DE69822663T2 - Invert- bohremulsion, die durch umwandlung von olefinen hergestellte mischungen von sekundären estern enthält, und verfahren zur herstellung - Google Patents

Invert- bohremulsion, die durch umwandlung von olefinen hergestellte mischungen von sekundären estern enthält, und verfahren zur herstellung Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Mischungen von sekundären Estern zur Verwendung in Invert-Bohrflüssigkeiten oder in Bohrschlämmen auf Wasserbasis, wobei die Mischungen durch Reaktion einer Carbonsäure mit Olefinen hergestellt werden.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Es ist bekannt, dass Carbonsäuren Olefinen zugesetzt werden können, um sekundäre Ester zu erzeugen (was einen Ester bedeutet, in dem der Kohlenstoff an der Alkylkette, an dem sich der Carboxylat-Teil befindet, ein sekundärer Kohlenstoff ist, d. h. ein solcher, der an zwei anderen Kohlenstoffatomen kovalent gebunden ist anstatt an einem primären oder tertiären Kohlenstoff, der an einem bzw. drei Kohlenstoffatomen kovalent gebunden ist). Diese Verfahren umfassen im Allgemeinen eine Reaktion eines niedermolekularen Olefins mit einer hochmolekularen Carbonsäure unter Erzeugung sekundärer Ester.
  • Katalysatoren, von denen bekannt ist, dass sie in derartigen Esterbildungsreaktionen wirksam sind, können in Form von Metallsilicaten vorliegen und speziell Aluminiumsilicaten (wie beispielsweise Zeolithe oder Zeolith-Mordenite), die über austauschbare Kationen und Wasserstoff-Ionen ausgetauschte, schichtförmige Tone verfügen. Bei Esterbildungsreaktionen werden diese Katalysatoren oftmals mit einer ihnen zugesetzten starken Säure verwendet.
  • Von mit Wasserstoff-Ionen ausgetauschten, schichtförmigen Tonen ist ebenfalls bekannt, dass, wenn es sich bei dem austauschbaren Kation in dem schichtförmigen Ton um ein Metallkation handelt, keine Notwendigkeit für den Zusatz starker Säuren zu dem Katalysator besteht. Das Fehlen starker Säuren macht die Tone weniger korrosiv und leichter aus dem Reaktionsgemisch abtrennbar.
  • Stabilisierter, säulenförmiger Zwischenschichtton, in welchem die Säulen nach dem Austausch der natürlichen Kationen des Tons gegen geeignetere Kationen erzeugt werden, ist dafür bekannt, dass er beim Katalysieren der Esterbildungsreaktion von Olefinen und Carbonsäuren wirksam ist.
  • Ebenfalls ist bekannt, dass Monocarbonsäuremethylester als die geschlossene Phase oder Teil der geschlossenen Phase in Invert-Bohrschlämmen verwendet werden können.
  • Die EP-A-0 386 638 offenbart die Verwendung von in der Natur vorkommenden oder synthetischen Estern oder Mischungen davon in Bohrflüssigkeiten, wobei es sich bei dem Ester um einen einzigen sekundären Ester handelt, wie beispielsweise Isotridecylacetat, oder einer Mischung von Estern, wie beispielsweise Essigsäureester von C6- bis C10-Alkoholen.
  • Die EP-A-0 031 687 offenbart die Verwendung von mit Wasserstoff-Ionen ausgetauschten Schichttonen in organischen Reaktionen, die durch Protonen katalysiert werden, wie beispielsweise die Reaktion von Olefinen mit Carbonsäuren unter Erzeugung von Estern, während die EP-A-0 031 252 die Verwendung von mit Metallkation austauschbaren Schichttonen in organischen Reaktionen offenbart, die durch Protonen katalysiert werden, wie beispielsweise wiederum die Reaktion von Olefinen mit Carbonsäuren unter Erzeugung von Estern.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Invert-Bohrflüssigkeit gewährt, welches Verfahren die Schritte umfasst:
    • (a) Herstellen eines Gemisches, aufweisend eine Carbonsäure mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder einem Isomer oder einem Gemisch davon mit Olefinen, ausgewählt aus Propen, Buten, Penten, Hexen, Hepten, Octen, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen, Tridecen, Tetradecen, Pentadecen, Hexadecen, Heptadecen, Octadecen, Nonadecen, Eicosen, Uneicosen, Doeicosen und Isomeren und Gemischen davon, wobei die Konzentration der Carbonsäure in dem Gemisch mindestens 3 Gew.-% beträgt;
    • (b) Zusammenbringen des Gemisches aus Schritt (a) in Abwesenheit von Wasser mit einem Säurekatalysator unter Reaktionsbedingungen und für eine ausreichende Zeit, dass die Carbonsäure und das Olefin reagieren, während die Konzentration der Carbonsäure in dem Reaktionsgemisch oberhalb von 3 Gew.-% gehalten wird, um eine Mischung von sekundären Estern mit relativen Molmassen im Bereich von 198 bis 282 zu erzeugen; und
    • (c) Zusetzen des Gemisches von sekundären Estern zu einem Invert-Bohrschlamm als kontinuierliche Phase oder Teil der kontinuierlichen Phase einer Invert-Bohrflüssigkeit.
  • Die vorliegende Erfindung gewährt außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Bohrschlammes auf Wasserbasis, welches Verfahren die Schritte umfasst:
    • (a) Herstellen eines Gemisches, aufweisend eine Carbonsäure mit einem bis 5 Kohlenstoffatomen oder einem Isomer oder einem Gemisch davon mit Olefinen, ausgewählt aus Propen, Buten, Penten, Hexen, Hepten, Octen, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen, Tridecen, Tetradecen, Pentadecen, Hexadecen, Heptadecen, Octadecen, Nonadecen, Eicosen, Uneicosen, Doeicosen und Isomeren und Gemischen davon, wobei die Konzentration der Carbonsäure in dem Gemisch mindestens 3 Gew.-% beträgt;
    • (b) Zusammenbringen des Gemisches aus Schritt (a) in Abwesenheit von Wasser mit einem Säurekatalysator unter Reaktionsbedingungen und für eine ausreichende Zeit, dass die Carbonsäure und das Olefin reagieren, während die Konzentration der Carbonsäure in dem Reaktionsgemisch oberhalb von 3 Gew.-% gehalten wird, um ein Gemisch von sekundären Estern zu erzeugen; und
    • (c) Zusetzen des Gemisches von sekundären Estern zu einem Bohrschlamm auf Wasserbasis.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer kontinuierlich arbeitenden Anlage, die zur Erzeugung von Gemischen von sekundären Estern eingesetzt wird;
  • 2 ist ein GC/FID-Chromatogramm für ein Produktgemisch, das aus der Anlage erhalten wird, wenn die Anlage bei etwa 0,65 WHSV und 140°C entsprechend der Beschreibung in Beispiel 2 betrieben wird;
  • 3 ist ein GC/FID-Chromatogramm für ein Produktgemisch, das in einem chargenweise betriebenen Reaktor erhalten wird, wenn der Reaktor für etwa 5 Stunden bei 120°C entsprechend der Beschreibung in Beispiel 3 betrieben wird.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Säurekatalysators und bevorzugt eines trockenen (mit extrem geringer Feuchtigkeit) säuregewaschenen Naturton, um die Addition einer C1- bis C5-Carbonsäure an ein Olefin zu katalysieren. In dem Verfahren kann eine Säure oder eine Mischung von Säuren eingesetzt werden und es können nur ein Olefin oder eine Mischung von Olefinen zum Einsatz gelangen. Das Verfahren kann in einer chargenweisen oder kontinuierlichen Betriebsart gefahren werden und wird bei 60° bis 300°C betrieben. In einer kontinuierlichen Betriebsart beträgt der stündliche Massedurchsatz in der Regel 0,1 bis 5 WHSV. Einige der überraschendsten Merkmale der vorliegenden Erfindung sind: (1) dass der Katalysator nahezu frei sein muss von Wasser, damit die Esterbildungsreaktion ablaufen kann; und (2) dass die Olefin-Oligomerisierung zumeist eliminiert ist, so lange die Konzentration der Carbonsäure in dem Ausgangsgemisch oberhalb von etwa 3 Gew.-% gehalten wird.
  • Als ein hydrophobes synthetisches Fluid mit einem Stockpunkt unterhalb von –10°C, einem Flammpunkt oberhalb von etwa 120°C und einer relativen Molekülmasse in der Nähe derjenigen eines C14- bis C20-Kohlenwasserstoffes eignen sich diese synthetischen Gemische gut als kontinuierliche Phase oder als Teil der kontinuierlichen Phase eines Invert-Schlammes. Da es sich bei diesen Gemischen um Mischungen von Estern anstatt Kohlenwasserstoffen handelt, erfolgt bei ihnen die Biozersetzung schneller als dieses bei synthetischen Kohlenwasserstoffen der Fall sein würde.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber dem gegenwärtig in der Bohrindustrie zum Einsatz gelangenden Estern besteht darin, dass sich eine geeignete Estermischung mit geringerer Viskosität erzeugen lässt als die der gegenwärtig in Gebrauch befindlichen Ester. Die gegenwärtig zur Anwendung gelangenden Ester leiten sich von in der Natur vorkommenden Fettsäuren ab, bei denen es sich im typischen Fall um C12-Säuren oder schwerere Säuren handelt. Bei Vereinigung mit einem verzweigten C8- oder schwereren Alkohol, was die konventionelle Praxis ist, die angewendet wird, um einen Ester mit einem ausreichend niedrigen Stockpunkt zu erhalten, ist der resultierende Ester viskoser als diejenigen, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung erhalten werden können.
  • Die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele zeigen verschiedene Aspekte von verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Beispiele
  • Beispiel 1
  • Synthese von C14-Propionaten mit F-25
  • Es wurde F-25 (Engelhard) über Nacht in einem Vakuumofen bei etwa 200°C zur Entfernung von Wasser getrocknet. Die getrockneten Tongranalien wurden in ein Festbett gepackt und eine Mischung aus 50 Mol.% Propansäure und 50 Mol.% kommerziellem 1-Tetradecen bei einer Temperatur von 140°C und einem stündlichen Massedurchsatz von 0,5 WHSV über das Bett geleitet. Anhand der GC/FID-Analyse enthielt der Abgang etwa 20% sekundärer Ester, etwa 10% Propansäure, etwa 70% C14-Olefine und weniger als 1% C14-Oligomere. Die einzelnen ergiebigsten Ester in dem Gemisch waren: 2-Tetradecylpropionat, gefolgt von 3-Tetradecylpropionat, gefolgt von 4-Tetradecylpropionat, gefolgt von 5-, 6- und 7-Tetradecylpropionat. Die C14-Olefine in dem Abgang bestanden aus etwa 70% linearen inneren Olefinen und etwa 30% alpha-Olefinen. Die nicht umgesetzte Säure und Olefine wurden von den Estern durch Destillation abgetrennt und waren zur Rückführung in den Kreislauf geeignet.
  • Beispiel 2
  • Synthese von C14-Propionaten mit F-25
  • Es wurde F-25 (Engelhard) getrocknet und in ein Festbett wie in Beispiel 1 gepackt. Es wurde ein Gemisch aus 50 Mol.% Propansäure und 50 Mol.% kommerziellem 1-Tetradecen bei einer Temperatur von 140°C und einem stündlichen Massedurchsatz von 0,5 WHSV über das Bett geleitet. Das Chromatogramm von 2 zeigt die verbleibenden Peaks für restliche Propansäure und Tetradecene sowie die Peaks für die aus Tetradecenen erzeugten Sekundärester und der erzeugten Propansäure. Anhand der GC/FID-Analyse enthielt der Abgang etwa 9% Propansäure, etwa 73% Tetradecene und etwa 15% Sekundärester. Von besonderem Interesse ist das nahezu vollständige Fehlen von Peaks für Olefin-Dimere, die anhand der GC/FID lediglich bis zu 1,8% des Produktgemisches ausmachen.
  • Beispiel 3
  • Behandlung von 1-Dodecen über Filtrol 105
  • Als ein Vergleich zu den Ergebnissen von Beispiel 2 wurde Filtrol 105 (Engelhard) wie in Beispielen 1 und 2 getrocknet und sodann einem Chargenreaktor zugegeben. Es wurde eine Probe von 1-Dodecen gerührt und über dem Katalysator bei 120°C für etwa 5 Stunden erhitzt. Anhand der GC/FID-Analyse enthielt der Abgang etwa 34% C12-Olefin-Monomer, 46% Dimer und 20% Trimer. Im Vergleich dieser Ergebnisse mit denen von Beispiel 1 und 2 lässt sich erkennen, dass das Vorhandensein von Propansäure im Beschickungsstrom und speziell in einer Menge, die größer ist als etwa 3% Propansäure, die Menge an Dimer eindeutig unterhalb von 5% hält. Das Chromatogramm von 3 zeigt die Peaks für die C12-Oligomere.
  • Beispiel 4
  • Anhalten der Reaktion der Oligomerisierung mit Propansäure
  • Es wurden etwa 598 g einer Mischung aus 67 Mol.% 1-Tetradecen und 33 Mol.% Propansäure bei 140°C in einem Chargenreaktor mit 50 g trockenem F-25 (Engelhard) erhitzt und gerührt. Nach 6,5 Stunden erreichte die Menge an Sekundärestern bei etwa 20% anhand der GC/FID ein Maximum, während die Olefin-Oligomere 3% des Reaktionsgemisches ausmachten. Anstatt konstant zu bleiben, begann die Esterkonzentration abzunehmen und es gab eine rasche Zunahme der Menge an Olefin-Oligomeren. Nach den ersten 7 Stunden der Umsetzung betrug die Propansäure > 3% (anhand der GC/FID) des Reaktionsgemisches. Sobald die Propansäure auf < 3% (anhand der GC/FID) des Reaktionsgemisches abfiel, begann die Konzentration an Olefin-Oligomer rasch zuzunehmen.
  • Beispiel 5
  • Bewertung von C14-Propionaten als Basisflüssigkeit für eine Invert-Bohremulsion
  • Die Eignung der C14-Propionate zur Verwendung in Invert-Bohrflüssigkeiten wurde bewertet. Die Invert-Emulsion wurde hergestellt, indem die meisten Komponenten mit der Basisflüssigkeit vereint und für 30 min bei 48,9°C (120°F) unter Verwendung eines Homogenisierungsapparates nach Gifford Wood gemischt wurden. Die Bestandteile wurden in der in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Reihenfolge zugesetzt, wobei jedoch die letzten drei nicht während des 30 min-Zyklus des Homogenisierungsapparates zugesetzt wurden. Zuerst wurde die Aufschlämmung aus dem Homogenisierungsapparat in eine Dispergiervorrichtung übertragen und anschließend Schwerspat, Bohr-Feststoffe und CaCl2 zugesetzt und das Gemisch für 30 min gerührt. Es wurden die rheologischen Eigenschaften der resultierenden Bohrflüssigkeit bei 48,9°C (120°F) vor und nach dem Heißrollen der Emulsion für 16 Stunden bei 65,6°C (150°F) ermittelt.
  • Figure 00060001
  • Die Bohrflüssigkeit zeigte die folgenden rheologischen Ergebnisse bei 48,9°C (120°F):
  • Figure 00070001
  • Werte einiger physikalischer Eigenschaften der C14-Propionate
    Figure 00070002
  • Beispiel 6
  • Mysid-Shrimps-Toxizitätstest
  • Zusätzlich wurde die Toxizität der Bohrflüssigkeit von Beispiel 4 bei Mysid-Shrimps nach dem US EPA-Protokoll in Anhang 3 "Effluent Limitation Guidelines and New Source Performance Standards: Drilling Fluids Toxicity Test", Federal Register Bd. 50, Nr. 165, 34631–34636 bewertet. Bei Gesteinsabrieb-Abgaben muss die Bohrflüssigkeit einen LC50-Wert bei Mysid-Shrimps von mindestens 30.000 ppm zeigen. Die unter Verwendung der C14-Propionate hergestellte Bohrflüssigkeit hatte einen LC50-Wert von ≥ 1.000.000 ppm, was zeigt, dass die C14-Propionate eine Bohrflüssigkeit mit äußerst geringer Toxizität ergeben.
  • Beispiel 7
  • Synthese von C12-Propionaten mit getrocknetem F-25
  • Es wurde ein Gemisch aus 50 Mol.% Propansäure und 50 Mol.% kommerziellen 1-Dodecen über den gleichen getrockneten F-25 (Engelhard)-Katalysator wie in der Beschreibung der Beispiele 1 und 2 geleitet. Der stündliche Massedurchsatz betrug 0,35 WHSV und die Temperatur 140°C. Anhand der GC/FID-Analyse enthält der Abgang etwa 20% Sekundärester, etwa 10% Boransäure, etwa 70% C12-Olefine und weniger als 1% C12-Oligomere. Der einzelne ergiebigste Ester in dem Gemisch war 2-Dodecylpropionat, gefolgt von 3-Dodecylpropionat, gefolgt von 4-Dodecylpropionat, gefolgt von 5- und 6-Dodecylpropionat. Die nicht umgesetzte Säure und Olefine wurden von den Estern durch Destillation abgetrennt und waren zur Rückführung in den Kreislauf geeignet.
  • Die Werte einiger physikalischer Eigenschaften der C12-Propionate
    Figure 00080001
  • Beispiel 8
  • Synthese von C12-Propionaten mit Amberlys
  • Es wurde ein Gemisch, das 15 g Propansäure enthielt, 40 g 1-Tetradecen und 15 g Amberlyst 15 (Rohm and Haas) gerührt und bis zu 140°C erhitzt. Innerhalb von 30 min enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 20% Tetradecylpropionate und < 1% Olefin-Oligomere. Nach zusätzlicher Reaktionsdauer nahm der Oligomergehalt zu und die Esterkonzentration ab.
  • Beispiel 9
  • Synthese von C12-Propionaten mit Amberlyst 15
  • Es wurde ein Gemisch, das 15 g Propansäure enthielt, 40 g 1-Tetradecen und 15 g Amberlyst 15 (Rohm and Haas) gerührt und bis zu 120°C erhitzt. Innerhalb einer Stunde enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 31% Tetradecylpropionate und < 1% Olefin-Oligomere. Nach zusätzlicher Reaktionsdauer nahm der Oligomergehalt zu und die Esterkonzentration ab.
  • Beispiel 10
  • Synthese von C12-Propionaten mit Amberlyst 15
  • Es wurde ein Gemisch, das 15 g Propansäure enthielt, 40 g 1-Tetradecen und 15 g Amberlyst 15 (Rohm and Haas) gerührt und bis zu 100°C erhitzt. Innerhalb von 1,5 Stunden enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 39% Tetradecylpropionate und < 1% Olefin-Oligomere. Nach zusätzlicher Reaktionsdauer nahm der Oligomergehalt zu und die Esterkonzentration ab.
  • Beispiel 11
  • Synthese von C12-Propionaten mit Amberlyst 15
  • Es wurde ein Gemisch, das 15 g Propansäure enthielt, 40 g 1-Tetradecen und 15 g Amberlyst 15 (Rohm and Haas) gerührt und bis zu 80°C erhitzt. Innerhalb von 8 Stunden enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 45% Tetradecylpropionate und < 1% Olefin-Oligomere. Nach zusätzlicher Reaktionsdauer nahm der Oligomergehalt zu und die Esterkonzentration ab.
  • Beispiel 12
  • Synthese von C12-Propionaten mit nicht getrocknetem F-25
  • Es wurde ein Gemisch, das 8,1 g 1-Decen (1 val), 17,5 g Propansäure (4 val) und 4,72 g kommerziellen F-25-Ton (Engelhard) enthielt, gerührt und bis 120°C erhitzt. (Der Ton ist nach dem Erwerb einer Ofentrocknung unterzogen worden). Das Gemisch wurde refluxiert und nicht oberhalb von 120°C erhitzt. Nach 5 Tagen enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 6,5% Ester. Sodann wurde der Kondensatabscheider entfernt und Dampf aus dem Reaktionsgefäß abgelassen. Innerhalb von 2 Stunden hatte die Temperatur 140°C erreicht und das Gemisch 11% Ester erreicht. Etwa 12 Stunden später betrug die Esterkonzentration 23%.
  • Beispiel 13
  • Synthese von C14-Propionaten mit getrocknetem F-25
  • Es wurde ein Gemisch, das 30,0 g 1-Tetradecen (1 val) enthielt, 34,0 g Propansäure (3 val) und 10,1 g F-25-Ton (Engelhard) (24 Stunden im Vakuumofen bei 200°C getrocknet) gerührt und bis 140°C erhitzt. Das Gemisch zeigte keine Anzeichen eines Refluxierens und erreichte leicht 140°C. Innerhalb von 20 Stunden enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 35% Ester. Die Esterkonzentration blieb bei diesem Wert selbst nach einem Rühren für weitere 24 Stunden bei Reaktionstemperatur erhalten.
  • Beispiel 14
  • Synthese von C14-Propionaten mit nicht getrocknetem F-62
  • Es wurde ein Gemisch, das 20,0 g 1-Tetradecen (1 val) enthielt, 7,58 g Propansäure (1 val) und 5,0 g F-62-Extrudat (Engelhard) gerührt und bis 120°C erhitzt. Das Gemisch refluxierte und zeigte anhand der GC/FID selbst nach einem Erhitzen für 20 Stunden lediglich Spuren von Ester.
  • Beispiel 15
  • Synthese von C14-Propionaten mit getrocknetem F-62
  • Es wurde ein Gemisch, das 40,0 g 1-Tetradecen (1 val) enthielt, 15,1 g Propansäure (1 val) und 16,3 g F-62-Extrudat (Engelhard) (20 Stunden im Vakuumofen bei 200°C erhitzt) gerührt und bis 140°C erhitzt. Nach 19 Stunden enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 31% Ester. Eine zusätzliche Reaktionsdauer führte zu keiner Erhöhung der Estermenge in dem Gemisch.
  • Beispiel 16
  • Synthese von C14-Propionaten aus isomerisiertem C14 und getrocknetem Filtrol 105
  • Es wurde eine Mischung, die 30,0 g (1 val) Tetradecene (erhalten durch intensive Doppelbindungsisomerisierung von 1-Tetradecen) enthielt, 34 g (3 val) Propansäure und 10 g trockenen Filtrol 105-Ton (Engelhard) (der in einem Vakuumofen für 20 Stunden bei 200°C erhitzt worden war) gerührt und bis 140°C erhitzt. Nach 31 Stunden enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 23% Ester. Die Produktester aus diesem Prozess waren die gleichen, wie sie erhalten wurden, wenn das Ausgangsolefin 1-Tetradecen war, jedoch war bei diesem Gemisch die Verteilung der Propionat-Isomere anders als bei denen, die erhalten wurden, wenn 1-Tetradecen das Ausgangsolefin war. Es war etwa gleich viel 7- Tetradecylpropionat wie 2-Tetradecylpropionat in diesem Gemisch, was eine sehr viel gleichmäßiger verteilte Verbindungsposition für die Propionat-Gruppe in diesem Gemisch zeigt als bei dem Gemisch, das unter Verwendung von 1-Tetradecen als Ausgangsolefin erhalten wurde.
  • Beispiel 17
  • Synthese von C18-Propionaten unter Verwendung von getrocknetem F-25
  • Es wurde ein Gemisch, das 664 g (1 val) 1-Octadecen enthielt, 195 g (1 val) Propansäure und 51 g trockenes F-25 (Engelhard) (das für 20 Stunden bei 200°C im Vakuumofen erhitzt worden war) gerührt und bis 140°C erhitzt. Nach 6 Stunden enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 19% Sekundärester. Gemisch.
  • Beispiel 18
  • Bewertung von C12-Propionaten als Basisflüssigkeit für die Invert-Bohremulsion
  • Es wurde ein Bohrschlamm unter Verwendung eines Gemisches von Dodecylpropionaten als die Basisflüssigkeit angesetzt, der die folgende Zusammensetzung hatte:
  • Figure 00110001
  • Die Bohrflüssigkeit zeigte die folgenden rheologischen Messwerte bei 48,9°C (120°F):
  • Figure 00120001
  • Vor dem Heißrollen zeigte der Moorschlamm die folgenden Eigenschaften bei 1,7°C (35°F):
  • Figure 00120002
  • In dem Mysid-Shrimps-Test zeigte dieser Bohrschlamm einen LC50-Wert von ≥ 1.000.000 ppm SPP.
  • Die Werte einiger physikalischer Eigenschaften der C12-Propionate waren:
  • Figure 00130001
  • Beispiel 19
  • Bewertung der C12/C14-Propionate als Basisflüssigkeit für die Invert-Bohremulsion
  • Es wurde ein Bohrschlamm unter Verwendung eines Gemisches von Dodecylpropionaten (50 Gew.-%) und Tetradecylpropionaten (50 Gew.-%) als die Basisflüssigkeit angesetzt und hatte die folgende Zusammensetzung:
  • Figure 00130002
  • Die Bohrflüssigkeit zeigte die folgenden rheologischen Messwerte bei 48,9°C (120°F):
  • Figure 00140001
  • Vor dem Heißrollen zeigte der Bohrschlamm die folgenden Eigenschaften bei 1,7°C (35°F):
  • Figure 00140002
  • In dem Mysid-Shrimps-Test zeigte dieser Bohrschlamm einen LC50-Wert von ≥ 1.000.000 ppm SPP.
  • Beispiel 20
  • Synthese von C14-Propionaten unter Verwendung von H2SO4
  • Es wurde ein Gemisch, das 20 g (1 val) 1-Tetradecen, 7,6 g (1 val) Propansäure und 0,62 g konzentrierte Schwefelsäure gerührt und bis 115°C erhitzt. Nach 15 Stunden enthielt das Gemisch anhand der GC/FID 44% Sekundärester.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung einer invertierten Bohrflüssigkeit, umfassend die Schritte: (a) Herstellen eines Gemisches, umfassend eine Carbonsäure mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder einem Isomer oder einem Gemisch davon mit Olefinen, ausgewählt aus Propen, Buten, Penten, Hexen, Hepten, Octen, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen, Tridecen, Tetradecen, Pentadecen, Hexadecen, Heptadecen, Octadecen, Nonadecen, Eicosen, Uneicosen, Doeicosen und Isomeren und Gemischen davon, wobei die Konzentration der Carbonsäure in dem Gemisch mindestens 3 Gew.-% ist; (b) Zusammenbringen des Gemisches aus Schritt (a) in Abwesenheit von Wasser mit einem Säurekatalysator unter Umsetzungsbedingungen und für solange, dass die Carbonsäure und das Olefin reagieren, unter Aufrechthalten der Carbonsäurekonzentration in dem Reaktionsgemisch über 3 Gew.-%, so dass man eine Mischung von sekundären Estern erhält mit Molekulargewichten im Bereich von 198 bis 282; und (c) Zusetzen des Gemisches aus sekundären Estern zu einem invertierten Bohrschlamm als kontinuierliche Phase oder Teil der kontinuierlichen Phase einer invertierten Bohrflüssigkeit.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Säurekatalysator ein säuregewaschener Naturton ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Säurekatalysator Amberlyst 15 ist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Bohrschlamms auf Wasserbasis, umfassend die Schritte: (a) Herstellen eines Gemisches, umfassend eine Carbonsäure mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder ein Isomer oder ein Gemisch davon, mit Olefinen, ausgewählt aus Propen, Buten, Penten, Hexen, Hepten, Octen, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen, Tridecen, Tetradecen, Pentadecen, Hexadecen, Heptadecen, Octadecen, Nonadecen, Eicosen, Uneicosen, Doeicosen und Isomeren und Gemischen davon, wobei die Konzentration der Carbonsäure in dem Gemisch mindestens 3 Gew.-% ist; (b) Zusammenbringen des Gemisches aus Schritt (a) in Abwesenheit von Wasser mit einem Säurekatalysator unter Umsetzungsbedingungen und solange, dass die Carbonsäure und das Olefin sich umsetzen, unter Beibehalten der Konzentration der Carbonsäure in dem Reaktionsgemisch auf oberhalb 3 Gew.-%, so dass man ein Gemisch von sekundären Estern erhält; und (c) Zusetzen des Gemisches von sekundären Estern zu einem Bohrschlamm auf Wasserbasis.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Säurekatalysator ein säuregewaschener Naturton ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Säurekatalysator Amberlyst 15 ist.
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