NO171601B - Mineraloljefritt vann-i-olje-boreslam - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår mineraloljefritt, vann-i-olje-boreslam.

Foreliggende oppfinnelse beskriver vann-i-olje-boreslam på basis av esteroljer som utmerker seg ved høy økologisk forenelighet og samtidig gode stabilitets- og bruksegenskaper. Et viktig anvendelsesområde for de nye boreslam er offshore-boringer for utvinning av jordolje- og/eller jordgassforekomster, hvorved oppfinnelsen her spesielt tar sikte på å stille til disposisjon teknisk brukbare boreslam med høy økologisk forenelighet. Anvendelsen av de nye boreslam har spesiell betydning på det maritime området, er imidlertid ikke begrenset til dette. De nye boreslamsystemer kan generelt finne anvendelse også ved landbaserte boringer, for eksempel ved geotermiboringer, ved vannboring, ved gjennomføring av geovitenskapelige boringer og ved boring i bergverksindustrien. Generelt gjelder det også her at de ifølge oppfinnelsen utvalgte boreslam på esterbasis forenkler det økotoksiske problemområdet på vesentlig måte.

Flytende slamsystemer for nedføring av stenboringer under opphenting av utløst borkaks er spesielt begrensede for-tettede systemer med flytevne på vann- eller oljebasis. Disse sistnevnte systemer på oljebasis finner i praksis stadig økende betydning og her spesielt i området offshore-boringer eller ved gjennomtrenging av vannømfintlige sjikt.

Boreslam på oljebasis anvendes generelt som såkalte invert-emulsjonsslam som består av et trefase-system: olje, vann og findelte faststoffer. Det dreier seg herved om tilberedninger av typen vann-i-ol je-emulsjoner, det vil si at den vandige fase er fordelt heterogent og findisperst i den kontinuerlige oljefase. I det følgende kalles disse også "invertemul-sjoner". 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, væske-tapsadditiver, alkalireserver, viskositetsregulatorer og lignende. For enkeltheter på dette området henvises det spesielt til publikasjonen 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 siterte litteratur.

Boreslam ble til å begynne med bygget opp på dieselolje-fraksjoner med et innhold av aromater. For avgifting og reduksjon av den derved oppståtte økologiske problematikk ble det så foreslått å anvende i utstrakt grad aromatfrie hydrokarbonstoffraksjoner, i dag kjent som "non polluting oils", som kontinuerlig oljefase, det skal her henvises til den ovenfor angitte litteratur. Selv om man på denne måte også ved utelukkelse av de aromatiske forbindelser har oppnådd visse fremskritt, synes en ytterligere reduksjon av miljøproblematikken, utløst ved boreslam av den her beskrevne art, absolutt nødvendig. Dette gjelder spesielt ved nedføring av offshore-boringer for utvinning av jordolje- henholdsvis jordgassforekomster, fordi det marine øko-systemet er spesielt ømfintlig og reagerer på innføring av toksiske og vanskelig nedbrytbare stoffer.

Dagens teknologi har i en viss tid erkjent betydningen av oljefaser på esterbasis for å løse disse problemer. Således beskriver US-PS 4 374 737 og 4 481 121 oljebaserte borevæsker i hvilke ikke-forurensende oljer skulle kunne finne 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 eller animalsk opprinnelse om triglycerider av naturlige fettsyrer som som kjent har en høy miljøforenelighet og som har en tydelig overlegenhet overfor hydrokarbonfraksjoner, også når disse er aromatfrie, når det gjelder økologiske betraktninger.

Ganske interessant er det at det imidlertid ikke gis noe eksempel i de nevnte US-patenter på anvendelsen av slike naturlige esteroljer i invert-boreslam av den her beskrevne type. Generelt anvendes disse mineraloljefraksjoner som kontinuerlig oljefase.

De undersøkelser som ligger til grunn for foreliggende oppfinnelse har vist at de i den kjente teknikk studerte anvendelse av lett nedbrytbare oljer av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse ikke kommer i betraktning av praktiske grunner. De reologiske egenskaper for slike oljefaser kan ikke kontrolleres for de brede, i praksis krevede temperatur-områder fra på den ene side 0 til 5°C til på den annen side opptil 250°C og derover.

Læren ifølge US-PS 4 481 121 nevner i den generelle beskrivelsesdel som brukbar oljefase, ved siden av tri-glyceridene også et handelsprodukt "Arizona 208" fra firma Arizona Chemical Company, Wayne, New Jersey, ved hvilket det dreier seg om en renset isooktyl-monoalkoholester av høyrene talloljefettsyrer. En her for første gang nevnt ester av en enverdig alkohol eller enverdige karboksyl syrer nevnes som likeverdig med triglycerider av naturlig opprinnelse og/eller aromatfrie hydrokarbonfraksjoner.

Noen reproduserbare eksempler for anvendelse av en slik ester som enverdig komponent finnes ikke i dette US-patentet.

Læren i den nedenfor beskrevne oppfinnelse går ut fra den erkjennelse at det virkelig er mulig å fremstille oljebaserte invert-boreslam av den her beskrevne type på basis av esteroljer med høy miljøforenelighet som hva angår lagrings- og anvendelsesoppførsel tilsvarer de beste til nu kjente oljebaserte invert-boreslam og som i tillegg har den ytterligere fordel at de har en høyere miljøforenelighet. To vesentlige erkjennelser behersker derved oppfinnelsens lære: For oppbygging av mineraloljefrie, oljebaserte invert-slam er de i form av naturlige oljer forekommende triglycerider ikke egnet. Brukbare er imidlertid de fra disse oljer henholdsvis fetter stammende estere av de enverdige karboksylsyrer med enverdige alkoholer. Den andre vesentlige erkjennelse er at esteroljene av den her beskrevne type i bruk ikke oppfører seg på samme måte som de til nu anvendte mineralol jef rak-sjoner på ren hydrokarbonbasis. De her angjeldende esteroljer av enverdige komponenter undergår i bruk en partiell hydrolyse. Herved dannes det frie fettsyrer. Disse reagerer i sin tur med de i boreslam av den her beskrevne type alltid med foreliggende alkaliske bestanddeler, for eksempel med de for korrosjonsbeskyttelse anvendte alkalireserver, til de tilsvarende salter. Salter av sterkt hydrofile baser og de i fettene henholdsvis oljene av naturlig opprinnelse hyppig påtreffbare syrer i området C^,_24 er imidlertid som kjent forbindelser med forholdsvis høye HLB-verdier som spesielt fører til innstilling og stabilisering av olje-i-vann-emulsjoner. Vaske- og rengjøringsteknikken anvender dette som kjent i stort omfang. Dannelsen av uønsket store mengder av slike olje-i-vann-emulgatorsystemer må imidlertid innvirke på de i henhold til oppfinnelsens målsetning krevede vann-i-olje-emulsjoner og derved føre til forstyrrelser. Nedenfor beskrives hvordan man på tross av disse system-iboende vanskeligheter i praksis kan komme til utnyttbare invert-boreslam på basis av esteroljer.

Gjenstand for foreliggende søknad er i henhold til dette et mineraloljefritt vann-i-olje-boreslam som er egnet for miljøvennlig offshore-utvinnelse av jordolje- henholdsvis jordgassforekomster og som i en kontinuerlig oljefase på basis av esteroljer inneholder en dispergert, vandig fase sammen med emulgatorer, fortykningsmidler, tyngdegivende midler, væske-tapsadditiver og eventuelt ytterligere vanlige tilsetningsstoffer, og dette slam karakteriseres ved at oljefasen i det vesentlige består av estere av enverdige alkoholer med 2-12 C-atomer og alifatisk mettede monokarboksylsyrer med 12-16 C-atomer, hvorved disse estere i oljefasen i temperaturområdet 0 til 5°C, oppviser en Brookfield-RVT-viskositet på ikke over 50 mPas.

I en spesielt foretrukket utførelsesform anvendes esteroljer som i det minste overveiende, det vil si minst 50-5156, går tilbake til alifatisk<e> C.^^^-monokarboksylsyrer, hvorved slike esteroljer kan være spesielt egnet som i det minste i en mengde av 60 vekt-#, beregnet på den foreliggende karboksylsyreblanding, er estere av slike alifatiske c^2-14~ monokarboksylsyrer.

I en viktig utførelsesform av oppfinnelsen foreligger det i esteroljen utelukkende mettede alifatiske monokarboksylsyrer med det nevnte brede området på ^ 12— lb' s' Pes^ e^' t imidlertid området ^^2—14* Medanvendelsen av estere av andre karboksylsyrer i høyst omtrent samme mengde og fortrinnsvis i mindre mengder kan være av fordel. I betraktning kommer her spesielt korterekjedede alifatiske monokarboksylsyrer henholdsvis deres estere og/eller estere av lengrekjedede karboksyl syrer. I dette sistnevnte tilfellet med medanvendelsen av estere av lengrekjedede karboksylsyrer er da imidlertid den i det minste delvise anvendelse av tilsvarende en- og/eller flere ganger olefinisk umettede lengrekjedede karboksylsyre-derivater, foretrukket. I denne utførelsesform kommer, som blandingskomponenter, fremfor alt en- og/eller flere ganger olefinisk umettede monokarboksylsyrer innen området C16_24 og spesielt Ci<g_>22 i betraktning. ;I henhold til en viktig og nedenfor utførlig diskutert foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, gir man ved anvendelsen av de her definerte esteroljer avkall på medanvendelsen av vesentlige mengder av sterke hydrofile baser som alkalihydroksyd og/eller dietanolamin i det ferdige invert-boreslam. ;Invert-boreslam med en kontinuerlig oljefase i henhold til den kjente teknikk inneholder som kjent alltid en alkalireserve, spesielt for beskyttelse mot innbrudd av CO2 eller H2S i boreslammet og dermed for beskyttelse av metalldelene i borestrengen mot korrosjon. En brukbar alkalireserve er innenfor oppfinnelsens ramme tilsetning av kalk (kalsium-hydroksyd henholdsvis "lime") eller medanvendelse av svakere basiske metalloksyder, for eksempel av typen sinkoksyd og/eller andre sinkforbindelser. Enkeltheter når det gjelder disse elementer skal diskuteres nærmere nedenfor. Først skal imidlertid de esteroljer som anvendes i oppfinnelsen diskuteres og som i henhold til intensjonene utelukkende eller i det minste overveiende skal danne den kontinuerlige oljefase i invert-boreslammene. ;De i oppfinnelsens slam anvendte esteroljer av enverdige alkoholer og utvalgte monokarboksylsyrer kan være avledet fra uforgrenede eller forgrenede hydrokarboner. Estrene av de tilsvarende rettkjedede syrer har spesiell betydning. Mettede monokarboksylsyrer innen området c^2—16' °^ spesielt området ^12—14 ^an c*anne esteroljer med enverdige alkoholer med det ifølge oppfinnelsen definerte karbonantall, og som har tilstrekkelige reologiske egenskaper selv helt ned til temperaturer i området 0 til 5°C og som spesielt er flyte- og pumpedyktige ved disse temperaturer. Foretrukne estere for oljefasen i boreslam er innenfor oppfinnelsens konsept mettede komponenter som i temperaturområdet 0 til 5°C har en Brookfield-RVT-viskositet innen området ikke over 50 mPas og fortrinnsvis ikke over 40 mPas. Ved valg av egnede komponenter ved esterdannelsen er det mulig å innstille viskositeten i det nevnte temperaturområdet fra 0 til 5°C på verdier på høyst 30 mPas, fortrinnsvis innen området, 10-20 mPas. Det er innlysende at det her foreligger viktige fordeler for arbeidet i det marine området der det kan være meget lave temperaturer i omgivelsesvannet.

De ifølge oppfinnelsen anvendte esteroljer på basis av utvalgte individuelle komponenter eller på basis av ester-blandinger har i de foretrukne utførelsesformer størknings-verdier (flytpunkt og størkningspunkt) på under -10"C og fortrinnsvis under —15°C. På tross av denne høye bevegelighet ved lave temperaturer er det ved oppfinnelsens foreskrevne molekylstørrelse for esteroljene sikret at disse har tilstrekkelig høye flammepunkter. De ligger ved minst 80°C, overskrider dog generelt temperaturgrensen på 100°C. Foretrukket er esteroljer som har flammepunkt over 150-160°C, hvorved det kan fremstilles esteroljer av den beskrevne type hvis flammepunkt ligger ved 185°C eller høyere.

I en ytterligere viktig utførelsesform er esteroljene innen oppfinnelsens krevede område for de mettede monokarboksylsyrer c12-16 av overveiende vegetabilsk materiale. Karboksylsyrer henholdsvis karboksylsyreblandinger med et overveiende innhold av mettede monokarboksylsyrer innen det angitte området kan for eksempel oppnås fra naturlig voksende kilder oppnåelige triglycerider som kokos-, palmekjerne- og/eller babassuolje. Fettsyreblandinger av slik opprinnelse inneholder som regel en begrenset mengde av lavere fettsyrer ^6—10 som Senerel't ligger ved ca. 1556. Dominerende er innholdet av C^g^^-syrer som som regel ligger ved minst 5056 og vanligvis ved 6056 eller mer av karboksylsyreblandingen. Den gjenværende underordnede del faller på høyere fettsyrer hvorved de umettede komponenter tilkommer en betydelig rolle i dette området. Karboksylsyreblandinger av denne type fører altså allerede på grunn av den av naturen gitte struktur lett til materialer med tilfredsstillende reologiske egenskaper.

Som blandingskomponenter som likeledes er av naturlig opprinnelse kommer i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen spesielt enverdige esteroljer i betraktning, slik de for eksempel er beskrevet i NO-søknad 912337. Innenfor den her beskrevne lære anvendes disse blandingskomponenter imidlertid i dag fortrinnsvis I mindre mengder (maksimalt 49#, beregnet på esteroljeblandingen). For å fullføre oppfinnelsens beskrivelse skal denne klasse av de mulige blandingskomponenter kort beskrives. Videreførende enkeltheter kan leses fra den paralleltløpende sak.

Ved disse mulige blandingskomponenter dreier det seg om estere av enverdige alkoholer med 2-12 C-atomer og olefinisk en- eller flere ganger umettede monokarboksylsyrer med 16-24 C-atomer. Også her kan karboksylsyrene avledes fra rette eller forgrenede hydrokarbonkjeder hvorved nok en gang de rette syrer har en spesiell betydning. Estere med den her angjeldende høyere kjedelengde er flyt- og pumpbare ved temperaturer ned til området 0 til 5°C når en tilstrekkelig grad av olefinisk umettede esterbestanddeler er sikret. I den foretrukne utførelsesform anvendes det i tillegg i henhold til dette estere av denne type som blandingskomponenter som i en mengde av mer enn 70 vekt-56 og fortrinnsvis mer enn 80 vekt-$6 avleder seg fra olefinisk umettede karboksylsyrer fra området ^i6—24' Viktige naturlige utgangsstoffer gir karboksylsyreblandinger som inneholder minst 90 vekt-% olefinisk umettede karboksylsyrer innen det her nevnte C-området. De umettede karboksylsyrer kan derved være en- eller flere ganger olefinisk umettede. Ved anvendelse av karboksylsyrer henholdsvis karboksylsyreblandinger av naturlig opprinnelse spiller ved siden av den enkle etyleniske dobbeltbinding i molekylet spesielt den andre og i under-ordnet grad også den tredje etyleniske dobbeltbinding pr. karboksylsyremolekyl en viss rolle.

Disse som blandingskomponenter anvendte estere av umettede monokarboksylsyrer med høyere C-kjedetall har fortrinnsvis i seg selv størkningsverdier (flyte- og størkningspunkt) på under -10°C og spesielt under -15^. På grunn av molekyl-størrelsen ligger flammepunktet også for disse blandingskomponenter i det ønskede området, det vil si minst over 80°C, fortrinnsvis over 100°C og aller helst over 160°C. Blandingskomponenter av denne type hør i den foretrukne utførelsesform oppvise Brookfield-RVT-viskositeter på Ikke over 55 mPas og fortrinnsvis verdier på høyst 45 mPas i temperaturområdet 0 til 5°C.

Det foreligger to underklasser av anvendelige, umettede esteroljer av spesiell betydning ifølge oppfinnelsen.

Den første av disse underklasser går ut fra umettede cifc_24~ monokarboksylsyrer som ikke er mer enn 35% to- og eventuelt flere ganger olefinisk umettede. Her er altså Innholdet av flere ganger umettede karboksylsyrer i esteroljen forholdsvis begrenset. Foretrukket er innenfor rammen av denne underklasse imidlertid karboksylsyrerester med minst 60 vekt-% en gang olefinisk umettethet.

Til forskjell fra den ovenfor beskrevne første underklasse avledes den andre i praksis betydningsfulle underklasse av esteroljer fra slike C^^_2^-monokarboksylsyreblandinger som i en mengde av mer enn 45 vekt-£ og derved fortrinnsvis mer enn 55 vekt-56 avledes fra to- eller flere ganger olefinisk umettede syrer innen det gitte karbontallområdet.

De viktigste, etylenisk enkeltumettede karboksylsyrer for det her angjeldende området er heksadecensyre (palmitolein-syre C^), oljesyre (C^g), den beslektede ricinolsyre (C^g) og erukasyre (C22)- Den viktigste to ganger umettede karboksylsyre innen det her beskrevne området er linolsyre (C^g) og den viktigste tre ganger etylenisk umettede karboksylsyre er linolensyre (C^g).

Som blandingskomponenter kan man anvende utvalgte forbindelser av typen umettet karboksylsyre/monoalkohol-ester. Et eksempel på dette er for eksempel estere av oljesyre, for eksempel av typen oljesyreisobutylester. Av hensyn til reologien i systemet og/eller av tilgjengelighetsgrunner er det hyppig ønskelig å anvende syreblandinger.

Planteoljer av naturlig opprinnelse slik det for eksempel oppstår ved forsåpning henholdsvis omforestring av blandinger av karboksylsyrer henholdsvis karboksylsyreestere av den ovenfor angitte første underklasse, er for eksempel palme-, jordnøtt-, ricinus- og spesielt beteolje. I betraktning kommer derved både beteolje med høyt innhold av erukasyre og også de moderne beteolje med et redusert innhold av erukasyre og derved et forhøyet oljesyreinnhold.

Karboksylsyreblandinger av den ovenfor nevnte andre underklasse er tilgjengelig i bredt omfang innenfor rammen av naturlige fettstoffer av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse. Klassiske eksempler på oljer med høyt innhold av karboksylsyrer i området ci^- is henholdsvis cié>_22 °^ samtidig minst 4 5Sé av minst to ganger etylenisk mettede karboksylsyrer er bomullsfrø-, soya—, solsikke- og linolje. Også de ved celluloseproduksjon isolerte talloljefettsyrer faller innenfor dette området. Et typisk animalsk utgangs-materiale for oppnåelse av tilsvarende karboksylsyreblandinger er fiskeolje, spesielt sildeolje.

For utvalget av de innenfor rammen av oppfinnelsen anvendte mettede esteroljer og spesielt også de sist beskrevne esteroljeblandinger skal man ta hensyn til at mettede karboksylsyreestere innen området C.^ og høyere C-antall kan ha sammenligningsvis høytliggende smeltepunkter og derved lett gi reologiske vanskeligheter. Ifølge oppfinnelsen kan det i henhold til dette være foretrukket at mettede karboksylsyrerester innen området C^—ig og høyere karbonantall foreligger i mengder på ikke mer enn 20 vekt-# og spesielt ikke mer enn 10 vekt-56.

Ubetenkelig er i motsetning til dette at det foreligger mettede karboksylsyrerester med C-antallsområdet under C-j^. Her kan det sogar i motsetning til det ovenfor anførte foreligge verdifulle blandingskomponenter for de ifølge oppfinnelsen valgte esteroljefaser. Deres estere er under de praktiske anvendelsesbetingelser like lite oksydasjonsdyktige som de ifølge oppfinnelsen tilsiktede mettede hovedkompo-nenter innen området spesielt ^ 12— IA' ^e re°l°gis^e egenskaper for de lavere fettsyreestere begunstiger oppfinnelsens målsetning, nemlig å erstatte de i praksis alene anvendte rene hydrokarbonoljer I det minste delvis og fortrinnsvis overveiende eller sogar fullstendig, med esteroljer henholdsvis esteroljefraksjoner.

Alkoholrestene for estrene henholdsvis esterblandingene innenfor oppfinnelsens lære avledes fortrinnsvis fra rettkjedede og/eller forgrenede, mettede alkoholer, hvorved alkoholer med minst 4 C-atomer og spesielt alkoholer i området til 10 C-atomer har spesiell betydning. Alkoholene kan derved likeledes være av naturlig opprinnelse og er da vanligvis oppnådd fra de tilsvarende karboksylsyrer henholdsvis deres estere ved hydrerende reduksjon.

Både når det gjelder monoalkoholer og når det gjelder monokarboksylsyrer kan man i stedet for utgangsmaterialer av naturlig opprinnelse helt eller delvis anvende tilsvarende komponenter av syntetisk opprinnelse. Typiske eksempler på alkoholer er de tilsvarende oksoalkoholer (forgrenede alkoholer) henholdsvis de i henhold til Ziegler-metoden oppnådde lineære alkoholer. Likeledes kan spesielt i karboksylsyreblandinger foreliggende monokarboksylsyrekompo-nenter være avledet fra den petrokjemiske syntese. Fordeler ligger imidlertid i utgangsmaterialer av naturlig opprinnelse, spesielt med henblikk på de påviste lave toksiko-logiske verdier, den lette nedbrytbarhet og den lette tilgjengelighet. For den til slutt ønskede destruering av brukt oljeslam på naturlig måte, er det selvfølgelig av betydning at esteroljene av den her beskrevne art lar seg nedbryte både på aerob og anaerob måte.

En viktig begrensning er imidlertid forbundet med anvendelsen av disse esteroljer i invert-oljeslam av den her beskrevne type. Herved dreier det seg om den allerede innledningsvis nevnte vanskelighet at karboksylsyreestrene prinsipielt tenderer til hydrolyse og oppfører seg anderledes enn de til nu anvendte rene hydrokarboner på grunn av dette. Invert-boreslam av den her beskrevne type inneholder vanligvis, sammen med den kontinuerlige oljefase, den findispergerte vandige fase i en mengde på 5-45 vekt-56 og fortrinnsvis i mengder på 5-25 vekt-5é. Området på 10-25 vekt-56 dispergert fase kan ha spesiell betydning. For-utsetningen for sammensetning av konvensjonelle boreslam gjelder også for de her beskrevne invert-slam på esterbasis. Det er innlysende at det ved kontinuerlig praktisk drift kan inntre forstyrrelser av likevekten i flerfasesystemet, avhengig av en partiell esterforsåpning.

Situasjonen vanskeliggjøres ved at boreslammene av den her beskrevne type i praksis alltid inneholder en alkalireserve.

En viktig betydning har alkalireserven som korrosjonsbeskyttelse mot uventede innbrudd av sure gasser og spesielt CO2 og/eller H2S. Korrosjonsproblematikken på borestrengen krever en sikker innstilling av pH-verdiene i det minste til svakt alkalisk område, for eksempel pH-verdier på 8,5 til 9 og høyere.

I oljeslam på basis av rene hydrokarbonfraksjoner som oljefase anvendes det i praksis generelt og uten betenkelig-heter sterkt alkaliske og derved sterkt hydrofile tilsetningsstoffer av uorganisk eller organisk art. Spesiell betydning kan derved alkalihydroksyder og her spesielt natriumhydroksyd på den ene side og sterkt hydrofile organiske baser på den andre side, få, hvorved dietanolamin og/eller trietanolamin er spesielt vanlige tilsetningsmidler for å fange opp H2S-forurensninger. Ved siden og/eller i stedet for de her nevnte sterkt hydrofile uorganiske eller organiske baser, har også kalk (lime) eller videre svakere basiske metalloksyder, spesielt sinkoksyd eller sammenlignbare sinkforbindelser, en vesentlig betydning som alkalireserve. Nettopp kalk tilsettes i stort omfang som billig alkaliseringsmiddel. Derved blir det uten betenkelig-heter anvendt sammenligningsvis høye mengder som for eksempel kan ligge ved 5 til 10 lb/bbl (kalk/oljeslam) (omregningsfaktor:! lb/bbl = 2,8530 g/l), eller derover.

Anvendelsen av esterslam av den her beskrevne art krever med henblikk på disse variabler et avvik fra dagens praksis. Naturligvis må man også her sikre at pH-verdien for boreslammet holdes i det minste i det svakt alkaliske området og at det er til disposisjon en tilstrekkelig mengde alkalireserve for uventet innbrudd av spesielt sure gasser. Derved blir det til enhver tid passet på at esterhydrolysen ikke fremmes og/eller akselereres på uønsket måte på grunn av et slikt alkaliinnhold.

Således passer man i en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen på at det i oljeslammet ikke medanvendes vesentlige mengder av sterkt hydrofile baser av uorganisk og/eller organisk type. Spesielt gir oppfinnelsen avkall på medanvendelse av alkalihydroksyder eller sterkt hydrofile aminer av typen dietanolamin og/eller trietanolamin. Kalk kan på virkningsfull måte medanvendes som alkalireserve. Det er da imidlertid hensiktsmessig å begrense den maksimalt anvendte kalkmengde til ca. 2 lb/bbl, hvorved det kan være foretrukket å arbeide med boreslamfyll inger av kalk som ligger noe derunder, altså for eksempel i området 1 til 1,8 lb/bbl kalk pr. boreslam. Ved siden av eller i stedet for kalken kan man anvende andre alkalireserver av i og for seg kjent type. Nevnes her skal spesielt de mindre basiske metalloksyder av typen sinkoksyd samt andre sammenlignbare sinkforbindelser. Også ved anvendelse av slike syrefangere passer man imidlertid på ikke å tilsette for store mengder for å unngå en uønsket for tidlig aldring av bores1ammet, forbundet med en viskositetsstigning og derved en forringelse av de Teologiske egenskaper. Ved de her diskuterte spesielle trekk ved oppfinnelsen begrenser man dannelsen av uønskede mengder av høyvirksomme olje-i-vann-emulgatorer, eller I det minste begrenser denne dannelse slik at de gode Teologiske utgangsverdier også oppnås ved den termiske aldring i drift i tilstrekkelig lang tid. Her ligger, i forholdet til de til nu i forbindelse med teoretiske betraktninger gitte an-befalinger i den kjente teknikk, et avgjørende overskudd som overhode muliggjør den praktiske anvendelse av de lave toksiske egenskaper for de her angjeldende esteroljer.

De ifølge oppfinnelsen definerte og i temperaturområdet fra 0 til 5°C flyt- og pumpedyktige estere på basis av olefinisk umettede monokarboksylsyrer med 16-24 karbonatomer utgjør i den kontinuerlige oljefase av boreslammet generelt minst omtrent halvparten av oljefasen. Fortrinnsvis er imidlertid slike oljefaser som inneholder estrene henholdsvis esterblandingene som anvendes ifølge oppfinnelsen i en sterk overveiende andel og i en spesiell viktig utførelsesform av oppfinnelsen, praktisk talt består av slike esteroljer. Som blandingskomponenter for utblanding av esteroljer for anvendelse ifølge oppfinnelsen egner seg spesielt utvalgte andre esteroljefraksjoner som er beskrevet i NO-søknad 912337. Oppfinnelsen omfatter blandinger også med slike utvalgte andre esteroljer.

Foretrukne invert-boreslam innenfor oppfinnelsens ramme har de følgende reologiske data: plastisk viskositet (PV) i området 10-60 mPas, fortrinnsvis 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 bestemmel-sen av disse parametere, for de derved anvendte målemetoder samt for de forøvrig vanlige sammensetninger av de her beskrevne invert-boreoljeslam, gjelder det som er angitt i den kjente teknikk slik denne er nevnt ovenfor og slik det for eksempel er beskrevet utførlig i håndboken "Manual Of Drilling Fluids Technology" fra en av søkerne, Baroid Drilling Fluids, Inc., spesielt i kapitlet "Mud Testing-Tools and Techniques" samt "Oil Mud Technology", som er fritt tilgjengelig for den interesserte fagverden. Som en sammenfatning kan man her for å fullstendiggjøre beskrivelsen si følgende: For praktisk anvendelse brukbare emulgatorer er systemer som er egnet for dannelse av de krevede vann-i-olje-emulsjoner. I betraktning kommer spesielt utvalgte oleofile fettsyresalter, spesielt slike på basis av amidoaminforbindelser. Eksempler på slike er beskrevet i det allerede nevnte US-PS 4 374 737 og den der angitte litteratur. En spesielt egnet emulgator-type er det av Baroid Drilling Fluids, Inc., under handels-betegnelsen "EZ-Mul" markedsførte produkt.

Emulgatorer av den her beskrevne art er kommersielt til-gjengelige som høykonsentrerte aktiv-bestanddeltilberedninger og kan for eksempel finne anvendelse i mengder på 2,5-5 vekt-#, spesielt i mengder på 3-4 vekt-#, beregnet på oljefasen.

Som væsketapsadditiv og dermed spesielt for dannelse av et tett belegg på borehullveggene med en i utstrakt grad væske-ugjennomtrengelig film, anvendes i praksis spesielt organo-filt lignitt. Egnede mengder ligger for eksempel innen området 15-20 lb/bbl eller i området 5-7 vekt-56, beregnet på esteroljefasen.

I boreslam av den her beskrevne type er den vanligvis anvendte viskositetsdanner en kationisk, modifisert fin-fordelt organofil bentonitt som kan anvendes spesielt i mengder på 8-10 lb/bbl eller i området 2-4 vekt-£, beregnet på esteroljefasen. De i praksis vanligvis anvendte tyngdegivende midler for å innstille den nødvendige trykkutjevning er barytt, hvis tilsetningsmengder tilpasses de ventede betingelser i borehullet. Det er for eksempel mulig å heve den spesifikke vekt for boreslammet til verdier i området 2,5 og fortrinnsvis i området 1,3-1,6, ved tilsetning av barytt.

Den dispergerte, vandige fase fylles i invert-boreslam av den her angjeldende type, med oppløselige salter. Overveiende anvender man her kalsiumklorld og/eller kaliumklorid, hvorved metning av den vandige fase ved romtemperatur med det oppløselige salt, er foretrukket.

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

De på grunnlag av medanvendelse av esteroljer av den beskrevne type oppbygde boreslam utmerker seg i tillegg til de allerede skildrede fordeler ved en tydelig forbedret smøreevne. Viktig er dette spesielt når boringen for eksempel på store dyp avviker fra det loddrette. Den roterende borestreng kommer her lett i kontakt med borehullveggen og graver seg ved drift inn i denne. Esteroljer av den ifølge oppfinnelsen som oljefase anvendte type har en tydelig bedre smørevirkning enn de til nu anvendte mineraloljer. Her ligger en ytterligere viktig fordel som oppnås ifølge oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal illustreres nærmere under henvisning til de ledsagende eksempler (der 1 lb/100 ft<2> = 2,0885 Pa): Som esterolje for tildannelse av den kontinuerlige fase anvendes det i de følgende eksempler 1 og 2 samt sammen-ligningseksemplene 1 og 2, destillert laurinsyre/n-heksyl-ester. Det dreier seg herved om en hvitaktig-gul væske med et flammepunkt over 165°C, et flyt-punkt under -5°C, en densitet ved 20°C på 0,857-0,861, en jodtall og et syretall begge på under 1, et vanninnhold under 0, 3% og de følgende viskositetsdata (Brookfield mPas) i temperaturområdet:

-5°C 22,5 til 25,5; +2°C 15 til 18; +5°C 15 til 18;

+10°C ca. 15; 20°C 12 til 14.

Eksempel 1

På i og for seg kjent måte tildanner man et vann-i-olje-invert-boreslam av de nedenfor oppførte komponenter hvorefter viskos!tetsverdiene bestemmes på ikke-aldret og aldret materiale som følger: Måling av viskositeten ved 50°C i et Fann-35-viskosimeter fra firma Baroid Drilling Fluids, Inc. Man bestemmer på i og for seg kjent måte den plastiske viskositet (PV), flytgrensen (YP) samt gelstyrken (lb/100 ft2 ) efter 10 sekunder henholdsvis efter 10 minutter.

Målingene skjer både på ikke-aldret materiale og på det aldrede materialet hvorved aldringen skjer ved behandling i et tidsrom på 16 timer ved 125°C i autoklaver, i såkalte "Roller-Oven".

Den følgende sammensetning for boreslammet ble valgt:

I denne reseptur tilsvarer 1,35 g kalk grenseverdien på 2 lb/bbl.

De på ikke-aldret og på aldret materiale bestemte viskositet skjennetall er angitt i den følgende tabellariske sammenf atning.

Sammenl1gningseksempel 1

Invert-boreslammene i eksempel 1 ble satt sammen i samme mengdeandeler. Her blir imidlertid kalkinnholdet forhøyet til den tredobbelte mengde (3 g).

De på ikke-aldret og aldret materiale bestemte viskositets-kjennetall er oppsummert i den følgende tabell:

Eksempel 2

Men den samme esterolje tildanner man et spesielt sterkt tyngdegitt invert-boreslam i henhold til følgende reseptur:

Som i eksempel 1 bestemmer man materialkjennetallene på ikke-aldret og på aldret materiale. De fastslåtte verdier er satt sammen i den følgende tabellariske oversikt: 1 denne reseptur tilsvarer ca. 1,04 g kalk, grenseverdien på

2 lb/bbl.

Sammenllgningseksempel 2

Den meget tunge reseptur fra eksempel 2 tildannes nok en gang. Her blir dog kalkinnholdet hevet til den dobbelte verdi på 2 g.

På ny bestemmes kjennedata på ikke-aldret og aldret materiale. Disse data er oppført i den følgende oversikt:

I de følgende eksempler 3 og 4 anvendes som esterolje for tlldannelsen av den kontinuerlige oljefase en esterblanding av i det vesentlige mettede fettsyrer på palmekjernebasis samt 2-etylheksanol, som i langt overveiende grad er å føre tilbake til C12_14~fettsyrer og tilsvarer følgende spesifika-sjon:

Cg : 3,5 til 4,5 vekt-£

Cio: 3,5 til 4,5 vekt-Sé

C12: 65 til 70 vekt-£

C14: 20 til 24 vekt-SÉ

C^fc: ca. 2 vekt-£

Ciq: 0,3 til 1 vekt-56

Esterblandingen foreligger som en lysegul væske med et flammepunkt over 165°C, et flytpunkt under —10'C, en densitet ved 20°C på 0,86 og et syretall under 0,3. I lavtemperatur-området oppviser esterblandingen følgende viskositetsdata (Brookfield mPas): -5°C 20 til 22; 0'C 16 til 18; +5'C 13 til 15;

+10'C ca. 11; 20°C 7 til 9.

Eksempel 3

Som beskrevet ovenfor tildannes av de følgende komponenter et vann-i-olje-invert-boreslam og viskositetskjennedata for det oppnådde materialet bestemmes så på ikke-aldret og på aldret materiale.

Derved velges følgende sammensetning av boreslammet:

De på ikke-aldrede og aldrede materialer bestemte verdier er oppført i den følgende tabell:

Eksempel 4

Et 40% vann inneholdende vann-i-olje-invert-boreslam settes sammen under anvendelse av de sist beskrevne esteroljer i henhold til følgende reseptur:

De på ikke-aldret og på aldret materiale bestemte kjennetall for plastisk viskositet og for flytgrensen er som følger:

Claims (15)

1. Mineraloljefritt vann-i-olje-boreslam som er egnet for miljøvennlig offshore-utvinnelse av jordolje- henholdsvis jordgassforekomster og som i en kontinuerlig oljefase på basis av esteroljer inneholder en dispergert, vandig fase sammen med emulgatorer, fortykningsmidler, tyngdegivende midler, væske-tapsadditiver og eventuelt ytterligere vanlige tilsetningsstoffer, karakterisert ved at oljefasen i det vesentlige består av estere av enverdige alkoholer med 2-12 C-atomer og alifatisk mettede monokarboksylsyrer med 12-16 C-atomer, hvorved disse estere i oljefasen i temperaturområdet 0 til 5°C, oppviser en Brookfield-RVT-viskositet på ikke over 50 mPas.

2. Boreslam ifølge krav 1, karakterisert ved at det er innstilt lett alkalisk og derved inneholder en alkalireserve, hvorved det dog fortrinnsvis gis avkall på anvendelse av sterke hydrofile baser som alkalihydroksyd eller sterkt hydrofile aminer som dietanolamin.

3. Boreslam ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at det som alkalireserve foreligger kalk og/eller metalloksyder av typen sinkoksyd, hvorved kalkmengder innen området 5,706 g/l (2 lb/bbl) (kalk/boreslam) er foretrukket.

4. Boreslam ifølge kravene 1-3, karakterisert ved at de 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 ), alt målt ved 50'C.

5. Boreslam ifølge kravene 1-4, karakterisert ved at den dispergerte vannnandel utgjør 5-45 vekt-56 og fortrinnsvis 5-25 vekt-#, og spesielt inneholder salter av typen CaCl2 og/eller KC1 i oppløst tilstand.

6. Boreslam ifølge kravene 1-5, karakterisert ved at estrene av de mettede monokarboksylsyrer med 12-16 karbonatomer utgjør den overveiende andel av den kontinuerlige oljefase i boreslammet.

7. Boreslam ifølge krav 1 til 6, karakterisert ved at det inneholder esteroljer i en mengde av minst 60 vekt-#, beregnet på karboksylsyreblandingen, som er avledet fra estere av alifatiske C12_14-monokarboksylsyrer og hvis ønskelig, resten fra underordnede mengder kortkjedede alifatiske og/eller langkjedede og da spesielt en- og/eller flere ganger olefinisk umettede monokarboksylsyrer.

8 . Boreslam Ifølge krav 1 til 7, karakterisert ved at esteroljer i alkalisk innstilte boreslam har en alkalireserve, hvorved det som alkalireserve fortrinnsvis foreligger kalk og/eller metalloksyder av typen sinkoksyd.

Q7 * karakterisert ved Boreslam ifølge kravene l-8Vat esteroljene i boreslammet inneholder kalk som alkalireserve i en mengde av ikke mer enn 2 lb/bbl (5,706 g/l) (kalk/boreslam).

10. Boreslam ifølge kravene 1 til 9, karakterisert ved at det i slammets oljefase foreligger estere som i temperaturområdet fra 0 til 5°C oppviser en Brookfield-RVT-viskositet i området ikke over 50 mPas, fortrinnsvis Ikke over 40 mPas og helst høyst 30 mPas.

11. Boreslam ifølge kravene 1 til 10, karakterisert ved at estrene i slammet oppviser størknings-verdier (flyte- og stlvnepunkt) under -10°C, fortrinnsvis under -15"C, og oppviser flammepunkt på over 100"C og fortrinnsvis over 150°C.

12. Boreslam ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 11, karakterisert ved at de i esteren henholdsvis esterblandingen foreliggende karboksylsyrer i overveiende grad er rettkjedet og fortrinnsvis av vegetabilsk opprinnelse og spesielt stammer fra tilsvarende triglycerider som kokosolje, palmekjerneolje og/eller babassuolje.

13. Boreslam ifølge kravene 1 til 12, karakterisert ved at estrene foreligger i slammet sammen med den kontinuerlige oljefase som på esterbasis inneholder den f indispergerte, vandige fase i mengder på 5-45 vekt-56, fortrinnsvis i mengder på 5-25 vekt-#.

14. Boreslam ifølge kravene 1 til 13, karakterisert ved at alkoholrestene i estrene er avledet fra rettkjedede og/eller forgrenede, mettede alkoholer med fortrinnsvis 4-10 C-atomer.

15. Boreslam ifølge kravene 1 til 14, karakterisert ved at også alkoholkomponenten av esteroljene er av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse og er utvunnet ved reduktiv hydrering av tilsvarende karboksylsyreestere .