DE959819C

DE959819C - Spuelungszusatzmittel fuer die Tiefbohrtechnik und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE959819C
Application number: DEW9818A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ewald Junge
Original assignee: Wolff and Co AG
Current assignee: Dow Produktions und Vertriebs GmbH and Co oHG
Priority date: 1952-10-30
Filing date: 1952-10-30
Publication date: 1957-03-14

Description

Spülungszusatzmittel für die Tiefbohrtechnik und Verfahren zu seiner Herstellung Bei der Durchführung von Tiefbohrungen in der Erdölindustrie werden Spülungen, z. B. Öl- oder Tonspülungen, angewendet; um Gesteinssplitter und Bohrschmand hochzufärdern, die Sonde und das Bohrgestänge zu schmieren, die Sondenwand mit einem gegen Wasser und Gas abdichtenden Filterkuchen zu belegen sowie ein Nachstürzen von gebrächem Gestein zu verhindern und einen genügend hohen hydrostatischen - Druck als Gegengewicht gegen einen etwaig auftretenden Gasdruck zu erzeugen. Die meist hierbei benutzte Spülflüssigkeit besteht aus einer Aufschlämmung von natürlichem, beim Durchteufen angetroffene-i Ton oder von besonderem hochquellfähigem Ton, wie Bentonit, in Wasser. Als kolloides, System wird eine solche Spülflüssigkeit beim Durchteufen der verschiedenen Formationen unter dem Einfluß hinzutretender Elektrolyte verschlechtert und verliert unter Umständen ihren kolloidalen Zustand.
Zur Stabilisierung der Spülung gegen die durch die Einwirkung des durchteuften Gebirges hervorgerufenen Veränderungen hat man bereits als -Spülungszusatzmittel verschiedene allein oder im Gemisch verwendbare Chemikalien, z. B. das Natriumsalz der Carboxymethylcellulose, Stärke, verschiedene Phosphate, Bariumkarbonat, Natronlauge, Soda, Kalk, Quebracho, verwendet. Besonders wirksam hinsichtlich der Wasserbindung ist Carboxymethylcellulose, die jedoch den Nachteil aufweist, daß bei ihrer Anwendung mit der gewÜnschten Verringerung der Wasserabgabe eine unerwünschte, zum Teil erhebliche Viskositätserhöhung Hand in Hand gelt, -die unter Umständen so stark werden kann, daß der zur Umwälzung der Spülungsflüssigkeit notwendige Pumpendruck eine zur Einstellung des Bobrens zwingende Höhe erreicht.
Man hat zur Vermeidung der mit der Benutzung von Carboxymethylcellulose verbundenen Viskositätssteigerung der Spülflüssigkeit schon vorgeschlagen, bei einem aus wasserlöslicher Alkalimetallcarboxymethylcellulose und Quebracho bestehenden Spütungszusatzmittel die Menge der Carboxymethylcellulose so festzulegen, daß sie einerseits zur Verringerung des. durch die Wirkung des. Filterkuchens bedingten Wasserverlustes ausreicht und andererseits nicht zur Erhöhung der Viskosität der Spülflüssigkeit auf einen deren Umlauf vermindernden Wert genügt. Diese Abgleichmaßnahme läßt sich praktisch schwer mit Erfolg dutchführen, da es sich um die Erfüllung zweier gegensätzlicher Forderungen .handelt, die weitgehend: von den örtlichen )@ormationsverhältnissen des Einzelfalles abhängt.
Auf Grund eingehender Versuche wird nach der Erfindung auf einfache und zuverlässige Weise ein auf der Grundlage von Carboxymethylcellulose gebildetes und dabei keine Viskositätssteigerung bei der Spülflüssigkeit hervorrufendes Spülungszusatzmittel für die Tiefbohrtechnik dadurch geschaffen, daß die bekannten Zusatzmittelkomponenten Alkali, Cellulose, Chloressigsäure oder chloressigsaures Natrium und Gerbs.toffextrakt in einem ganz bestimmten Mengenverhältnis zur Reaktion bzw: Mischung gebracht sind, das sich für Cellulose zur Chloressigsäure bzw. zum chloressigsauren Natrium zwischen den Werten z ; o,5 und i : 2 und für Cellulose zu Gerbstoffextrakt zwischen den Werten z : z und i : q., bezogen auf die Festsubstanz, bewegt. Zur Erzielung der optimalen Wirkung dieses Spülungszusatzmittels ist, wie sich weiterhin gezeigt hat, vorzugsweise ein bei r'°/aiger wäßriger Lösung einen p],-Wert von mindestens 8 ergebender Betrag an Alkali einzuhalten.

Daß sich lediglich durch die Anwendung dieser Mengenverhältnisse von Cellulose zu Chloressigsäure oder chloressigsaurem Natrium bzw. zu Gerbstoffextrakt und durch geeignete Bemessung des Alkalibetrages ein hochwirksames Spülungszusatzmittel erzielen läßt, beweist die nachstehende Tabelle, in welcher als Vergleichswerte die sich bei Anwendung von Carboxymethylcellulose allein oder nur von Quebracho ergebenden Zahlen aufgeführt und diesen die mit dem erfindungsgemäß gebildeten Mischprodukt erzielbaren Werte gegenüber gestellt sind.

Ton carboxymllthylcellulose Quebracho allein Misch-

dukt

allein

ursprünglich + 0,25 % I -f- 0,50'01. + 0,25 °/o I -I- 0,50 °/o +-,50%

Spez. Gewicht ..... . . . . .. .... . 1,o7 1,07 1,o8 1,07 407 1,07

pH-Wert ... . . .. . . . . .. .. . .. .. . 9,5 9,4 9,5 9,4 9,4 9,4

Viskosität - Marsh. sec. . . . . . . . 37 51 75 33 33 36

Viskbsität - Stornier g . . . . . . . . 87 120 186 59 62 76

cp ._ ....... 17 30 56 7 8 12

Gelstärke o Min. . . . . . . . . . . . . 4.0 35 50 7 9 4

Gelstärke 1o Min. . . . . . . . . . . . . 60 98 103 21 28 12

Filterkuchen mm . . . . . . : . . . . . . 2,5, 1,0 1,0 1,5 1,5 1,0

Preßwasser ccm .............. 25 12 9 21 20 12

Filterplatte sec .............. 197 890 1835 320 400 1 96o

Wie aus dieser Tabelle ersichtlich ist, rufen Spülungszusätze von o,25 bis 0,50"/o Carboxymethylcellulose allein zwar eine wesentliche Verbesserung des Filterplattenwertes hervor, erhöhen jedoch geichzeitig die Viskosität in einem nicht tragbaren Maße, und.Quebracho allein beeinflußt wohl die Viskosität praktisch -nicht, erhöht aber die Wasserbindung nur unwesentlich, während dagegen das erfindungsgemäß erzeugte Mischprodukt ohne jede Erhöhung, ja sogar unter Verminderung der Viskosität die Wasserbindung näch stärker als die Carboxymethylcellulose allein steigert, obgleich bei ihm der Anteil an Carboxymethylcellulose wesentlich geringer als in dem nur Carboxymethylcellulose enthaltenden Spülungszusatzmittel ist. Die Herstellung des Spülungszusatzmittels nach der Erfindung kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Beispielsweise kann man, wenn man eine aus Alkali und' Cellulose erzeugte Alkalicellulose in üblicher Weise mit Hilfe von Chloressigsäure oder chloressigsaurem Natrium in Carboxymethylceilulose überführt, dabei vor der Beendigung der Umwandlung in Carboxymethylcellulose dem noch nicht verkleisterten, feuchten Reaktionsgemisch Gerbstoffextrakt, vorzugsweise Quebracho, und Natronlauge zusetzen und das Ganze in einem Knetwerk zum Endprodukt verarbeiten. Statt dessen kann man auch Cellulose in eine Lösung von Gerbstoffextrakt, z. B. von Ta-nnin, vorzugsweise auch in Natronlauge tauchen und die abgepreßte gerbstoffhaltige Alkalicellulose dann mit Chloressigsaure oder chloressigsaurem Natrium und gegebenenfalls zusätzlicher Natronlauge zum Endprodukt umsetzen. Ferner kann man auch gereinigte, wie üblich hergestellte Carboxymethylcellulose in einem Knetwerk mit Wasser, Alkali-und einem Gerbstoffextrakt, insbesondere Quebracho, zu einem homogenen Produkt verarbeiten. Aufsführungsbeispiel ioo kg Zellstoff werden in eine Tauchpresse mit 24volumprozentiger Natronlauge getaucht. Nach istündigerEinwirkungszeit wird auf 28okgAlkalicellulose abgepreßt. Nach i2stündiger Reife-wird die Alkalicellulose in einem heiz- und kühlbaren Reaktionsgefäß, z. B. einem Knetwerk, mit 8o kg chloressigsaurem Natrium vermischt. Durch Er-. höhung der Temperatur auf g.o°-C und durch ständiges Durchmischen: der Reaktionsmasse wird die Verätherung eingeleitet. Vor einer beginnenden Verkleisterung, d. h. nach etwa 2 Stunden werden zu der Reaktionsmasse i5o kg Quebracho und ro 1 q.o°/oige Natronlauge zugegeben. Die Temperatur wird nunmehr auf 6o° C erhöht und das neue Reaktionsgemisch eine weitere Stunde im Knetwerk bei dieser Temperatur belassen. Nach Ablauf dieser Zeit wird das Knetwerk geleert und das entstandene Produkt nach Durchgang durch eine Zerkleinerungsmühle bis auf etwa ioo/o Wassergehalt getrocknet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Zusatzmittel für die bei Tiefbohrungen benutzte Spülungsflüssigkeit, das aus Alkali, Cell.ulose, Chloressigsäure oder chloressigsaurem Natrium und einem Gerbstoffextrakt besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe in einem Mengenverhältnis von i :o,5 bis z :2 von Cellulose zu Chloressigsäure oder chloressigsaurem Natrium und von i : i bis i :q. von Cellulose zu Gerbstoffextrakt, bezogen auf Festsubstanz, vorzugsweise unter Einhaltung .eines bei i°foiger wäßriger Lösung einen pH-Wert von mindestens 8 ergebenden Betrages an Alkali, zur. Reaktion bzw. Mischung gebracht sind.
2. Verfahren zur Herstellung des Spülungszusatzmittels nach Anspruch i, wobei Alkalicellulose mit Hilfe von -Chloressigsäure oder chloressigsaurem Natrium in Carboxymethylcellulose übergeführt wird; dadurch Bekennzeichnet, daB man vor der Beendigung des Um-. wandlungsvorganges dem feuchten Reaktionsgemisch Gerbstoffextrakt, vorzugsweise Quebracho, und Natronlauge zusetzt und das Ganze in einem Knetwerk zum .Endprodukt verarbeitet.
3. Verfahren zur Erzeugung des Spülungszusatzmittels nach Anspruch i, dadurch Bekenn-. zeichnet, daB man Cellulose in eine Lösung von Gerbstoffextrakt, vorzugsweise auch in. Natronlauge, taucht und die abgepreßte gerbstoffhaltige Alkalicellulose dann mit Chloressigsäure oder chloressigsaurem Natrium und gegebenenfalls zusätzlicher Natronlauge zum Endprodukt umsetzt. q.. Verfahren zur Bereitung des Spülungszu-_ satzmittels nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da man gereinigte Carboxymethyloellulose in einem. Knetwerk mit Wasser"Alkali und einem Gerbstoffextrakt, insbesondere Quebracho, zu einem homogenen Produkt verarbeitet. In Betracht gezogene Patentschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2q.25 768, 2 481545.