DEW0009818MA

DEW0009818MA -

Info

Publication number: DEW0009818MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 29. Oktober 1952 BekaiMitgemacht am 6. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Bei der Durchführung von Tiefbohrungen in der Erdölindustrie werden Spülungen, z. B. öl- oder Tonspülungen, angewendet, um Gesteinssplitter und Bohrschmand hochzufördern, 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 angetroffenem 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 Carb-

609 617/161

W9818 VI/5a

oxymethylcellulose, die jedoch den Nachteil aufweist, daß bei ihrer Anwendung mit der gewünschten Verringerung der Wasserabgabe eine unerwünschte, zum Teil erhebliche Viskositätserhöhung Hand in Hand geht, die unter Umständen so stark werden kann, daß der zur Umwälzung der Spülungsflüssigkeit notwendige Pumpendruck eine zur Einstellung des Bohrens 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 Spülungszusatzmittel 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 durchführen, da es sich um die Erfüllung zweier gegensätzlicher Forderungen handelt, die Weitgehend, von den örtlichen Formationsverhältnissen 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 chforessigsaures Natrium und Gerbstoffextrakt in- einem ganz bestimmten Mengenverhältnis zur Reaktion bzw. Mischung gebracht sind, das sich für Cellulose zur Chloressigsäure bzw. zum chloressigsauren Natrium zwischen den Werten 1 :o,5 und 1 :2 und für Cellulose zu Gerbstoffextrakt zwischen den Werten 1:1 und. 1:4, bezogen auf die Festsubstanz, bewegt. Zur Erzielung der optimalen Wirkung dieses Spülungszusatzmittels ist, wie sich weiterhin gezeigt hat, vorzugsweise ein bei i%iger wäßriger Lösung einen pjj-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 Spülungszusatz- '85 mittel 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	Carboxymethylcellulose allein	+ 0,50%	Quebracho allein	+ o,5o»/o	Misch produkt
ursprünglich	+ 0,25 »/ο	1,08	+ 0,25 »/ο	1,07	+ 0,50%
1,07	1,07	9.5	1,07	9,4	1,07
9.5	9>4	75	9-4	33	9-4
37	51	186	33	62	36
87	120	56	59	8	76
17	30	50	7	9	12
40	35	103	7	28	4
60	98	1,0	21	1.5	12
2,5	1,0	9	1,5	20	1,0
25	12	1835	21	400	12
197	890	320	ι 960

Spez. Gewicht

PH-Wert

Viskosität — Marsh, see.

Viskosität — Stormer g .

cp.

Gelstärke 0 Min

Gelstärke 10 Min

Filterkuchen mm

Preßwasser ecm

Filterplatte see

Wie aus dieser Tabelle ersichtlich ist, rufen Spülungszusätze von 0,25 bis 0,50%) 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 noch 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 Chloressigsäüre oder chloressigsaurem Natrium in Carboxymethylcellulose 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 Cellulosic in eine Lösung von Gerbstoffextrakt, z. B. von Tannin, vorzugsweise auch in Natronlauge tauchen und die abgepreßte

617/161

W 9818 VI/5a

gerbstoffhaltige Alkalicellulose dann mit Chloressigsäure 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.

ίο Auisf ührungsbeispiel

ioo kg Zellstoff werden in eine Tauchpresse mit 24volumprozentiger Natronlauge getaucht. Nach istündiger Einwirkungszeit wird auf 28okgAlkalicellulose abgepreßt. Nach I2stündiger Reife wird die Alkalicellulose in einem heiz- und kühlbaren Reaktionsgefäß, z. B. einem Knetwerk, mit 80 kg chloressigsaurem Natrium vermischt. Durch Erhöhung der Temperatur auf 40⁰ 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 150 kg Quebracho und 10 1 40°/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 10% Wassergehalt getrocknet.

Claims

Patentansprüche:

35, i. Zusatzmittel für die bei Tiefbohrungen benutzte Spülungsflüssigkeit, das aus Alkali, Cellulose, Chloressigsäure oder chloressigsaurem Natrium und einem Gerbstoffextrakt besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe in einem Mengenverhältnis von 1 :0,5 bis 1:2 von Cellulose zu Chloressigsäure oder chloressigsaurem Natrium und. von 1 :1 bis 1 :4 von Cellulose zu Gerbstofrextrakt, bezogen auf Festsubstanz, vorzugsweise unter Einhaltung eines bei i°/piger wäßriger Lösung einen p_H-Wert von mindestens 8 ergebenden Betrages an Alkali, zur Reaktion bzw. Mischung gebracht sind.
2. Verfahren zur Herstellung des Spülungszusatzmittels nach Anspruch 1, wobei Alkalicellulose mit Hilfe von Chloressigsäure oder chloressigsaurem Natrium in Carboxymethylcellulose übergeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Beendigung des Umwandlungsvorganges 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 1, dadurch gekennzeichnet, daß 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.
4. Verfahren zur Bereitung des Spülungszusatzmittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man gereinigte Carboxymethylcellulose in einem Knetwerk mit Wasser, Alkali und einem Gerbstoffextrakt, insbesondere Quebracho, zu einem homogenen Produkt verarbeitet.

In Betracht gezogene Patentschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 425 768, 2 481 545.