NO172501B

NO172501B - Vann-i-olje-boreslam inneholdende utvalgte lavkarboksylsyreesteroljer samt fremstilling derav

Info

Publication number: NO172501B
Application number: NO913239A
Authority: NO
Inventors: Heinz Mueller; Claus-Peter Herold; Stephan Von Tapavicza; Michael Neuss; Frank Burbach
Original assignee: Henkel Kgaa
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1993-04-19
Also published as: EP0386638B1; JP2834319B2; JPH04503965A; CA2047697A1; TR24748A; CA2047697C; NO913239L; ATE87020T1; EP0462160A1; IE63931B1; NO913239D0; BR9007192A; MX174249B; EP0386638B2; DK0386638T3; WO1990010682A1; DE3907391A1; ZA901759B; AU5182390A; DE59001025D1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår vann-i-olje-emulsjonsboreslam (såkalte invert-boreslam) på basis av esteroljer som utmerker seg ved høy økologisk godtagbarhet ved samtidig gode lagrings- og bruksegenskaper, og den angår også en fremgangsmåte for fremstilling av slike boreslam.

Et viktig anvendelsesområde for de nye boreslamsystemer er offshore-boringer for utnytting 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, men finner generelt anvendelse også ved landbaserte boringer, for eksempel ved geotermiske boringer, vann-boringer, ved gjennomføring av geovitenskapelige boringer eller videre også i bergverkssektoren. Prinsipielt gjelder det imidlertid at de økotoksiske problemer sterkt forenkles ved hjelp av oppfinnelsens utvalgte boreslam på esterbasis.

Boreslam på oljebasis anvendes generelt som såkalte invert-emulsjonsslam som består av et tre-fasesystem: 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 heterogent, findispergert fordelt i den lukkede oljefase. For stabilisering av det totale system og for innstilling av de ønskede bruksegenskaper, tas det sikte på et antall tilsetningsstoffer, spesielt emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver, alkalireserver og viskositetsregulerende stoffer. Når det gjelder enkeltheter, skal det spesielt henvises til P.A. Boyd et al. i "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 nevnte litteratur.

Dagens teknologi har i lang tid erkjent betydningen av oljefaser på esterbasis for å løse denne problematikk. Således beskriver US-PS 4 374 737 og 4 481 121 oljebaserte boreslam 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 omgi vel sesf ordragelighet og som i forhold til hydrokarbonfraksjoner, også når disse er aromatfrie, har overlegne egenskaper med henblikk på økologiske betraktninger .

Interessant nok er det imidlertid intet eksempel i de ovenfor nevnte TJS-patenter på anvendelse av slike naturlige esteroljer i invert-boreslam av den her nevnte type. Hele tiden nevnes det mineraloljefraksjoner som lukket oljefase.

Olje av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse kommer ikke i betraktning av praktiske grunner. De reologiske egenskaper for slike oljefaser er for de brede i praksis krevede temperaturområder på 0 til 5°C på den ene side og opptil 250°C og derover på den annen side, ikke å forene.

Esteroljer av den her beskrevne art oppfører seg i virkelig-heten ikke på samme måte som de til nu anvendte mineraloljefraksjoner på ren hydrokarbonbasis. Esteroljer undergår i praktisk bruk også, spesielt i vann-i-olje-invert-boreslam, en partiell hydrolyse. Derved dannes det frie karboksylsyrer. NO-171 562B og NO-171 601B beskriver de derved utløste problemer og gir forslag for løsning av problemene.

Gjenstand for disse eldre patenter er anvendelsen av esteroljer på basis av hver gang utvalgte monokarboksylsyrer henholdsvis monokarboksylsyreblandinger og enverdige alkoholer med minst 2, fortrinnsvis minst 4 C-atomer. De eldre søknader beskriver at man med de der beskrevne estere henholdsvis esterblandinger med enverdige reaktanter ikke bare kan innstille tilfredsstillende reologiske egenskaper i det friske boreslam, men at det også er mulig å arbeide under medanvendelse av utvalgte kjente alkalireserver i boreslammet og på denne måte å hindre uønsket korrosjon. Som alkalireserve tar man sikte på tilsetning av kalk (kalsium-hydroksyd henholdsvis kalk (lime)) og/eller medanvendelse av sinkoksyd eller sammenlignbare sinkforbindelser. Derved er det imidlertid hensiktsmessig med en ytterligere begrensning. Hvis man i praktisk bruk skal forhindre den uønskede fortykkelse av de oljebaserte invert-slamsystemer, må man begrense mengden av det alkaliserende tilsetningsstoff og spesielt kalkmengden. Den tilsiktede største mengde er i henhold til det som sies de nevnte eldre søknader satt til 5,706 g/l (2 lb/bbl).

Foreliggende oppfinnelses lære tar spesielt sikte på å unngå den til slutt ovenfor beskrevne problematikk ved at det anvendes en klasse av esteroljer i boreslam av den nevnte art som ved den alltid opptredende, begrensede hydrolyse av esteren danner uproblematiske karboksylsyrer henholdsvis karboksylsyresalter. Den tekniske gjennomføring av denne tanke ligger i valget av esteroljer som går tilbake på lavere karboksylsyrer med 1-5 karbonatomer. Spesiell betydning kan her de tilsvarende estere av eddiksyre ha. De ved den partielle hydrolyse av esteroljene oppståtte acetatsalter har ingen emulgerende virkninger som kan forstyrre vann-i-olje-systemet i vesentlig grad.

Foreliggende oppfinnelse angår i henhold til dette vann-i-ol je-boreslam som er egnet for miljøvennlig utnyttelse av jordolje- henholdsvis jordgassforekomster og som i en lukket oljefase inneholder en dispergert, vandig fase sammen med emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver og eventuelt ytterligere vanlige tilsetningsstoffer, og disse slam karakteriseres ved at oljefasen inneholder estere av C^g-monokarboksyl syrer med en- og/eller flerverdige alkoholer som er hellbare ved romtemperatur og som har flammepunkt over 80°C, eventuelt i blanding med andre økologisk forenelige forbindelser, spesielt ikke-forurensende oljer.

Oppfinnelsen angår som antydet innledningsvis også en fremgangsmåte for fremstilling av vann-i-olje-emulsjonsboreslam som er egnet for miljøvennlig utnyttelse av jordolje- henholdsvis jordgassforekomster og som i en lukket oljefase inneholder en dispers vandig fase sammen med emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver og eventuelt ytterligere vanlige tilsetningsstoffer, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at det anvendes estere av C1_g-monokarboksylsyrer og en- og/eller flerverdige alkoholer som er helledyktige ved romtemperatur og som har flammepunkt over 80°C, som oljefase eller bestanddel av oljefasen.

Monokarboksylsyreestere av den her beskrevne type kan, hva angår materialegenskapene styres via valget av de for forestring anvendte alkoholkomponenter slik at de kan anvendes for den ifølge oppfinnelsen tilsiktede bruk. Fortrinnsvis anvender man de tilsvarende estere eller esterblandinger som er hell- og pumpbare også i temperaturområdet 0-5°C. Det er videre foretrukket, som oljefase, å anvende C.j_5-monokarboksylsyreestere eller deres blandinger med økologisk forenelige komponenter fra klassen såkalte ikke-forurensende oljer og som i temperaturområdet fra 0 til 5°C oppviser en Brookfield-RVT-viskositet på ikke over 50 mPas og fortrinnsvis ikke over 40 mPas. Fortrinnsvis ligger de angitte viskositetsverdier i oljefasen ved maksimalt 30 mPas.

De i oppfinnelsens boreslam anvendte C^_g-karboksylsyreestere har derved hensiktsmessige størkningsverdier (flyte- og stivnepunkt) under 0°C, fortrinnsvis under -5°C og spesielt under —10°C. Samtidig bør flammepunktene for disse estere velges høyest mulig, spesielt av sikkerhetsgrunner, slik at de foretrukne grenseverdier for flammepunktet ligger ved ca. 90°C og fortrinnsvis over 100°C.

De estere av de lavere karboksylsyrer som er egnet i slammet ifølge oppfinnelsen kan deles i to underklasser. I en første klasse foreligger de lavere monokarboksylsyrer som omset-ningsprodukter av enverdige alkoholer. I dette tilfellet utgjør C-tallet i alkoholen minst 6, ligger dog fortrinnsvis høyere og helst ved 8-10 C-atomer. Den andre underklasse av de her angjeldende esteroljer anvender flerverdige alkoholer som esterdannende komponenter. I betraktning kommer her spesielt to- til fireverdige alkoholer hvorved lavere alkoholer av denne type med fortrinnsvis 2-6 C-atomer, er spesielt egnet. Typiske eksempler på slike flerverdige alkoholer er glykol og/eller propandioler. Både etylenglykol og også propandiol og/eller 1,3-propandiol har spesiell betydning. Foretrukket er i det her beskrevne tilfellet estere av flerverdige alkoholer, fullforestrede reaksjons-produkter, selv om også oppfinnelsen, spesielt når det gjelder høyereverdige alkoholer, ikke er begrenset dertil. Spesielt kan i det sistnevnte tilfellet også anvendelsen av partialestere av slike høyereverdige alkoholer med de nevnte lavere karboksylsyrer, komme i betraktning.

De viktigste estere for oppfinnelsens lære avledes fra monokarboksylsyrer med 2-4 C-atomer hvorved den allerede nevnte eddiksyre har spesiell betydning som esterdannende bestanddel.

En viktig tanke ved valget av de angjeldende alkoholer er basert på følgende ytterligere betraktninger: Ved praktisk anvendelse av esteroljene kan den partielle forsåpning av estrene som regel ikke utelukkes. Ved siden av de derved dannede frie karboksylsyrer henholdsvis de karboksylsyresalter som dannes sammen med alkalireserven, oppstår de frie alkoholer. Deres valg bør treffes slik at det også efter en partiell hydrolyse sikres økologisk og toksikologisk risikofrie arbeidsbetingelser hvorved man her spesielt skal ta hensyn til inhalasjons-toksikologiske betraktninger. De for esterdannelsen anvendte alkoholer bør spesielt ha en så lav flyktighet at de i fri tilstand og under de ventede arbeidsbetingelser ikke fører til noen belastning på arbeidsplattformen. For oppfinnelsens valgte klasse av esteroljer på basis av meget kortkjedede monokarboksylsyrer gir det seg allerede innledningsvis en nødvendighet å anvende sammenligningsvis langkjedede, enverdige alkoholer for å komme frem til en tilstrekkelig reduksjon av esteroljenes flyktighet. Viktig er de her diskuterte betraktninger i de tilfeller der esteroljene av oppfinnelsens definerte type benyttes blandet med andre blandingskomponenter, spesielt andre karboksylsyreestere. Oppfinnelsen tar spesielt og i den foretrukne utførelsesform sikte på at det også efter en i bruk oppståtte partiell hydrolyse, ikke er forbundet med risiki, hverken økologisk eller toksikologisk, spesielt inhalasjons-toksikologisk, å anvende boreslammene.

Egnede alkoholer og spesielt egnede enverdige alkoholer kan være av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse. Det kan derved anvendes rette og/eller forgrenede alkoholer. Kjedelengden når det foreligger overveiende alifatisk mettede alkoholer ligger fortrinnsvis i området cg_i5* Egnet er imidlertid også en- og/eller flere ganger olefinisk umettede alkoholer, slik de for eksempel kan oppnås ved reduksjon av naturlig tilgjengelig umettede fettsyrer henholdsvis fettsyreblandinger. Den slags en- og/eller flere ganger olefinisk umettede alkoholer kan da nå også høyere karbontall i oppfinnelsens esteroljer og for eksempel ligge ved ca. Cg^.

Esteroljer av den her beskrevne art kan helt og holdent danne den lukkede oljefase i vann-i-olje-invert-slammet. På den annen side ligger det innenfor oppfinnelsens tekniske lære at de karboksylsyreestere som anvendes i slammet Ifølge oppfinnelsen kun er en blandingsbestanddel av oljefasen. Som ytterligere oljekomponenter er i praksis hvilke som helst tidligere kjente og/eller ovenfor beskrevne oljekomponenter på det her angjeldende anvendelsesområdet, egnet. I det følgende skal det gås nærmere inn på spesielle egnede blandingskomponenter.

De esteroljer som anvendes i slammet ifølge oppfinnelsen er som regel homogent blandbare med blandingskomponentene i hvilke som helst blandingsforhold. Hensiktsmessig foreligger, innenfor oppfinnelsens ramme, i det minste 25% og aller helst minst en tredjedel av oljefasen, i form av c^_ 5~ esteroljer. I viktige utførelsesformer av oppfinnelsen utgjør esteroljene hovedandelen av oljefasen.

Egnede oljekomponenter for blanding med monokarboksylsyre-estrene i slammet ifølge oppfinnelsen er de i dagens praksis i boreslam anvendte mineraloljer og derved fortrinnsvis i det vesentlige aromatfrie, alifatiske og/eller cykloalifatiske hydrokarbonfraksjoner med de krevede helleegenskaper. Det skal her henvises til den foreliggende teknikk på området og til i handelen foreliggende produkter.

Spesielt viktige blandingskomponenter er imidlertid ifølge oppfinnelsen de miljøvennlige esteroljer slik de spesielt beskrives i NO-171 562B og NO-171 601B. For å fullføre oppfinnelsens beskrivelse skal det nedenfor gåes nærmere inn på karakteristiske data for slike estere henholdsvis esterblandinger.

I en første utførelsesform blir i temperaturområdet fra 0 til 5°C, hell- og pumpbare estere av enverdige alkoholer med 2-12 og spesielt med 6-12 C-atomer og alifatisk mettede monokarboksylsyrer med 12-16 C-atomer eller deres blandinger med høyst omtrent like mengder andre monokarboksylsyrer, anvendt som oljefase. Foretrukket er herved esteroljer som i en mengde av ca. 60$, beregnet på karboksylsyreblandingen, er estere av alifatiske C^g_^^-monokarboksylsyrer og eventuelt hva resten angår, avledes fra underordnede mengder kortere-kjedede alifatiske og/eller lengrekjedede og da spesielt en-og/eller flere ganger olefinisk, umettede monokarboksylsyrer. Foretrukket anvendes det 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 spesielt aller helst høyst ca. 30 mPas. De i boreslammet anvendte estere oppviser størkningsverdier (helle- og stivningspunkt) under -10°C, fortrinnsvis under -15°C, og har derved spesielt flammepunkter over 100°C, fortrinnsvis over 150°C. De i esteren henholdsvis esterblandingen foreliggende karboksylsyrer er rettkjedede og/eller forgrenede og også av vegetabilsk og/eller syntetisk opprinnelse. De kan stamme fra tilsvarende triglycerider som kokosolje, palmekjerneolje og/eller babassuolje. Alkoholresten fra de anvendte estere stammer spesielt fra rettkjedede og/eller forgrenede, mettede alkoholer med fortrinnsvis 6-10 C-atomer. Også disse alkoholkomponenter kan være av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse og derved være oppnådd ved reduktiv hydrering av tilsvarende karboksylsyreestere.

En ytterligere klasse spesielt egnede esteroljer avledes fra olefinisk en- og/eller flere ganger umettede monokarboksylsyrer med 16-24 C-atomer eller deres blandinger med underordnede mengder andre, spesielt mettede monokarboksylsyrer og enverdige alkoholer med fortrinnsvis 6-12 C-atomer. Også disse esteroljer er hell- og pumpbare i temperaturområdet fra 0 til 5°C. Egnet er spesielt estere av denne type som i en mengde av mer enn 70 vekt-%, fortrinnsvis mer enn 80 vekt-# og aller helst mer enn 90 vekt-#, avledes fra olefinisk umettede karboksylsyrer innen området ^^. 6- 2^'

Også her ligger størkningsverdiene (helle- og stivnepunkt) under —10°C, fortrinnsvis under —15°C, mens flammepunktet ligger over 100°C og fortrinnsvis over 160°C. De i boreslammet anvendte estere oppviser 1 temperaturområdet 0-5°C en Brookfield-RVT-viskositet på ikke mer enn 55 mPas, fortrinnsvis ikke mer enn 45 mPas.

Ved esteroljer av den her beskrevne type kan man definere to underklasser. I den første avledes den i esteren foreliggende umettede C^^g^-monokarboksylsyrerest i en mengde av ikke mer enn 35 vekt-# fra to- og flere ganger olefinisk umettede syrer hvorved fortrinnsvis minst 60 vekt-# av syreresten er enkelt olefinisk umettet. I den andre utførelsesform avledes de i esterblandingen foreliggende C16_24-monokarboksylsyrer i en mengde av mer enn 45 vekt-#, fortrinnsvis mer enn 55 vekt-#, fra to- og/eller ganger olefinisk umettede syrer. I esterblandingen foreliggende mettede karboksylsyrer i området <c>16—18 utgjør hensiktsmessig ikke mer enn 20 vekt-5é og spesielt ikke mer enn ca. 10 vekt-#. Fortrinnsvis ligger umettede karboksylsyreestere i området lavere C-tall i syrerestene. De foreliggende karboksylsyrerester kan være av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse. Vegetabilske utgangsmaterialer er for eksempel palme-, jordnøtt-, ricinus-og spesielt beteolje. Karboksylsyrer av animalsk opprinnelse er spesielt tilsvarende blandinger av fiskeoljer som sildeolje.

Egnede blandingskomponenter er til slutt imidlertid de i N0-B (P913290) beskrevne estere av monokarboksylsyrer av syntetisk og/eller naturlig opprinnelse med 6-11 C-atomer og en- og/eller flerverdige alkoholer, som fortrinnsvis er hell- og pumpbar også i temperaturområdet 0-5°C. For å fullføre oppfinnelsens beskrivelse henvises det til dette patent.

I betraktning kommer som ytterligere blandingskomponent i invert-boreslammet alle vanlige blandingsbestanddeler for kondisjonering og for den praktiske anvendelse av invert-boreslammene slik de i dagens praksis kommer til anvendelse med mineraloljer som lukket oljefase. Ved siden av den disperse vandige fase kommer her i betraktning spesielt emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiv, viskositetsdannere og alkalireserver.

I en spesielt viktig utførelsesform av oppfinnelsen gjør man også her bruk av videreutviklingen av slike invert-boreslam på esteroljebasis som er gjenstand for NO- (P913041).

Læren i denne eldre søknad går altså ut fra det konsept, i invert-boreslam på basis av esteroljer å anvende et ytterligere additiv som er egnet til å holde de ønskede reologiske data i boreslammet innen det krevede området også når det i bruk dannes tiltagende større mengder frie karboksylsyrer på grunn av partiell esterhydrolyse. Disse friblivende karboksylsyrer skal ikke bare fanges opp i en uskadelig form, det skal i tillegg til dette være mulig hvis ønskelig, å omdanne disse frie karboksylsyrer til verdifulle komponenter med stabiliserende henholdsvis emulgerende egenskaper for det totale system. Tilsiktet efter denne lære er medanvendelse av basiske og for saltdannelse med karboksylsyre brukbare aminforbindelser av utpreget oleofil art og høyst begrenset vannoppløselighet som additiv i oljefasen. De oleofile aminforbindelser kan samtidig i det minste delvis tjene som alkalireserve for invert-boreslammet, det kan imidlertid også anvendes i kombinasjon med konvensjonelle alkalireserver, spesielt sammen med kalk. Foretrukket er anvendelsen av oleofile aminforbindelser som i det minste overveiende er frie 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—grup-peringer som kan danne salter med karboksylsyrer. Vann-oppløseligheten ved romtemperatur for disse aminforbindelser utgjør i en foretrukket utførelsesform høyst 5 vekt-# og ligger hensiktsmessig under 1 vekt-#.

Typiske eksempler på slike aminforbindelser er i det minste i utstrakt grad vannuoppløselige primære, sekundære og/eller tertiære aminer som også kan være begrenset alkoksylert og/eller spesielt være substituert med hydroksylgrupper. Ytterligere eksempler er tilsvarende aminoamider og/eller heterocykliske forbindelser som inneholder nitrogen som ringbestanddel. Egnet er for eksempel basiske aminforbindelser som oppviser minst 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 boreslammet i mengder på opp til 10 lb/bbl, fortrinnsvis i mengder på ca. 5 lb/bbl og spesielt i området 0,1-2 lb/bbl (Omregningsfaktor: 1 lb/bbl = 2,8530 g/l).

Det har vist seg at medanvendelsen av slike oleofile basiske aminforbindelser på virkningsfull måte kan hindre for-tykninger i slamsystemet, som sannsynligvis er å føre tilbake til en forstyrrelse i vann-i-olje-invert-systemet og dannelse av frie karboksylsyrer ved esterhydrolyse.

Hvis det innenfor oppfinnelsens lære anvendes estere av lengrekjedede karboksylsyrer som blandingskomponenter og som ved hydrolytisk spalting fører til fettsyrer henholdsvis fettsyresalter med utpreget olje-i-vann-emulgeringsvirkning, må man også innenfor foreliggende oppfinnelses ramme ta hensyn til forholdsregler med henblikk på alkalireserven slik det i enkelhet er beskrevet i NO-171 562B og NO-171 601B. Når det gjelder slike esterblandinger gjelder det følgende: I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen passer man på at det i oljeslammet ikke medanvendes vesentlige mengder sterkt hydrofile baser av uorganisk og/eller organisk art. Spesielt gir man 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 maksimal anvendte kalkmengde til ca. 2 lb/bbl hvorved det kan være å foretrekke å arbeide med tilsetninger av kalk som ligger noe derunder, for eksempel altså i området 1-1,8 lb/bbl (kalk/boreslam). 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 syreoppfangere må det imidlertid ikke anvendes for store mengder for derved å forhindre en uønsket for tidlig aldring av boreslammet, forbundet med en viskositetsstlgning og dermed også en forringelse av de reologiske egenskaper. På grunn av det her diskuterte særpreg ved oppfinnelsen forhindrer og/eller begrenser man dannelsen av uønskede mengder av sterkt virksomme olje-i-vann-emulgatorer på en slik måte at man kan opprettholde de gode reologiske anvendelsesverdier også ved termisk aldring i drift i tilstrekkelig lang tid.

I tillegg gjelder følgende:

Invert-boreslam av den her beskrevne art inneholder vanligvis, sammen med den lukkede oljefase, den findispergerte vandige fase i mengder på 5 til 45 vekt-# og fortrinnsvis i mengder på 5 til 25 vekt-56. Området 10 til 25 vekt-Sé dispergert vandig fase kan ha spesiell betydning.

For reologien til invert-boreslam innenfor oppfinnelsens ramme 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/ft2 , alt bestemt ved 50°C (omregningsfaktor 1 lb/100 ft<2> = 2,0885 Pa). For bestemmelse av denne para-meter, for de derved anvendte målemetoder samt for de forøvrig vanlige sammensetninger av de her beskrevne invert-boreslam, gjelder i detalj det som angis i den kjente teknikk som nevnt innledningsvis og som utførlig for eksempel beskrives i håndboken "Manual Of Drilling Fluids Technology" fra firma NL-Baroid, London, GB, der spesielt under kapitlet "Mud Testing - Tools and Techniques" samt "Oil Mud Technology", som er fritt tilgjengelig for den interesserte fagverden. Som en oppsummering kan man for å fullføre oppfinnelsens beskrivelse, si følgende: I praksis brukbare emulgatorer er systemer som er egnet for dannelse av de krevede vann-i-olje-emulsjoner. I betraktning kommer spesielt utvalgte oleofile fettsyresalter, for eksempel slike på basis av amidoaminforbindelser. Eksempler på disse er beskrevet i det allerede nevnte XJS-PS 4 374 737 og den der angitte litteratur. En spesielt egnet emulgator-type er den som markedsføres av firma NL Baroid under navnet "EZ-mul".

Emulgatorer av den her beskrevne type kan oppnås kommersielt som høykonsentrerte aktiv-bestanddeltilberedninger og kan for eksempel finne anvendelse i mengder på 2,5-5 vekt-#, spesielt i mengder på 3-4 vekt-#, alt beregnet på ester-oljefasen.

Som væsketapsadditiv og derved spesielt for dannelse av et tykt belegg på boreveggene med en i utstrakt grad vaeske-ugjennomtrengelig film, anvendes det i praksis spesielt hydrofobert lignitt. Egnede mengder ligger for eksempel i området 15-20 lb/bbl eller i området 5-7 vekt-#, beregnet på esteroljefasen.

I boreslam av den her beskrevne art er den vanligvis anvendte viskositetsdanner en kationisk modifisert, finfordelt bentonitt som spesielt kan anvendes i mengder fra 8 til 10 lb/bbl eller i området 2-4 vekt-5é. De i praksis vanligvis anvendte tyngdegivende middel for innstilling av den nødvendige trykkutjevning er barytt, hvis tilsetningsmengde tilpasses ventede betingelser i borehullet. Ved tilsetning av barytt er det for eksempel mulig å heve den spesifikke vekt for boreslammet til verdier i området ca. 2,5, fortrinnsvis innen området 1,3-1,6.

Den dispergerte vandige 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 med det oppløselige salt ved romtemperatur, er foretrukket.

De tidligere nevnte emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer tjener eventuelt også til å forbedre oljefuktbarheten for det uorganiske tyngdegivende middel. Ved siden av de allerede nevnte aminoamider skal som ytterligere eksempel også nevnes alkylbenzensulfonater samt imidazolinforbindelser. Ytterligere opplysninger om den gjeldende kjente teknikk finnes i GB 2 158 437, EP 229 912 samt DE 32 47 123.

De på 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:

EKSEMPLER

I de efterfølgende eksempler fremstilles det invert-boreslam på konvensjonell måte under anvendelse av den følgende rammesammensetning:

230 ml esterolje

26 ml vann

6 g organofil bentonltt ("Geitone II" fra firma NL Baroid) 12 g organofil lignitt ("Duratone" fra firma NL Baroid)

x g kalk (x = 1 eller 2)

6 g vann/olje-emulgator ("EZ-mul NT" fra firma NL Baroid)

346 g barytt

9,2 g CaCl2 x 2E20

I denne sammensetning tilsvarer ca. 1,35 g kalk verdien 2 lb/bbl.

Efter at man på i og for seg kjent måte fra de anvendte komponenter tildannet et vann-i-olje-invert-boreslam under variasjon av esteroljefasen bestemte man viskositetsverdiene på ikke-aldret og så på aldret materiale: Måling av viskositeten ved 50°C ble gjennomført i et Fann-35-viskosimeter fra firma NL Baroid. Man bestemte på i og for seg kjent måte den plastiske viskositet (PV), flytgrensen (YP) samt gelstyrken (1 lb/100 ft<2> = 2,0885 Pa) efter 10 sekunder og efter 10 minutter.

Aldringen skjedd ved behandling i autoklav i en såkalt "Roller-oven" i et tidsrom på 16 timer ved 125°C.

Som ester anvender man isotridecylacetat med de følgende reologiske karakteristika: viskositet ved 20°C lik 5 mPas; viskositet ved 50°C lik 2,1 mPas; størkningspunkt under -10°C.

I det følgende eksempel 1 utgjør den i rammesammensetningen anvendte kalkmengde 2 g, i eksempel 2 reduseres mengden til 1 g.

De på ikke-aldret og aldret materiale bestemte karakteristiske data er sammenfattet i de følgende tabeller:

Eksempel 1

Eksempel 2

Rammesammensetningen i disse eksempler 1 og 2 tilsvarer i vektforhold oljefase:vann med tallverdiene 90:10. I ytterligere forsøk ble det foretatt undersøkelser ved endring av esterolje:vann-forhold til verdiene 80:20.

I de følgende eksempler 3 og 4 ble det fremstilt invert-boreslam under anvendelse av esteroljer på basis av isotridecylacetat under anvendelse av følgende rammesammensetning: Som i eksemplene 1 og 2 bestemmer man først på ikke-aldret og så på aldret materiale (16 timer ved 125°C i "Roller-oven") viskositetsverdiene (eksempel 3).

I en ytterligere forsøkssats, eksempel 4, blir den angitte rammesammensetning i eksempel 3 endret ved tilsetning av et sterkt oleofilt amin i en mengde av 2 g (kommersielt tilgjengelig "Araphen G2D" fra firma Henkel, omsetnings-produktet av et epoksydert C^g^^-cx-olef in og dietanolamin). Derefter blir som ovenfor nok en gang viskositetsverdiene målt på ikke-aldret og så på aldret materiale.

Eksempel 3

Eksempel 5

Som esterolje anvendes esterblandingen av eddlksyre og et C^_10-alkoholsnitt (kommersielt tilgjengelig "Lorol" fra firma Henkel), fremstilt ved reduksjon av det tilsvarende forløpsfettsyresnitt av naturlig opprinnelse. Rammesammensetningen tilsvarer den innledningsvis nevnte formulering for eksempel 2.

Bestemmelse av viskositetsdata og aldring skjer som angitt tidligere. Man oppnådde følgende viskositetsverdier.

Eksemplene 6 til 8

I parallelle satser ble det fremstilt tre boreslam på basis isotridecylacetat i henhold til rammesammensetningen ifølge eksemplene 1 og 2 med et forhold oljefase:vann på 90:10. Som i de tidligere eksempler bestemte man de reologiske data tuni dde lb art efter fremstilling samt efter en aldring i "Roller-oven" ved 125°C i et tidsrom på 16 timer.

Derved arbeidet man i et første slam uten tilsetning av kalk, eksempel 6, i et andre slam, eksempel 7, ble det tilsatt 2 g kalk, mens det i det tredje slam, eksempel 8, ble tilsatt 2 g kalk sammen med 1 g av det sterkt oleofile amin "Araphen G2D" .

De i hvert tilfelle bestemte reologiske data er som følger:

Eksempel 6

Eksempel 7 Eksempel 8

Eksemplene 9 til 11

I en ytterligere sammenlignende forsøksserie ble det fremstilt boreslam på basis av isotridecylacetat i rammesammensetningen i eksemplene 6 til 8 som følger: Eksempel 9-tilsetning av 1 g kalk; Eksempel 10 - tilsetning av 2 g kalk; Eksempel 11 - tilsetning av 2 g kalk + 1 g "Araphen G2D".

Aldringen med disse slam ble dog foretatt i "Roller-oven" ved 125"C i et tidsrom på 72 timer. De på ikke-aldret og aldret materiale fastslåtte reologiske data er som følger:

Eksempel 9

Eksempel 10

Eksempel 11

Claims

1. Vann-i-olje-boreslam som er egnet for miljøvennlig utnyttelse av jordolje- henholdsvis jordgassforekomster og som i en lukket oljefase inneholder en dispergert, vandig fase sammen med emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver og eventuelt ytterligere vanlige tilsetningsstoffer, karakterisert ved at oljefasen inneholder estere av C^_5-monokarboksylsyrer med en- og/eller flerverdige alkoholer som er hellbare ved romtemperatur og som har flammepunkt over 80"C, eventuelt i blanding med andre økologisk forenelige forbindelser, spesielt ikke-forurensende oljer.

2. Vann-i-olje-boreslam ifølge krav 1, karakterisert ved at estrene av C2_4-monokarboksylsyrer, spesielt eddiksyreester og enverdige alkoholer med minst 8 C-atomer og/eller tilsvarende estere med spesiell lavere to-til fireverdige alkoholer, foreligger i oljefasen.

3. Vann-i-olje-boreslam ifølge kravene 1 og 2, karakterisert ved at esteroljene av C-karboksyl-syrene utgjør minst ca. 25 vekt-# og fortrinnsvis ca. en tredjedel og spesielt hovedandelen av oljefasen.

4. Vann-i-olje-boreslam ifølge kravene 1 til 3, karakterisert ved at oljeslammet inneholder en alkalireserve hvorved det fortrinnsvis foreligger kalk og/eller andre sammenlignbare metalloksyder som sinkoksyd og/eller basiske aminforbindelser med utpreget oleofil karakter og høyst begrenset vannoppløselighet og som kan danne salter med karboksylsyrer, og der det spesielt ikke er til stede vesentlige mengder av sterkt hydrofile baser som alkalihydroksyder eller sterkt hydrofile aminer som dietanolamin, i boreslammet.

5. Vann-i-olje-boreslam ifølge kravene 1 til 4, karakterisert ved at det oppviser en plastisk viskositet (PV) i området 10-60 mPas og en flytgrense (Yield Point YP) i området 10,44-83,5 Pa (5-40 lb/100 ft2 ), alt bestemt ved 50°C.

6. Vann-i-olje-boreslam ifølge kravene 1 til 5, karakterisert ved at den dispergerte vannandel utgjør 5-45 vekt-#, fortrinnsvis 10-25 vekt-#, og spesielt inneholder salter av typen CaCl2 og/eller KC1 i oppløst tilstand.

7. Vann-i-olje-boreslam ifølge kravene 1 til 6, karakterisert ved at oljefasen i slammet i temperaturområdet fra 0 til 5°C oppviser en Brookfield-RVT-viskositet under 50 mPas, fortrinnsvis ikke over 40 mPas.

8. Fremgangsmåte for fremstilling av vann-i-olje-emulsjonsboreslam som er egnet for miljøvennlig utnyttelse av jordolje- henholdsvis jordgassforekomster og som i en lukket oljefase inneholder en dispers vandig fase sammen med emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver og eventuelt ytterligere vanlige tilsetningsstoffer, karakterisert ved at det anvendes estere av Cl, —oc-monokarboksylsyrer og en- og/eller flerverdige alkoholer som er helledyktige ved romtemperatur og som har flammepunkt over 80°C, som oljefase eller bestanddel av oljefasen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at det anvendes estere eller esterblandinger som er hell- og pumpbare også i temperaturområdet 0-5°C.

10. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 og 9, karakterisert ved at det som oljefase anvendes Cl, —oc-monokarboksylsyreestere eller deres blandinger med økologisk forenelige komponenter, ikke-forurensende oljer, som i temperaturområdet fra 0 til 5°C oppviser en Brookfield-RVT-viskositet på ikke over 50 mPas, fortrinnsvis ikke over 40 mPas og høyst ca. 30 mPas.

11. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 10, karakterisert ved at de i boreslammet anvendte C, c-kar- l—o boksylsyreestere oppviser størkningsverdier (helle- og stivnepunkt) under CC, fortrinnsvis under —5°C og spesielt under —10°C, og derved oppviser flammepunkt ikke under 90°C, og fortrinnsvis over 100°C.

12. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 11, karakterisert ved at det anvendes C^g-karboksylsyreestere av enverdige alkoholer med minst 6 C-atomer, fortrinnsvis med minst 8 C-atomer og/eller estere av disse syrer med to- til fireverdige alkoholer med fortrinnsvis 2-6 C-atomer.

13. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 12, karakterisert ved at det som estere av flerverdige alkoholer anvendes slike av glykol og/eller et propandiol.

14. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 13, karakterisert ved at det som estere av monokarboksylsyrer med 2-4 karbonatomer spesielt anvendes eddiksyreester.

15. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 14, karakterisert ved at det ved blanding med andre esteroljer anvendes slike iblandinger på esterbasis som ikke en gang efter partiell hydrolyse i bruk gir økologiske eller toksikologiske, spesielt inhalasjons-toksikologiske, risiki.

16. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 15, karakterisert ved at det arbeides med estere av enverdige alkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse hvis kjedelengde når det foreligger overveiende alifatisk, mettede alkoholer ligger i området cq_ i$ > °g når det gjelder en- og/eller flere ganger olefinisk umettede alkoholer også kan ligge ved høyere C-tall, for eksempel ca. C24.

17. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 16, karakterisert ved at det som blandingskomponenter på esterbasis i den lukkede oljefase foreligger esteroljer av enverdige alkoholer med 2-12, og fortrinnsvis med 6-10 C-atomer og olefinisk en- og/eller flere ganger umettede monokarboksylsyrer med 16-24 C-atomer, som fortrinnsvis på sin side oppviser størkningsverdier (helle- og stivnepunkt) på under —ICC, fortrinnsvis under —15°C og derved oppviser flammepunkt over 100°C.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at det sammen med estrene av de lavere karboksylsyrer som blandingskomponenter anvendes olefinisk umettede karboksylsyreestere som i en mengde av mer enn 70 vekt-#, fortrinnsvis mer enn 80 vekt-# og spesielt mer enn 90 vekt-#, avledes fra olefinisk umettede karboksylsyrer i området C16—24°^ derved spesielt oppviser en Brookfield-EVT-viskositet på ikke mer enn 55 mPas og fortrinnsvis ikke mer enn 45 mPas, i temperaturområdet 0-5°C.

19. Fremgangsmåte ifølge kravene 17 og 18, karakterisert ved at de som blandingskomponenter anvendte estere av umettede monokarboksylsyrer i en mengde av ikke mer enn 35 vekt-# avledes fra to- og flerverdige olefinisk umettede syrer som i en mengde av minst ca. 60 vekt-# er olefinisk umettet og/eller i en mengde av mer enn 45 vekt-#, fortrinnsvis mer enn 55 vekt-#, avledes fra to- eller flere ganger olefinisk umettede syrer.

20. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 16, karakterisert ved at det som blandingskomponenter anvendes estere av alifatisk mettede monokarboksylsyrer med 6-16 C-atomer som er forestret med en- og/eller flerverdige alkoholer.

21. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 20 , karakterisert ved at karboksylsyreestrene henholdsvis esterblandingene kommer til anvendelse i vann-i-olje-boreslam sammen med alkalireserver, hvorved kalk er en foretrukket alkalireserve.

22. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 21, karakterisert ved at estrene henholdsvis esterblandingene i vann-i-olje-boreslammene kommer til anvendelse sammen med aminforbindelser av utpreget oleofil natur og høyst med begrenset vannoppløselighet og som kan danne salter sammen med frie karboksylsyrer.

23. Fremgangsmåte ifølge kravene 8 til 22, karakterisert ved at det i boreslammene anvendes estere som i vann-i-olje-boreslammene sammen med den lukkede oljefase på esterbasis inneholder den findispergerte vandige fase i en mengde av 5-45 vekt-#, fortrinnsvis 5-25 vekt-#.