NO153457B - Vandig borevaeske. - Google Patents

Vandig borevaeske. Download PDF

Info

Publication number
NO153457B
NO153457B NO813938A NO813938A NO153457B NO 153457 B NO153457 B NO 153457B NO 813938 A NO813938 A NO 813938A NO 813938 A NO813938 A NO 813938A NO 153457 B NO153457 B NO 153457B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
drilling fluid
range
molecular weight
copolymer
acrylic acid
Prior art date
Application number
NO813938A
Other languages
English (en)
Other versions
NO813938L (no
NO153457C (no
Inventor
Steven Ray Blattel
Larry Wayne Hilscher
Original Assignee
Nl Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nl Industries Inc filed Critical Nl Industries Inc
Publication of NO813938L publication Critical patent/NO813938L/no
Publication of NO153457B publication Critical patent/NO153457B/no
Publication of NO153457C publication Critical patent/NO153457C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/14Clay-containing compositions
    • C09K8/18Clay-containing compositions characterised by the organic compounds
    • C09K8/22Synthetic organic compounds
    • C09K8/24Polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/14Clay-containing compositions
    • C09K8/18Clay-containing compositions characterised by the organic compounds
    • C09K8/20Natural organic compounds or derivatives thereof, e.g. polysaccharides or lignin derivatives
    • C09K8/203Wood derivatives, e.g. lignosulfonate, tannin, tall oil, sulfite liquor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S507/00Earth boring, well treating, and oil field chemistry
    • Y10S507/926Packer fluid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Control And Other Processes For Unpacking Of Materials (AREA)
  • Packages (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører vandige borevæsker.
Behovet for utvikling av geotermiske kilder for energi og tendensen mot dypere boring av olje og gass har skapt et behov for vannbasis-borevæsker som er stabile ved temperaturer over 204,4°C. Geotermiske brønner har blitt boret i formasjoner med temperaturer over 371,1°C. Aktuelle borevæsker er ikke i stand til å bibeholde sine egenskaper ved slike temperaturer. Bare ved systematisk erstatning av ned-brutte borevæske-additiver kan aktuelle borevæsker benyttes ved temperaturer på 204,4°C og over dette.
Et av hovedproblemene som utvikles ved boring ved høy temperatur, er opprettholdelsen av lave reologiske egenskaper i leirholdige, vannbaserte slam med høy tetthet.
Vanlig benyttede slamtynnere, deflokkuleringsmidler slik
som lignosulfonatene, mister sin effektivitet, hvilket resulterer i forøkede reologiske egenskaper.
For på økonomisk måte å trekke energi ut av geotermiske områder er det nødvendig å tilveiebringe borefluider som kan virke tilfredsstillende over 204,4°C. Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe leireholdige, vannbaserte borevæsker inneholdende additiver som hindrer eller retarderer geleringen av borevæsken ved temperaturer over 204,4°C.
Man har nå funnet at tilsetningen av et vann-oppløselig lignosulfonatsalt og en spesiell akryl-kopolymer med lav molekylvekt, synergisk reduserer viskositeten og geleringen av leireholdige, vannbaserte borevæsker ved temperaturer over 204,4°C. Man har også funnet at en enda forøket synergisk viskositetsreduksjon oppnås ved ytterligere tilsetning av et etoksylert fenol-overflateaktivt middel.
Lignosulfonatsaltene som er effektive i foreliggende oppfinnelse, er de vannoppløselige lignosulfonatene som vanlig benyttes i borevæsker som inneholder et kation valgt fra jern, krom, aluminium, kobber, zirkonium, titan og blandinger derav, se f.eks. US patentene nr. 2.935.504 og 4.220.585.
Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveie-bragt en vandig borevæske, som er kjennetegnet ved at den består av en kombinasjon av de i og for seg kjente materialer: en vandig fase; 42,8-71,3 kg/m 3av et leiremateriale suspendert i den vandige fasen; 8,6-28,5 kg/m 3 av et vann-oppløselig lignosulfonat med et kation som utgjøres av jern, krom, aluminium, kobber, zirkonium, titan eller blandinger derav; og 2,8-14,3 kg/m 3 av en kopolymer av akrylsyre og hydroksypropylakrylat med en gjennomsnittlig molekylvekt i området 5000-10.000, og med følgende struktur:
hvor n er antall gjentatte strukturer som skal til for opp-nåelse av ønsket molekylvekt, x representerer molforholdet mellom akrylsyresalt og hydroksypropylakrylat i polymeren, og M er det saltdannende kationet ammonium, alkalimetallene eller blandinger derav.
Akryl-kopolymeren som er effektiv i foreliggende oppfinnelse, er et vannoppløselig salt av en kopolymer av akrylsyre og hydroksypropylakrylat som har en molekylvekt i området fra 5000 til 10.000, og som har et molforhold for akrylsyre til hydroksypropylakrylat i området fra 2,5-1,75. Molekylvekten er fortrinnsvis i området 6000 til 9000, og molforholdet for akrylsyresalt til hydroksypropylakrylat er ca. 2, dvs. i området 1,9-2,1. M i ovenstående formel er fortrinnsvis et alkalimetall- eller ammoniumkation, og er helst natrium. Ved et molforhold på 2 har den foretrukne kopolymer følgende struktur:
hvor 16 £ n =32.
Akryl-kopolymeren kan fremstilles ved hjelp av kjente teknikker, slik som emulgerings-, suspensjons-, masse-eller oppløsningspolymerisasjonsteknikker. Kopolymeren fremstilles fortrinnsvis ved en suspensjon- eller oppløsnings-polymerisas jonsprosess, hvori en kjedeavbryter tilsettes etter at den ønskede grad av polymerisasjon er oppnådd.
Foreliggende borevæske kan eventuelt inneholde et overflateaktivt middel som kan være en vannoppløselig, ikke-ionisk forbindelse med formelen:
hvor R er en hydrofob gruppe inneholdende minst 6 karbonatomer, X er et strukturelement valgt fra gruppen bestående av er et helt tall, H er hydrogen, m er et helt tall mindre enn valensen for strukturelementet X, y er et helt tall, og pro-duktet av n, m og y er minst 10, slik som 10 - 50. Når m er 2, kan n være et liketall eller oddetall for hver av (CH2 - CH2 - 0)n -H-gruppene. Det er foretrukket å benytte en forbindelse hvor y har en verdi på 1. De sistnevnte forbindelser kan representeres ved formelen:
Fortrinnsvis anvendesen forbindelse hvor y og m har en verdi på 1 og n har en verdi i området 20-4 0, fortrinnsvis 25-35. Disse forbindelser kan representeres ved formelen:
hvor 20-n-40, fortrinnsvis 25-n-35.
Det benyttes mest foretrukket fenol med 25-35 mol etylenoksyd-addukt. Se f.eks. US patent nr. 3.284.352 som heri inkorporeres.
Borevæsken for bruk ved forhøyede temperaturer må inneholde en leire dispergert i den vandige fasen. Vanligvis vil bentonittleirer av Wyoming-typen bli benyttet. Disse er hovedsakelig natriumbentonitter som har høye dispergerings-egenskaper i vandig system og utvikler høy viskositet og gelstyrke, og lave væsketapsverdier. Andre leirer som kan være til stede i boreslam-materialene, er andre smektitt-leirer, slik som kalsiumbentonitt, ilitter, kaoliner, leirer med blandede lag, og blandinger derav.
Når en borevæske inneholdende en vandig salt-oppløsningsfase er ønsket, er det foretrukket at bentonitten er prehydratisert i ferskvann før tilsetning til salt-oppløsningen. Dette oppnås hensiktsmessig under anvendelse av den prosess og det apparat som er beskrevet i US patent nr. 3.691.070.
Borevæsken ifølge oppfinnelsen vil fortrinnsvis
3 3 inneholde 28,5-57,1 kg/m natriumbentonitt, 8,6-20,0 kg/m lignosulfonat, 2,9-11,4 kg/m 3 akryl-kopolymer, og eventuelt et overflateaktivt middel i en mengde på 0-171,2 kg/m<3>, fortrinnsvis 2,9-11,4 kg/m<3>.
Dersom leirer andre enn natriumbentonitt er til stede i borevæsken, vil de i alminnelighet være til stede i mengder på 14,3-285,3 kg/m<3>.
Følgende eksempler vil ytterligere illustrere de nye egenskaper ved borevæsken ifølge oppfinnelsen. I disse eksempler ble alle data oppnådd under anvendelse av metode PR 13B ifølge American Petroleum Institute med mindre annet er angitt. Ferrokrom-rlignosulf onatet benyttet i disse eksempler var "Q-BROXIN", og det inneholdt 3% Fe og 1% Cr.
Den benyttede akrylpolymer er en kopolymer av natriumakrylat og hydroksypropylakrylat i et 2:1-molforhold, og med en gjennomsnittlig molekylvekt på ca. 7500. Den ble benyttet som en 50% aktiv vandig oppløsning.
Det benyttede overflateaktive middel i disse eksempler er en etoksylert fenol hvori hvert fenolmolekyl er addukt-bundet med 2 9 molekyler etylenoksyd. Det ble benyttet som en 60% aktiv oppløsning, som også inneholde 3% av et avskum-mingsmiddel ("AKTAFLO-S").
Den benyttede Wyoming-bentonitt var av en kvalitet som ble solgt under varebetegnelsen "AQUAGEL".
Alle benyttede prosentangivelser er ved vekt med mindre annet er angitt.
EKSEMPEL 1.
Det ble fremstilt en basis-bore væske inneholdende
3 3
71,3 kg/m av Wyoming-bentonitt, 14 2,7 kg/m Glen Rose skifer og 2,9 kg/m 3 kaustisk soda. Til dette basisslam ble mengdene av ferrokrom-lignosulfonat og akrylpolymer som angitt i tabell 1, tilsatt. Disse slam ble anbragt i et Fann 50B viskometer innstilt ved 100 omdr/min, og temperatur-kontrollene ble justert til å gi temperaturer på 204,4°C, 232,2°C og 260°C ved en times intervaller under oppretthold-else av trykket ved 56,2 kg/cm<2>. De oppnådde data er angitt i tabell 1.
Dataene angir at lignosulfonatet og akrylpolymeren samvirker synergistisk til å senke viskositeten til borevæsken ved temperaturer på 20 4,4°C og over dette.
EKSEMPEL 2
En basis-borevæske ble fremstilt inneholdende 108,1 liter vann, 6,8'kg Wyoming-bentonitt, 6,8 kg Glen Rose-skifer og 129,7 kg barytt (BAROID). Til dette slam ble det tilsatt enten: (a) 28,5 kg/m 3 North Dakota-lignitt (Leonar-3 3
ditt) og 8,6 kg/m kaustisk soda; (b) 14,3 kg/m North Dakota-lignitt og 2 ppb kaustisk soda; eller (c) 2,9 kg/m<3 >som angitt i tabell 2. Til disse slammaterialer ble de i tabell 2 angitte mengder ferrokrom-lignosulfonat, akrylpolymer og overflateaktive middel tilsatt. Forskjellige egenskaper for disse slam ble bestemt etter valsing i 16 timer ved 65,6°C, og etter aldring i 16 timer ved 204,4°C, som angitt i tabell 2.
De oppnådde data indikerer at akrylpolymeren og det overflateaktive middel samvirker synergisk for å minske skjærstyrken, interpartikkel-reologiske verdier, eller væsketap hos disse leirer/lignosulfonat-slam.
EKSEMPEL 3.
Et leire/lignosulfonat-feltslam ble oppnådd fra
en brønn som hadde blitt boret til 5315,7 meter. Dette slam inneholdt 70 volum-% vann og 30 volum-% faste stoffer,hvorav 0,5 volum-% var oppløste faste stoffer. De uoppløste, faste stoffer, som utgjorde 62,7 vekt-% av slammet, hadde en gjennomsnittlig spesifik vekt på 4,06.
Dette slam ble behandlet med de i tabell 3 angitte mengder av akrylpolymer og overflateaktivt middel, og bestemt som i eksempel 2. De oppnådde data er angitt i tabell 3.
Dette slam ble dessuten behandlet, for sammenlig-ningens skyld, med en maleinsyreanhydrid-sulfonert polysty-renpolymer av den type som er beskrevet i US patent nr. 3.730.900. De angitte data indikerer at natriumakrylat-isopropylakrylat-kopolymeren som benyttes i oppfinnelsen i vesentlig grad hadde bedre egenskaper enn kopolymeren i dette slam.

Claims (3)

1. Vandig borevæske, karakterisert ved at den består av en kombinasjon av de i og for seg kjente materialer: en vandig fase; 42,8-71,3 kg/m 3 av et leiremateriale suspendert i den vandige fasen; 8,6-28,5 kg/m 3av et vannoppløselig lignosulfonat med et kation sem utgjøres av jern, krom aluminium, kobber, zirkonium, titan eller blandinger derav, og 2,8-14,3 kg/m <3>av en kopolymer av akrylsyre og hydroksy propylakrylat med en gjennomsnittlig molekylvekt i området 5000-10.000, og med følgende struktur: hvor n er antall gjentatte strukturer som skal til for opp-nåelse av ønsket molekylvekt, x representerer molforholdet mellom akrylsyresalt og hydroksypropylakrylat i polymeren, og M er det saltdannende kationet ammonium, alkalimetallene eller blandinger derav.
2. Borevæske ifølge krav 1, karakterisert ved at x har en verdi i området 1,75-2,5.
3. Borevæske ifølge krav 1, karakterisert ved at x har en verdi i området 1,9-2,1.
NO813938A 1981-01-16 1981-11-19 Vandig borev|ske. NO153457C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/225,671 US4341645A (en) 1981-01-16 1981-01-16 Aqueous drilling and packer fluids

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO813938L NO813938L (no) 1982-07-19
NO153457B true NO153457B (no) 1985-12-16
NO153457C NO153457C (no) 1986-03-26

Family

ID=22845773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO813938A NO153457C (no) 1981-01-16 1981-11-19 Vandig borev|ske.

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4341645A (no)
JP (1) JPS5923748B2 (no)
CA (1) CA1170445A (no)
DE (1) DE3200960C2 (no)
GB (1) GB2090888B (no)
IT (1) IT1157912B (no)
NL (1) NL184369C (no)
NO (1) NO153457C (no)
PH (1) PH17443A (no)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8402756A (nl) * 1984-09-10 1986-04-01 Polysar Financial Services Sa Verdikkingsmiddel.
AU581417B2 (en) 1984-11-16 1989-02-23 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Water soluble polymers and dispersions containing them
FR2577568B1 (fr) * 1985-02-19 1987-12-18 Coatex Sa Agent fluidifiant non polluant pour fluides de forage a base d'eau douce ou saline
US4715971A (en) * 1985-12-09 1987-12-29 Engineering & Colloid, Ltd. Well drilling and completion composition
US4826611A (en) * 1985-12-09 1989-05-02 Engineering & Colloid, Ltd. Well drilling and completion composition
US5032295A (en) * 1989-04-25 1991-07-16 National Starch And Chemical Investment Holding Corporation Polymers for use in drilling muds
EP0565187B1 (en) * 1992-04-10 1995-05-24 ENIRICERCHE S.p.A. Drilling muds effective at high temperature
US5399548A (en) * 1992-11-16 1995-03-21 Phillips Petroleum Company Blended drilling fluid thinner
US5646093A (en) * 1994-09-13 1997-07-08 Rhone-Poulenc Inc. Modified polygalactomannans as oil field shale inhibitors
US5593954A (en) * 1995-04-26 1997-01-14 The Lubrizol Corporation Friction modifier for water-based well drilling fluids and methods of using the same
US5593953A (en) * 1995-04-26 1997-01-14 The Lubrizol Corporation Friction modifier for oil-based (invert) well drilling fluids and methods of using the same
US5658860A (en) * 1995-06-07 1997-08-19 Baker Hughes Incorporated Environmentally safe lubricated well fluid method of making a well fluid and method of drilling
US20060111245A1 (en) * 2004-11-23 2006-05-25 Carbajal David L Environmentally friendly water based mud deflocculant/ thinner
US7507693B2 (en) * 2006-12-07 2009-03-24 Schlumberger Technology Corporation Viscoelastic surfactant fluid systems comprising an aromatic sulfonate and methods of using same
CA2913745C (en) * 2013-07-31 2019-01-15 Halliburton Energy Services, Inc. Wellbore servicing compositions and methods of making and using same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2552775A (en) * 1948-03-20 1951-05-15 Union Oil Co Drilling fluid
US2718497A (en) * 1950-11-03 1955-09-20 Union Oil Co Drilling muds
US2935504A (en) * 1955-10-10 1960-05-03 Puget Sound Pulp And Timber Co Process of improving the effectiveness of the components of spent sulfite liquor andthe products thereof
US3087923A (en) * 1959-05-25 1963-04-30 Puget Sound Pulp & Timber Co Drilling fluid composition and process
US2935473A (en) * 1959-05-25 1960-05-03 Puget Sound Pulp And Timber Co Drilling fluid composition and process
US3278425A (en) * 1960-03-31 1966-10-11 Georgia Pacific Corp Drilling fluid composition process and product
US3168511A (en) * 1960-03-31 1965-02-02 Georgia Pacific Corp Sulfonated lignin-containing process and product
US3284352A (en) * 1963-08-19 1966-11-08 Mobil Oil Corp Drilling fluid treatment
BE663039A (no) * 1963-09-24
US3640826A (en) * 1968-09-04 1972-02-08 Int Minerals & Chem Corp Graft copolymers of acrylic acid and polyhydroxy polymeric compounds for treating clays
US3730900A (en) * 1972-09-25 1973-05-01 Milchem Inc Composition and process for drilling subterranean wells
US4268400A (en) * 1978-09-27 1981-05-19 Milchem Incorporated Aqueous drilling fluid additive, composition and process
US4220585A (en) * 1979-04-04 1980-09-02 Dresser Industries, Inc. Drilling fluid additives

Also Published As

Publication number Publication date
NO813938L (no) 1982-07-19
US4341645A (en) 1982-07-27
DE3200960A1 (de) 1982-09-02
JPS57143386A (en) 1982-09-04
IT1157912B (it) 1987-02-18
IT8219065A0 (it) 1982-01-12
DE3200960C2 (de) 1983-11-17
GB2090888A (en) 1982-07-21
JPS5923748B2 (ja) 1984-06-04
NO153457C (no) 1986-03-26
CA1170445A (en) 1984-07-10
NL184369B (nl) 1989-02-01
PH17443A (en) 1984-08-29
NL8200063A (nl) 1982-08-16
NL184369C (nl) 1989-07-03
GB2090888B (en) 1984-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0973843B1 (en) Well servicing fluid for trenchless directional drilling
US5370185A (en) Mud solidification with slurry of portland cement in oil
DE60118531T2 (de) Schiefergesteinhydratationsinhibierungsmittel und verfahren zu dessen verwendung
US5663122A (en) Mineral additives for setting and/or controlling the rheological properties and gel structure of aqueous liquid phases and the use of such additives
DE69019476T2 (de) Distanzflüssigkeiten.
US5120708A (en) Non-poluting anti-stick water-base drilling fluid modifier and method of use
US5424284A (en) Drilling fluid additive and method for inhibiting hydration
NO153457B (no) Vandig borevaeske.
MXPA04007347A (es) Lodo para barrenado con base acuosa de alto rendimiento y metodo de uso.
RU2224779C2 (ru) Состав водосодержащего бурового раствора
NO159179B (no) Viskositetsregulerende blanding.
NO151292B (no) Leirebasert bore- eller kompletteringsslam med lav viskositet og god temperaturbestandighet
US6475959B1 (en) Method for the rheology control of fluid phases
NO176403B (no) Oljebaserte brönnborefluider og geleringsmidler for disse
US5032296A (en) Well treating fluids and additives therefor
CA1244236A (en) Liquid polymer containing compositions for thickening aqueous mediums
MXPA06006584A (es) Metodo para reducir la perdida de fluido en un fluido de mantenimiento de perforaciones.
CA2104559C (en) Blended drilling fluid thinner
EP0539810A1 (en) Drilling fluid additive and method for inhibiting hydration
US5350740A (en) Drilling fluid additive and method for inhibiting hydration
EP0137872B1 (en) Well drilling and completion fluid composition
US3379708A (en) Esters of tall oil pitch and polyoxyethylene compounds and their use as drilling fluid additives
EP0157907B1 (en) Drilling mud compositions
EP0171962A2 (en) Water-swellable clay composition
US5244877A (en) Rheologically stable water-based high temperature drilling fluids