NO171561B - Vann-i-olje-emulsjonsboreslam - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår vann-i-olje-emulsjonsboreslam.

Foreliggende oppfinnelse beskriver nye boreslam som utmerker seg ved høy økologisk fordragelighet ved samtidig gode henstands- og bruksegenskaper. Et viktig anvendelsesområde for de nye boreslam er offshore-boring for utvinning av Jordolje- og/eller jordgassforekomster hvorved oppfinnelsen her spesielt tar sikte på å stille til disposisjon teknisk brukbare boreslam med høy økologisk fordragelighet. Anvendelsen av de nye boreslamsystemer har spesiell betydning på det maritime området, er imidlertid ikke begrenset til dette. De nye boreslamsystemer finner helt generelt anvendelse også på landbaserte boringer, for eksempel ved geotermiske boringer, vannboringer, ved geovitenskapelige boringer eller ved boringer i vanlig bergverk. Generelt gjelder det imidlertid også her at man ved anvendelse av oppfinnelsens utvalgte borevæsker forenkler det økotoksiske problemområdet i vesentlig grad.

Boreslam på oljebasis anvendes generelt som såkalte invert-emulsjonsslam som består av et trefase-system: olje, vann og finfordelte faststoffer. Det dreier seg herved om tilbered-ninger av typen vann-i-ol je-emulsjoner, det vil si at den vandige fase er fordelt heterogent og findisperst i den kontinuerlige oljefase. Disse vann-i-olje-emulsjoner kalles i det følgende også "invert-emulsjoner". For stabilisering av det totale system og for innstilling av de ønskede bruksegenskaper, tar man sikte på et antall tilsetningsstoffer, spesielt emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer, tyngdegivende midler, vaeske-tap-additiver, alkalireserver, viskositetsregulatorer og lignende. Når det gjelder enkeltheter kan det for eksempel henvises til en publikasjon av P.A. Boyd et al., "New Base Oil Used in Low-Toxicity Oil Muds", "Journal of Petroleum Technology", 1985, 137-142 samt av R.B. Bennett, "New Drilling Fluid Technology - Mineral Oil Mud", "Journal of Petroleum Technology", 1984, 975-981, samt den deri angitte litteratur.

Den tilgjengelige teknologi har i en viss tid erkjent betydningen av oljefaser på esterbasis for å redusere den ved slike oljeslam oppståtte problematikk. Således beskriver US-PS 4 374 737 og 4 481 121 oljebaserte boreslam der ikke-forurensende oljer finner anvendelse. Som ikke-forurensende oljer nevnes ved siden av hverandre og som likeverdige, aromatfrie mineraloljefraksjoner og planteoljer av typen jordnøttolje, soyabønneolje, linfrøolje, maisolje, risolje, eller også oljer av animalsk opprinnelse som hvalolje. Hele tiden dreier det seg ved de her nevnte esteroljer av vegetabilsk og animalsk opprinnelse om triglycerider av naturlige fettsyrer som som kjent har en høy omgivelses-fordragelighet og som har en klar overlegenhet overfor hydrokarbonfraksjoner, også når disse er aromatfrie, når det gjelder økologiske betraktninger.

Ganske interessant er det imidlertid at det ikke gis noe eksempel i de nevnte US-patenter på anvendelse av slike naturlige esteroljer i invert-boreslam av den her beskrevne type. Hele tiden anvendes det mineraloljefraksjoner som lukket oljefase. Oljer av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse kommer ikke i betraktning av praktiske grunner. De reologiske egenskaper for slike oljefaser er vanskelig å få kontroll over for de i praksis krevede temperaturområder på 0 til 5°C på den ene side og opptil 250°C og derover på den annen side.

Esteroljer av den her beskrevne type oppfører seg da også ved anvendelse ikke som de til nu anvendte mineraloljefraksjoner på ren hydrokarbonbasis. Esteroljer undergår ved praktisk anvendelse også nettopp i invert-boreslam en partiell hydrolyse. Ved dette dannes det frie karboksylsyrer. N0-søknad 912337 og 912338 beskriver de derigjennom oppståtte problemer og gir forslag for deres løsning. Ytterligere varianter av brukbare esteroljer er beskrevet i NO-søknad 913239 og 913240.

Gjenstand for disse eldre søknader er anvendelsen av esteroljer på basis av hver gang utvalgte monokarboksylsyrer henholdsvis monokarboksylsyreblandinger og monofunksjonelle og eventuelt flerfunksjonene alkoholer. De eldre søknader beskriver at man med de der beskrevne estere henholdsvis esterblandinger ikke bare kan innstille tilfredsstillende reologiske egenskaper i de nye boreslam, men at det også lykkes å arbeide under medanvendelse av utvalgte kjente alkalireserver i boreslammet og på denne måte å bremse uønsket korrosjon. Som alkalireserve tar man sikte på, spesielt ved anvendelse av esteroljer på basis av karboksylsyrer med minst 6 C-atomer, tilsetning av kalk (kalsium-hydroksyd henholdsvis "lime") og/eller medanvendelse av sinkoksyd eller sammenlignbare sinkforbindelser. Derved er det imidlertid hensiktsmessig med en ytterligere begrensning. Evis man ved praktisk drift skal hindre uønsket fortykning av det oljebaserte invert-boreslam, må mengden av alkaliserende tilsetningsstoffer og spesielt kalkmengden, begrenses. Den tilsiktede høyeste mengde er i henhold til det som beskrives i de eldre søknader omtrent 2 lb/bbl oljespylevæske.

(omregningsfaktor:1 lb/bbl = 2,8530 g/l).

En viktig videreutvikling av slike invert-boreslam på esteroljebasis er gjenstand for NO-søknad 913041.

Læren i disse eldre søknader går ut fra det konsept, i invert-boreslam på basis av esteroljer i tillegg å anvende et additiv som er egnet til å holde de reologiske data i boreslammet innen det tilsiktede området også når det i bruk stadig dannes større mengder av fri karboksylsyre ved partiell esterhydrolyse. Disse friblivende karboksylsyrer skal ikke bare fanges opp i en uskadelig form, men det skal i tillegg til dette være mulig, hvis ønskelig, å omdanne de fri karboksylsyrer til verdifulle komponenter med stabiliserende henholdsvis emulgerende egenskaper for det totale system. I henhold til denne lære tar man sikte på medanvendelse av basiske og for saltdannelse med karboksylsyrer brukbare aminforbindelser med utpreget oleofil natur og høyst begrenset vannoppløselighet som additiv i oljefasen. De oleofile aminforbindelser kan samtidig i det minste delvis finne anvendelse som alkalireserve i invert-boreslammet, de kan imidlertid også anvendes i kombinasjon med konven-sjonelle alkalireserver og spesielt sammen med kalk. Foretrukket er anvendelsen av oleofile aminforbindelser som i det minste overveiende er fri for aromatiske bestanddeler. I betraktning kommer spesielt eventuelt olefinisk umettede, alifatiske, cykloalifatiske og/eller heterocykliske, oleofile, basiske aminforbindelser som inneholder en eller også flere N-grupperinger som kan danne salter med karboksylsyrer. Vannoppløseligheten ved romtemperatur for disse aminforbindelser utgjør en foretrukket utførelsesform høyst 5 vekt—# og ligger hensiktsmessig under 1 vekt-#.

Typiske eksempler på slike aminforbindelser er i det minste i utstrakt grad vannoppløselige, primære, sekundære og/eller tertiære aminer som også i begrenset grad kan være alkoksy-lert og/eller substituert med spesielt hydroksylgrupper. Ytterligere eksempler er tilsvarende aminoamider og/eller heterocykler som inneholder nitrogen som ringbestanddel. Egnet er for eksempel basiske aminforbindelser som i det minste oppviser en langkjedet hydrokarbonrest med fortrinnsvis 8-36 C-atomer, spesielt med 10-24 C-atomer som også kan være en- eller flere ganger olefinisk umettet. De oleofile basiske aminforbindelser kan tilsettes til borespylinger i mengder på ca. 10 lb/bbl, fortrinnsvis i mengder på ca. 5 lb/bbl og spesielt i mengder innen området 0,1-2 lb/bbl.

Det har vist seg at medanvendelsen av slike oleofile basiske aminforbindelser kan forhindre fortykning av spylesystemet på virksom måte, noe som antagelig beror på en forstyrrelse av vann-i-olje-invert-systemet og som kan føres tilbake til at det oppstår frie karboksylsyrer ved esterhydrolyse. Foreliggende oppfinnelse går ut fra den oppgave at det skal videreutvikles systemer av den angjeldende art og spesielt boreslam med høy økologisk fordragelighet. I en første utførelsesform vil oppfinnelsen stille til disposisjon oljer henholdsvis oljeblandinger for oppbygning av boreslam på basis av vann-i-olje-emulsjoner som er teknisk brukbare og lett tilgjengelige og som samtidig utmerker seg ved en høy økologisk verdi. I en ytterligere utførelsesform vil oppfinnelsen tilveiebringe additiver for de ovenfor beskrevne systemer av den her angjeldende art som gir boreslam på vann-i-olje-emulsjonsbasis verdifulle ytterligere egenskaper uten at den økologiske fordragelighet påvirkes ugunstig.

Den tekniske løsning av oppfinnelsens oppgave går ut fra den erkjennelse at utvalgte og det angjeldende anvendelsesområdet tilpassede etere kan overføres til nye og forbedrede boreslam av den angitte type. Ved disse etere dreier det seg om vannuoppløsellge eller i det vesentlige vannuoppløsellge komponenter, spesielt altså om tilsvarende forbindelser med utpreget oleofil karakter som imidlertid skiller seg fra de rene hydrokarbonforbindelser ved at det foreligger funksjonelle etergrupper. Ved dette blir viktige teknologiske forbedringer tilgjengelige samtidig som det sikrer en høy økologisk fordragelighet.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse vann-i-ol je-emulsjonsboreslam som er egnet for en miljøvennlig utnyttelse av jordolje- henholdsvis jordgassforekomster og som i en kontinuerlig oljefase inneholder en dispergert vandig fase sammen med vanlige, ytterligere hjelpestoffer, for eksempel emulgatorer, tyngdegivende midler, vaesketapsadditiver og alkalireserver, og disse slam karakteriseres ved at de som kontinuerlig oljefase eller oppløst i økologisk godtagbare, vannuoppløsellge oljer inneholder en tilsetning av i vesentlig grad vannuoppløsellge etere av enverdlge alkoholer, hvorved den angjeldende oljefase i temperaturområdet på 0 til 5°C er flyte- og pumpbare og oppviser flammepunkter over 80"C.

I en første utførelsesform dannes den kontinuerlige oljefase i invert-boreslammet utelukkende eller i så og si overveiende grad av de i det vesentlige vannuoppløsellge eller fortrinnsvis utpreget oleofile etere. Selvfølgelig må her reologien til den anvendte eter være tilpasset de tekniske krav for boreslammet. Lette reologiske korrekturer er mulig ved medanvendelse av de i denne utførelsesform tilsiktede små mengder av fortynningsmidler. I det her beskrevne tilfellet kommer i betraktning spesielt oljefaser som er dannet av mer enn 70 vekt-#, fortrinnsvis mer enn 80 vekt-# og fortrinnsvis så og si utelukket av etrene som sådanne. Til de reologiske krav for slike oljer gjelder den generelle fagkunnskap på anvendelsesområdet for boreslammet og det skal nedenfor gåes nærmere inn på dette.

Innenfor rammen av oppfinnelsens definisjon av begrepet egnet eter faller helt generelt symmetriske og hver gang til en utvalgt alkohol tilbakeførbar eter, blandingsetere av forskjellige alkoholer og/eller eterblandinger av de to ovenfor nevnte etertyper. Fra det brede området av egnede individuelle etere henholdsvis blandingsetere og/eller eterblandinger kommer spesielt de tilsvarende representanter i betraktning som i det minste delvis er tilsvarende derivater av monofunksjonelle alkoholer med minst 6 eller 7 C-atomer, fortrinnsvis med minst 8 C-atomer, hvorved den mulige øvre grense av karbonantallet sterkt påvirkes av strukturen til hydrokarbonresten. Den kjente innflytelse av forgrenet og/eller umettet struktur i hydrokarbonresten i de tilsvarende alkoholer innvirker på reologien til den derav oppnådde eter.

Reologien til forgrenede og/eller umettede etere av den her beskrevne type oppfyller som kjent kravene til flyt- og pumpbarhet også ved lave temperaturer lettere enn det rettkjedede, mettede hydrokarbonskjelett. Mettede, rettkjedede fettalkoholetere fra området Cib— 18 nar som kjent høye størkningsområder. Forgrenede etere fra det samme karbonantallsområdet kan, avhengig av graden og omfanget av forgreningen, absolutt være brukbare flyt- og pumpbare oljefaser innenfor oppfinnelsens kontekst. Egnet er på området mettede etere av monofunksjonelle alkoholer imidlertid spesielt området med lavere karbonantall, spesielt altså området omtrent Cg_i4, hvorved også her etrene av forgrenede alkoholer kan ha reologiske fordeler.

De i denne utførelsesform i liten grad eventuelt medanvend-bare oljeblandingskomponenter kan være rene, spesielt aromatfrie hydrokarbonforbindelser, spesielt imidlertid utvalgte esteroljer av de i de tidligere søknader nevnte type.

Egenreologien til de ifølge oppfinnelsen anvendte eterkompo-nenter får i stadig større grad mindre betydning jo større andelen av denne blandingsbestanddel blir i blandingen med en eller flere oljekomponenter. Det anvendes oljefaser

i systemer av den angjeldende art som imidlertid allerede oppviser betydelige eller sågar overveiende mengder av ikke-vannblandbare oljer som kan anvendes i blanding med de etere som inngår i oppfinnelsen. Innholdet av utvalgte etere i oppfinnelsen ligger i disse utførelsesformer som regel over 10 vekt-& og opptil 70 vekt-56, beregnet på den flytende oljefase, hvorved eterandelen fortrinnsvis ligger i mengder på minst 35 vekt-Sé og aller helst mindre enn 50 vekt-56 av oljefasen.

Som blandingskomponent for denne andre utførelsesform av oppfinnelsen kommer igjen i betrakning både rene og spesielt aromatfrie hydrokarboner som også fremfor alt esteroljer av de i de ovenfor nevnte eldre søknader beskrevne type. Innenfor rammen av oppfinnelsen faller også blandinger av disse typer hvorved både blandinger av esteroljer med rene hydrokarbonforbindelser og blandinger av forskjellige esteroljetyper kan være blandingskomponenter for den felles anvendelse med de oleofile etere. I foretrukne utførelses-former av oppfinnelsen blir rene hydrokarboner som ikke oppviser noen funksjonelle grupper anvendt i mengder på høyst 50 vekt-£, fortrinnsvis høyst 35 vekt-# og aller helst høyst 25 vekt-#, beregnet på vekten av oljefasen. I de viktigste utførelsesformer av den her beskrevne variant anvendes det som oljefase blandinger av oppfinnelsens definerte etere og esteroljer uten tilsetning av rene hydrokarboner.

De praktisk talt vannuoppløsellge etere medanvendes som additiv i oljefasen til de ovenfor beskrevne boreslam på basis av vann-i-olje-emulsjoner. Mengden av oppfinnelsens anvendte etere ligger her vanligvis i området 0,1 til maksimalt 10 vekt-Sé, fortrinnsvis i området 1 til 5 vekt-# av oljefasen. Kretsen av egnede vannuoppløsellge etere kan, slik man vil forstå, utvides vesentlig i denne utførelsesform. Reologien i det totale system blir her ikke lenger bestemt av eterens reologiske verdier. Nettopp i denne utførelsesform av anvendelsen av oppfinnelsens definerte etere som additiv oppnår man imidlertid viktige forbedringer i oppførselen til boreslam av den ovenfor beskrevne art.

Spesielt gjelder dette for invert-systemer der hovedkompo-nenten av den kontinuerlige oljefase utelukkende eller overveiende dannes av esteroljer av den i de ovenfor angitte søknader nevnte type. I de her beskrevne utførelsesformer foreligger hovedkomponentene for oljefasen i henhold til dette i det minste i en mengde av minst 25 vekt-#, fortrinnsvis minst 50 vekt-# og aller helst 75 til 80 vekt-£ av oljefasen, som esterol je. Som rest kan man anvende rene hydrokarboner fra den kjente teknikk men helst gir man helt og holdent avkall på slike.

Ved tilsetning av den ifølge oppfinnelsen definerte vann-uoppløsellge eter til invert-systemene kan viktige for-bedringer for den praktiske anvendelse av boreslammene innstilles. Spesielt gjelder dette de følgende fire del-aspekter: reduksjon av væske-tap-verdien, lettelse og forbedring av emulgering av den dispergerte vandige fase, en eventuelt tydelig forbedret smørevirkning hos boreslammet samt eventuelt en tydelig forbedring av de reologiske egenskaper for invert-boreslammet på esteroljebasis.

Anvendelsen av eteren som oljefase, men også dens medanvendelse som mengdemessig underordnet eller overordnet andel i oljefasen, krever tilstrekkelig vannuoppløselighet for eteren. Fortrinnsvis ligger vannoppløseligheten for egnede etere ved romtemperatur under 5 vekt-56, spesielt under 1 vekt-$ og aller helst ved ikke mer enn 0,1 vekt-Sé.

Når det gjelder den kjemiske beskaffenhet, gjelder de efterfølgende generelle regler: Den spesielle struktur for de innenfor oppfinnelsens ramme anvendte etere bestemmes fremfor alt av den angjeldende valgte utførelsesform i hvilken sammensetningen av den eterholdige oljefase er valgt, det skal henvises til det ovenfor anførte.

Danner eteren oljefasen alene eller foreligger eteren i det minste som overveiende blandingskomponent i den anvendte blanding som utgjør den kontinuerlige oljefase, blir valget av den egnede eter henholdsvis eterblanding først bestemt ved de tilsvarende reologiske hoveddata. I enkelhet gjelder det her at eteren henholdsvis den andre eterblanding i temperaturområdet fra 0 til 5°C oppviser en Brookfield-RVT-viskositet som ikke er over 50 mPas, fortrinnsvis ikke over 50 mPas, og spesielt høyst 30 mPas. Samtidig bør størkningsverdien (flyte- og størkningspunktet) for den angjeldende eter ligge under 0°C. Fortrinnsvis anvendes det etere henholdsvis eterblandinger med størkningsverdier under —5°C og spesielt under -10°C.

For den praktiske anvendelse er til slutt også flammepunktet for den anvendte eter viktig, det bør fortrinnsvis ikke ligge under 90°C og aller helst ligge over 100°C. Tydelig høyere flammepunkter, for eksempel slike over 130°C og spesielt over 150"C, kan være spesielt hensiktsmessig.

Som allerede diskutert ovenfor blir totaliteten av de reologiske egenskaper og flammepunktet sterkt påvirket av den individuelle molekylstruktur for de eterdannende alkoholer. Til disse strukturtrekk er i tillegg følgende å si.

Et viktig element ved oppfinnelsen er anvendelsen av sammenligningsvis ikke-toksiske komponenter slik at altså for eksempel anvendelsen av aromatiske etere, spesielt av fenoletertypen, i praksis er utelukket. Alifatiske, eventuelt en- og/eller flere ganger olefinisk umettede alkoholer med rett og/eller forgrenet struktur samt eventuelt cykloalifatiske alkoholer er de viktigste eterdannende komponenter innenfor oppfinnelsens kontekst. Den nedre grense for hydrokarbonantallet i slike alkoholer ligger ved C4, fortrinnsvis ved C5 og aller helst ved Cg. Den øvre grense for karbonantallet i de eterdannende alkoholer kan alt efter reologikrav også velges meget høyt og ligger for eksempel ved ca. C35, fortrinnsvis ved ca. C32- I betraktning kommer spesielle monofunksjonelle alkoholer i området ^5—24' fortrinnsvis C6_ig* Etere fra cg_i6~°S spesielt cg_i4~ alkoholer er egnede komponenter innenfor oppfinnelsens lære.

De eterdannende alkoholer kan derved eller i det minste delvis, være rette og/eller forgrenet, liketallet og/eller uliketallet, mettet og/eller umettet. De eterdannende alkoholer kan derved også helt eller delvis være av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse.

Egnet er, innenfor rammen av de angitte grensebetingelser, bestemte utvalgte etere henholdsvis etere av bestemte utvalgte alkoholer, blandingsetere av bestemte utvalgte alkoholer og/eller eterblandinger. Da eterfunksjonen er inert både overfor de via borevæsken innførte bestanddeler som overfor de i forbindelse med selve gjennomføringen av borevæsken opptredende kjemiske innvirkninger, i det minste i vesentlig grad, spesielt gjelder dette også nettopp for den basisk innstilte invert-emulsjon på vann-i-olje-basis, foreligger det her praktisk talt valgfrihet slik at de ved borevæsken nødvendige reologiske data optimalt kan innstilles og oppfylles. Sekundærreaksjonen ved driften slik de er typisk for esteroljene i basisk innstilte vann-i-olje-invert-emulsjoner, veier for eteren som oljefase eller som blandingskomponent i oljefasen, slett ikke tungt.

For blanding innenfor rammen av oppfinnelsen egnede oljekomponenter er de i dagens praksis anvendte mineralolje og derved fortrinnsvis i det vesentlige aromatfrie alifatiske og/eller cykloalifatiske hydrokarbonfraksjoner med de nødvendige flytegenskaper. Det henvises til dagens kjente teknikk og de på markedet foreliggende handelsprodukter.

Spesielt viktige blandingskomponenter er imidlertid innenfor oppfinnelsens ramme, miljøforenelige esteroljer slik de spesielt beskrives i NO-søknad 912337, 912338, 913 239 og 913 240. For å fullstendiggjøre beskrivelsen gis det nedenfor vesentlige karakteristiske data for slike estere henholdsvis esterblandinger.

I en første utførelsesform blir det i temperaturområdet 0 til 5°C medanvendt flyte- og pumpedyktige estere av monofunksjonelle alkoholer med 2-12 og spesielt 6-12 C-atomer, og alifatisk mettede monokarboksylsyrer med 12-16 C-atomer og deres blandinger med høyst omtrent de samme mengder andre monokarboksylsyrer som oljefase. Foretrukket er derved esteroljer som i en mengde av ca. 60$, beregnet på den angjeldende karboksylsyreblanding, er estere av alifatiske <C>^2_j^-monokarboksylsyrer og der eventuelt resten er å føre tilbake til underordnede mengder av korterekjedede alifatiske og/eller lengrekjedede, da spesielt en- eller flere ganger olefinisk, umettede monokarboksylsyrer. Foretrukket anvendes estere som i temperaturområdet mellom 0 og 5°C oppviser en Brookfield-RVT-viskositet i området ikke over 50 mPas, fortrinnsvis ikke over 40 mPas, og spesielt høyst ca. 30 mPas. De i boreslam anvendte estere oppviser størknings-verdier (flyte- og størkningspunkt) på under —10° C, fortrinnsvis under —15°C, og har derved spesielt flammepunkter over 100°C og fortrinnsvis over 150°C. De i esteren henholdsvis esterblandingen foreliggende karboksylsyrer er rettkjedede og/eller forgrenede og derved av vegetabilsk og/eller syntetisk opprinnelse. De kan avledes fra tilsvarende triglycerider som kokosolje, palmekjerneolje og/eller babassuolje. Alkoholrestene i de anvendte estere avledes spesielt fra rettkjedede og/eller forgrenede, mettede alkoholer med fortrinnsvis 6-10 karbonatomer. Også disse alkoholkomponenter kan være av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse og kan derved oppnås ved reduktiv hydrering av tilsvarende karboksylsyreestere.

En ytterligere klasse spesielt egnede esteroljer avledes fra en- eller flere ganger umettede karboksylsyrer med 16-24 C-atomer og deres blandinger med mindre mengder andre, spesielt mettede monokarboksylsyrer og monofunksjonelle alkoholer med fortrinnsvis 6-12 C-atomer. Også disse esteroljer er flyte-og pumpedyktige i temperaturområdet 0 til 5°C. Egnet er spesielt estere av denne type som i en mengde av mer enn 70 vekt-5é, fortrinnsvis mer enn 80 vekt-# og spesielt mer enn 90 vekt-#, avledes fra olefinisk umettede karboksylsyrer i området C.,, „..

16—24

Også her ligger størkningsverdiene (flyte- og størknings-punkt) under —10°C og fortrinnsvis under —15°C, mens flammepunktene ligger over 100°C og fortrinnsvis over 160°C. De i boreslam anvendte estere oppviser i temperaturområdet fra 0 til 5°C en Brookfield-RVT-viskositet på ikke mer enn 55 mPas, fortrinnsvis ikke mer enn 45 mPas.

Ved esteroljer av den her angjeldende type kan man definere to underklasser. I den første avledes de i estere foreliggende umettede C^_24-monokarboksylsyrerester i en mengde av ikke mer enn 35 vekt-# fra to- og flere ganger olefinisk umettede syrer, hvorved fortrinnsvis minst ca. 60 vekt-£ av syrerestene er en gang olefinisk umettet. I den andre utførelsesform avleder de i esterblandingen foreliggende C1^)_24-monokarboksylsyrer seg i en mengde av mer enn 45 vekt-%, fortrinnsvis mer enn 55 vekt-#, fra to- eller flere ganger olefinisk umettede syrer. I esterblandingen foreliggende mettede karboksylsyrer fra området c^(,_^g utgjør hensikts-messig ikke mer enn 20 vekt-# og fortrinnsvis ikke mer enn 10 vekt-%. Fortrinnsvis ligger mettede karboksylsyreestere imidlertid i området lavere karbontall for syrerestene. De foreliggende karboksylsyrerester kan være av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse. Vegetabilske utgangsmaterialer er for eksempel palmeolje, jordnøttolje, ricinusolje og spesielt beteolje. Karboksylsyrer av animalsk opprinnelse er spesielt tilsvarende blandinger av fiskeoljer som sildeolje.

En ytterligere interessant klasse av esteroljer som kan medanvendes som blandingskomponent innenfor rammen av oppfinnelsen er ved romtemperatur flytedyktige estere med flammepunkt over 80<*>C, av c1_5-monokarboksylsyrer og en-og/eller flerfunksjonene alkoholer som fortrinnsvis imidlertid også er flyte- og pumpedyktige i temperaturområdet 0 til 5°C. Egnet er derved spesielt tilsvarende estere av disse laverekarboksylsyrer med monofunksjonelle alkoholer med minst 8 C-atomer og/eller estere av disse syrer med to- til fireverdige alkoholer med fortrinnsvis 2-6 karbonatomer. Som esterdannende syrekomponenter av denne type egner seg av praktiske grunner spesielt eddiksyre. Måltall for reologi og flyktighet henholdsvis størkningsverdiene for foretrukne estere i denne underklasse tilsvarer de ovenfor nevnte verdier.

Egnet som blandingskomponent fra denne underklasse er spesielt estere av monofunksjonelle alkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse hvis kjedelengde når det foreligger overveiende alifatisk mettede alkoholer, ligger i området Cg_15> når det gjelder en- og flere ganger olefinisk umettede alkoholer imidlertid også kan ligge ved høyere C-tall, for eksempel ved ca. 034- Enkeltheter finnes i N0-søknad 913 239.

Egnede blandingskomponenter er til slutt imidlertid de i N0-søknad 913 240 beskrevne estere av monokarboksylsyrer av syntetisk og/eller naturlig opprinnelse med 6-11 C-atomer og en- og/eller flerfunksjonene alkoholer som fortrinnsvis også er flyte- og pumpedyktige i temperaturområdet fra 0 til 5"C. For å fullstendiggjøre oppfinnelsens beskrivelse henvises det således til de nevnte NO-patentskrifter.

Egnede blandingskomponenter også for oppfinnelsens lære er til slutt i det minste i utstrakt grad vannuoppløsellge alkoholer av utpreget oleofil karakter slik de beskrives som oljefase eller i det minste som bestanddel av en lukket oljefase av slike vann-i-olje-invert-emulsjoner i NO-søknad 913042. I den grad de berører foreliggende oppfinnelse henvises det dertil.

Innenfor rammen av oppfinnelsen faller også flerstoff-blandinger som sammen med de ifølge oppfinnelsen definerte etere kan inneholde en eller flere av de her enkeltvis oppførte blandingskomponenter. Derved kan man i prinsippet anvende hvilke som helst blandinger så lenge de oppfyller de reologiske hovedkrav for invert-boreslam av den her beskrevne type. Som eksempler på slike flerkomponentblandinger skal nevnes materialer på basis av forskjellige typer esteroljer eller også i tillegg mineraloljeholdige stoffblandinger.

Som ytterligere blandingskomponenter i invert-borevæsken kommer i betraktning alle vanlige blandingsbestanddeler for kondisjonering og for praktisk anvendelse av invert-boreslammene, slik de kommer til anvendelse efter dagens praksis med mineralolje som kontinuerlig oljefase. Ved siden av den disperse fase kommer her i betraktning spesielt emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver, viskositetsdannere og alkalireserver.

I en viktig utførelsesform anvendes det oleofile basiske aminforbindelser som additiv sammen med esteroljene slik de i detalj er beskrevet i det innledningsvis nevnte NO-søknad 913041. For enkelhets skyld henvises det til denne hva detaljer angår.

Hvis det innenfor oppfinnelsens ramme anvendes esteroljer som blandingskomponenter, herved spesielt esteroljer på basis av karboksylsyrer med minst 6 C-atomer, kan det være hensiktsmessig i boreslammet ikke å anvende vesentlige mengder sterkt hydrofile baser av uorganisk og/eller organisk art. Kalk kan på virkningsfull måte medanvendes som alkalireserve. Det er i dette tilfellet imidlertid hensiktsmessig å begrense den maksimalt anvendte kalkmengde til ca. 2 lb/bbl, hvorved det kan være foretrukket å arbeide med boreslamoppfyllinger av kalk som ligger noe derunder, for eksempel altså i området 1 til 1,8 lb/bbl (kalk/borevæske). Ved siden av eller i stedet for kalken kan man anvende andre alkalireserver av kjent type. Nevnes her skal spesielt de mindre basiske metalloksyder av typen sinkoksyd. Også ved anvendelse av slike syrefangere må man imidlertid passe på ikke å anvende for store mengder for å forhindre en uønsket for tidlig endring av boreslammet, forbundet med en viskositetsstigning og derved forverring av de reologiske egenskaper. På grunn av den her diskuterte spesialitet ifølge oppfinnelsen forhindrer man eller innskrenker i det minste i vesentlig grad uønskede mengder av meget virksomme olje-i-vann-emulgatorer, slik at de gode reologiske verdier også kan opprettholdes ved den termiske endring i drift i tilstrekkelig lang tid.

Videre gjelder det følgende:

Invert-boreslam av den her beskrevne type inneholder vanligvis, sammen med den kontinuerlige oljefase, den findispergerte vandige fase i mengder på 5 til 45 vekt-# og fortrinnsvis i mengder på 5 til 25 vekt-5é. Området på 10 til 25 vekt-# dispergerte fase har en litt spesiell betydning.

For reologien til foretrukne invert-boreslam innenfor oppfinnelsens kontekst gjelder følgende reologiske data: plastisk viskositet (PV) i området 10-60 mPas, foretrukket 15-40 mPas, flytgrense (Yield Point YP) i området 5-40 lb/100 ft2 , fortrinnsvis 10-25 lb/100 ft2 , alt bestemt ved 50' C. (Omregningsfaktor: 1 lb/100 ft<2> = 2,0885 Pa). For bestemmelsen av denne parameter, for den derved anvendte målemetode samt for den forøvrige vanlige sammensetning av de her beskrevne invert-boreslam gjelder det som er angitt i den kjente teknikk som er angitt innledningsvis og utførlig beskrevet for eksempel i håndboken "Manual Of Drilling Fluids Technology" fra firma NL-Baroid, London, GB, spesielt under kapitlet "Mud Testing -Tools and Techniques" samt "Oil Mud Technology". Som en konklusjon kan man her for å full-stendiggjøre oppfinnelsens beskrivelse si følgende: I praksis brukbare emulgatorer er systemer som er egnet for dannelse av den krevede vann-i-olje-emulsjon. I betraktning kommer spesielt utvalgte oleofile fettsyresalter, for eksempel slike på basis av amidoaminforbindelser. Eksempler på slike er beskrevet i det allerede nevnte US-PS 4 374 737 og den der anførte litteratur. En spesielt egnet emulgator-type er den som er kommersielt tilgjengelig fra firma NL Baroid under handelsnavnet "EZ-mul".

Emulgatorer av den her beskrevne type finnes i handelen som høykonsentrerte aktiv-bestanddelpreparater og kan finne anvendelser i mengder på 2,5-5 vekt-*, spesielt i mengder på 3-4 vekt-*, hele tiden beregnet på oljefasen.

Som væsketaps-additiv og dermed spesielt for dannelse av et tett belegg på borehullveggene med en i utstrakt grad væskeugjennomtrengelig film, anvendes i praksis spesielt hydrofobert lignitt. Egnede mengder ligger for eksempel innen området 15-20 lb/bbl eller i området 5-7 vekt-*, beregnet på olj efasen.

I boreslam av den her beskrevne type er den vanligvis anvendte viskositetsdanner en kationisk, modifisert fin-fordelt bentonitt som kan anvendes spesielt i mengder på 8-10 lb/bbl eller i området 2-4 vekt-*, beregnet på oljefasen. Det i vanlig praksis vanligvis anvendte tyngdegivende middel for å innstille den nødvendige trykkutjevning er barytt, hvis tilsetningsmengde må tilpasses de tilsiktede betingelser ved boringen. Det er for eksempel mulig å forhøye den spesifikke vekt for boreslammet til verdier i området opptil 2,5 og fortrinnsvis til verdier i området 1,3-1,6, ved tilsetning av barytt.

Den disperse fase blir i invert-boreslam av den her angjeldende type fylt med oppløselige salter. Overveiende anvendes her kalsiumklorid og/eller kaliumklorid, hvorved metning av den vandige fase ved romtemperatur med det oppløselige salt er foretrukket.

De ovenfor nevnte emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer tjener også til å forbedre oljefornetningsevnen til de uorganiske tyngdegivende materialer. Ved siden av de allerede nevnte aminoamider skal også som ytterligere eksempel nevnes alkylbenzosulfonater samt imidazolinforbindelser. Ytterligere opplysninger med henblikk på den kjente teknikk finnes i GB 2 158 437, EP 229 912 samt DE 32 47 123.

Oppfinnelsen skal illustreres nærmere under henvisning til de følgende eksempler (der 1 lb/100 ft<2> = 2,0885 Pa):

Eksempel 1

Det fremstilles et invert-slam med et olje:vann-forhold på 90:10 i henhold til følgende resept:

På invert-boreslammet bestemmer man først ved viskosi-tetsmåling ved 50°C på ikke-aldret materialet den plastiske viskositet, PV, flytgrensen, YP, samt gelstyrken efter 10 sekunder og efter 10 minutter.

Derefter aldres invert-boreslammet i 16 timer ved 125°C i autoklaver i såkalte "Roller-oven" for å bestemme temperatur-innflytelsen på emulsjonsstabiliteten. Derefter bestemmer man på ny viskositetsverdien ved 50°C.

De fastslåtte verdier på ikke-aldret og på aldret materiale er som følger:

HTHP-væsketaps-verdi efter aldring lik 4 ml.

Eksempel 2

Det fremstilles et invert-boreslam med et olje/vann-forhold på 80:20 i henhold til følgende resept:

De fastslåtte verdier på ikke-aldret og på aldret materiale er som følger:

HTHP-væsketapsverdi efter aldring lik 1 ml.

Eksemplene 3- 5

I de følgende eksempler fremstilles det invert-boreslam med et olje:vann-forhold på 90:10 i henhold til følgende resept:

Enkeltvis kommer følgende etere til anvendelse som oljefase:

Eksempel 3: Cg-O-Cg

Eksempel 4: Ciq-O-Ciq

Eksempel 5: di-isotridecyleter

De på ikke-aldrede og aldrede borespylevæsker målte viskositet sverdier er sammenfattet nedenfor. Derved bestemmes aldringen en gang efter 16 timer ved 125°C og i et ytterligere forsøk efter 72 timer ved 125°C.

Eksempel 3

Eksempel 4

Forsøkssatsene for dette eksempel oppnås på følgende måte: For aldringen over et tidsrom på 72 timer anvender man et boreslam med den angitte reseptur hvor til det i tillegg er satt 2 g av utpreget oleofilt amin (handelsprodukt "Araphen G2D" fra søkerens firma). Man bestemmer følgende verdier:

Eksempel 5

Claims (16)

1. Vann-i-olje-emulsjons-boreslam som er egnet for en miljø-vennlig utnyttelse av jordolje- henholdsvis jordgassforekomster og som i en kontinuerlig oljefase inneholder en dispergert vandig fase sammen med vanlige, ytterligere hjelpestoffer, for eksempel emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver og alkalireserver, karakterisert ved at det som kontinuerlig oljefase eller oppløst i økologisk godtagbare, vannuoppløsellge oljer inneholder en tilsetning av i vesentlig grad vannuoppløsellge etere av enverdlge alkoholer, hvorved den angjeldende oljefase i temperaturområdet på 0 til 5°C er flyte- og pumpbare og oppviser flammepunkter over 80°C.

2. Boreslam ifølge krav 1, karakterisert ved at det som økologisk godtagbare oljer i det minste delvis inneholder esteroljer, spesielt av monokarboksylsyrer og en-og/eller toverdige alkoholer.

3. Boreslam ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at det oppviser en plastisk viskositet (PV) i området 10-60 mPas og en flytegrense (Yield Point, YP) i området 4,362 - 83,54 Pa (5-40 lb/100 ft2 ), hver gang bestemt ved 50°C.

4. Boreslam ifølge kravene 1 til 3, karakterisert ved at esteroljer, ved medanvendelse av økologisk godtagbare oljer i den kontinuerlige oljefase, utgjør minst en tredjedel, fortrinnsvis imidlertid den overveiende andel av disse økologisk godtagbare oljer.

5. Boreslam ifølge kravene 1 til 4, karakterisert ved at dets dispergerte vannandel utgjør 5-45 vekt-*, fortrinnsvis 10-25 vekt-* og spesielt inneholder salter av typen CaCl2 og/eller KC1 i oppløst tilstand.

6. Boreslam ifølge kravene 1 til 5, karakterisert ved at oljefasen i slammet i temperaturområdet fra 0 til 5°C oppviser en Brookfield-RVT-viskositet under 50 mPas, fortrinnsvis imidlertid under 40 mPas.

7. Boreslam ifølge krav 1 til 6, karakterisert ved at det inneholder vannuoppløsellge etere av enverdlge alkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse med minst 4 C-atomer, fortrinnsvis minst 6 C-atomer i alkoholresten med et flammepunkt over 80°C, som oljefase eller bestanddel av oljefasen av vann-i-olje-emulsjons-boreslam, og som hvis ønskelig, oppviser ytterligere tilsetningsstoffer og som er egnet for miljøskånende utnyttelse av for eksempel jordolje- henholdsvis jordgassforekomster.

8. Boreslam ifølge krav 1 til 7, karakterisert ved at det i det minste delvis inneholder esteroljer som er flyt- og pumpbare i temperaturområdet 0 til 5°C for blanding med de vannuoppløsellge etere som økologisk godtagbar vannuoppløselig olje.

9. Boreslam ifølge kravene 1 til 8, karakterisert ved at det inneholder en esterolje hvis esterdannende alkoholkomponenter avledes fra en- og/eller toverdige alkoholer og derved fortrinnsvis er slik valgt at det heller ikke i praktisk anvendelse under partiell esterforsåpning utløses noen toksikologisk, spesielt inhaleringstoksikologisk risiko, som flyt- og pumpbare blandingskomponenter.

10. Boreslam ifølge kravene 1 til 9, karakterisert ved at de etere og fortrinnsvis også de eventuelt samtidig i blanding foreliggende esteroljer i boreslammene oppviser størkningsverdier (flyt- og størkningspunkt) under 0<*>C, fortrinnsvis under - 5' C og aller helst under -10°C, og derved oppviser flammepunkter på ikke under 90°C, fortrinnsvis imidlertid over 100°C.

11. Boreslam ifølge kravene 1 til 10, karakterisert ved at det inneholder etere, blandingsetere og/eller eterblandinger av enverdige alkoholer med opptil 24 C-atomer som også i det minste delvis kan være olefinisk umettede.

12. Boreslam ifølge kravene 1 til 11, karakterisert ved at det inneholder etere, blandingsetere og/eller eterblandinger av alkoholer med 8-18 C-atomer som kan være lineære og/eller forgrenede.

13. Boreslam ifølge kravene 1 til 12, karakterisert ved at eteren utgjør en vesentlig andel av den kontinuerlige oljefase og derved utgjør mer enn 10 vekt-* og fortrinnsvis mer enn 35 vekt-* av denne, eller eventuelt er tilsatt som additiv til den kontinuerlige oljefase i mengder på 0,1 til 10 vekt-*.

14. Boreslam ifølge kravene 1 til 12, karakterisert ved at det inneholder i vesentlig grad vannuoppløsellge esteroljer i form av en eller flere av følgende komponenter: estere av C^_g-monokarboksylsyrer og en- og/eller flerverdlge alkoholer, estere av monokarboksylsyrer av syntetisk og/eller naturlig opprinnelse med 6-11 C-atomer og en- og/eller flerverdlge alkoholer, estere av alifatiske, mettede monokarboksylsyrer med 12-16 C-atomer og enverdlge alkoholer med 6-12 C-atomer, estere av olefinisk en- og/eller flere ganger umettede karboksylsyrer med 6-24 C-atomer og enverdlge alkoholer med 6-12 C-atomer.

15. Boreslam ifølge kravene 1 til 14, karakterisert ved at det eventuelt inneholder kalk som begrenses til maksimalt 5,706 g/l (2 lb/bbl) boreslam ved anvendelse av esteroljer på basis av karboksylsyrer med minst 6 C-atomer.

16. Boreslam ifølge kravene 1 til 15, karakterisert ved at det inneholder etere i den findispergerte, vandige fase i mengder på 5-45 vekt-*, fortrinnsvis 5-25 vekt-*.