NO158580B

NO158580B - Oljebasert boreslam.

Info

Publication number: NO158580B
Application number: NO833267A
Authority: NO
Inventors: S Richard Turner; Robert D Lundberg; Dennis G Peiffer; Thad O Walker
Original assignee: Exxon Research Engineering Co
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1983-09-12
Publication date: 1988-06-27
Also published as: EP0106528B1; CA1211623A; AU569709B2; AU1904983A; DE3368950D1; NO833267L; US4525522A; EP0106528A1; NO158580C

Description

Foreliggende oppfinnelse angår oljebasert boreslam inne-holdende en. ny type viskositetsregulerende midler for an-vendelse under drift av gass- og oljebrønner. Disse viskositetsregulerende midlene er latekser av sulfonerte termoplastiske polymerer. Oljebasert boreslam ifølge foreliggende oppfinnelse inneholder minimalt, men kan også inn-befatte andre additiver; en organisk væske såsom en olje, ferskvann eller saltvann, et emulgeringsmiddel, et fuktemiddel, et vektregulerende middel, samt en lateks av sulfonert polymer.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et oljebasert boreslam omfattende:

(a) en organisk væske som er i det vesentlige ublandbar

med vann;

(b) 1-10 vektdeler vann pr. 100 vektdeler av den organiske

væsken;

(c) 57,06-142,65 g/l av et emulgeringsmiddel og/eller en. emulgeringsmiddelblanding; (d) 1,43-14,27 g/l av et fuktemiddel; (e) 14,27-2.282,4 g/l vektmateriale for oppnåelse av den

ønskede densitet;

(f) en sulfonert, styrenholdig polymer som har 5-100

mekv. sulfonatgrupper pr. 100 g sulfonert polymer,

kjennetegnet ved at den sulfonerte, styrenholdige polymeren er i form av en lateks som er til stede i slammet i en mengde på 1,43-57,06 g/l, idet lateksen inneholder 20-50 vekt-% av nevnte sulfonerte, styrenholdige polymer.

Vanligvis vil det oljebaserte boreslammet ha en spesifikk vekt pa 0,84-2,40 g/cm <3>, mer foretrukket 1,20-1,92 g/cmJ og mest foretrukket 1,44-1,92 g/cm 3. Den organiske væsken kan typisk være en olje, mens 3-5 vektdeler vann pr. 100 vektdeler av oljen er foretrukket. Det vektregulerende materialet er fortrinnsvis barytt (bariumsulfat), fortrinnsvis i en mengde på 14,27-2.139,8 g/l, og mest foretrukket 28,53-1.997,1 g/l.

Den olje som anvendes som nevnte organiske væske i det oljebaserte boreslammet, er vanligvis en nr. 2 dieselolje, men man kan også bruke andre kommersielt tilgjengelige hydrokarbonoppløsningsmidler, såsom paraffin, brenselolje og visse utvalgte råoljer. Hvis man bruker de sistnevnte,

så må disse utluftes og være fri for emulsjonsnedbrytende forbindelser.

Typiske eksempler på egnede emulgeringsmidler som kan brukes, er magnesium- eller kalsiumsåper av fettsyrer. Typiske eksempler på egnede fuktemidler er et alkylarylsulfonat. Videre er typiske eksempler på vektregulerende materialer

som kan benyttes, som nevnt barytt (bariumsulfat) som eventuelt kan være overflatebehandlet med andre kationer slik som kalsium.

Lateksen av den nøytraliserte, sulfonatholdige polymer fremstilles ved en friradikal-kopolymerisasjonsprosess. Den monomer som brukes under denne kopolymerisasjonsprosessen,

er en styrenmonomer som kopolymeriseres med en sulfonatholdig styrenmonomer.

Vanligvis blir styrenet og den sulfonatholdige styrenmonomeren dispergert i vannfase i nærvær av en initiator og et-egnet overflateaktivt middel, og hvor temperaturen er tilstrekkelig til å starte polymeriseringen. Den resulterende lateksen tilsettes til boreslammet i en mengde på fra 1,43-57,06 g/l, og hvor lateksen som nevnt inneholder 20-50 vekt-% av den sulfonatholdige polymeren.

De sulfonatholdige polymerer som fremstilles ved forannevnte friradikal-emulsjonskopolymerisasjonsprosess, kan generelt beskrives som polymerer med en Mn på mellom 5.000 og 200.000, mer foretrukket fra 10.000 til 100.000. De sulfonatholdige polymerer som benyttes i foreliggende oppfinnelse, har fortrinnsvis 18-100 mekv. sulfonatgrupper pr. 100 g polymer, mer foretrukket 18-90 mekv. og mest foretrukket 20-80 mekv. Den sulfonatholdige polymeren som fremstilles ved nevnte friradikal-emulsjonskopolymerisasjonsprosess, er en styren/- natriumstyrensulfonat-kopolymer.

Nevnte sulfonatholdige monomer som er vannoppløselig ., kan generelt beskrives som monomerer som har umettethet, og en metall- eller aminsulfonatgruppe. Den metall- eller amin-nøytraliserte sulfonatmonomeren er kjennetegnet ved formelen:

og hvor Z er aryl eller og Y er et kation valgt fra gruppe IA, IIA, IB og IIB i de periodiske system, eller et amid med formelen: hvor R^, R_ og R-, kan være alifatiske grupper med fra til C-^2 eller hydrogen. Spesielt egnede metallkationer er natrium, kalium og sink, og et spesielt foretrukket metall-kation er natrium. Et typisk eksempel på en egnet sulfonatholdig monomer er følgende:

natriumstyrensulfonat.

En spesielt foretrukket sulfonatholdig monomer er et metall-styrensulfonat. Det molare forhold mellom den sulfonatholdige monomeren og styrenmonomeren er 1/200 til 1/5, mer foretrukket 1/150 til 1/6 og mest foretrukket fra 1/100

til 1/9.

Den redoksemulsjonspolymerisasjonsprosess som kan brukes

for oppnåelse av den aktuelle polymer, er effektiv for å starte kopolymerisasjonen av vannuoppløselige og vann-oppløselige komonomerer i et emulsjonssystem.

En rekke friradikal-katalysatorer kan benyttes, f.eks. vann-oppløselige forbindelser, kaliumpersulfat, ammonium-persulfat, etc., samt olje/vannoppløselige redokssystemer såsom benzoylperoksyd/(NH^)^FeSO^, etc.

De overflateaktive midler som kan brukes i foreliggende oppfinnelse, er av forskjellige typer, og alle er velkjente. Typiske emulgeringsmidler og overflateaktive midler kan generelt brukes, men visse er mer effektive enn andre for å utvikle latekser med bedre stabilitet. Et foretrukket emulgeringsmiddel er natriumlaurylsulfat.

Buffere kan brukes i foreliggende oppfinnelse og kan eventuelt velges fra gruppen bestående av natriumkarbonat, ammoniakk, natriumacetat, trinatriumfosfat, etc. Slike buffere brukes eventuelt i konsentrasjoner på 0,1-5 g pr. 100 g vann som brukes i emulsjonssystemet.

I nevnte polymerisasjonsprosess kan man også bruke kjede-overføringsmidler for å regulere molekylvekten til den resulterende kopolymeren. Konsentrasjonen av slike midler er 0-1,0 g pr. 100 g av den samlede vekt av den sulfonatholdige monomeren og den konjugerte dien.

Ovennevnte friradikal-emulsjonskopolymerisasjon av den vannoppløselife sulfonatholdige polymeren og styrenmonomeren gir en stabil lateks, hvor den resulterende vannuoppløselige, sulfonatholdige kopolymeren ikke er kovalent tverrbundet og har fra 5 til 100 mekv. sulfonatgrupper pr. 100 g polymer, fortrinnsvis 18-100 mekv. og mest foretrukket 18-90 mekv. sulfonatgrupper pr. 100 g polymer.

Følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

E ksempel 1

Kopolymeremulsjonene som ble brukt i boreslam-sammensetningene, ble fremstilt ved en emulsjonsteknikk som sørger for innbefat-ning av natriumsulfonatstyrenmonomer i styren for dannelse av den sulfonatholdige kopolymer. En glasstrykkolbe ble tilsatt 50 ml utluftet vann, 25,0 g styren, 1,0 g natriumstyrensulfonat (NaSS), 1,6 g natriumlaurylsulfat, 0,1 g kaliumpersulfat og 0,1 g dodecyltiol som et kjedeoverføringsmiddel for å regulere molekylvekten. Kolben ble spylt med nitrogen, lukket og deretter rystet ved 50°C i et termostatstyrt vannbad i 6 timer. Den resulterende stabile emulsjon ble så tilsatt hydrokinon og avkjølt til romtemperatur. Denne emulsjonen ble enten brukt direkte i boreslammet eller polymeren ble koagulert og isolert ved hjelp av metanol og natriumklorid.

Den hvite, faste kopolymeren som ble isolert etter vann-vaskingen (for å fjerne emulgeringsmiddelet), ble tørket til et hvitt pulver med et svovelinnhold på 0,65%, hvilket er ekvivalent med 2,05 mol-% NaSS i kopolymeren. Dette tørre pulveret ble også brukt i boreslammet for å sammenligne forskjellige boreslam fremstilt av den pulveriserte formen av den sulfonatholdige styrenpolymeren og tilsvarende boreslam fremstilt av den tilsvarende lateksen av den sulfonatholdige styrenpolymeren.

Eksempel 2

Oljebasert boreslam ble fremstilt ved hjelp av standard laboratorieteknikk. Et typisk slam ble fremstilt ved å blande 205,82 g nr. 2 dieselolje, 34,76 Oil Faze (Magcobar), 1,5 g SE11 og 1,5 g DV33 (Magcobar). Til denne blandingen ble det tilsatt 10 g CaCl2 i 21 ml vann. Slammet ble vekt-justert med 226,35- g barytt, hvoretter det ble tilsatt ytterligere 4,4 g CaC^- Natriumsaltet av det sulfonerte styren (1,99 mol-% sulfonatenheter) ble tilsatt i en mengde som tilsvarte 5,7 g/l enten som emulsjon eller som det utfelte faste produkt. Slammet ble aldret over natten ved 65,6°C for å sikre kjemisk likevekt. Porsjoner ble aldret ved 148,9 og 205,4°C i 16 timer i trykkceller. Trykkcellene ble avkjølt til romtemperatur, hvoretter man målte de reologiske egenskaper på slammet ved hjelp av et Fann Model 35 viskometer ved 46,1°C. Resultatene av prøvene hvor man sammenligner emulsjonen i forhold til det utfelte pulver, er vist i tabell I.

Claims

Oljebasert boreslam omfattende: (a) en organisk væske som er i det vesentlige ublandbar med vann; (b) 1-10 vektdeler vann pr. 100 vektdeler av den organiske væsken; . (c) 57,06-142,65 g/l av et emulgeringsmiddel og/eller en emulgeringsmiddelblanding; (d) 1,43-14,27 g/l av et fuktemiddel; (e) 14,27-2282,4 g/l vektmateriale for oppnåelse av den ønskede densitet; (f) en sulfonert,styrenholdig polymer som har 5-100 mekv. sulfonatgrupper pr. 100 g sulfonert polymer,

karakterisert ved at den sulfonerte, styrenholdige polymeren er i form av en lateks som er til stede i slammet i en mengde på 1,43-57,06 g/l, idet lateksen inneholder 20-50 vekt-% av nevnte sulfonerte,styrenholdige polymer.