DE803589C - Herstellung einer Bohrfluessigkeit fuer OEl- oder Gasbohrungen - Google Patents

Description

• Herstellung einer Bohrflüssigkeit für Öl- oder Gasbohrungen Die Erfindung betrifft ein \-'erfahren zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit, insbesondere zum Rotarv-Bohren von ÖL und Erdgas, wobei einer wässerigen Flüssigkeit, beispielsweise einer wässerigen Suspension von Ton oder ähnlichen Stoffen, eine Substanz hinzugefügt wird, welche das Abdichten der Bohrlochwandung fördert.
• Beim Bobren von 01 oder Erdgas wird eine Bohrflüssigkeit, die für gewöhnlich aus einer Suspension von Ton in Wasser besteht, durch das hohle Bohrgestänge auf den Grund des Bohrloches gepumpt und dann durch den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und der Bohrlochwandung wieder nach oben gedrückt. Es ist allgemein bekannt, da13 die Bohrflüssigkeit unter anderem auch dazu dient, die durchbohrten Schichten abzudichten oder zu verkitten. Dieses Abdichten wird dadurch erreicht, daß die Bohrflüssigkeit in dein Bohrloch einem höheren Druck ausgesetzt wird als in den durchbohrten Formationen herrscht, so da13 die Bohrflüssigkeit in die Schichten einzudringen strebt. In der Regel dringt nicht die Bohrflüssigkeit selbst in die Schicht ein, sondern die Tonteilchen der Flüssigkeit werden auf der Bohrlochwand abfiltriert. Diese Teilchen bilden die Al)-dichtschicht. Nur das Spülungswasser filtert durch diese Schicht hindurch und dringt in die Formation ein. Enthält die Bohrflüssigkeit keine ausreichende Menge sehr fein verteilter kolloidaler Tonteilchen, so gehen große Wassermengen durch die Abdichtungsschicht hindurch verloren.
• Enthält die Bohrflüssigkeit eine unzureichende Menge grober Teilchen, so kann die Flüssigkeit selbst in die Schichten eindringen, falls hochporöse Schichten durchbohrt werden, woraus sich erhebliche Spülungsverluste ergeben.
• Es ist sehr wünschenswert, Bohrflüssigkeiten zu verwenden, welche weder große .Spülungsverluste noch erhebliche Wasserverluste zur Folge haben.
• Um die Wasserverluste der Bohrflüssigkeiten soweit als möglich herabzusetzen, verwendet man zunächst für gewöhnlich Bohrflüssigkeiten, in denen Tone suspendiert sind, die viel fein verteiltes Material enthalten. Außerdem setzt man häufig dieser Flüssigkeit gewisse Zusatzstoffe zu, die eine kolloidale Lösung kleinster Teilchen bilden, z. B. Stärkeprodukte, wasserlösliche Gummistoffe und Alginate.
• U m Spülungsverluste zu vermeiden, setzt man schichtbildende Zusatzstoffe, z. B. Glimmerplättchen oder faserige Stoffe, z. B. gemahlene Zuckerrohrstengel, Asbestfasern oder Baumwollsamenhülsen zu.
• Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung einer Bohrflüssigkeit, welche durch Zusatz einer einzigen Substanz sowohl die Spülungsverluste als auch die Wasserverluste so niedrig wie möglich zu halten gestattet.
• Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck Torf oder ein Torfprodukt zugesetzt, welches einer Vorbehandlung mit einer alkalisch reagierendenFlüssigkeit unterworfen worden ist. Vorzugsweise wird fein gemahlener Torfmull verwendet.
• Zusätzlich zum oder an Stelle von Ton kann die Bohrflüssigkeit Baryt, Kalkstein, Porzellanit, Hämatit, gemahlene Austernschalen und ähnliche Stoffe enthalten. Als alkalisch reagierende Flüssigkeit kann z. B. \ a OH, Nag C 03, K O H, Ca (O H) 2 oder H4 O H in wässeriger Lösung verwendet werden. Der Torf oder das Torfprodukt wird mit der alkalisch reagierenden Flüssigkeit, für gewöhnlich mit NaOH, vorbehandelt. Vorzugsweise wird der Torf oder das Torfprodukt zunächst in einer a O H-Lösung eingeweicht oder suspendiert und dann einige Zeit der Wirkung der Alkalilauge ausgesetzt. Wird die Behandlung beiZimmertemperatur durchgeführt, so ist das Produkt nach ungefähr 24 Stunden gebrauchsfertig. Bei der Reaktionstemperatur von ioo° C genügt eine Reaktionszeit von ungefähr i Stunde. Im übrigen können die Reaktionszeit ebenso wie die Temperatur, bei der die Reaktion stattfindet, und die Konzentration des Alkali innerhalb weiter Grenzen variieren.
• Die Erfindung wird weiterhin mit Bezug auf die folgenden Beispiele noch näher beschrieben. Beispiel I Beim. Abdichten einer Sandschicht (Korngröße 0,3o bis o,42 mm) mit einer Ton-Wasser-Spülung S. G. 1,14 betrug das Eindringen zunächst 2,4 cm3 Bohrflüssigkeit pro cm2 Sandschicht. Während der nächsten 30 Minuten betrug die Filtration infolge der sich bildenden Abdeckschicht 1,18 cm3 des Spülfiltrats (Wasser) pro cm2 der Fläche. Daraufhin wurde dieser Bohrflüssigkeit eine alkalische Torfsuspension zugesetzt. Diese Suspension war folgendermaßen hergestellt worden: 5,8 g Torfmull wurden in einer Lösung von 2,3 g Na O H in 30 cm3 Wasser suspendiert und i Stunde lang auf ioo° erhitzt. 1/s dieser Suspension *urde zu ioo cm3 der eben erwähnten Bohrflüssigkeit hinzugegeben, so daß letztere o,c9 Gewichtsprozent Torfmull enthielt. Beim Abdichten des gleichen Sandes ergab sich, daß der Verlust an Bohrflüssigkeit 1,0 cm3 pro em2 Sandfläche betrug und daß der Verlust von Wasser durch die Abdeckschicht hindurch in den nächsten 30 Minuten 0,30 cm3 je cm2 der Filterfläche ausmachte. Bei einer Wiederholung des Versuchs ergaben sich die Verluste an Bohrflüssigkeit und Wasser zu 0,70 cm3 bzw. 0,30 cm3. Durch den Zusatz der alkalischen Torfsuspension waren also sowohl die Wasser- als die Spülungsverluste erheblich reduziert worden. Beispiel II Es wurde die gleiche Bohrflüssigkeit wie bei Beispiel I hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, daß der Torfmull vor der Behandlung mit Alkali und Wasser gepulvert wurde. Beim Abdichten des Sandes gemäß Beispiel I mit dieser Bohrflüssigkeit ergaben sich Spülungsverluste von i,0 cm3 pro cm2 der Sandfläche und Wasserverluste von 0,36 cm3 pro cm2 der Filterfläche, was ebenfalls während 30 Minuten nach der Bildung der Abdichtungsschicht gemessen wurde.
• Bei einer Wiederholung des Versuchs ergab sich der Bohrflüssigkeitsverlust zu o,9o cm3, und der Wasserverlust war wie zuvor 0,36 cm3.
• Es ist bereits bekannt, Huminsäuren und Alkali bei Bohrflüssigkeiten zu kombinieren, um die Viskosität dieser Flüssigkeiten niedrig zu halten. Außer der Verwendung von Huminsäuren und anderen pflanzlichen Säuren hohen llolekulargewichts ist es auch bekannt, für diesen Zweck rohe Pflanzenextrakte, insbesondere einen alkalischen Extrakt von Torf, zu verwenden. In diesem Falle betrugen die Mengen, auf die Spülung berechnet, höchstens i °/o. Der Zusatz dieser Extrakte verringert nur die Wasserverluste, nicht aber die Spülungsverluste, wie sich aus den folgenden Vergleichsversuchen ergibt. Beispiel 111 Einer Bohrflüssigkeit gemäß Beispiel I und 1I wurde Humusextrakt zugesetzt in einer Menge, die der in der Torfmullsuspension gemäß Beispiel i vorhandenen entsprach. Beim Abdichten des zuvor erwähnten Sandes mit dieser Bohrflüssigkeit ergaben sich Spülungsverluste von 2,i cm3 pro cm2 Filterfläche, und der Wasserverlust betrug 0,40 cm3 in den auf die Bildung' des Abdeckfilms folgenden 30 Minuten. Bei Wiederholung des Experiments ergaben sich Verluste von 2,5 cm3 bzw. 0,47 em3. Beispiel IV Benutzte man eine Bohrflüssigkeit, die gemäß Beispiel III hergestellt war, jedoch mit dein Unterschied, daß in diesem Falle der Humusextrakt aus pulverisiertem Torfnull gewonnen worden war, zum Abdichten des erwähnten Sandes, so ergab sich ein Spülungsverlust von i,6 cin3 und ein Wasserverlust von 0,87 cm3 unter den gleichen Bedingungen wie bei den anderen Beispielen. Bei Wiederholung der Versuche ergaben sich die Zahlen zu 2,8 em3 bzw. 0,87 cm3.
• Beispiel V Eine noch größere Verbesserung der Abdichteigenschaften der Bohrflüssigkeit als die durch die Beispiele I und 1I veranschaulichten, kann durch Zusatz größerer Mengen der alkalischen Torfsuspension erreicht werden. So wurde gefunden, daß bei Zusatz von ,61/o Torfmull in Form einer vorerhitzten alkalischen Suspension o,6o em3 der Spülung und nur 0,17 cin3 des Wassers verlorengingen. Ein entsprechender Versuch mit gleichen Mengen des gemahlenen Torfprodukts ergab Bohrflüssigkeitsverluste von 0,90 c,113 und Wasserverluste von o,12 cm3.
• Die obigen Versuche zeigen klar, daß eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bohrflüssigkeit beide Al>dichteffekte vereinigt, nämlich eine wesentliche Verringerung der Spülungsverluste einerseits und der Wasserverluste anderseits. Darüber hinaus bringt die Erfindung ein billigeres und einfacheres Verfahren als dasjenige, bei dem Huminsäure, Natriumhuininate oder Torfextrakte benutzt werden, da die Filtration der betreffenden Suspensionen sehr schwierig und ihre Konzentration kostspielig ist.
• Es ist bei der Erfindung nicht erforderlich, trockenen Torf oder Torfmull zu verwenden. Moortorf oder sonstiger Torf in nassem Zustand kann auch verwendet werden.
• Die Bohrflüssigkeit kann auch öl, z. B. Mineralöl, enthalten. In diesem Falle stellt inan für gewöhnlich zunächst eine Ton-`\ asser/ÖI-Emulsioii her, der später die alkalische Torfsuspension zugesetzt wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRCCHE: i. Verfahren zur Herstellung einer für Öl-oder Erdgasbohrungen geeigneten Bohrflüssigkeit, bei welchem einer wässerigen Suspension von Ton oder ähnlichen Stoffen oder einer sonstigen wässerigen Flüssigkeit als ein das Abdichten fördernder Stoff ein mit einer alkalisch reagierenden Flüssigkeit vorbehandelter Torf oder Torfprodukt zugesetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß gepulverter Torfmull verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Torf oder der Torfmull, gegebenenfalls in gemahlenem Zustand, in alkalisch reagierender Flüssigkeit suspendiert und daß die entstandene Suspension erforderlichenfalls erhitzt und der wässerigen Bohrflüssigkeit zugesetzt wird. . Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrflüssigkeit 0,5 bis 20%, vorzugsweise 2 bis ioo/o Torf oder Torfprodukte, zugesetzt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, 2, 3 oder d, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem 0I derart zugesetzt wird, daß eineöl/Wasser-Einulsion gebildet wird. 6. Bohrflüssigkeit, bestehend aus einer wässerigen Suspension von Ton oder ähnlichen Substanzen oder einer sonstigen wässerigen Flüssigkeit und mit einer alkalisch reagierenden Flüssigkeit behandeltem Torf oder Torfprodukt. 7. Bohrflüssigkeit gemäß Anspruch 6, welche gepulverten Torfmull enthält.