NO169135B - Boreslam - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et boreslam, hovedsakelig bestående av natriumkarboksymetylcellulose, bentonitt og vann, og det særegne ved boreslammet i henhold til oppfinnelsen er at det inneholder 0,001-2 vekt%, regnet på det totale boreslam, av i det minste en forbindelse valgt fra gruppen bestående av 2-merkaptobenzimidazolforbindelser, 2-merkaptobenzotiazol-forbindelser, 2-merkaptotiazolin og 2-tioimidazolidon.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.

Foreliggende oppfinnelse vedrører boreslam anvendt ved petroleumsboring og annen type boring og oppfinnelsen vedrører mer spesielt forbedrede boreslam som kan forhindre en økning i vanntap under høytemperaturbetingelser.

Ved boring av brønner for olje og gass spiller boreslam en viktig rolle ved å holde borebrønnen stabil og muliggjøre boring til den ønskede dybde med sikkerhet og hurtighet.

Dårlig kontroll av boreslammet for brønnformasjonen vil hyppig føre til uhell som brudd, fastkilte rør, brønnutblåsninger, etc.

Generelt er de boreslam som hittil har vært anvendt hovedsakelig sammensatt av vandige bentonittsuspensjoner og er innstilt slik at de samsvarer med brønnformasjonen ved tilsetning av dispergeringsmidler, viskositetsgivende midler, kolloidale beskyttelsesmidler, vanntap-kontrollerende midler, oppløselige salter, overflateaktive midler, smøremidler, tyngdegivende midler, og andre boreslamtilsetningsmidler av forskjellig type i samsvar med den spesielle tilsiktede bruk.

Det bemerkes at natriumkarboksymetylcellulose (CMC) gjerne vil dekke leirepartikler med sine lange kjedemolekyler og til-stoppe porøsiteter i slamveggen og har således ytterst gunst-ige egenskaper som et kolloidalt beskyttende og vanntap-kontrollerende middel og har følgelig hyppig vært anvendt for å forhindre brudd på formasjonsveggene.

Boreslam for de ovenfor beskrevne formål er følgelig ønskelig slam som er sammensatt hovedsakelig av vann, bentonitt og CMC og som er tilsatt forskjellige slammaterialer i samsvar med den spesielle tilsiktede bruk. Typiske slam er vist i tabell 1.

Når imidlertid temperaturen i en brønn stiger over omtrent 80°C er de ovennevnte boreslam ytterst ustabile og medfører økende vanntap. Det er derfor funnet at når slike boreslam anvendes under høytemperaturbetingelser, blir det pga. ned-settelsen av deres yteevne som beskrevet i det foregående, vanskelig å bore formasjonen og brudd på formasjonsveggen vil videre forekomme i enkelte tilfeller.

Som et resultat av omfattende undersøkelser er det utviklet et forbedret boreslam som overvinner de ovenfor beskrevne pro-blemer.

Som det fremgår av de etterfølgende eksempler har boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ytterst gode egenskaper ved at økningen av vanntapet hindres selv under høye temperaturbetingelser.

2-merkaptobenzimidazoler inneholdt i boreslam i samsvar med oppfinnelsen kan foretrukket representeres ved følgende formel (I).

hvori hver av R^, R2/. R3 og R4 står for et hydrogenatom eller lavere alkyl som metyl eller etyl, og X står for et hydrogenatom, alkalimetall eller ammonium.

Av disse forbindelser er 2-merkaptobenzimidazol (R^ - R4 = H og X = H), metyl-2-merkaptobenzimidazoler (hvori i det minste en av R-j_ - R4 er metyl og X = H), og natriumsaltene derav (X = Na) spesielt foretrukket.

Videre kan 2-merkaptobenzotiazol-forbindelser inneholdt i de klare saltlake-kompletterings og overhalingsslam i samsvar med oppfinnelsen foretrukket representeres ved formel (II).

hvori hver av R^, R2, R3 og R4 står for et hydrogenatom eller lavere alkyl, som metyl eller etyl, og X står for et hydrogenatom, alkalimetall eller ammonium.

Av disse forbindelser er 2-merkaptobenzotiazol (hvori

Ri - R4 = H og X = H), videre metyl-2-merkaptobenzotiazoler

(hvori i det minste en av R1-R4 er en metylgruppe, og X = H)

og natriumsaltet derav (X = Na) spesielt foretrukket.

Konsentrasjonen av en eller flere forbindelser valgt fra 2-merkaptobenzimidazolforbindelse, 2-merkaptobenzotiazol, 2-merkaptotiazolin og 2-tioimidazolidon inneholdt i boreslammene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse er i området fra 0,001 til 0,2 vekt% og mer foretrukket fra 0,005 til 0,1 vekt% basert på den totale vekt av boreslammene.

De vesentlige komponenter anvendt i boreslammene i samsvar med oppfinnelsen utover 2-merkaptobenzimidazol, 2-merkaptobenzotiazol, 2-merkaptotiazolin og 2-tioimidazolidon, dvs natriumkarboksymetylcellulose, bentonitt og vann, og andre boreslam-materialer som anvendes sammen med de nevnte komponenter i samsvar med den spesielle tilsiktede bruk, er som følger.

Innholdet av natriumkarboksymetylcellulose har generelt en substitusjonsgrad på fra 0,5 til 1,5 og en polymerisasjonsgrad på fra 10 0 til 1500 og kan fordelaktig inneholdes i boreslammene i samsvar med oppfinnelsen i en mengde på fra 0,1 til 1,5 vekt%.

Bentonitten tilsvarer standard som angitt av API (American Petroleum Institute) og kan fordelaktig innholdes i boreslam i samsvar med oppfinnelsen i en mengde på fra 1 til 15 vekt%.

Generelt kan elvevann, formasjonsvann, havvann og liknende anvendes som vannkomponent i boreslam og kan da fordelaktig inneholdes i boreslammene i samsvar med oppfinnelsen i en mengde på fra 25 til 99 vekt%.

Dispergeringsmidler, viskositetsøkende midler, kolloidale beskyttende midler, vanntapkontrollerende midler, oppløselige salter, overflateaktive midler, smøremidler, vektgivende mat-erialer, leire og liknende kan generelt anvendes som ytterlig-ere boreslamkomponenter om dette ønskes. De anvendes i samsvar med anvendelsesformålet og kan fordelaktig inneholdes i boreslammene i samsvar med oppfinnelsen i en total mengde på opptil 7 5 vekt%.

Når boreslam i samsvar med oppfinnelsen utsettes for en høy temperatur på omtrent 80°C eller mer og foretrukket ved 80 - 150°C, er de overlegne hittil anvendte boreslam, spesielt ved at vanntapet er ytterst lite.

Oppfinnelsen illustreres ved hjelp av eksempler. Boreslammene ble lagret i en roterende ovn ved en høy temperatur og deretter avkjølt til romtemperatur. Boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse og tidligere anvendte boreslam ble målt og sammenliknet med hensyn til deres vanntap og fluidegenskaper i de etterfølgende eksempler.

Vanntapet (WL) ble også målt ved anvendelse av en filterpresse i henhold til standardene til API (American Petroleum Institute), og fluide egenskaper (tilsynelatende viskositet (AV) plastisk viskositet (PV),sigepunkt (YP) og gelstyrke (GEL)) ble målt under anvendelse av en Fann VG måleinnretning model 35.

I de etterfølgende eksempler er alle uttrykk som vedrører "deler" angitt som vektdeler med mindre annet er angitt.

EKSEMPEL 1

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler ferskvann, 2 deler bentonitt og 0,25 deler natriumkarboksymetylcellulose med en substitusjonsgrad på 0,8 og en viskositet på 1200 cp (centipoise) ved 1 vekt% (Brookfield Viscometer, No. 3 Spindle og 3 0 omdreininger pr. min. 25°C) og boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,005 deler 2-merkaptobenzimidazol til det ovennevnte slam. Hver av blandingene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 80°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Vanntapene og fluidegenskapene ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 2.

EKSEMPEL 2

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler havvann, 0,5 deler natriumkarbonat, 0,3 deler natrium-hydroksyd, 8 deler bentonitt, 1 del asbest og 1 del natrium-karboksymetyllcellulose med en substitusjonsgrad på 0,8 og en viskositet 20 cp ved 1 vekt% (Brookfield Viscometer, No. 1 Spindle, 60 omdreininger pr. min. og 25°C) og boreslammet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,05 deler av natriumsaltet av 2-merkaptobenzimidazol til det ovennevnte fluid. Hvert av slammene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 140°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Vanntapene og fluidegenskapene ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 3.

EKSEMPEL 3

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler havvann, 0,5 deler natriumkarbonat, 0,3 deler natrium-hydroksyd, 8 deler bentonitt, 1 del asbest og 0,8 deler natriumkarboksymetylcellulose med en substitusjonsgrad på 1,2 og en viskositet 5 0 cp ved 1 vekt% (Brookfield Viscometer, No. 1 Spindle, 6 omdreininger pr. min. og 25°C) og boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,2 deler av natriumsaltet av 2-merkaptobenzimidazol til det ovennevnte slam. Hvert av slammene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 140°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Vanntapene og fluidegenskapene ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 4.

EKSEMPEL 4

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler ferskvann, 2 deler bentonitt, 0,25 natriumkarboksymetylcellulose, som var den samme som anvendt i eksempel 1, og boreslammet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,005 deler 2-merkaptotiazolin til det ovennevnte slam. Hvert av slammene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 80°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Deres vanntap og fluidegenskaper ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 5.

EKSEMPEL 5

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler havvann, 0,5 deler natriumkarbonat, 0,3 deler natriumhyd-roksyd, 8 deler bentonitt, 1 del asbest og del natriumkarboksymetylcellulose som var den samme som den som ble anvendt i eksempel 2, og boreslammet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,05 deler 2-merkaptotiazolin til det ovennevnte slam. Hvert av slammene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 140°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Vanntapene og fluidegenskapene ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 6.

EKSEMPEL 6

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100

deler havvann, 0,5 deler natriumkarbonat, 0,3 deler natriumhy-droksyd, 8 deler bentonitt, 1 del asbest og 0,8 deler natriumkarboksymetylcellulose, som var den samme som den som ble anvendt i eksempel 3, og boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,02 deler 2-merkaptotiazolin til det ovennevnte slam. Hvert av slammene ble oppbevart i en roterende ovn i 16 timer ved 140°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Vanntapene og fluidegenskapene ble målt og de oppnådde resultater er vist tabell 7.

EKSEMPEL 7

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler ferskvann, 2 deler bentonitt, og 0,25 deler natriumkarboksymetylcellulose som var den samme som den som ble anvendt i eksempel 1, og et boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,004 deler 2-tioimidazolidon til det ovennevnte slam. Hvert av slammene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 80°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Vanntapene og fluidegenskapene ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 8.

EKSEMPEL 8

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler havsalt, 0,5 deler natriumkarbonat, 0,3 deler natrium-hydroksyd, 8 deler bentonit, 1 del asbest og 1 del natriumkarboksymetylcellulose som var den samme som den som ble anvendt i eksempel 2, og et boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,06 deler 2-tioimidazolidon til det ovennevnte slam. Hvert av Slammene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 140°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Vanntapene og fluidegenskapene ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 0.

EKSEMPEL 9

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler havvann, 0,5 deler natriumkarbonat, 0,3 natriumhydrok-syd, 8 deler bentonitt, 1 del asbest, og 0,8 deler natriumkarboksymetylcellulose, som var den samme som den som ble anvendt i eksempel 3, og et boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,025 deler 2-tioimidazolidon til det ovennevnte slam. Hvert av dem ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 140°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Vanntapene og fluidegenskapene ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 10

EKSEMPEL 10

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler ferskvann, 2 deler bentonitt og 0,25 deler natriumkarboksymetylcellulose, som var den samme som den som ble anvendt i eksempel 1, og et boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,007 deler 2-merkaptobenzotiazol til det ovennevnte slam. Hvert av slammene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 80°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Vanntapene og fluidegenskapene ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 11.

EKSEMPEL 11

Et boreslam av hittil anvendt type ble sammensatt av 100 deler havvann, 0,5 deler natriumkarbonat, 0,3 deler natrium-hydroksyd, 8 deler bentonitt, 1 del asbest og 1 del natriumkarboksymetylcellulose, som var den samme som den som ble anvendt i eksempel 2, og et boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,07 deler natriumsalter av 2-merkaptobenzotiazol til det ovennevnte slam. Hvert av slammene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 140°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Deres vanntap og fluidegenskaper ble målt, og de oppnådde resultater er vist i tabell 12.

EKSEMPEL 12

Et boreslam av hitil anvendt type ble sammensatt av 100 deler havvann, 0,5 deler natriumkarbonat, 0,3 deler natriumhydrok-syd, 8 deler bentonitt, 1 del asbest og 0,8 deler natriumkarboksymetylcellulose, som var den samme som den som-ble anvendt i eksempel 3, og et boreslam i samsvar med den foreliggende oppfinnelse ble fremstilt ved tilsetning av 0,03 deler natriumsalt av 2-merkaptobenzotiazol til det ovennevnte slam. Hvert av slammene ble lagret i en roterende ovn i 16 timer ved 140°C og deretter avkjølt til romtemperatur. Deres vanntap og fluidegenskaper ble målt og de oppnådde resultater er vist i tabell 13.

Ved de foregående eksempler viser klart at etter lagring av boreslammene er vanntapet av boreslammene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse meget små i sammenlikning med vanntapet i boreslam av tidligere kjent type.

Claims (6)

1. Boreslam, hovedsakelig bestående av natriumkarboksymetylcellulose, bentonitt og vann, karakterisert ved at det inneholder 0,001-2 vekt% regnet på det totale boreslam av i det minste en forbindelse valgt fra gruppen bestående av 2-merkaptobenzimidazol-forbindelser, 2-merkaptobenzotiazol-forbindelser, 2-merkaptotiazolin og 2-tioimidazolidon.

2. Boreslam som angitt i krav 1, karakterisert ved at 2-merkaptobenzimida-zolforbindelsene er representert ved formel (I) hvori hver av Rlf R2, R3 og R4 står for et hydrogenatom eller lavere alkyl og X står for et hydrogenatom, alkalimetall eller ammonium.

3. Boreslam som angitt i krav 2, karakterisert ved at hver av R1# R2, R3 og R4 står for et hydrogenatom eller en metylgruppe og X står for et hydrogenatom eller en metylgruppe og X står for et hydrogenatom eller natrium.

4. Boreslam som angitt i krav 1, karakterisert ved at 2-merkaptobenzotiazol-forbindelsene er representert ved formel (II) hvori hver av , R2, R3 og R4 står for et hydrogenatom eller lavere alkyl, og X står for et hydrogenatom, alkalimetall eller ammonium.

5. Boreslam som angitt i krav 4, karakterisert ved at hver av R]_, R2, R3 og R4 står for et hydrogenatom eller en metylgruppe og X står for et hydrogenatom eller natrium.

6. Boreslam som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at konsentrasjonen av den eller de nevnte forbindelser inneholdt i boreslammet er fra 0,05 til 0,1 vekt% regnet på den totale vekt av boreslammet .