NL9520001A

NL9520001A - Well treatment fluids.

Info

Publication number: NL9520001A
Application number: NL9520001A
Authority: NL
Inventors: Johannes Adrianus Corne Ooijen
Original assignee: Bp Chem Int Ltd
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1996-02-01
Also published as: NL192620B; NO953912L; AU1542595A; GB9518862D0; NL192620C; WO1995021900A1; GB2290815B; GB9402613D0; GB2290815A; NO953912D0; NO319574B1

Description

Putbehande1inasvloeistoffenWell-treated amniotic fluid

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een samenstelling en een werkwijze voor het verbeteren van de dichtheid van putbehandelingsvloeistoffen die daaruit bereid worden.The present invention relates to a composition and method of improving the density of well treatment fluids prepared therefrom.

Het is algemeen bekend dat waterige media, met name die welke olieveldpekels bevatten, algemeen gebruikt worden als putbehandelingsvloeistoffen, zoals boorvloei-stoffen, afwerkingsvloeistoffen, pakkervloeistoffen, putonderhoudsvloeistoffen, testvloeistoffen voor onderaardse formaties, afstandsvloeistoffen en vloeistoffen voor verlaten boorgaten. Voor al deze toepassingen hebben dergelijke pekels bij voorkeur een relatief hoge dichtheid. Om dit te bereiken zijn verschillende bestanddelen toegevoegd aan dergelijke vloeistoffen. Voorbeelden van dergelijke additieven omvatten zware pekels zoals zinkbromide of combinaties daarvan met bijvoorbeeld hydrofiele polymere materialen zoals hydroxyethylcellulose. Eén van de problemen die optreden met dergelijke pekels die tegenwoordig worden gebruikt, is dat ze zinkatomen bevatten die schadelijk zijn voor het milieu. Bovendien zijn de polymere hydroxyethylcellulosen slecht gehydrateerd, gesolvateerd of gedispergeerd in waterige systemen die wateroplosbare zouten van meerwaardige metalen bevatten. Om de giftig-heidsproblemen te boven te komen wordt nu voorgesteld een niet-giftig halogenide te gebruiken.It is well known that aqueous media, especially those containing oil field brines, are commonly used as well treatment fluids, such as drilling fluids, finishing fluids, packer fluids, well maintenance fluids, subterranean formation test fluids, spacer fluids and abandoned borehole fluids. For all these applications, such brines preferably have a relatively high density. To achieve this, various ingredients have been added to such liquids. Examples of such additives include heavy brines such as zinc bromide or combinations thereof with, for example, hydrophilic polymeric materials such as hydroxyethyl cellulose. One of the problems that arise with such brines in use today is that they contain zinc atoms that are harmful to the environment. In addition, the polymeric hydroxyethyl celluloses are poorly hydrated, solvated or dispersed in aqueous systems containing water-soluble polyvalent metal salts. It is now proposed to use a non-toxic halide to overcome the toxicity problems.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een samenstelling die de gewenste waterige pekelsystemen met een hoge dichtheid en een veel lagere ecotoxiciteit verschaft.It is an object of the present invention to provide a composition which provides the desired high density aqueous brine systems with much lower ecotoxicity.

Dienovereenkomstig bestaat de onderhavige uitvinding uit een waterige putbehandelingsvloeistof omvattende een oplossing van een cesiumzout van een carbonzuur, met het kenmerk, dat het carbonzuur: a) ten minste één carboxylgroep en b) ten minste één andere carboxyl- en/of hydroxy-groep heeft.Accordingly, the present invention consists of an aqueous well treatment fluid comprising a solution of a cesium salt of a carboxylic acid, characterized in that the carboxylic acid has: a) at least one carboxyl group and b) at least one other carboxyl and / or hydroxy group.

Het cesiumcarboxylaat dat wordt gebruikt bij de putbehandelingsvloeistoffen volgens de onderhavige uitvinding kan derhalve afgeleid zijn van eenvoudige di- of polycarbonzuren of van de overeenkomstige hydroxycarbonzu-ren. De carbonzuren zijn bij voorkeur alifatisch en verzadigd en kunnen worden gekozen uit oxaalzuur, malonzuur, barnsteenzuur, adipinezuur, melkzuur (ook bekend als 2-hydroxypropionzuur), citroenzuur (ook bekend als 2-hydroxy-1,2,3-propaan-tricarbonzuur) en wijnsteenzuur (ook bekend als 2,3-dihydroxybutaandizuur). Van deze zijn de zouten die de voorkeur hebben cesiumoxalaat, cesiumlactaat, cesiumci-traat en cesiumtartraat. Een verrassend eigenschap van de onderhavige uitvinding is dat deze cesiumcarboxylaten, zelfs wanneer ze op zichzelf gebruikt worden, een dichtheid van 1,6-2,63 g/cm3 verschaffen. Het is daarom een zeer gewenste dichtheidverbeterende verbinding voor putbehandelingsvloeistoffen en de zouten zijn veilig voor het milieu en gebruiksvriendelijk.The cesium carboxylate used in the well treatment fluids of the present invention can therefore be derived from simple di- or polycarboxylic acids or from the corresponding hydroxycarboxylic acids. The carboxylic acids are preferably aliphatic and saturated and can be selected from oxalic, malonic, succinic, adipic, lactic (also known as 2-hydroxypropionic), citric (also known as 2-hydroxy-1,2,3-propane-tricarboxylic) and tartaric acid (also known as 2,3-dihydroxybutanedioic acid). Of these, the preferred salts are cesium oxalate, cesium lactate, cesium citrate and cesium tartrate. A surprising feature of the present invention is that these cesium carboxylates, even when used on their own, provide a density of 1.6-2.63 g / cm3. It is therefore a highly desirable density enhancing compound for well treatment fluids and the salts are environmentally safe and easy to use.

De hoeveelheid cesiumcarboxylaten die wordt gebruikt in een samenstelling voor putbehandelingsvloeistoffen kan gemakkelijk worden bepaald. De eenvoud van de uitvinding moet het mogelijk maken dat deze waarden gemakkelijk door eenvoudige experimenten kunnen worden bepaald. Een belangrijk gevolg van deze uitvinding is dat zij het mogelijk maakt lagere concentraties van de relatief dure cesiumcarboxylaten in de samenstelling te gebruiken om de gewenste dichtheden in de putbehandelingsvloeistoffen te bereiken.The amount of cesium carboxylates used in a well treatment fluid composition can be easily determined. The simplicity of the invention should allow these values to be easily determined by simple experiments. An important consequence of this invention is that it allows to use lower concentrations of the relatively expensive cesium carboxylates in the composition to achieve the desired densities in the well treatment fluids.

Eventueel kunnen de cesiumcarboxylaten zoals bijvoorbeeld cesiumoxalaat of -citraat worden gebruikt in combinatie met andere alkalimetaalzouten bijvoorbeeld de carboxylaten van kalium, natrium en/of cesium waaronder de eenvoudige acetaten en formiaten in waterige pekels. Door de relatieve concentraties van de carbonzuurzouten in de vloeistof te variëren is het mogelijk de gewenste dichtheid van de pekel of de uiteindelijke behandelingsvloeistof waarin de pekel gebruikt wordt, te bereiken. Dus kunnen dichtheden van 1,6 tot 2,63 g/cm3, bij voorkeur 1,8 tot 2,5 g/cm3 worden bereikt met behulp van samenstellingen van de onderhavige uitvinding.Optionally, the cesium carboxylates such as, for example, cesium oxalate or citrate, can be used in combination with other alkali metal salts, for example the carboxylates of potassium, sodium and / or cesium, including the simple acetates and formates in aqueous brines. By varying the relative concentrations of the carboxylic acid salts in the liquid, it is possible to achieve the desired density of the brine or the final treatment liquid in which the brine is used. Thus, densities of 1.6 to 2.63 g / cm3, preferably 1.8 to 2.5 g / cm3, can be achieved using compositions of the present invention.

De putbehandelingsvloeistoffen van de onderhavige uitvinding kunnen worden bereid door het mengen van waterige oplossingen van afzonderlijke zouten. Ook kan eerst een mengsel van de waterige oplossingen van de respectieve basen van de alkalimetalen worden bereid waaraan het gewenste carbonzuur wordt toegevoegd ter verkrijging van de respectieve carboxylaten. De gewenste concentratie van de respectieve zouten in de waterige oplossing die aldus is gevormd kan worden aangepast door het water uit de gemengde oplossing te verdampen.The well treatment fluids of the present invention can be prepared by mixing aqueous solutions of individual salts. Also, a mixture of the aqueous solutions of the respective bases of the alkali metals may first be prepared to which the desired carboxylic acid is added to obtain the respective carboxylates. The desired concentration of the respective salts in the aqueous solution thus formed can be adjusted by evaporating the water from the mixed solution.

De uitvinding wordt verder geïllustreerd aan de hand van de volgende voorbeelden:The invention is further illustrated by the following examples:

VoorbeeldenExamples

Een aantal organische cesiumzouten werd bereid uit een 50% gew/gew cesiumhydroxide-oplossing door het toevoegen van een organisch zuur. Na reactie en bij een eind pH van 7-8, werd het mengsel verwarmd en werd het nevenprodukt, water, verdampt tot een verzadigde oplossing van het cesiumcarboxylaat werd verkregen. Tijdens de verdampings-stap werden monsters genomen, die werden afgekoeld tot kamertemperatuur (ongeveer 25°C) en werden de dichtheden en concentraties gemeten. Uit de verzadigde oplossingen werden de heldere bovenlagen genomen en gebruikt als de cesiumcar-boxylaatvloeistof. De zoutconcentratie in deze vloeistof werd bepaald door gravimetrische analyse en door het watergehalte van het monster af te trekken. Het watergehal-te werd bepaald door middel van Karl Fischer titratie.A number of organic cesium salts were prepared from a 50% w / w cesium hydroxide solution by adding an organic acid. After reaction and at a final pH of 7-8, the mixture was heated and the by-product, water, was evaporated until a saturated solution of the cesium carboxylate was obtained. During the evaporation step, samples were taken, cooled to room temperature (about 25 ° C) and the densities and concentrations were measured. Clear top layers were taken from the saturated solutions and used as the cesium carboxylate liquid. The salt concentration in this liquid was determined by gravimetric analysis and by subtracting the water content of the sample. The water content was determined by Karl Fischer titration.

De resultaten van de hiervoor beschreven voorbeelden met verschillende zouten worden hieronder in de tabel weergegeven.The results of the above-described examples with different salts are shown in the table below.

1. Cesiumcitraat1. Cesium citrate

* - een zeer viskeuze oplossing 2. Cesiumlactaat: * - een viskeuze oplossing* - a very viscous solution 2. Cesium lactate: * - a viscous solution

3. In een volgend experiment werd cesiumoxalaat gebruikt en werd aangetoond dat bij een cesiumzoutconcen-tratie van 72,8 gew.%, het een cesiumconcentratie van 54,7 gew.% en een dichtheid van 2,17 g/cm3 had.3. In a subsequent experiment, cesium oxalate was used and it was shown that at a cesium salt concentration of 72.8 wt%, it had a cesium concentration of 54.7 wt% and a density of 2.17 g / cm3.

Met het oog op de relatieve niet-ecotoxiciteit van deze materialen zijn dergelijke cesiumcarboxylaten zeer waardevolle additieven voor het produceren van zware pekels.In view of the relative non-ecotoxicity of these materials, such cesium carboxylates are very valuable additives for producing heavy brines.

Claims

An aqueous well treatment fluid comprising, in solution, a cesium salt of a carboxylic acid, characterized in that the carboxylic acid has: a) at least one carboxyl group and b) at least one other carboxyl and / or hydroxy group.

An aqueous well treatment fluid according to claim 1, characterized in that the cesium carboxylate is derived from simple di- or polycarboxylic acids or from the corresponding hydroxycarboxylic acids.

Aqueous well treatment fluid according to claim 1 or 2, characterized in that the carboxylic acids are aliphatic and saturated and are selected from the group consisting of oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid, lactic acid (also known as 2-hydroxypropionic acid), citric acid (also known as 2-hydroxy-1,2,3-propane-tricarboxylic acid) and tartaric acid (also known as 2,3-dihydroxybutanedioic acid).

An aqueous well treatment fluid according to any one of the preceding claims, characterized in that the cesium salt is cesium oxalate, cesium lactate, cesium citrate or cesium tartrate.

Aqueous well treatment fluid according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid comprising a cesium carboxylate has a density of 1.6-2.63 g / cm3.

Aqueous well treatment fluid according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid comprises carboxylates of potassium, sodium and / or cesium.

Aqueous well treatment fluid according to claim 6, characterized in that the carboxylates of sodium and potassium are the acetates and formates.

Aqueous well treatment fluid according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid is prepared by mixing aqueous solutions of either the individual salts or the respective bases of the alkali metals to which the desired carboxylic acid is added to form the respective carboxylates form.