DE948866C

DE948866C - Verfahren zur Herabsetzung der Viskositaet und Gelstaerke und zur Verbesserung der Salzbestaendigkeit von Bohrschlaemmen

Info

Publication number: DE948866C
Application number: DEF14262A
Authority: DE
Inventors: Dr Gustav Mauthe; Dr Martin Meister; Dr Bruno Zorn
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1954-03-25
Filing date: 1954-03-25
Publication date: 1956-09-06

Description

Verfahren zur Herabsetzung er Viskosität und Gelstärke und zur Verbesserung der Salzbeständigkeit von Bohrschlämmen Zur Beeinflussung der physikalischen Eigenschaften von Bohrschlämmen, z. B. bei Erdöl- und Erdgasbohrungen, werden diesen Schlämmen zur Herabsetzung ihrer Viskosität und Gelstärke sowie zur Verbesserung der Salzwasserbeständigkeit vorwiegend alkalische Lösungen von Quebracho zugesetzt. Dieser Zusatz besitzt darüber hinaus einen hohen Grad thermischer Stabilität, die seine Verwendung auch dann zuläßt, wenn höhere Temperaturen auf den $ohrschlamm einwirken, wie sie z. B. bei Tiefbohrungen auftreten.
Während Quebracho in sehr großen Mengen für den genannten Zweck Verwendung findet, haben sich andere Naturgerbstoffe, wie z. B. Kastanienholzextrakt, bisher nicht bewährt. Ebenso zeigte sich, daß handelsübliche synthetische Gerbstoffe, die hinsichtlich der Gerbwirkung durchaus mit Quebracho vergleichbar sind, dessen spezifische Wirkung auf Bohrschlamm nicht zeigen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die bei der Umformung von Ligninstoffen durch Alkalischmelze entstehenden, ganz oder teilweise entmethylierten Produkte in alkalischer Lösung Bohrschläirime ebenso zu beeinflussen vermögen wie alkalische Lösungen von Quebracho.
Als Ligninstoffe, die als Ausgangsmaterialien für die Alkalischmelze geeignet sind, seien beispielsweise genannt: Holz"Säurehgnine, Ligninsulfonsäure, Sulfitcelluloseablaugen, Nitro- und Chlorlignine u. a. . nie für das vorliegende Verfahren brauchbaren Umformungsprodukte von Ligninstoffen können z. B. nach den Verfahren der deutschen Patentschriften 740 269, 753 346 und der französischen Patentschriften 878 122 und 878 451 erhalten werden. Die bei der Aufarbeitung der Schmelzen anfallenden Stoffe, sowohl die schwer wasserlöslichen amorphen Körper, die sich mit Alkalien leicht in Wasser lösen, als auch die bei saurer Reaktion wasserlöslichen niedrigmolekularen Anteile zeigen die gewünschte spezifische Wirkung hinsichtlich Viskosität; Salzwasserverträglichkeit und Gelstärke der Bohrschlämme. Alkalischmelzen von Lignin und Suifitcelluloseablaugen, die mit wenig Alkali derart durchgeführt worden sind, daß die Abspaltung der Sulfogruppen, eine mehr oder weniger vollständige Entmethylierung und eine Molekülverkleinerung eingetreten sin-l, können ohne weitere Aufarbeitung zur Behandlung von Bohrschlämmen dienen, sofern nicht ein zu großer Überschuß an Alkali vorhanden ist.
Es wurde weiterhin gefunden, daß die Umformungsprodukte von Ligninstoffen mittels Alkali als Bohrschlämmzusätze um so wirksamer sind, je weniger Methoxyl die Umformungsprodukte enthalten, d. h. je mehr Brenzkatechin und Pyrogallolbausteine aus den im Lignin enthaltenen Guajacylbausteinen entstanden sind. Durch Alkalibehandlung bei Temperaturen zwischen Zoo und 35o°, vorteilhaft um 25o°, können bei geeigneter Alkahmenge und Einwirkungsdauer solche Produkte erhalten werden. Im einzelnen kann die Durchführung dieser Alkalibehandlung vielfach variiert werden. Derartige Umformungsprodukte des Lignins und der Sulfitcelluloseablaugen, z. B. nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 74o 269 und der französischen Patentschriften 878122 und 878 451 sind gleichzeitig Gerbstoffe, ebenso wie der als Zusatz zu Bohrschlämmen verwendete Quebracho.

Während das organische Quebracho-Extrakt aus Überseegebieten, wo die Quebrachobäume zunehmend dem Raubbau zum Opfer fallen, eingeführt werden muß, handelt es sich bei den Umwandlungsprodukten des Lignins bzw. der Sulfitablauge auch heute noch um einige der größten Abfallprodukte der organischchemischen Großindustrie, so daß durch deren Verwendung ein leicht zugängliches Austauschprodukt für Quebracho gegeben ist. Beispiel i 4 kg ligninsulfosaures Natrium und 5 kg Natriumhydroxyd werden unter Rühren i Stunde bei etwa 27o° zusammengeschmolzen. Die wäßrige Lösung der Schmelze wird angesäuert, das ausfallende amorphe Produkt getrocknet und auf seine Wirksamkeit auf Bohrschlamm untersucht. Ergebnisse s. Tabelle unter i.

Viskosität (in g Stormer)

I

2a* 2b** 2c g q.*

des Bohrschlammes

ohne Zusatz 56,o 58,o 58,o 58,0 54,0 58,o

0,05 % Zusatz . . . . . . . . . . . . . . . . 51,5 57,0 57,0 57,0 54,0 6o,o

o,1- ................ 49,0 55,0 55,0 53,0 53,0 6o,o

0,2 . . . . . . . . .... . . .. 48,0 54,0 53,0 52,0 52,0 58,0

o-Mlnuten-Gelstärke

ohne Zusatz 15,0 17,o 17,o 17,o 15,5 17,o

0,05 O/a Zusatz . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,0 6,o 8,5 8,o 8,o 15,5

o,1 % . - ... ........... ... 4,0 5,0 6,o 6,o 6,5 16,o

0,2 °/0 - ................. 4,0 4,5 5,0 5,5 5,5 -16,o

fo-Minuten-Gelstärke

ohne Zusatz 45,0 58,o 53,0 53,0 50,0 58,o

0,05 % Zusatz . . . . . . . . . . . . . . . . . 19,5 30,0 24,0 24,5 24,0 56,o

o,1 °/o - ................. 18,o 23,0 17,5 17,0 18,o 55,0

0,2 0/a - .................. 8,5 15,5 13,0 14,5 13,0 45,0

* Salzgehalt der Schmelze wurde berücksichtigt.

** Die Sulfitabiauge wurde auf denselben pH-Wert eingestellt wie die Gerbstofflösungen.

Beispiel 2 11,25 kg Sulfitablauge (6 kg Trockengehalt) werden mit 6 kg Natriumhydroxyd i Stunde auf 26o bis zgo° erhitzt. Die Temperatur liegt meist über 27o°. Die Schmelze (2 a) wird durch Ansäuern in einen schwerlöslichen Anteil (2b) und durch Extraktion der sauren Restlösung mit einem geeigneten organischen Lösungsmittel, z. B. Essigsäureäthylester, in einen leichtlöslichen Anteil (2c) gespalten. Sowohl die wäßrige Auflösung der Schmelze (2 a) als auch der leicht- und schwerlösliche Anteil derselberi (2b und 7,c) wurden auf ihre Wirksamkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt. Vergleichssubstanz: Quebracho (3) und alkalische Sulfitablauge (4).

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herabsetzung der Viskosität und Gelstärke und zur Verbesserung der Salzbeständigkeit von Bohrschlämmen (z. B. bei Erdöl- und Erdgasbohrungen), dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der Alkalibehandlung von Ligninstoffen entstehenden ganz oder teilweise entmethylierten Ligninumwandlungsstoffe in alkalischer Lösung verwendet.