FI76366C - Miljoevaenligt foertunningstillsatsmedel foer borrningsslam som baserar sig pao salt och/eller soett vatten. - Google Patents

Description

76366

Ympäri stöystävällinen ohennuslisäaine suolaiseen ja/tai makeaan veteen perustuvia porauslietteitä varten Tämä keksintö koskee ympäristöystävällistä porauslietteitä varten tarkoitettua lisäainetta, joka muodostuu kopolymee-reistä, jotka on saatu kopolymeroimal1 a ety1eenihappoja , ak-ryyliamideja ja fosforihapon etyleeniestereitä, ja jonka lisäaineen tehtävänä on toimia ohennusaineena suolaiseen ja/tai makeaan veteen perustuvissa porauslietteissä, joita käytetään myös äärimmäisissä lämpötila- ja paineolosuhteissa.

Jo kauan on ollut tunnettua käyttää öljyn etsinnässä pyöriviä pora usjärjestelmiä porausreikien tekemiseksi öljyn ja/tai kaasun tuotantoa varten. Nämä pyörivät porauslaitteet muodostuvat poran päästä eli poranterästä, joka on varustettu sopivalla hammastuksel1 a, ja sarjasta onttoja poranvarsia, jotka on liitetty toisiinsa ruuvimaisesti päittäin ja joita kutsutaan poranvarsisarjaksi, jonka halkaisija on pienempi kuin po-ranterän. Tätä kiinteätä poranterän ja poran varren muodostamaa kokonaisuutta pyörittää mekaaninen osa, joka on porattavana olevan esiintymän yläpuolelle sijoitetulla alustalla.

Sitä mukaa kun poranterä ulottuu eri geologisiin kerroksiin ja kulkee niiden lävitse, irrotetut mineraalijauheet on poistettava reiästä, jotta porausta voidaan jatkaa. Sen vuoksi alan asiantuntijat ovat jo kauan sitten kehittäneet porausnesteen, sopivien mineraali- ja/tai orgaanisten aineiden vesisuspension, joka poranvarren läpi ruiskutettuna jäähdyttää ja voitelee poranterää, kuljettaa pintaan porattua ainetta poranvarren renkaanmuotoisen reunan kautta, tukee porausaukon seinämiä ja estää vettä, kaasua tai öljyä tunkeutumasta maanpinnalle ja edistää vielä poranterän tunkeutumista maaperään.

Asiantuntijan perusongelmana porauslietettä valmistettaessa on osata ennakoida ja hallita sen käyttäytyminen porattaessa.

2 76366

Sillä kun porausliete joutuu kulkemaan kovin erilaisten geologisten kerrostumien läpi, sen alkuperäisiin Teologisiin ominaisuuksiin samoin kuin sen muihin fysikaalisiin ominaisuuksiin saattavat vaikuttaa esimerkiksi läpäistyjen kerrosten sisältämät mineraaliaineet tai myös se, että siihen tihkuu makeaa ja/tai suolaista vettä. Sen vuoksi alan asiantuntijat ovat jo pitkään pyrkineet säätelemään porauslietteiden koostumusta lisäämällä niihin mineraali- ja/tai orgaanisperustaisia kemiallisia lisäaineita, jotta näiden porauslietteiden käyttäytyminen olisi säännönmukaisempaa ja uusinnettavissa ja että tämä pätisi myös sellaisissa lämpötila- ja paineolosuhteissa, jotka liittyvät yhä syvemmällä tapahtuviin porauksiin.

Lisäksi merellä tapahtuvan öljynetsinnän kehittyminen on tehnyt tämän ongelman entistä vaikeammaksi, sillä porauslietteet valmistetaan suolaisesta vedestä (merivedestä) ja tällöin niiden käyttäytymistä on entistä vaikeampaa hallita.

Alan ammattimiehelle ihanteellinen porausliete - jonka ominaisuudet hän toivoisi hallitsevansa - olisi sellainen, jolla olisi seuraavanlaisia ominaisuuksia: ensiksikin sen Teologiset ominaisuudet olisivat mahdollisimman suotuisat, jotta se pystyisi kuljettamaan mukanaan paikalla suspendoituneet irrotetut mineraalilajit, vaikka jotkut niistä saattavatkin tehdä tämän lietteen epäpuhtaaksi; toiseksi siitä tulisi voida erottaa irronneet maalajit millä tahansa tunnetulla tavalla heti kun porausliete on noussut maanpinnalle; kolmanneksi sen olisi oltava riittävän tiheää, jotta se aikaansaisi riittävän paineen porattuihin geologisiin muodostumiin nähden; ja lopuksi vielä sen tulisi säilyttää Teologiset perusominaisuutensa silloinkin kun sitä käytetään porauksiin suurissa syvyyksissä ja yhä korkeammissa lämpötiloissa. Juuri näihin vesiperustaisiin po-rauslietteisiin, jotka sisältävät kolloidisia mineraaliaineita kuten paisuvia savilajeja, erityisesti bentoniitteja ja attapul-gi.i.tteja, paksuntavia mineraaliaineita, kuten esimerkiksi baryyttiä, kalsiumkarbonaattia tai ilmeniittiä, ammattimiehet 3 76366 ovat pyrkineet lisäämään niihin mineraali- ja/tai orgaanis-peräisiä kemiallisia lisäaineita pyrkiessään saamaan niille minimistabiiliuden riippumatta siitä, minkälaisessa geologisessa paikassa poraus tapahtuu.

Kemialliset lisäaineet, joita aikaisemmin on käytetty, ovat monenlaisia ja monilukuisia.

Fosfaatit ja polyfosfaatit, joiden tehtävänä on toimia nesteyttä-jinä porauslietteessä, aikaansaavat sen, että kolloidinen ravi ei flokkuloidu, ja ne mahdollistavat tiheämmän ja vähemmän viskoosin porauslietteen käyttämisen, aikaansaaden samalla suodoksen tiettyä supistumista. Fosfaatit ja polyfosfaatit ovat kuitenkin -ja tämä onkin varsinainen haitta - yleensä pysymättömiä, vieläpä alhaisissakin lämpötiloissa kuten esimerkiksi 50°C:ssa ja tällöin niiden stabiloiva vaikutus supistuu ja jopa kokonaan häviää.

Samoin ligniinin, jota käytetään vesiperustaisissa porausliet-teissä, tiedetään säätelevän näiden lietteiden tiksotropiaa, mutta kun lietteeseen porauksen kuluessa tulee sitä saastuttavia aineita kuten NaCl tai CaSO^, se vähitellen saostuu eikä enää toimita tehokkaasti tehtäväänsä. Tämän haitan ehkäisemiseksi on porauslietteissä käytetty lignosulfonaatteja kalsiumin, natriumin, raudan, kromin tai samanaikaisesti raudan ja kromin suoloina nesteytysaineena toisin sanoen aineena, joka stabiloi viskositeetin käyttäjän haluamaan arvoon. Tiedetään kuiteul .. että natrium- ja kalsiumlignosulfonaatit toimivat huonosti viskositeetin stabiloijina ja että kromilignosulfaatit tai rUi-den tilalle tulleet rauta-kromilignosulfaatit ovat kovasti ympäristöä saastuttavia, minkä vuoksi niitä ei halukkaasti käytetä, vaikka nämä stabilointiaineet ovat tällä hetkellä parhaita., sillä ne säilyvät riittävän tehokkaina vieläpä silloinkin, kun porausaukon pohjalla lämpötila on 150°C:n luokkaa.

Muitakin kemiallisia aineita on ehdotettu alan kirjallisuudetta jotakin määrättyä tehtävää suorittamaan näissä porauslietteissä.

4 76366

Niinpä esimerkiksi US-patentissa 3 730 900 ehdotetaan kolloidin stabilointiaineena käytettäväksi erästä maleiinihappoanhydridin ja styreeni-sulfonihapon kopolymeeriä. Vaikka tämä kolloidin stabilointiaine näyttääkin soveltuvan edullisesti käytettäväksi porauslietteissä, sen synteesi, joka edellyttää useita eri vaiheita liuotinväliaineessa, tekee siitä teollisessa mittakaavassa käytettäväksi vaikeasti saatavan.

Samoin, ja edelleen erityistehtävää suorittamaan tarkoitettuina, tu:i.!' ....aan eräitä akryylihappojohdannaisia paksunnosaineina porauslietteissä ja muissakin teollisuuden sovellutuksissa. Esimerkiksi US-patentissa 4 059 552 kuvataan erään akryyli-amidi-natriumakrylaattityyppisen aineen tai substituoitujen akrylaattien käyttöä paksunnosaineena.

Muita akryylihapon johdannaisia kuten akryyliamidin ja natrium-akrylaatin johdannaisten kopolymeerejä on mainittu US-paten-teissa 3 558 545 ja 3 472 325 porauslietteissä käytettävinä flokkuloimisaineina.

Lisäksi eräät akryylijohdannaiset kuten metyyliakryyliamido-alkyylisulfonihapon ja jonkin metyyliakryyliamidin kopolymeerit voivat, kuten FR-patentissa 2 450 864 selitetään, toimia suodok-sen supistajina.

Lopuksi vielä kuten US-patentissa 3 764 530 selitetään, polyak-ryylihappojen suolat eivät ole kovin tehokkaita ohennusaineina paljon elektrolyyttejä sisältävässä ympäristössä kuten esimerkiksi .....Laisissa vesifaaseissa.

Niinpä tunnettu tekniikka ehdottaa ammattimiehelle ratkaisuja, jotka eivät täysin tyydytä, sillä ehdotetut kemialliset lisäaineet tuottavat usein pettymyksen, koska niiden vaikutus heik-kenee joko haitallisten mineraaliaineiden kuten NaCl:n, CaCO^n ja CaFO^:n läsnäolon vuoksi, tai koska porausaukon lämpötila kohoaa tai koska näiden lisäaineiden teho heikkenee tai ne käyvät täysin tehottomiksi kun ne joutuvat porausnesteeseen, jonka 5 76366 ) vesifaasi on suolainen, tai koska nämä lisäaineet saattavat saastuttaa ympäristöä.

Tuntien edellä mainitut haitat hakija on tutkimuksiaan jatkaessaan nyt löytänyt ja kehittänyt ohennuslisäaineen, joka on ympäristöystävällinen ja erittäin tehokas.

Keksinnön mukainen ohennuslisäaine, joka on tarkoitettu suolaiseen tai suolattomaan veteen perustuvia porauslietteitä varten niiden reolooisten ominaisuuksien säilyttämiseksi äärimmäisissä lämpötila- ja paineolosuhteissa , joita esiintyy syvissä porausrei'issä, on tunnettu siitä, että se on jokin vesiliukoinen kopolymeeri, joka on saatu kopolymeroimal1 a ety1eenihappoja, akryyliamideja ja fosforihapon ety1eenieste-reitä, jolloin saadaan yleisen kaavan

R I Γ R Γ R

Il 12 14

- CH - C ---CH - C --CH - C

2 I 2 I xOH 2 i

C = 0 C-O-R-O-P. C-NH

• u 3 f OH II 2 0 0 0 0 ή m n p mukaista kopolymeeriä, jossa luvut m, n ja p - mooliprosentteina - on valittu seuraavilta alueilta: 0 % < m £ 90 % 2 % <_ n £ 100 % 0 % < p <_ 90 %

Keksinnön mukaan radikaalit R^, R^ ja R^ valitaan ryhmästä, jonka muodostavat vety ja/tai aikyyliryhmät, joissa on 1-18 hi i 1 i a torni a , 6 76366 kun taas radikaali on joko jokin kaavan (-CH^)^ mukainen alkyleeni, jossa kaavassa q voi olla jokin luvuista 1-18 ja mieluiten jokin luvuista 2-4, tai jokin kaavan (-Rc-0) mukainen b r alkyleenioksidi tai -polyoksidi, jossa kaavassa R5 on jokin alkyleeniryhmä, jossa on 1-4 hiiliatomia, ja jossa r voi olla jokin luvuista 1-30 ja mieluiten väliltä 1-10, tai vielä jokin näiden kahden yhdistelmä kuten (-r -o) -(CH ) .

5 r 2 q

Keksinnön mukaisen kopolymeerin valmistaminen edellyttää mono-meerjen läsnäoloa, jotka ovat tarpeen, jotta edellä mainitun yleisen kaavan rakenneosat muodostuvat.

Ensimmäinen monomeeri, joka on jokin etyleenihappo, valitaan mieluiten ryhmästä, jonka muodostavat akryyli- ja/tai metakryyli-, itakoni-, krotoni-, isokrotoni-, akoniitti-, fumaari-, mesakoni-, sinappi-, undekyleeni-, angelika- ja hydroksiakryylihappo ja maleiinihapon anhydridi.

Toinen monomeeri, joka on jokin akryyliamidi, valitaan mieluiten ryhmästä, jonka muodostavat akryyliamidi, metakryyliamidi, akryyliamido-alkyyli-sulfonihappo, kuten 2-akryyliamido-2-metyyli-propaanisulfonihappo.

Kolmas monomeeri, joka on jokin fosforihapon etyleeniesteri, saadaan esimerkiksi antamalla fosforipentoksidin reagoida jonkin etyylialkoholin kanssa reaktiokaavan R2 r

J Cii. -· C - C - O - p - O - H ♦ PO

2 il -3 2 w) 0 I ?2 ?

D J, CH„ = C - C - 0 - -R, - O 0-H

K2 1 6 \ / I /0-H N / CH„ = C- C- 0-R_ - 0 - P. + ^ il 3 I \ O—H '

0 0 CH = C - C - O - R - O O

il R2 o mukaan, jossa etyylialkoholi voi olla etyleeniglykolin, propyleeniglykolin, polyglykolin tai niiden seoksen monometakrylaatti 7 7 6 3 6 6 tai monoakrylaatti. Tämä monoraeeri on jokin fosforihapon polymeroituva etyyliesteri.

Porausnesteiden ohennusaine saadaan kopolymeroimalla edellä mainittujen monomeerien ammattimiehen hyvin tuntemien heräte-aineiden ja säätelijöiden läsnäollessa tunnettujen menetelmien mukaan vesi-, alkoholi-, hydroalkoholi-, aromaattisessa tai ali-faattisessa väliaineessa, jolloin saadaan kopolymeeriä, jonka molekyylimassa on yleensä alueelta 500 - 50 000.

Polymerointiväliaineena voi siis olla vesi, metanoli, etanoli, propanoli, isopropanoli, butanolit, dimetyyliformamidi, di-metyylisulfoksidi, tetrahydrofuraani, asetoni, metyylietyyli-ketoni, etyyliasetaatti, butyyliasetaatti, heksaani, heptaani, bentseeni, tolueeni, ksyleeni, merkaptoetanoli, tertiododekyyli-merkaptaani, tioglykoliesterit, n-dodekyylimerkaptaani, etikka-, viini-, maito-, sitruuna-, glukoni- tai glukoheptonihappo, 2-merkaptopropionihappo, tiodietanoli, hiilitetrakloridi, kloroformi, metyleenikloridi, metyylikloridi, monopropyleeniglykoli-tai etyleeniglykoliesterit ja/tai -eetterit.

Kun polymeroitumisreaktio on päättynyt, saatu polymeraattiliuos voidaan neutraloida osaksi tai kokonaan jollakin sopivalla neutralointiaineella kuten natrium-, kalium-, ammonium-, kalsiumhydroksidilla tai jollakin primäärisellä,sekundäärisellä tai tertiäärisellä alifaattisella ja/tai syklisellä amiinilla kuten esimerkiksi etanoliamiineilla (mono-, di- tai trietanolv-amiineilla), mono- tai dietyyliamiineilla, sykloheksyyliamii-neilla, metyylisykloheksyyliamiineilla jne.

Keksinnön mukaisen kopolymeerin sisältävä vesifaasi voidaan käyttää sellaisenaan porauslietteiden ohennusaineena, mutta .:-.-.-voidaan myös käsitellä millä tahansa tunnetulla tavalla vesifa: sin eliminoimiseksi ja kopolymeerin erottamiseksi hienojakoisena jauheena, joka voidaan sitten käyttää tässä muodossa tai jossakin muussa muodossa ohentavana lisäaineena.

8 7 6 3 6 6

Keksinnön merkitys ja sen mukanaan tuoma etu ymmärretään paremmin seuraavien esimerkkien avulla:

Esimerkki 1 Tämä esimerkki valaisee fosfaattimonomeerin valmistusta.

Tässä tarkoituksessa teollisuusmittakaavaiseen reaktoriin pantiin 110 kg etyleeniglykolimonometakrylaattia, sitten siihen lisättiin sekoittaen ja hitaasti 40 kg P20,_:a, jäähdytetyn seoksen lämpötilan pysyessä 30°C:n alapuolella.

Kun °li lisätty, lämpötilan annettiin nousta 40°C:een koko ajan sekoittaen. Saatiin viskoosi neste, joka muodostui etyleeni-glykolimonometakrylaatin fosforimonomesterin ja -diesterin seoksesta.

Tätä monomeeria käytetään keksinnön mukaisten ohennusainekopoly-meerien valmistukseen.

Esimerkki 2 Tämä esimerkki valaisee akryylihapon ja esimerkissä 1 valmistetun fosfaattimonomeerin kopolymeerin valmistustapaa.

Tätä varten reaktoriin pantiin seuraavat ainesosat: - vettä 250 kg - isopropanolia 311 kg - FeS04, 7H20 0,47 kg - hydroksyyliamiinisulfaattia 0,73 kg - 100-prosenttista H2S04 0,31 kg Nämä ainesosat oli kuumennettu 80°C:een.

Sitten lisättiin noin 3 tunnin kuluessa ja pitäen lämpötila edelleen 80°C:ssa, seos, jonka muodostivat seuraavat ainesosat: - H20 256,2 kg - 90-prosenttinen akryylihappo 555,5 kg - esimerkin 1 mukaan valmistettu etyleeniglykolimetakry- laattifosfaatti 125,0 kg - hydroksyyliamiinisulfaatti 8,0 kg 9 76366 ja yhtä aikaa mainitun seoksen kanssa katalysaattori, jonka muodostivat seuraavat ainesosat: - 120-tilavuusprosenttista 35,1 litraa - H^O 125 litraa

Kun katalysaattori ja seos oli lisätty, suoritettiin tislaus 100°C:n lämpötilassa isopropyylialkoholin eliminoimiseksi kokonaan .

Kun saatu seos oli jäähdytetty 20°C:een, se neutraloitiin 50-prosenttisella NaOH-liuoksella, jonka pH oli noin 8.

Lopuksi kopolymeerin sisältävän liuoksen lopulliseksi väkevyydeksi säädettiin 43,0 % kuiva-ainetta.

Saatu kopolymeeri sisälsi painoprosentteina: - akryylihappoa 80 - etyleeniglykolimetakrylaatti- fosfaattia 20

Sen molekyylipaino oli alueelta 4000-6000.

Esimerkki 3 Tämä esimerkki valaisee akryylihapon, akryyliamidin ja etyleeni-glykolimetakrylaatin tripolymeerin valmistusta käyttämällä samaa menetelmää kuin esimerkissä 2.

Saadun tripolymeerin lopullinen koostumus oli seuraava painoprosentteina : - akryylihappoa 51 - akryyliamidia 31,5 - esimerkistä 1 peräisin olevaa etyleeniglykolimetakrylaatti-fosfaattia 17,5

Mainitun tripolymeerin molekyylipaino oli alueelta 5000-7000.

10 7 6366

Esimerkki 4 Tämä esimerkki valaisee keksinnön mukaiseen porauslietteeseen, jonka vesifaasi oli suolainen, lisätyn lisäaineen ohentavaa vaikutusta.

Tätä varten valmistettiin porausliete seuraavan työprosessin mukaan: 3 1500 cm :iin Lionin-lahdesta (Välimereltä) otettua merivettä pantiin 5 litran keittolasiin.

Sitten siihen lisättiin sekoittaen (Rayneri-turbiinilla, jonka läpimitta oli 50 millimetriä ja sekoitusnopeus 2000 kierrosta minuutissa) 3 g teknistä Na2C0^:a yhtenä eränä Ca^+-ja Mg^ + -ionien saostamiseksi.

Sitten tähän seokseen lisättiin 75 g bentoniittia A (saanto 3 -1 20-25 m .T normin 0CMA-DFCP4 - 1973 mukaan) jatkaen sekoittamista 15 minuutin ajan.

Sitten lisättiin 112,5 g attapulgiittia B (saanto 30-35 m^.T ^ normin OCMA-DFCP1-1973 mukaan mitattuna) jatkaen sekoittamista 15 minuutin ajan.

Tähän seokseen lisättiin 37,5 g karboksimetyyliselluloosaa (teknistä CMC:a, jonka viskoosius on matala normin 0CMA-DFCP2-1980 mukaan) jatkaen edelleen sekoittamista 15 minuutin ajan.

Sitten lisättiin 225 g paisumatonta kalkkipitoista bentonisavea 3 -1 C (saanto noin 15 m .T ) jatkaen edelleen sekoittamista 20 minuutin ajan.

Lopuksi tarkistettiin ja säädettiin seoksen pH natriumhydroksi-diliuoksella, niin että se oli alueelta 9,5-10.

Näin valmistettu liete leikattiin Sylverson L.R2-tyyppisellä sekoittimella, joka on varustettu suuren leikkaustehon omaavalla n 76366 leikkausristikolla, jonka läpimitta on 35 millimetriä.

Kun liete oli levännyt 24 tuntia, sitä sekoitettiin uudelleen edellä mainitulla Rayneri-turbiinilla noin 5 minuutin ajan.

3

Sitten siitä otettiin kolme 500 cm :n näytettä keksinnön mukaisen ohennusaineen tehokkuuden testaamiseksi.

Koe 1 koskee vertailulietettä, jossa ei ole ohennusainetta.

Koe 2 koskee samaa lietettä, johon on lisätty 7,5 g rauta-kromi-lignosulfaattia, joka tunnetun tekniikan mukaan on paras ohen-nusaine.

Koe 3 koskee samaa lietettä, johon on lisätty 7,5 g keksinnön mukaisen esimerkissä 3 valmistetun ohennuslisäaineen vaikuttavaa ainetta.

Näitä kolmea koenäytettä sekoitettiin 10 minuutin ajan ammattimiehen hyvin tuntemalla Hamilton-Beach-sekoittimella (asento Low) ja pitäen pH:n alueella 9,5-10.

Tämän sekoitusjakson jälkeen tarkastettiin Teologiset ominaisuudet 20°C:ssa FANN 35-viskosimetrillä ja mitattiin API-suodos 7 kp/ 2 cm paineessa 30 minuutin ajan ammattimiehen hyvin tuntemalla menetelmällä.

Tarkastetut reologiset ominaisuudet olivat näennäinen viskositeetti (Va) , plastinen viskositeetti (Vp) , juoksevuusraja (Yv) Jc· geeli, 10-geeli ja suodos ilmaistuina cm :inä siten kuin ne on määritelty teoksessa "Manuel de Rheologie des fluides de forage et laitiers de ciment" (Handbook on the rheology of drilling fluids and cements slurry fluids)-Technip 1979.

Kaikki ominaisuudet on tallennettu seuraavaan taulukkoon i samoin kuin "n":n ja "k":n arvot, jotka nekin on määritelty edellä mainitussa käsikirjassa.

12 ^6366

Taulukko I

Lämpötila Koe 1 Koe 2 Koe 3 20°C Vertailu Tunnettu tek- Keksintö _ _ nilkka_ _

Va 65 42,5 43,5

Vp 25 35 29

Yv 80 15 29 0-geeli 75 8 20 10-geeli 75 85 81 API-suodos 17 cm^ 10 cm^ 9 cm^ "n" 0,31 0,77 0,58 "k" 15,2 0,41 1,55 Tämä taulukko osoittaa, että lietteen, johon on lisätty keksinnön mukaista lisäainetta, Teologinen käyttäytyminen on samanlainen kuin lietteen, johon on lisätty tunnetun tekniikan mukaisia lisäaineita, mutta sen kerroin "k" on parempi. Lisäksi suodoksen mittauksesta saatu arvo on samanarvoinen kokeissa 2 j a 3 .

Tämän ensimmäisen koesarjan jälkeen kaikkia kolmea lietettä kuumennettiin pyörivässä uunissa 150°C:ssa 16 tunnin ajan ja jäähdy te1:1· iin sitten 20°C:een, minkä jälkeen niille suoritettiin samat Teologisten ominaisuuksien ja suodos-mittaukset kuin edellä kun niitä oli ensin sekoitettu 5 minuutin ajan ja niiden pH oli säädetty arvoon 9,5-10.

Kaikki saadut ominaisuudet on merkitty seuraavaan taulukkoon II: 76366 13

Taulukko II

Vanhetuskäsittelyn Koe 1 Koe 2 Koe 3 jälkeen 150°C:ssa Vertailu Tunnettu Keksintö __ _ tekniikka _

Va 92,5 48,5 29,5

Vp 32 20 16

Yv 121 57 27 0-geeli 85 50 23 10-geeli 85 52 55 API-suodos 62 cm^ 39 cm^ 34 "n” 0,28 0,33 0,46 "k" 26,7 9,83 2,44

Verrattuna taulukkoon I taulukko II osoittaa, että keksinnön mukaisen porauslietteen reologiset ominaisuudet ovat parantuneet tai ainakin pysyneet entisellään, kun sen sijaan tunnetun tekniikan mukaisen porauslietteen ominaisuudet ovat jo voimakkaasti heikentyneet.

Näiden kahden mittaussarjän päätteeksi samojen lietteiden lämpötila nostettiin 180°C:een pyörivässä uunissa 16 tunnin ajan, sitten ne jäähdytettiin 20°C:een ja lopuksi niille suoritettiin samat reologiset ja suodoskontrollit, kun niitä oli sekoitettu 5 minuutin ajan ja niiden pH oli säädetty 9,5-lO:een.

Kaikki saadut tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon III.

Taulukko III

Vanhetuskäsittelyn Koe 1 Koe 2 Koe 3 jälkeen 180°C:ssa Vertailu Tunnettu Keksi nr." _ _ tekniikka _

Va 146 92,5 27,5

Vp 42 30 14

Yv 208 125 27 0-geeli 120 95 22 10-geeli 125 99 44

3 3 I

API-suodos 70 cm 41 cm 37 cm' "n" 0,22 0,25 0,42 "k" 63,4 32,6 2,99 76366 14

Kun tätä taulukkoa analysoidaan taulukkoihin I ja II verraten, se osoittaa, että keksinnön mukainen porausliete säilyttää kaikki Teologiset ominaisuutensa, kun sen sijaan tunnetun tekniikan mukaisen lietteen ominaisuudet ovat täysin heikentyneet.

Niinpä tämän esimerkin valossa näyttääkin siltä, että keksinnön mukaisen nesteytyslisäaineen teho säilyy tai paranee, kun poraus-lietteen lämpötila nousee jopa huomattavastikin.

Esimerkki 5 Tämä esimerkki valaisee keksinnön mukaisen lisäaineen nesteyt-tävää vaikutusta, kun se on lisätty porauslietteeseen, jonka vesifaasi on makeata luonnonvettä, jonka kovuus on 25° ranskalaisen normin mukaista TH:a.

Porauslietteen, joka valmistettiin esimerkin 4 mukaista toimintatapaa noudattaen, koostumus oli seuraava: 3 vettä 1500 cm bentoniittia (A) 60 g kalkkibentonisavea (C) 150 g Tämän lietteen pH tarkistettiin arvoon 9,5-10.

Otettiin kolme 500 cm^:n näytettä, joista kustakin tarkastettiin keksinnön mukaisen ohennusaineen tehokkuus.

Koe 4 koskee vertailulietettä, jossa ei ole ohennusainetta.

Koe 5 koskee samaa lietettä, johon on lisätty 10 g jotakin raut. kromilignosulfonaattia, jota pidetään parhaana tunnettuna ohen-nusaineena.

Koe 6 koskee samaa lietettä, johon on lisätty 10 g keksinnön mukaisen ohennuslisäaineen esimerkissä 3 valmistettua vaikuttavaa ainetta.

15 7 6 3 6 6 Näitä kolmea näyte-erää sekoitettiin 10 minuutin ajan Hamilton-Beach-laitteella koneen ollessa asennossa Low. Sitten suoritettiin reologisten ominaisuuksien tarkastus 20°C:ssa ja mitattiin suodos, kuten edellä kuvattiin esimerkissä 4.

Kaikki tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon IV:

Taulukko IV

Lämpötila Koe 4 Koe 5 Koe 6 20°C Vertailu Tunnettu Keksintö _ _ tekniikka __

Va 56,5 47,5 18

Vp 2 15 14

Yv 109 65 8 0-geeli 108 53 4 10-geeli 142 72 5 3 3 3 API-suodos 10 cm 7 cm 5 cm "n" 0,03 0,25 0,71 "k" 92 16,8 0,26 Tästä taulukosta näkyy, että käytettäessä samaa pientä määrää ohennusainetta, keksinnön mukaista lisäainetta sisältävän lietteen reologinen käyttäytyminen on paljon parempi kuin lietteen, johon on lisätty rauta-kromilignosulfonaattia.

Esimerkki 6 Tämä esimerkki valaisee keksinnön mukaisen lisäaineen nesteyttä-vää vaikutusta, kun sitä on lisätty porauslietteeseen, jonka vesifaasi on NaCl:lla kyllästettyä vettä.

Porauslietteen, joka valmistettiin esimerkin 4 mukaista toimintatapaa noudattaen, koostumus oli seuraava:

NaCl:lla kyllästettyä vettä 1500 cm3 attapulgiittia (B) 112,5 g kalkkibentonisavea (C) 150 g Tämän lietteen pH tarkistettiin arvoon 10.

Otettiin kolme 500 cm3:n näyte-erää keksinnön mukaisen ohennus-aineen tehokkuuden testaamiseksi.

7 6 3 6 6 16

Koe 7 koskee vertailulietettä, jossa ei ole ohennusainetta.

Koe 8 koskee samaa lietettä, johon on lisätty 7,5 g rauta-kromi-lignosulfonaattia, jota pidetään parhaana tunnettuna ohennus-aineena.

Koe 9 koskee samaa lietettä, johon on lisätty 7,5 g esimerkissä 3 valmistettua keksinnön mukaisen ohennuslisäaineen vaikuttavaa ainetta.

Näitä kolmea koe-erää sekoitettiin 10 minuutin ajan Hamilton-Beach-koneella. Sen jälkeen tarkastettiin niiden Teologiset ominaisuudet 20°C:ssa ja mitattiin suodos esimerkissä 4 kuvatulla tavalla.

Kaikki tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon V.

Taulukko V

Lämpötila Koe 7 Koe 8 Koe 9 20°C Vertailu Tunnettu Keksintö _ __ tekniikka _

Va 36,5 35 15

Vp 13 16 11

Yv 47 38 8 0-geeli 36 36 7 10-geeli 39 34 29 "n" 0,28 0,37 0,66 "k" 10,5 5,37 0,31 Tämä taulukko paljastaa rauta-kromilignosulfonaatin täydellisen tehottomuuden, kun taas näissä käyttöolosuhteissa keksinnön mukaisella ohennuslisäaineella saadaan erittäin edullisia Teologisia ominaisuuksia.

Esimerkki 7 Tämä esimerkki valaisee keksinnön mukaisen lisäaineen, joka on valmistettu esimerkin 3 mukaisesti ja lisätty porauslietteeseen, paisunnanestovaikutusta merivedessä.

17 7 6 3 6 6

Porauslietteen, joka valmistettiin esimerkin 4 mukaista toimintatapaa noudattaen, koostumus oli seuraava: 3 merivettä 1500 cm (Lionin-lahdelta)

Na2C03 3 g bentoniittia (A) 75 g attapulgiittia (B) 112,5 g karboksimetyyliselluloosaa 37,5 g

Lietteen pH tarkistettiin arvoon 9,5-10.

Otettiin kolme 500 cm^:n näyte-erää keksinnön mukaisen lisäaineen paisunnanestovaikutuksen tarkistamiseksi.

Koe 10 koskee vertailulietettä, jossa ei ole lisäainetta.

Koe 11 koskee samaa lietettä, johon on lisätty 7,5 g rauta-kromilignosulfonaattia, jota pidetään parhaimpana tunnettuna lisäaineena.

Koe 12 koskee samaa lietettä, johon on lisätty esimerkin 3 mukaan valmistettua keksinnön mukaisen lisäaineen vaikuttavaa ainetta.

Näitä kolmea koe-erää sekoitettiin 10 minuutin ajan Hamilton-Beach-laitteella.

Sen jälkeen tarkastettiin niiden reologiset ominaisuudet 20°C:ssa ja mitattiin suodos esimerkissä 4 kuvatulla tavalla.

Kaikki tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon VI.

18 7 636 6

Taulukko VI

Lämpötila Koe 10 Koe 11 Koe 12 20 C Vertailu Tunnettu Keksintö _ tekniikka _

Va 14 13 13

Vp 12 11 11

Yv 4 4 4 0-geeli 222 10-geeli 522 API-suodos 13 cm3 8,5 cm3 9,5 cm3 "n" 0,81 0,79 0,79 "k" 0,10 0,11 0,11

Taulukko osoittaa, että keksinnön mukainen lisäaine, samoin kuin tunnetun tekniikan mukainen lisäainekaan, ei muuta pohjana olevan lietteen Teologisia ominaisuuksia.

Tämän ensimmäisen mittaussarjän päätyttyä jokaiseen lietteeseen (koenäytteisiin 10, 11 ja 12), joita sekoitettiin samalla tavalla, lisättiin mineraalipanos, joka muodostui 75 g:sta kalkkibentoni-savea (C), eli kokonaispanoksena oli 150 g litraa kohti, jolloin saatiin koe-erät 13, 14 ja 15.

Kun näytteitä oli sekoitettu Hamilton-Beach-laitteella 20 minuutin ajan, mitattiin niiden Teologiset ominaisuudet 20°C:ssa ja suodos esimerkissä 4 kuvatulla tavalla.

Kaikki tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon VII: 19 7 6 3 6 6

Taulukko VII

Lämpötila Koe 13 Koe 14 Koe 15 20°C Vertailu Tunnettu Keksintö _ _ tekniikka ___

Va 58 41 36

Vp 30 31 29

Yv 56 20 14 0-geeli 54 25 6 10-geeli 72 44 29 API-suodos 18,5 cm3 10 cm3 7,5 cm3 "n" 0,43 0,68 0,75 "k" 5,9 0,74 0,40

Verrattuna taulukkoon VI tämä taulukko osoittaa, että keksinnön mukainen lisäaine hillitsee lisäaineella käsitellyn lietteen Teologisten ominaisuuksien kehitystä, tämän vaikutuksen ollessa vähemmän tuntuva tunnetun tekniikan mukaisella lisäaineella.

Tämän mittaussarjän jälkeen kolmea koe-erää (koe-erät 13, 14 ja 15) kuumennettiin 150°C:een pyörivässä uunissa 16 tunnin ajan, sitten ne jäähdytettiin 20°C:een ja lopuksi niille suoritettiin samat Teologiset tarkastukset ja suodosmittaukset, kun niitä ensin oli sekoitettu 5 minuutin ajan ja niiden pH oli säädetty 9,5-l0:een.

Kaikki saadut tulokset selviävät seuraavasta taulukosta VIII:

Taulukko VIII

Vanhetus Koe 13 Koe 14 Koe 15 150°C: ssa Vertailu Tunnettu Keksin*:·5 _ tekniikka ____

Va 61 25,5 21

Vp 20 18 15

Yv 82 15 12 0-geeli 39 18 11 10-geeli 48 36 42 333 API-suodos 60 cm 45 cm 27 cm "n" 0,26 0,63 0,64 "k" 20,2 0,65 0,50 20 76366

Verrattuna taulukkoon VII tämä taulukko vahvistaa keksinnön mukaisen lisäaineen erinomaisen tehokkuuden lämpötilan kohoamisen yhteydessä, mikä antaa aiheen olettaa sen käyttäytyvän hyvin porauslähteissä, ja näin sitäkin suuremmalla syyllä, kun mainitun lisäaineen avulla suodosta voidaan paremmin kontrolloida korkeissa lämpötiloissa kuin tunnetun tekniikan mukaista lisäainetta käytettäessä.

Esimerkki 8 Tämä esimerkki valaisee keksinnön mukaisen lisäaineen dispergoi--vaa, eli siis ohentavaa vaikutusta, kun CaCO^ on suspendoituna meriveteen (joka on peräisin Lionin-lahdelta).

Tätä tarkoitusta varten pannaan 465 g merivettä 2 litran keitto-astiaan. Lisätään 20 g kuivaa dispergointiainetta, sitten pH säädetään arvoon 9 NaOH-liuoksen avulla ja lisätään hitaasti sekoittaen Rayneri-turbiinilla (läpimitta 65 mm, kierrosnopeus 1500 kierrosta/minuutti) 1000 g saostettua CaC0^:a (Solvayn SOCAL P3).

Kun lisäys on suoritettu, sekoitusta jatketaan vielä 30 minuutin ajan ja sitten mitataan 20°C:ssa viskositeetit 10 ja 100 kierroksella minuutissa Brookfield RVS-viskosimetrillä, joka on varustettu kiertimellä n:o 2.

Koe 16 on vertailukoe ilman lisäainetta.

Koe 17 koskee suspensiota, johon on lisätty natriumpolyakrylaat-tia, jonka molekyylipaino on 5000 ja jota tavallisesti käytetään tunnetussa tekniikassa tämäntyyppisessä makean veden sovellutuksissa.

Koe 18 koskee suspensiota, johon on lisätty keksinnön mukaista esimerkissä 2 valmistettua lisäainetta.

Tulokset käyvät ilmi seuraavasta taulukosta IX: 2i 7 6 3 6 6

Taulukko IX

Viskositeetti senttipoisea 10 kierr./min 100 kierr./min

Koe 16, vertailu > 10 000 > 10 000

Koe 17, tunnettu tekniikka 3 200 610

Koe 18, keksintö 960 330 Tästä viimeisestä taulukosta käy ilmi keksinnön mukaisen lisäaineen erityisen tehokas ohentava vaikutus.

Claims (10)

22 7 6 3 6 6 Patentti vaatimukset

1· Ympäristöystävällinen ohennuslisäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia porausliettei ta varten niiden reo-logisten ominaisuuksien säilyttämiseksi erittäin korkeissa lämpötila- ja paineolosuhteissa, jotka vallitsevat syvissä porausrei'issä , tunnettu siitä, että se on jokin veteen liukeneva kopol ymeeri , joka on saatu kopol ymeroi trial 1 a etylee-nihappoja, akryy1iamideja ja fosfori hapon etyle eniestere itä, jolloin saadaan yleisen kaavan r 1 Γ r Ί Γ R il 12 14 - CH - C ---CH - C --flH - C 2 i 2 I ^Ofl 2 i C = 0 C-O-R - 0 - P C - MH i i 3 Hs0H |i 2

0 C 0 0 1 n H 0 m n p mukainen kopolymeeri, jossa kaavassa luvut m, n ja p, jotka ilmaistaan mooliprosentteina, valitaan seuraavilta alueilta: 0 % < m < 90 % 2 % < n < 100 % 0 % < p < 90 % kun taas radikaalit R^, ja valitaan ryhmästä, jonka muodostavat vety ja 1-18 hiiliatomia sisältävät alkyylit, ja radikaali R^ valitaan ryhmästä, jonka muodostavat kaavan (-CH -) mukaiset alkyleenit, jossa kaavassa q on jokin luku 2 q 1-18, mutta mieluiten 2-4, kaavan (-R -0-) mukaiset alkylee- 5 r nioksidit tai -pol.yoksidi t, jossa kaavassa R „ on jokin alky-leeniryhmä, jossa on 1-4 hiiliatomia, ja jossa r voi olla jokin luku 1-30, mutta mieluiten 1-10, ja kahden rakenneosan yhdistelmät (-R -0) -{CH ) . 5 2 2 q

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ympäristöystäväl1inon ohennuslisäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia porau s 1ietteita varten, tunnettu siitä, että kopo1ymeroin nis-sa läsnäoleva etyleenihappo on akryyli-, metakryyli- tai hyd-rok s i akryy1i happo . 23 76366

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ympäristöystävä11inen ohennuslisäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia po-rauslietteitä varten, tunnettu siitä, että kopolymeroinnis-sa läsnäoleva akryyliamidi valitaan ryhmästä, jonka muodostavat akryyliamidi, metakryyliamidi, akryyliamidoalkyylisulfo- n i h a p o t.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ympäristöystävällinen ohennuslisäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia poraus 1 i ette i tä varten, tunnettu siitä, että kopolymeroinnis-sa läsnäoleva fosforihapon etyleeniesteri on saatu antamalla P 0 :n reagoida jonkin etyleeniaikoholin kanssa. 2 5

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen ympäristöystävällinen ohennu s 1isäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia po-rauslietteitä varten, tunnettu siitä, että etyleeniaikoholi valitaan ryhmästä, jonka muodostavat etyleeniglykolin , propy-leenin, polyglykolin tai niiden seoksen metakry 1aatti tai ak-ry1 aatti .

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen ympäristöystävällinen ohennu s 1isäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia porauslietteitä varten, tunnettu siitä, että kopolymerointi tapahtuu aloitus- ja säätelyreagenssien läsnäollessa vesiperustaisessa, alkoholi-, hydroa1 koho 1i-, aromaattisessa tai aiifaattisessa väliaineessa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen ympäristöystäväl1inen ohennuslisäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia porausl i ettei ta varten, tunnettu siitä, että pol yrnero i nti väliaine valitaan ryhmästä, jonka muodostavat vesi, metanoli, etanoli, propanoli, isopropanoli, ja butanolit.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen ympäristöystävällinen ohennuslisäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia porauslietteitä varten, tunnettu siitä, että saatu polymeerituote neutraloidaan osaksi tai kokonaan. 24 76366

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen ympäristöystävällinen ohennusl isäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia po-rauslietteitä varten, tunnettu siitä, että neutral oi nti ai ne valitaan ryhmästä, jonka muodostavat natrium-, kalium-, ammonium- ja kaisiumhydroksidi.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen ympäristöystävällinen ohennuslisäaine suolaiseen tai makeaan veteen perustuvia porauslietteitä varten, tunnettu siitä, että sen molekyylimassa on 500 - 50 000. Patentk rav