidon, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das acrylamidhaltige Polymere Grundbausteine enthält, die sich ableiten von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Alkalimetallsalzen von 2-Acrylamido-2- methylpropansulfonsäure, N-Vinyl-2-pyrrolidon, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.

6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das acrylamidhaltige Polymere ausgewählt ist aus Copolymeren von N-Vinyl-2- pyrrolidon und Acrylamid, Terpolymeren von Natrium-2-acrylamid-2- methylpropansulfonat, Acrylamid und N-Vinyl-2-pyrrolidon, Copolymeren von Natrium-2-acrylamido-2-methyl-2-propansulfonat und Acrylamid, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.

7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polypropylenglycol ein Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 7500 aufweist.

8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polypropylenglycol ein Molekulargewicht im Bereich von 1200 bis 5000 aufweist.

9. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung weiterhin ein Polysaccharid enthält, ausgewählt aus Stärken, Gummen, Cellulosen wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose, und Ethylhydroxycellulose, Biopolysacchariden, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei die Cellulosen aus Hydroxyethylcellulose und Carboxymethylhydroxyethylcellulose ausgewählt sind.

11. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung außerdem Calciumchlorid enthält.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei die Zusammensetzung außerdem Wasser, ausgewählt aus reinem Wasser, normalem Leitungswasser, einer Lösung, einer Suspension, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon, enthält.

13. Zusammensetzung nach Anspruch 12, wobei die Lösung und die Suspension eine Substanz enthalten, ausgewählt aus Salzen, Tonen, und Kombinationen hiervon.

14. Zusammensetzung nach Anspruch 13, wobei der Ton ausgewählt ist aus Kaolinit, Halloysit, Vermiculit, Chlorit, Attapulgit, Smektit, Montmorillonit, Illit, Saconit, Sepiolit, Palygorskit, Fullerde, und Kombinationen von zwei oder mehreren hiervon.

15. Zusammensetzung nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Ton Attapulgit ist.

16. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung folgendes enthält: Calciumchlorid im Bereich von 2000 bis 250000 mg/l; acrylamidhaltiges Polymeres im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-% und Polypropylenglycol-Polymeres im Bereich von 0,01 bis 20 Gew.-%.

17. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung folgendes enthält: Calciumchlorid im Bereich von 50000 bis 200000 mg/l; acrylamidhaltiges Polymeres im Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% und Polypropylenglycol-Polymeres im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%.

18. Zusammensetzung nach Ansprüch 16 oder 17, wobei die Zusammensetzung Polysaccharid im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-% enthält.

19. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Zusammensetzung Polysaccharid im Bereich von 1 bis 3 Gew.-% enthält.

20. Verfahren, das das Kontaktieren einer unterirdischen Formation mit einer Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt.