DE946042C - Waessrige, insbesondere fuer das Bohren nach Erdoel und Erdgasen geeignete Bohrfluessigkeit - Google Patents
Waessrige, insbesondere fuer das Bohren nach Erdoel und Erdgasen geeignete BohrfluessigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen, gegebenenfalls Ton und/oder ein
anderes Beschwerungsmaterial enthaltenden Flüssigkeit für Bohrzwecke. Insbesondere betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeit, die mit Vorteil beim Bohren nach Erdöl und
natürlichen Gasen verwendet werden kann.
Beim Bohren nach Erdöl oder natürlichen Gasen wird eine Bohrflüssigkeit, die in der Regel aus einer
Suspension von Ton in Wasser besteht, durch ein Bohrrohr auf den Grund des Bohrloches gepumpt
und dann durch den zwischen dem Bohrrohr und der Wandung des Bohrloches befindlichen. Zwischenraum
wieder an die Oberfläche gefördert. Es ist bekannt, daß sich bei Verwendung einer wäßrigen Flüssigkeit,
z. B. einer Ton-Wasser-Suspension, als Bohrflüssigkeit verschiedene Nachteile ergeben, insbesondere dann,
wenn die Bohrung durch Schichten von instabilem Ton oder durch zur Splitterung neigenden Schieferzonen,
erfolgt. Beim Durchbohren von solchen Tonförmationen unter Verwendung einer wäßrigen Bohrflüssigkeit
wird nämlich die Wandung des Bohrloches häufig von der Flüssigkeit erodiert, wodurch starke
Aushöhlungen und unregelmäßige Ausweitungen des Bohrloches entstehen können. Beim Bohren von zur
Splitterung neigenden Schieferschichten quillt der Schiefer beträchtlich auf, so daß die Bildung von
Aushöhlungen stark gefördert wird oder die Bohr-
werkzeuge steckenbleiben können. Dies kann unter Umständen sogar zum vollkommenen Verlust de:
Bohrloches führen.
Bei Verwendung einer ' wäßrigen Bohrflüssigkeit wird ferner auch Ton aus der angebohrten Formation
aufgenommen, und dadurch kann bei einer" langdauernden Bohrung die Viskosität der Bohrflüssigkeit
unzulässig hoch werden. In diesem Falle muß die Bohrflüssigkeit mit Chemikalien behandelt und schließlieh
auch noch häufig mit Wasser verdünnt werden, wobei man gleichzeitig Beschwerungsmittel, wie
Bariumsulfat, zusetzt und mitunter auch ein Suspensionsmittel, z. B. ein kolloidales Material, wie
Bentonit, beimischt, damit das Beschwerungsmittel in dem verdünnten Schlamm der Bohrflüssigkeit in
Suspension gehalten und am Absetzen verhindert wird. Ferner ergeben sich beim Bohren durch Tonschichten
häufig dadurch Schwierigkeiten, daß der Ton an den Bohrrohren, Bohrfuttern und den Bohreinsätzen
festhaftet, was man als »Zusammenballung« bezeichnet, und dann als weitere Folge ebenfalls ein
Steckenbleiben der Bohrwerkzeuge verursachen kanu. Um die oben angeführten Nachteile in einem möglichst
großen Ausmaß zu vermeiden, wird der Bonrflüssigkeit Öl zugesetzt. Diese zugesetzte Ölmenge
muß in der Ton-Wasser-Mischung emulgiert werden, was man gewöhnlich durch Zusatz eines Emulgators
erreicht. Diese Maßnahme ist jedoch nicht immer einfach .durchzuführen. Überdies bringt die An-Wendung
von Öl weitere Schwierigkeiten mit sich, die mit der erforderlichen Stabilität der Emulsion, insbesondere
im Falle von hohen Bohrtemperaturen, in Zusammenhang stehen. Schließlich ist es auch
schwierig, die Anwesenheit von Öl in der angebohrten Formation festzustellen, wenn die Bohrwerkzeuge
an sich schon mit dem aus der Bohremulsion'stammenden Öl verunreinigt sind. Es ist auch bekannt,
der Bohrflüssigkeit Natriumsilikat in einer Konzentration von mindestens 20% Silikat und 2% anderer
Natrium- bzw. Kaliumsake, wie z. B. Natriumchlorid, -nitrat und -chromat, hinzuzufügen. Solche
relativ hochprozentigen Natriumsilikatlösungen sind jedoch kostspielig. Außerdem ist die Gelfestigkeit
dieser Spüllösungen für die Verwendung in der Praxis nicht sicher genug.
Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die oben angegebenen verschiedenen Nachteile vermieden
werden können, wenn man der Bohrflüssigkeit eine oder mehrere organische, sauerstoffhaltige, wasserlösliche
Siliciumverbindungen, z. B. wasserlösliche Silikonate, hinzufügt. Sehr gute Ergebnisse werden
durch den Zusatz von Natriummethylsüikonat, z. B. CH3Si(OH)2ONa zur Bohrflüssigkeit erhalten. Im
allgemeinen werden die organischen Siliciumverbindungen in solchen Mengen zugesetzt, daß ihr Gehalt
in der Bohrflüssigkeit zwischen 0,1 und 5% beträgt.
Der Zusatz der obenerwähnten wasserlöslichen, organischen Siliciumverbindungen zu einer Bohrflüssigkeit
läßt sich in wesentlich einfacherer Weise durchführen als die Überführung einer wäßrigen
Bohrflüssigkeit in eine Bohremulsion. Die angeführten Siliciumverbindungen können aber auch in einer
fertigen Bohremulsion gelöst werden. Der Zusatz von organischen Süiciumverbindungen zu einer wäßrigen
Bohrflüssigkeit hat die Wirkung, daß die Wandung des Bohrloches nicht oder nur viel langsamer angegriffen
wird, so daß eine Aushöhlung, überhaupt nicht oder nur in einem viel geringeren Maße als ohne Verwendung
dieser Verbindungen eintritt. Das Aufquellen des Tons in den gebohrten Schichten wird in
weitem Ausmaß verhindert.
Es wurde weiterhin gefunden, daß Ton, wenn ein solcher doch. noch von der Bohrflüssigkeit aufgenommen
werden sollte, z. B. weggebohrter Ton, in Gegenwart der Süiciumverbindungen die Viskosität
der Bohrflüssigkeit nicht oder in einem weit geringeren Ausmaß als dies ohne diesen Zusatz der Fall
wäre, erhöht, so daß es nicht mehr" nötig ist, eine chemische Behandlung oder eine Verdünnung der
Bohrflüssigkeit vorzunehmen oder zumindestens auf keinen Fall erforderlich ist, eine solche chemische
Behandlung oder Verdünnung der Flüssigkeit in so kurzen Zeiträumen wie bisher durchzuführen. Ferner
besteht auch keine Gefahr mehr, daß eine Zusammenballung des Tons eintritt.
Häufig ist es angebracht, den pH-Wert der Bohrflüssigkeit
gemäß der vorliegenden. Erfindung verhältnismäßig niedrig zu halten. Die besten Ergebnisse
werden meist dann erzielt, wenn der pH-Wert der Flüssigkeit unter etwa 10 bis 12 hegt.
Die hervorragenden Eigenschaften von wäßrigen Bohrflüssigkeiten mit einem Zusatz von Natriummethylsilikonat
werden in den folgenden Beispielen näher erläutert.
χ, ■ · ,
Zunächst wurde eine 5%ige Suspension von Bentonit in Wasser hergestellt (Viskosität 50 g Stornier).
Dieser Suspension wurden jeweils verschiedene Mengen an Süiciumverbindungen sowie unter kräftigern
Rühren 5°/0 trockener Bentonit zugesetzt.
TabeUe I
Menge der Siliciumverbindungen in °/0
I
2
IO
IO
IO
Viskosität (Stornier)
Zu hoch für die Messung
200 g
170 g 70 g
Aus den in Tabelle I. ersichtlichen Werten ist zu ersehen, daß die durch den Zusatz von 5 °/0 an trockenem
Bentonit hervorgerufene Viskositätserhöhung infolge der Anwesenheit der Silikonverbindungen nur
sehr gering ist; mit anderen Worten heißt dies, daß die Hydratation des Bentonits durch die Gegenwart
der Siliciumverbindungen beträchtlich vermindert wird. Daraus ergibt sich, daß selbst dann, wenn beim
Wegbohren der Formation Ton in die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Bohrflüssigkeit gelangt,
die Viskosität der Bohrflüssigkeit nicht oder auf jeden Fall nur in einem weit geringeren Ausmaße
erhöht wird als dies sonst der Fall wäre.
Unter Verwendung einer üblichen Ton-Wasser-Bohrflüssigkeit,
die mit Hilfe von Ton aus La Paz hergestellt worden war, wurden auf die im Beispiel ι
beschriebene Weise Versuche durchgeführt. In der Bohrflüssigkeit wurden verschiedene Mengen von
Natriummethylsilikonat gelöst. Zu jeder der auf diese Weise erhaltenen Bohrflüssigkeiten wurden
30 g von Ton aus La Paz auf 250 cm3 zugesetzt, worauf 10 -Minuten lang kräftig gerührt wurde.
Iabelle | b | Gelfestigkeit nach | 10 Min. | |
. II | 0 Min. | b | ||
Viskosität (Stornier) |
185 | a | ||
60/90 | ||||
Ursprüngliche Bohr | a | 145 | 20/35 | |
flüssigkeit (U. B.) | 8/35 | |||
U.B. +1% Silikon | 95 | 135 | 2/10 | |
verbindung . | 5/30 | |||
U.B. +2%Silikon- | 75 | 105 | 3/18 | |
"verbindung | 5/28 | |||
U.B. +4% Silikon | 76 | 5/25 | ||
verbindung | ||||
76 | ||||
Die in Tabelle II unter a angegebenen Werte beziehen sich auf die ursprüngliche Bohrflüssigkeit
mit einem Zusatz von o, i, 2 oder 4°/0 Siliciumverbindung;
die unter b angegebenen Werte beziehen sich auf die. Bohrflüssigkeiten nach dem Zusatz der
weiteren Tonmenge. Die Gelfestigkeit wurde mit dem Stornier-Viskosimeter jeweils nach 0 bzw.
10 Minuten gemessen. Die Ergebnisse zeigen die vorteilhafte Wirkung der zugesetzten Siliciumverbindung.
Bruchstücke von Ton aus La Paz würden in Wasser bzw. in eine 3°/oige Lösung von Natriummethylsilikonat
eingebracht. Der in Wasser gebrachte Ton zerfiel sehr rasch, bis schließlich ein weiches Pulver
als Rückstand zurückblieb. Die Tonbrocken, die in eine Natriummethylsilikonatlösung eingebracht
worden waren, zerfielen während der ersten Minuten nur in einem geringen Umfang. Nach 24 Stunden
besaßen diese Tonbrocken noch immer ihre ursprüngliche Form und waren ganz fest. Dieser Versuch
zeigt, daß die gemäß der vorliegenden Erfindung der Bohrflüssigkeit zugesetzten Siliciumverbindungen
die Eigenschaft besitzen, das Quellen und den Zerfall des Tones zu verhindern.
Claims (4)
1. Wäßrige, insbesondere für das Bohren nach Erdöl und Erdgasen geeignete, ein gelöstes Silikat
enthaltende Bohrflüssigkeit, die gegebenenfalls Ton und/oder andere Beschwerungsmittel aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß sie eine organisch substituierte Silikatverbindung enthält.
2. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Natriummethylsilikonat
enthält.
3. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehalt an
organisch substituierter Silikatverbindung 0,1 bis 5°/0, bezogen auf die Bohrflüssigkeit, beträgt.
4. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr pH-Wert auf
einen Betrag unter etwa 10 bis 12 eingestellt ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
»Erdöl und Kohle« 1951, S. 35.
»Erdöl und Kohle« 1951, S. 35.
© 609 565 7.56
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT751191X | 1953-07-31 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE946042C true DE946042C (de) | 1956-07-26 |
Family
ID=3680370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEN9276A Expired DE946042C (de) | 1953-07-31 | 1954-07-30 | Waessrige, insbesondere fuer das Bohren nach Erdoel und Erdgasen geeignete Bohrfluessigkeit |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
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GB (1) | GB751191A (de) |
Families Citing this family (8)
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US5905061A (en) * | 1996-08-02 | 1999-05-18 | Patel; Avind D. | Invert emulsion fluids suitable for drilling |
US6793025B2 (en) | 1998-01-08 | 2004-09-21 | M-I L. L. C. | Double emulsion based drilling fluids |
US5990050A (en) * | 1998-01-08 | 1999-11-23 | M-I L.L.C. | Water soluble invert emulsions |
US6308788B1 (en) | 1998-01-08 | 2001-10-30 | M-I Llc | Conductive medium for openhole logging and logging while drilling |
US6029755A (en) * | 1998-01-08 | 2000-02-29 | M-I L.L.C. | Conductive medium for openhole logging and logging while drilling |
US6405809B2 (en) | 1998-01-08 | 2002-06-18 | M-I Llc | Conductive medium for openhold logging and logging while drilling |
US6828279B2 (en) | 2001-08-10 | 2004-12-07 | M-I Llc | Biodegradable surfactant for invert emulsion drilling fluid |
-
1954
- 1954-07-29 GB GB22169/54A patent/GB751191A/en not_active Expired
- 1954-07-30 DE DEN9276A patent/DE946042C/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
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Also Published As
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GB751191A (en) | 1956-06-27 |
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