Verfahren zur Konditionierung von Bohrspülungen Es ist bekannt, Bohrspülungen
aus wäßrigen Tonsuspensionen zur Verbesserung der Wasserbindefähigkeit mit Schutzkolloiden
zu versehen. Als solche werden unter anderem wasserlösliche Zellulosederivate, wie
Zelluloseglykolate, Zelluloseester u. a., sowie Derivate der Alginsäure verwendet.
Sowohl mit den Zellulosederivaten wie auch mit den Derivaten der Alginsäure und
mit den anderen Spülungszusätzen muß in neutralem, vorzugsweise aber in alkalischem
Medium gearbeitet werden, in dem die beim Abteufen von Tiefbohrungen in bestimmten
geologischen Formationen auftretenden gefürchteten quellenden Tone ein besonders
gutes Quellvermögen aufweisen. Hierdurch wird das Abteufen solcher Bohrungen durch
diese Formationen immer gefährdet, der Bedarf an üblichen Zusätzen zur Abdichtung
des Gebirges ungebührlich groß und die Spülungsbehandlung dadurch verteuert, daß
von diesen gut quellbaren Tonen mehr in den Spülungsstrom aufgenommen wird, als
zum Auffüllen des durch den Bohrfortschritt bedingten Mehrbedarfs an umlaufender
Spülung erforderlich ist. Dieser unerwünschte Anfall an überschüssiger Spülung trägt
zur Erhöhung des Verbrauchs an Spülungszusätzen bei.Method for conditioning drilling fluids It is known that drilling fluids
from aqueous clay suspensions to improve the water binding capacity with protective colloids
to provide. As such, water-soluble cellulose derivatives, such as
Cellulose glycolates, cellulose esters and others, as well as derivatives of alginic acid are used.
Both with the cellulose derivatives and with the derivatives of alginic acid and
with the other rinse additives must be neutral, but preferably alkaline
Medium to be worked in which the sinking of deep boreholes in certain
Geological formations occurring particularly feared swelling clays
have good swelling properties. This makes sinking such boreholes through
these formations always endangered, the need for common additives for waterproofing
of the mountains unduly large and the mud treatment is made more expensive that
more of these well swellable clays is absorbed into the mud flow than
to fill up the additional need for circular
Flushing is required. This unwanted bout of excess flushing carries
to increase the consumption of mud additives.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß es nach dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung möglich ist, den pH-Wert der Bohrspülung nicht über
7,0 einzustellen, ohne die Spülung zu verderben, wenn der Bohrspülung Pektin
zugesetzt wird. Beim Durchteufen von Schichten mit quellendem Ton tritt dann, da
die Tone im sauren Medium nicht quellen; keine Gefährdung des Bohrlochs ein, und
zwar auch dann nicht, wenn der Filterkuchen mechanisch beschädigt wird und Spülung
oder Wasser aus der Spülung in das Gebirge eintritt. Ein weiterer Fortschritt liegt
darin, daß keine unerwünschte Anreicherung der umlaufenden
Spülung
mit neu aufgenommenem und gequollenem Ton eintritt. Der durch den Bohrfortschritt
bedingte Mehrbedarf an Umlaufspülung kann über Tage, auch unter Verwendung des ausgetragenen
sauren Bohrschmandes, durch Aufquellen nach Erhöhen des pa auf > 7,o erfolgen. Durch
dieses Verfahren wird, nie in den Beispielen 4 bis 6 gezeigt «erden wird, eine wesentliche
Menge Spülungszusatz gespart.It has now surprisingly been found that, according to the method of the present invention, it is possible to adjust the pH of the drilling mud to not above 7.0 without spoiling the mud when pectin is added to the drilling mud. When penetrating layers with swelling clay, the clays do not swell in the acidic medium; no risk to the borehole, even if the filter cake is mechanically damaged and mud or water from the mud enters the rock. A further advance is that there is no undesired enrichment of the circulating mud with newly absorbed and swollen clay. The increased need for circulating fluid caused by the progress of drilling can take place over days by swelling after increasing the pa to> 7.o, even using the acidic drilling mud that has been removed. This process, which is never shown in Examples 4 to 6, saves a substantial amount of the additive used for rinsing.
Beispiel 1 Eine salzfreie Tonspülung mit 28 % Warmbüchener Ton und
3,5 °;`o bentonitischer Ton (Handelsbezeichnung Tixoton) wurde mit o,2 °% Pektin
behandelt. Es tritt eine sehr starke Verbesserung der Spülungseigenschaften ein,
die auch noch wesentlich besser ist als die mit einem handelsüblichen Zelluloseglykolat
erreichte Verbesserung. Die Zahlenwerte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Filter- Preß- Filter-
Schut - Men- Wasser kucken
ge platte in der in der
kolloid pro- - PIK nach Baroid- Baroid-
Art zent A`dree' presse presse
cm3 mm
7,0 3.25 13,5 2,5
Zellulose-
glykolat 0,2 - 7,0 750 8,5 1;25
Pektin ...: o,2 - 7,0 >2ö00 6;o i,0
Beispiel e Eine Tonspülung aus 28 °;'o Warmbüchener Ton und 3,5 °/o bentonitischer
Ton (Handelsbezeichnung Tixoton) mit 1 °/o Na Cl und 0,5 °/o Ca S04 wurde
mit 0,55 % Pektin behandelt. Die Spülungseigenschaften werden wesentlich
verbessert, und zwar auch besser als durch Behandeln mit irgendeinem handelsüblichen
Produkt, z. B. mit Zelluloseglykolat. Die Zahlenwerte sind in der folgenden Tabelle
zusammengestellt
Filter- Preß- Filter-
Schutz- Men- platte Wasser kucken
kolloid ge _ ptt nach in der in der
Art Pro Andree Baroid- Baroid-
zent sec. Presse presse
cma mm
- - 7,0 140 31,5 4,0
Zellulose-
glykolat 0,55 - 7,0 370 17,0 3,0
Pektin .... 0,55 - 7,0 i8oo 7,5 1,5
Beispiels Eine Tonspülung aus 28 °/ö Warmbüchener Ton und 3,5 °/o bentonitischer
Ton (Handelsbezeichnung Tixoton), die 2,5 °/o Kochsalz enthält, wurde mit o,5 °/p
Pektin behandelt. Die durch den hohen7Salzgehält stark verschlechterten Spülungseigenschaften
werden durch diesen Zusatz wesentlich verbessert, und zwar weit stärker als mit
den bisher verwendeten Spülungszusätzen, z. B. mit Zelluloseglykolaten. Die Zahlenwerte
sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt
Beispiel4 Eine salzfreie Tonspülung mit 28 °/o Warmbüchener Ton und 3,5 °/o bentonitischer
Ton (Handelsbezeichnung Tixoton) wurde nach der Behandlung reit Pektin durch Zusatz
von 1 °/a Phosphorsäure (Dichte = 1,7o) auf einen pH-Wert von 4,9 bis 5,o eingestellt.
War die angesäuerte Spülung vorher mit einem der üblichen Spülungszusätze, z. B.
einem Zelluloseglykolat, behandelt, so waren die Eigenschaften schlechter als im
allgemeinen zulässig ist. Eine mit Pektin vorbehandelte Spülung hatte dagegen außerordentlich
gute Eigenschaften. Die Werte sind in folgender Tabelle zusammengestellt:
Preß- Filter-
Phos- Filter-
Men- Wasser kucken
Schutz- phor- platte
ge in der in der
kolloid pro- säure p,i nach Baroid- Baroid-
A zerrt Dichte Andree, presse presse
= t,70) sec.
cm3 mm
- 0 7,0 325 13,5 ?,5
- - 1,0 4,9 115 33,5 4,0
Zellulose-
glykolat 0,5 1,0 5,0 135 26,1 4,0
Pektin .... 0,5 1,0 4,9 1000 9,1 1,25
Beispiel 5 Eine Tonspülung wie im Beispiel 4, die aber mit 1 °/a Na Cl und
0,5 °/p CaS04 verunreinigt war, wurde wie im Beispiel 4 nach der Behandlung
mit Schutzkolloiden mittels Phosphorsäure auf ein px von 4,9 bis 5,o angesäuert.
Auch hier versagen die bekannten Spülungszusätze vollständig, während das Pektin
sehr gute Spülungseigenschaften ergibt. Die Zahlenwerte sind in folgender Tabelle
zusammengefaßt:
Beispiel 6 Die Versuche aus Beispiel 5 werden wiederholt mit der Abwandlung, daß
nicht mit Phosphorsäure,
sondern mit einem sauren Phosphat angesäuert
wird. Die Ergebnisse liegen in der gleichen Richtung wie im Beispiel 5, d. h. die
Wirkung des Pektins ist um ein Mehrfaches stärker als die anderer Spülungszusätze.
Die Zahlenwerte sind in folgender Tabelle zusammengefaßt
Schutz- Men- Spezial-
kolloid ge phosphat ptl Filter- PreB- Filter-
Art Pro- A platte wasser kuchen
zent
- - - 6,7 140 315 4,0
- - 0,4 6,25 150 25,5 3
Zellulose-
glykolat 0,5 0,4 6,50 36o 12,8 1,75
Pektin .... o,5 0,4 6,o >2000 6,2 1,25
Zu Beispiel 4 bis 6: Beim Abteufen einer io3,/1-Bohrung werden auf ioo m Bohrfortschritt
5,862 m3 = 14,66 t Gebirge aufgebohrt. Handelt es sich um Quelltone, so gehen diese
14,66 t Ton in die Spülung und müssen mit 31,8 m3 Wasser zu 46,4 t = 35,7 ma (d
= i,3) Spülung mit 30 °/o Trockensubstanz verdünnt werden. Da für die erbohrten
ioo m aber nur 5,862 m3 zusätzliche Spülung benötigt werden, sind 35,7 bis 5,9 =
29,8 m3 Spülung überschüssig, die aber wegen des Umlaufens der Spülung trotzdem
mit Spülungszusatz behandelt werden müssen, wozu bei nur einmaligem Zusatz von 0,5
% Zusatzmittel bereits 149 kg Zusatzmittel unnötig verbraucht werden. Arbeitet
man dagegen mit einer sauren Spülung, in der diese Quelltone nicht quellen, sondern
sich zum größten Teil auf dem Sieb oder in der Grube aus der Spülung abscheiden,
so ist das übermäßige Verdünnen mit Wasser nicht erforderlich, es fällt keine oder
erheblich weniger überschüssige Spülung an, und die Behandlung der Umlaufspülung
erfordert in diesem speziellen Beispiel pro ioo m Bohrfortschritt und pro Zugabe
von o,5 % Zusatzmittel 149 kg Zusatzmittel oder einen wesentlichen Prozentsatz
dieser Menge weniger als nach der bisherigen Arbeitsweise.Example 1 A salt-free clay rinse with 28% Warmbüchener clay and 3.5 °; o bentonitic clay (trade name Tixoton) was treated with 0.2% pectin. There is a very strong improvement in the rinsing properties, which is also significantly better than the improvement achieved with a commercially available cellulose glycolate. The numerical values are compiled in the following table: Filter press filter
Schut - men - watch the water
ge plate in the in the
colloid pro- - PIK according to Baroid- Baroid-
Art zent A`dree 'press press
cm3 mm
7.0 3.25 13.5 2.5
Cellulose-
glycolate 0.2 - 7.0 750 8.5 1; 25
Pectin ...: o, 2 - 7.0> 2ö00 6; oi, 0
EXAMPLE e A clay rinse made from 28% Warmbüchen clay and 3.5% bentonite clay (trade name Tixoton) with 1% NaCl and 0.5 % Ca SO4 was treated with 0.55 % pectin. The rinse properties are significantly improved, even better than treatment with any commercially available product, e.g. B. with cellulose glycolate. The numerical values are compiled in the following table Filter press filter
Protective menstrual plate watch water
colloid ge _ ptt after in the in the
Art Pro Andree Baroid- Baroid-
cent sec. press press
cma mm
- - 7, 0 140 31.5 4.0
Cellulose-
glycolate 0.55 - 7.0 370 17.0 3.0
Pectin .... 0.55 - 7.0 i8oo 7.5 1.5
EXAMPLE A clay rinse made from 28% Warmbüchen clay and 3.5% bentonite clay (trade name Tixoton) containing 2.5% table salt was treated with 0.5% pectin. The rinsing properties, which are greatly impaired by the high salt content, are significantly improved by this additive, much more so than with the previously used rinse additives, e.g. B. with cellulose glycolates. The numerical values are compiled in the following table
Example 4 A salt-free clay rinse with 28% Warmbüchener clay and 3.5% bentonite clay (trade name Tixoton) was treated with pectin by adding 1% phosphoric acid (density = 1.7o) to a pH value set from 4.9 to 5, o. Was the acidified rinse previously treated with one of the usual rinse additives, e.g. B. a cellulose glycolate treated, the properties were worse than is generally permissible. A conditioner pretreated with pectin, on the other hand, had extremely good properties. The values are compiled in the following table: Press filter
Phos filter
Men watch water
Protective phosphor plate
ge in the in the
colloid proic acid p, i according to Baroid- Baroid-
A tugs density Andree, press press
= t, 70) sec.
cm3 mm
- 0 7.0 325 13.5?, 5
- - 1.0 4.9 115 33.5 4.0
Cellulose-
glycolate 0.5 1.0 5.0 135 26.1 4.0
Pectin .... 0.5 1.0 4.9 1000 9.1 1.25
Example 5 A clay rinse as in Example 4, but contaminated with 1% NaCl and 0.5 ° / p CaSO4, was reduced to a px of 4.9 to 5 as in Example 4 after treatment with protective colloids by means of phosphoric acid , o acidified. Here, too, the well-known flushing additives fail completely, while the pectin gives very good flushing properties. The numerical values are summarized in the following table:
EXAMPLE 6 The experiments from Example 5 are repeated with the modification that acidification is not carried out with phosphoric acid but with an acidic phosphate. The results are in the same direction as in example 5, ie the effect of the pectin is several times stronger than that of other rinse additives. The numerical values are summarized in the following table Protection Men Special
colloidal phosphate ptl filter- PreB- filter-
Art Pro- A plate water cake
cent
- - - 6.7 140 315 4.0
- - 0.4 6.25 150 25.5 3
Cellulose-
glycolate 0.5 0.4 6.50 36o 12.8 1.75
Pectin .... o, 5 0.4 6, o> 2000 6.2 1.25
For example 4 to 6: When sinking an io3, / 1 borehole, 5.862 m3 = 14.66 t of rock are drilled out for 100 m of drilling progress. In the case of swell clays, these 14.66 t of clay go into the flush and must be diluted with 31.8 m3 of water to 46.4 t = 35.7 ma (d = i, 3) flush with 30% dry matter will. Since only 5.862 m3 of additional mud is required for the 100 m drilled, 35.7 to 5.9 = 29.8 m3 of mud is excess, which, however, must still be treated with mud additive due to the circulation of mud, for which only a one-time addition From 0.5 % additive, 149 kg of additive are unnecessarily consumed. If, on the other hand, you work with an acidic rinse in which these swelling clays do not swell, but rather are largely deposited on the sieve or in the pit from the rinse, excessive dilution with water is not necessary, there is no or significantly less excess rinse on, and the treatment of the circulating mud requires in this special example 149 kg of additive per 100 m drilling progress and per addition of 0.5% additive, or a substantial percentage of this amount less than in the previous procedure.