DE69838415T2

DE69838415T2 - Auf öl-basierte Bohrschlämme mit erhöhter Viskosität

Info

Publication number: DE69838415T2
Application number: DE69838415T
Authority: DE
Inventors: Cruise K. Houston Jones; David B. The Woodlands Acker
Original assignee: Ondeo Nalco Energy Services LP
Current assignee: Nalco Energy Services LP
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2018-11-14
Also published as: DK0922743T3; NO985789D0; EP0922743B1; DE69838415D1; CA2254282A1; CA2254282C; NO985789L; US6169134B1; EP0922743A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ölbasierte Bohrschlämme, die mit Ethylen/Propylen-Elastomeren, die mit Dicarbonsäureanhydriden gepfropft sind, viskos gemacht sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ölbasierte Bohrschlämme, die mit maleatisierten EPM-Copolymeren und EPDM-Terpolymeren viskos gemacht sind.
Im Bereich des Bohrens bei der Erkundung von Öl und Gas ist eine wichtige Komponente diejenige der Formulierung von Bohrschlämmen. Bohrschlämme sind die Fluids, die zur Aufrechterhaltung des Drucks, zum Kühlen der Bohrkronen und zum Ausheben von Bohrklein aus dem Bohrloch verwendet werden und in der Zusammensetzung über einen weiten Bereich verschieden sind. Im Allgemeinen basieren Bohrschlämme auf wässrigen Formulierungen oder ölbasierten Formulierungen.
Ein herkömmliche Formulierung eines ölbasierten Bohrschlamms umfaßt grundsätzlich die folgenden Bestandteile: Öl (im Allgemeinen aufbereitetes Öl), Emulgierungsmittel, Wasser (beispielsweise Salzlake) und Viskosifizierungsmittel. Die Formulierung kann auch Netzmittel, Beschwerungsmittel und mit Amin behandelte Tone enthalten.
Die obigen Formulierungen funktionieren hinreichend bei einer Anzahl von Anwendungen, vor allem bei denen, wo die Verwendung ölbasierter Bohrschlämme durch die mangelnde Stabilität der Formation diktiert wird, in der gebohrt wird. Beispielsweise kann bei verschiedenen Arten von Schiefertonformationen die Verwendung herkömmlicher, wasserbasierter Schlämme dazu führen, dass die Schiefertonformation schlechter wird und zusammenbricht. Durch Verwendung der ölbasierten Bohrschlämme wird dieses Problem beseitigt.
In dem Bohrschlamm werden viskos machende Mittel verwendet, um diesem rheologische Eigenschaften zu verleihen, um die Fähigkeit des Schlamms zum Tragen und Suspendieren von Teilchen (Bohrklein und Baryt) zu verbessern. Als viskos machendes Mittel wurde Asbest verwendet, der jedoch aus offenkundigen gesundheitlichen Gründen nicht mehr als ölbasiertes, viskos machendes Mittel verwendet. Es wurden sulfonierte EPDMs (die in den USA-Patenten Nr. 4,157,432 und 4,442,011 offenbart sind) zur Verwendung als Ölschlamm viskos machende Mittel vorgeschlagen, haben jedoch auf Grund mangelnder Verfügbarkeit keine umfangreiche Verwendung erfahren.
Ölschlamm viskos machende Mittel, die zur Zeit weithin verwendet werden, sind organophile Tone, die mit quaternären Aminverbindungen behandelt sind, um ihnen lipophile Eigenschaften zu verleihen. Bei vielen Bohrlöchern, besonders bei tiefen, heißen Bohrlöchern, müssen der Effektivität halber verhältnismäßig große Mengen der organophilen Tone verwendet werden. Zu viele Feststoffe in dem Schlamm können zu Problemen, beispielsweise zu hoher plastischer Viskosität, und zu dadurch entstehenden Schlammumlaufproblemen führen.
Wie oben beschrieben, werden bei dem ölbasierten Bohrschlamm gemäß der vorliegenden Erfindung Ethylen-Propylen-Elastomere verwendet, die mit bestimmtem Dicarbonsäureanhydrid (insbesondere Maleinsäureanhydriden) gepfropft sind. In dem USA-Patent Nr. 4,670,515 werden Ethylen-Propylen-Kautschuke offenbart, die mit Maleinsäureanhydriden (und anderen Dicarbonsäureanhydriden) gepfropft sind, die als niedrigmolekulare Ölviskositätsverbesserer und als schlagzäh machender Zusatzstoff für polare thermoplastische Harze verwendet werden. Weitere maleatisierte Polymere sind in den USA-Patenten mit den Nummern 4,661,554 ; 4,857,254 ; 4,950,541 ; 5,047,479 ; 5,066,542 ; 5,151,083 ; und 5,346,963 offenbart. Keine dieser Referenzen betrifft jedoch ölbasierte Bohrschlämme. In US-A-4670515 wird ein aufgepfropftes und reversibel vernetztes Ethylen-Monoolefin-Copolymer mit einem RSV-Wert im Bereich von 0,4 bis 3,0 offenbart, die als Viskositätsverbesserer in Schmierölen sowie bei Verwendung mit verschiedenen Kunststoffen als die Schlagzähigkeit verbessernde Stoffe verwendet werden.
In GB-A-2212192 wird ein ölbasierter Bohrschlamm offenbart, der ein Öl auf Erdölbasis, ein emulgiertes Öl und ein öllösliches, wasserunlösliches, vikos machendes Mittel enthält. Das vikos machende Mittel ist ein neutralisiertes, sulfoniertes EPDM-Terpolymer.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein ölbasierter Bohrschlamm geschaffen, dadurch gekennzeichnet, dass er Folgendes umfasst:

(a) eine Ölschlammemulsion mit (i) einem kontinuierlichen flüssigen Kohlenwasserstoff und (ii) 0 bis 40% in dem flüssigen Kohlenwasserstoff dispergiertes Wasser; und
(b) 0,5 bis 4,0 Gew.-% eines maleatisierten Ethylen-/Propylen-/Dien-Elastomers (EPDM), bezogen auf das Gewicht der Emulsion.

Vorzugsweise liegt die Menge des auf das Elastomer aufgepfropften Maleinsäureanhydrids liegt im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Elasto mers. Die Konzentration des aufgepfropften Maleinsäureanhydrids in der Emulsion liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2,0 Gew.-%, und die Konzentration des aufgepfropften Elastomers in der Ölschlammemulsion beträgt 0,1 bis 2,0 Gew.-%. Wahlweise kann ein dem ölbasierten Bohrschlamm gemäß der Erfindung ein Gewichtungsmittel zugesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das in dem in dem flüssigen Kohlenwasserstoff dispergierte Wasser 2 bis 20% Salzlösung. Bei der Ausführungsform weist das maleatisierte EPDM-Elastomer 0,01 bis 5,0 Gew.-% darauf aufgepfropftes Maleinsäureanhydrid auf, das Dienmonomer in dem EPDM-Elastomer ist vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus 5-ethyliden-2-norbornen, 1,4-hexadien, 5-phenyl-2-norbornen und Dicyclopentadien ausgewählt, und das maleatisierte EPDM-Elastomer weist vorzugsweise ein Molekulargewicht zwischen 40000 und 150000 und eine Kristallinität von weniger als 50% auf.
Der ölbasierte Bohrschlamm gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Ölschlamm, der mit EPDM-Terpolymeren viskos gemacht ist und mit Maleinsäureanhydrid gepfropft ist.
Die Menge des maleatisierten Ethylen-Propylen-Elastomers in der Ölschlammemulsion reicht aus, um dieser eine Viskosität zu verleihen, die wesentlich größer als Viskosität der Ölschlammemulsion ist.
Das bevorzugte gepfropfte Polymer, ein maleatisiertes EP-Elastomer, wird durch Reaktion von 0,01 bis 5 Gew.-% des Maleinsäureanhydrids mit den EP-Elastomeren hergestellt.
Das maleatisierte EP-Elastomer wird dem Ölschlamm in dem gewünschten Grad zugesetzt, um die rheologischen Haupteigenschaften des Schlamms (auf der Basis von API RP-13), beispielsweise Viskosität, Fließgrenze und Gelfestigkeit, zu verbessern.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum Zwecke der Beschreibung der vorliegenden Erfindung sollen die folgenden Begriffe die angegebenen Definitionen aufweisen:
"Ethylen-Propylen-Elastomere" sind synthetische Polymere, die Ethylen-/Propylen-Copolymere (EPM) und Ethylen-/Propylen-/Dien-Terpolymere (EPDM) umfassen.
"EPM" ist ein Copolymer mit der folgenden allgemeinen Formel:
"EPDM" ist ein Terpolymer mit der folgenden allgemeinen Formel:
"Ölschlammemulsion" umfaßt einen flüssigen Kohlenwasserstoff als kontinuierliche Phase und Wasser als diskontinuierliche oder dispergierte Phase.
Die Zusammensetzung des ölbasierten Schlamms gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt hauptsächlich

a) eine Ölphase
b) eine dispergierte Wasserphase
c) ein viskos machendes Mittel (maleatisiertes EP-Elastomer).

Diese Schlammbestandteile und Verfahren zur Herstellung und Verwendung des ölbasierten Schlamms sind im Folgenden beschrieben.
Öl- und Wasserphasen (Ölschlammemulsion): Wie oben angegeben, kann Ölschlamm einen flüssigen Kohlenwasserstoff umfassen, der Dieselöl, Heizöl, Rohöl, aufbereitetes Öl und dergleichen enthält. Auf Grund der Kosten ist Dieselöl im Allgemeinen der bevorzugte flüssige Kohlenwasserstoff.
Das in dem Öl dispergierte Wasser kann Trinkwasser sein, ist jedoch vorzugsweise Salzlake. 1 bis 40 und im Allgemeinen 2 bis 20 Gew-% des Wassers werden durch Verwendung von Emulgatoren, beispielsweise alkalischen Seifen von Fettsäuren, in dem Öl dispergiert.
Die oben beschriebenen ölbasierten Schlämme sind in der Technik wohlbekannt (siehe beispielsweise das USA-Patent 4,525,522 ).
Viskos machendes Mittel: Das viskos machende Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung wird an Hand der bevorzugten maleatisierten EP-Elastomere beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Dicarbonsäureanhydride, die im Folgenden allgemein beschrieben sind, an Stelle der maleatisierten EP-Elastomere verwendet werden können.
Die bevorzugten Elastomere sind EPDM-Terpolymere mit der folgenden Formel:
wobei R aus 5-ethyliden-2-norbornen; 1-4-hexadien; 5-phenyl-2-norbornen und Dicyclopentadien ausgewählt ist. Die Werte von x, y und z sind derart gewählt, dass (a) den Molverhältnissen der Comonomere und (b) dem Molekulargewicht genügen, die beide im Folgenden beschrieben sind.
Die EPDM-Elastomere sind Terpolymere, die 20 bis 90 Mol-% (vorzugsweise 40 bis 90 Mol-%) Ethylen, 20 bis 70 Mol-% Propylen und 1 bis 20 Mol-% des Dienmonomers enthalten. Die Diene umfassen 5-ethyliden-2-norbornen; 1,4-hexadien; 5-phenyl-2-norbornen; und Dicyclopentadien. Wie in der ENCYCLOPEDIA OF POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING, Bd. 6, S. 522–523, dargelegt ist, bestehen Ethylen-Propylen-Elastomere aus den Grundbaublöcken Ethylen und Propylen und können mit einem dritten oder sogar einem vierten Monomer kombiniert werden, um die Olefinstellen entlang der Hauptkette zu schaffen. Der Begriff "EPDM-Elastomere" umfaßt Terpolymere und Tetrapolymere, die zumindest Monomere von Ethylen, Propylen und Dien enthalten.
Die bevorzugten EPDM-Elastomere (Ethylen/Propylen/5-ethyliden-2-norbornen) weisen etwa 0,5 bis etwa 12 Gew.-% 5-ethyliden-2-norbornen-Monomer und etwa 30 bis 70 Gew.-% Ethylen auf, wobei Propylen den Rest des Polymers bildet. Ein typisches Ethylen/Propylen/5-ethyliden-2-norbornen-Terpolymer weist einen Ethylen-Gehalt von etwa 50 Gew.-% und einen 5-ethyliden-2-norbornen-Gehalt von etwa 5 Gew.-% auf. Die bei der vorliegenden Erfindung geeigneten Terpolymere besitzen ein Molekulargewicht-Zahlenmittel (M_n), gemessen mit dem Gelpermeations-Chromatographen, von etwa 40 000 bis etwa 150,000, mehr vorzugsweise von etwa 40 000 bis etwa 100 000 und am meisten vorzugsweise von etwa 50 000 bis etwa 80 000. Wenn nichts anderes angegeben ist, sind alle hier angeführten Polymer-Molekulargewichte Molekulargewicht-Zahlenmittel. Die Mooney-Viskosität (ML 1+4, 125°C) des Terpolymers beträgt etwa 7 bis etwa 90, mehr vorzugsweise etwa 10 bis etwa 80 und am meisten vorzugsweise etwa 20 bis etwa 70. Die EPDM sollten eine niedrige Kristallinität (<50%) und vorzugsweise von weniger als 30% aufweisen. Der Grad der Kristallinität und die Molekulargewichtsbereiche sind besonders wichtig. Im Allgemeinen wird auf Grund der besseren Löslichkeit und der besseren Dispergierbarkeit eine niedrige bis Nullkristallinität bevorzugt und auch ein niedriges Molekulargewicht der EPDM. EPDM-Terpolymere, die sich bei der vorliegenden Erfindung eignen, sind im Handel in einer Vielzahl von Qualitäten von einer Anzahl von Herstellern erhältlich, zu denen die Exxon Chemical Co., Uniroyal, Dupont, DSM Copolymer und Polysar gehören, um nur einige zu nennen.
Maleinsäureanhydrid und andere Dicarbonsäureanhydride: Wie oben angegeben, ist das bevorzugte Dicarbonsäureanhydrid Maleinsäureanhydrid. Andere verwendbare Anhydride weisen die Formel
auf, wobei R eine Alkylgruppe mit 0-4 Kohlenstoffatomen ist und Y vorzugsweise Wasserstoff ist, jedoch auch eine organische Gruppe, beispielsweise eine verzweigt- oder geradkettige Alkylgruppe mit 1-12 Kohlenstoffatomen, sein kann.
Pfropfvorgang: Das Maleinsäureanhydrid wird innerhalb des Bereichs von 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 4 Gew.-% und am meisten vorzugsweise von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, auf das Ethylen-Propylen-Elastomer aufgepfropft.
Verfahren zum Aufpfropfen von Maleinsäureanhydrid auf die Hauptkette von Copolymeren und Terpolymeren sind in der Technik wohlbekannt. Das Aufpfropfverfahren kann in der in dem oben angeführten USA-Patent Nr. 4,670,515 beschriebenen Weise ausgeführt werden.
Ein anderes Aufpfropfverfahren ist die in dem USA-Patent 4,661,554 beschriebene radikalische Reaktion. Bei dieser Reaktion wird ein Radikalgenerator (organische Peroxide wie Dicumylperoxid oder Benzothiazyldisulfid verwendet, wobei das letztere bevorzugt wird). Das EP-Elastomer, das Maleinsäureanhydrid und der Radikalgenerator werden in einen Mischer, beispielsweise einen Doppelschneckenextruder, eingebracht und hohen Temperaturen (typischerweise 100°C-200°C) unterworfen. Durch die Reaktion kann eine Vernetzung hergestellt werden, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung hingenommen werden kann. Im Allgemeinen wird eine Menge des Maleinsäureanhydrids verwendet, die größer als die auf die Polymerhauptkette aufzupfropfende ist, um eine ausreichende Aufpfropfung sicherzustellen.
Maleatisierte Ethylen-Propylen-Elastomere sind von einer Anzahl von handelsüblichen Quellen erhältlich: maleatisiertes EP-Copolymer, vertrieben von der Exxon Chemical Co. als Exxelor 1801 und 1803, maleatisiertes EPDM-Terpolymer, vertrieben von Uniroyal als Royaltuf 465 und 490, und maleatisiertes EPDM-Terpolymer, vertrieben von der Exxon Chemical Co. als EPDM MDE 9411.
Die im Handel erhältlichen maleatisierten Elastomere weisen im wesentlichen die Form von Pellets auf. Um die Pellets leichter in Bohrschlämmen verwenden zu können, werden sie zu feinen Teilchen von etwa 8 bis 30 mesh (US-Siebgrößenreihe) zerkleinert.
ARBEITSGÄNGE
Der Bohrschlamm gemäß der vorliegenden Erfindung kann an der Bohrlochstelle formuliert werden, wird jedoch vorzugsweise an der Anlage in großen Behältern formuliert.
Zuerst wird das Wasser mit Hilfe eines Wasser/Öl-Emulgators unter Umrühren in dem Öl emulgiert (stabilisiert). Dann werden dem Ölschlamm nacheinander unter Umrühren die Zusatzstoffe zugesetzt. Das viskos machende Mittel kann als Erstes zugesetzt werden, um eine Suspendierung der anderen Zusatzstoffe sicherzustellen. Es können auch andere Zusatzstoffe als die oben genannten unter Umrühren zugesetzt werden. Wenn der ölbasierte Schlamm formuliert ist, wird er zu der Bohrstelle gebracht und in die Schlammhandhabungseinrichtungen eingebracht.

Ein beispielhafter Schlamm gemäß der vorliegenden Erfindung kann folgende Formulierung aufweisen:

	Breiter Bereich	Bevorzugter Bereich
Öl (aufbereitetes Öl)	60-100 Gew.-%	70-80 Gew.-%
Wasser (Salzlake 998 kg/m³ (10 lbs/Gall.) CaCl₂	0-40 Gew.-%	2-20 Gew.-%
Emulgator (Fettsäureseife)	1-9 kg/0,16 m³ (2-20 lb/bbl)	2-5 kg/0,16 m³ (4-10 lb/bbl)
Viskos machendes Mittel (EP-Elastomer, mit 0,01 bis 5,0 Gew.-% Maleinsäureanhydrid gepfropft)	0,05-4 Gew.-%	0,1-2 Gew.-%
Baryt	0,454 kg/0,16 m³ (0-1000 lb/bbl)	2-272 kg/0,16 m³ (5-600 lb/bbl)

Weitere wahlweise verwendete Zusatzstoffe sind andere viskos machende Mittel, beispielsweise organophile Tone, Netzmittel, Kalk, Sekundäremulgatoren und Fluidverluste steuernder Zusatzstoff.
Wenn der Ölschlamm hergestellt und der Bohrstelle zugeführt ist, wird der Schlamm kontinuierlich in dem Rohr nach unten in Umlauf gesetzt und in dem Mantelrohr zur Oberfläche zurückgeführt. Von der rotierenden Bohrkrone erzeugtes Bohrklein wird an die Oberfläche befördert, wo das Fluid in einer flachen Schüttelvorrichtung und anderen Feststofftrennvorrichtungen bearbeitet wird.
BEISPIELE
Es wurden Experimente durchgeführt, um den Einfluß von maleatisiertem EP-Elastomer auf die mehreren rheologischen Haupteigenschaften ölbasierter Bohrschlämme zu ermitteln.
Die Testvorgänge standen in Einklang mit API RP 13 und bestimmen die folgenden rheologischen Eigenschaften des Schlamms:
Viskosität (cp)
Plastische Viskosität
Fließgrenze
Gelfestigkeit

Es wurden Schlammgrundproben ohne maleatisierte EP-Elastomere hergestellt. In Tabelle I sind die Zusammensetzungen der verschiedenen Schlammgrundproben dargestellt. Tabelle I

						Ca⁴	Prim.⁵
	Öl¹	Emulgator²	Lake³	Kalk	Baryt	Bent.	-Visk.
Proben-Nr.	(ml)	ml	(ml)	(g)	(g)	(g)	(g)
1.	223	10	56	5	220	30	2
2.	223	10	56	5	220	30	2
3.	223	10	56	5	220	30	2
4.	223	10	56	5	220	30	2
5.^a	223	10	56	5	220	30	2
6.	223	10	56	5	220	30	2
7.	223	10	56	5		160	2
8.^c	196	10	49	5	440	30	2
9.^b	223	10	56	5	220	30	2
10.	223	10	56	5	220	30	2

¹Escaid 110 ist ein von der Exxon Chemical Co. vertriebenes Paraffinöl
²Xtra-EP wird von IBEX vertrieben
³324 g Wasser, 41 g CaCl₂
⁴zur Simulierung von Bohrklein verwendet
⁵Gelton wird von Baroid vertrieben
^aPolyalphaolefin (vertrieben von der Shell Oil Co.) anstelle von Escaid 110 verwendet
^bDiesel, anstelle von Escaid 110 verwendet
^c2 ml Sekundäremulgator (Xtra ESW) verwendet

Das maleatisierte EPDM oder EPM wurde in Ölschlammgrundproben eingemischt, und die formulierten Schlammproben wurden 16 Stunden lang bei der Temperatur von Tabelle II in einer Walze gealtert. Dort, wo zwei Alterungstemperaturen in Tabelle II angegeben sind, wurde der Schlamm zuerst 16 Stunden lang bei der niedrigeren Temperatur gealtert und getestet, worauf weitere 16 Stunden lang das Altern bei der höheren Temperatur folgte.
Das maleatisierte EPDM wurde in den Proben Royaltuf 465^TM, Royaltuf 490^TM und MDE 9411^TM verwendet.
Royaltuf 465 und 490 sind von Uniroyal zu beziehen, und MDE ist von der Exxon Chemical Co. erhältlich.
Diese Terpolymere weisen einen Ethylengehalt im Bereich von 40 bis 60 Gew.-% auf, wobei die Mooney-Viskosität im Bereich von 7 bis 90 (ML(1+4) bei 125°C) liegt, und enthalten 0 Gel. Die Menge des auf das Terpolymer aufgepfropften Maleinsäureanhydrids betrug weniger als etwa 2 Gew.-%.
Bei den getesteten maleatisierten EPM-Copolymeren handelte es sich um Exxelor VA 1801 und Exxelor 1803, vertrieben von der Exxon Chemical Co. Diese Copolymere weisen einen Ethylen-Bereich zwischen etwa 40 und 60 Gew.-% bei einem Mooney-Viskositätsbereich von 7 bis 90 (ML(1+4) bei 125°C) mit 0 Gel auf. Das auf das Copolymer aufgepfropfte Maleinsäureanhydrid betrug weniger als etwa 2 Gew.-%.
Diese Polymere standen in Form von Pellets zur Verfügung und wurden auf eine Maschenweite von etwa 10 bis 20 mesh (US-Siebgrößenreihe) gemahlen.
Die rheologischen Eigenschaften der getesteten Proben waren wie in Tabelle II gezeigt. (Die neben jeder Proben-Nr. gezeigte Temperatur (beispielsweise 1(400)°F)) ist die Alterungstemperatur des formulierten Schlamms).

Tabelle II

Schlammprobe (°C)	204°C	204°C	204°C	66°C	66°C	177°C	204°C	204°C
Schlammprobe (T°F)	1(400°F)	1(400°F)	1(400°F)	2(150°F)	2(150°F)	2(350°F)	3(400°F)	3(400°F)
Royaltuf 465	0	0,5lb/bbl	1,0lb/bbl	0	1,0lb/bbl	1,0lb/bbl	0	1lb/bbl
U/min 600	47	57	87	71	110	129	57	87
300	22	29	45	42	6	71	28	45
200	13	19	32	31	52	50	19	32
100	7	11	17	21	35	28	10	17
6	2	2	2	11	18	3	1	2
2	1	1	1	10	16	2	1	1
Plastische Viskosität [Pa·s]	0,025 (25)	0,028 (28)	0,042 (42)	0,029 (29)	0,043 (43)	0,058 (58)	0,029 (29)	0,042 (42)
Fließgrenze [Pa·s]	–0,003 (–3)	0,001 (1)	0,003 (3)	0,013 (13)	0,024 (24)	0,013 (13)	–0,001 –(1)	0,003 (3)
Gelfestigkeit [Pa 10s/10min]	0,5/0,5 (1/1)	0,5/1 (1/2)	0,5/1,5 (1/3)	6/20 (13/39)	12/24 (24/49)	0,5/1,5 (1/3)	0,5/0,5 (1/1)	0,5/1 (1/2)

Schlammprobe (°C)	66°C	66°C	204°C	204°C	93°C	66°C	66°C	149°C
Schlammprobe (T°F)	4(150)°F	4(150°F)	4(400°F)	4(400°F)	4*(200°F)	5(150°F)	5(150°F)	5(300°F)
Royaltuf 465	0	1,5lb/bbl	0	1,5lb/bbl	0,9lb/bbl	0	1,75lb/bbl	0
U/min 600	46	167	51	118	112	67	190	64
300	25	103	25	62	63	39	125	33
200	17	78	17	43	45	29	98	23
100	9	50	9	23	26	18	66	12
6	2	13	2	2	4	4	22	1
2	1	10	1	1	3	3	20	1
Plastische Viskosität [Pa·s]	0,025 (25)	0,064 (64)	0,026 (26)	0,056 (56)	0,049 (49)	0,028 (28)	0,065 (65)	0,031 (31)
Fließgrenze [Pa·s]	0,004 (4)	0,039 (39)	–0,001 (–1)	0,006 (6)	0,014 (14)	0,011 (11)	0,060 (60)	0,002 (2)
Gelfestigkeit [Pa 10s/10min]	0,5/2,5 (1/5)	4/15 (9/30)	0,5/0,5 (1/1)	1/1,5 (2/3)	1,5/3 (3/6)	0,5/3,5 (1/7)	8/33 (15/66)	0,5/0,5 (1/1)

*Royaltuf 490

Schlammprobe (°C)	149°C	66°C	66°C	204°C	204°C	66°C	66°C	66°C
Schlammprobe (T°F)	5(300°F)	6(150°F)	6(150°F)	6(400°F)	6(400°F)	7(150°F)	7(150°F)	7(150°F)
Royaltuf 465	1,75lb/bbl	0	1,75lb/bbl^†	0	1,75lb/bbl	0	1,5lb/bbl	0
Royaltuf 490						0	0	1,5lb/bbl
U/min 600	123	49	235	34	107	54	131	132
300	66	27	155	16	60	28	73	74
200	46	18	122	10	43	19	53	52
100	26	10	83	7	24	11	31	30
6	3	2	35	1	3	2	4	4
2	2	1	27	1	2	1	3	3
Plastische Viskosität [Pa·s]	0,057 (57)	0,022 (22)	0,05 (50)	0,018 (18)	0,047 (47)	0,026 (26)	0,058 (58)	0,058 (58)
Fließgrenze [Pa·s]	0,009 (9)	0,005 (5)	0,075 (75)	–0,002 (–2)	0,013 (13)	0,002 (2)	0,015 (15)	0,015 (15)
Gelfestigkeit [Pa 10s/10min]	1/1,5 (2/3)	0,5/2,5 (1/5)	14/50 (28/101)	0,5/0,5 (1/1)	1/1,5 (2/3)	0,5/1,5 (1/3)	1,5/3 (3/6)	1,5/3 (3/6)

^†Mit Ton gemischt; 90% aktiv

Schlammprobe (°C)	204°C	204°C	204°C	38°C	93°C	93°C
Schlammprobe (T°F)	7(400°F)	7(400°F)	7(400°F)	8(100°F)	9(200°F)	10(200°F)
Royaltuf 465	0	1,5lb/bbl	0
Royaltuf 490	0	0	1,5lb/bbl	1,08lb/bbl	0,95lb/bbl	1,35lb/bbl^‡
U/min 600	38	160	124	258	98	165
300	20	95	70	154	57	93
200	13	70	50	114	43	67
100	7	41	28	64	27	40
6	2	4	3	6	7	6
2	1	3	2	4	6	4
Plastische Viskosität [Pa·s]	0,018 (18)	0,065 (65)	0,054 (54)	1,04 (104)	0,041 (41)	0,072 (72)
Fließgrenze [Pa·s]	0,002 (2)	0,030 (30)	0,016 (16)	0,050 (50)	0,016 (16)	0,021 (21)
Gelfestigkeit [PA 10s/10min]	0,5/0,5 (1/1)	1/3 (2/6)	1/1,5 (2/3)	1,5/2,5 (3/5)	3/8 (6/17)	2,5/6 (5/12)

^‡Zweite Tests mit 60 Stunden Alterung ergaben im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse.

Schlammprobe (°C)	93°C	204°C		204°C	66°C	149°C
Schlammprobe (T°F)	4(200°F)	4(400°F)		4^§1(400°F)	4^§(150°F)	4(300°F)
MDE 9411	1,061lb/bbl	1,5lb/bbl		1,68lb/bbl	0,84lb/bbl	0,84lb/bbl
U/min 600	99	120		139	97	98
300	52	67		76	54	55
200	37	48		53	40	40
100	20	27		29	24	22
6	3	3		2	6	2
2	2	2		1	5	1
Plastische Viskosität [Pa·s]	0,047 (47)	0,053 (53)		0,063 (63)	0,043 (43)	0,043 (43)
Fließgrenze [Pa·s]	0,005 (5)	0,014 (14)		0,013 (13)	0,011 (11)	0,012 (12)
Gelfestigkeit [Pa 10s/10 min]	1/3,5 (2/7)	1/3,5 (2/7)		1/1,5 (2/3)	4,5/8 (9/17)	1/1 (2/2)

Schlammprobe (°C)	93°C		204°C	204°C	66°C	149°C
Schlammprobe(T°F)	4(200°F)		4(400°F)	4^§(400°P)	4^§(150°F)	4(300°F)
VA 1801	1,061lb/bbl		1,5lb/bbl	1,68lb/bbl	0,84lb/bbl	0,84lb/bbl
U/min 600	109		111	133	100	96
300	68		62	75	55	53
200	41		45	5	40	37
100	23		25	31	24	20
q6	4		3	3	6	2
2	3		2	2	5	1
Plastische Viskosität [Pa·s]	0,041 (41)		0,049 (49)	0,058 (58)	0,045 (45)	0,043 (43)
Fließgrenze [Pa·s]	0,027 (27)		0,013 (13)	0,017 (17)	0,010 (10)	0,010 (10)
Gelfestigkeit [Pa 10s/10min]	1,5/4 (3/8)		1/2 (2/4)	1,5/2 (3/4)	4,5/8 (9/17)	0,5/1 (1/2)

^§ Verwendung von jeweils 2ml/bbl von zusätzlichem EP und zusätzlichem ESW anstelle von 10 ml zusätzlichem EP

Die Tests für VA 1801 wurden unter Verwendung von VA 1803 wiederholt. Die Testergebnisse sind im Wesentlichen identisch.
Die obigen Tests demonstrieren, dass sich durch das maleatisierte EPDM die rheologischen Eigenschaften des Grundschlamms mit Konzentrationen im Bereich von 2,25 bis 8 kg (0,5 bis 1,75 lb/bbl) und bei Temperaturen im Bereich von 38°-204° (100° bis 400°F) verbesserten.
Auf der Grundlage anderer vorgenommener Tests wurde festgestellt, dass die maleatisierten EP-Elastomere bei der Verbesserung der rheologischen Eigenschaften von ölbasiertem Schlamm sehr viel wirksamer als die gegenwärtig verwendeten organophilen Tone waren.

Claims

Ölbasierter Bohrschlamm, dadurch gekennzeichnet, dass er folgendes umfasst: (a) eine Ölschlammemulsion mit (i) einem kontinuierlichen flüssigen Kohlenwasserstoff und (ii) 0 bis 40% in dem flüssigen Kohlenwasserstoff dispergiertem Wasser; und (b) 0,5 bis 4,0 Gew.-% eines maleatisierten Ethylen-Propylen-Dien-Elastomers (EPDM), bezogen auf das Gewicht der Emulsion.
Ölbasierter Bohrschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des auf das Elastomer aufgepfropften Maleinsäureanhydrids im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-% liegt, bezogen auf das Gewicht des Elastomers.
Ölbasierter Bohrschlamm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des aufgepfropften Maleinsäureanhydrids in der Emulsion im Bereich von 0,1 bis 2,0 Gew.-% liegt und die Konzentration des aufgepfropften Elastomers in der Ölschlammemulsion 0,1 bis 2,0 Gew.-% beträgt.
Ölbasierter Bohrschlamm nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem flüssigen Kohlenwasserstoff dispergierte Wasser 2 bis 20% Salzlösung umfasst.
Ölbasierter Bohrschlamm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf das maleatisierte EPDM-Elastomer 0,1 bis 5,0 Gew.-% Maleinsäureanhydrid aufgepfropft ist.
Ölbasierter Bohrschlamm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dienmonomer in dem EPDM-Elastomer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 5-ethyliden-2-norbornen, 1,4-hexadien, 5-phenyl-2-norbornen und Dicyclopentadien besteht.
Ölbasierter Bohrschlamm nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das maleatisierte EPDM-Elastomer ein Molekulargewicht zwischen 40000 und 150000 und eine Kristallinität von weniger als 50% aufweist.
Ölbasierter Bohrschlamm nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dieser außerdem ein Gewichtungsmittel umfasst.