NO172502B

NO172502B - Vann-i-olje-emulsjonsboreslam inneholdende utvalgte karboksylsyreesteroljer samt fremstilling derav

Info

Publication number: NO172502B
Application number: NO913240A
Authority: NO
Inventors: Heinz Mueller; Claus-Peter Herold; Stephan Von Tapavicza; Michael Neuss; Wolfgang Zoellner; Frank Burbach
Original assignee: Henkel Kgaa
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1993-04-19
Also published as: DE59000441D1; TR24760A; IE63532B1; NO913240D0; CA2047706A1; EP0386636B2; GR3006358T3; AU5180290A; BR9007191A; CA2047706C; NO913240L; ES2052997T3; JPH04503966A; JP2834320B2; EP0386636A1; ATE82315T1; GR3026139T3; WO1990010681A1; AU626118B2; IE900803L

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 omgivelsesfordragelighet og som i forhold til hydrokarbonfraksjoner, også når disse er aromatfrie, har overlegne egenskaper med henblikk på økologiske betrakt-ninger .

Interessant nok er det imidlertid intet eksempel i de ovenfor nevnte US-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 ).

Den nedenfor følgende lære ifølge oppfinnelsen utvider kretsen av esteroljer som med fordel kan anvendes i de her angjeldende vann-i-olje-boreslam.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse et vann-i-ol je-emulsjonsboreslam som egner seg for en miljømessig 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 dette slam karakteriseres ved at oljefasen inneholder estere av monokarboksylsyrer av syntetisk og/eller naturlig opprinnelse med 6-11 C-atomer og en- og/eller flerverdige alkoholer som er hellbare ved romtemperatur og som har flammepunkt over 80 °C oppvisende, eventuelt i blanding med økologisk godtagbare forbindelser, spesielt ikke-forurensende oljer.

Oppfinnelsen angår som ovenfor nevnt 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 dispergert vandig fase sammen med emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver og hvis ønskelig, ytterligere vanlige tilsetningsstoffer, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at det anvendes estere av monokarboksylsyrer av syntetisk og/eller naturlig opprinnelse med 6-11 C-atomer og en- og/eller flerverdige alkoholer som er helledyktige ved romtemperatur og som har flammepunkt over 80°C, som oljefase eller bestanddel av oljefasen.

Fortrinnsvis kommer i de således definerte esteroljer slike alkoholkomponenter til anvendelse som også efter en partiell esterspalting i praktisk bruk uten betenkeligheter av økologisk eller toksikologisk art kan benyttes, spesielt tar oppfinnelsen i dette aspekt hensyn til den inhalasjons-toksikologiske problemkrets som kan være av betydning med omgang med oljeslam i praktisk bruk.

Nedenfor skal først oppfinnelsens anvendte esteroljer beskrives nærmere, senere underkapitler beskjeftiger seg med de mulige blandingskomponenter og ytterligere enkeltheter ved oppfinnelsen.

Basis for oppfinnelsens beskrevne esteroljer er på karboksyl-syresiden syntetiske og/eller naturlige monokarboksylsyrer med 6-11 C-atomer av rett eller forgrenet type. Rette og hovedsakelig rette karboksylsyrer innen dette området avledes spesielt fra olje og fetter av naturlig opprinnelse og danner der som kjent de såkalte forløpsfettsyrer for området Også syntetiske karboksylsyrer av denne type kan lett oppnås ved oksydasjon av Ziegler-alkoholer. Forgrenede henholdsvis blandinger av forgrenede og rette karboksylsyrer innen det her angitte området skal også til disposisjon fra tallrike prosesser i petrokjemien.

Foretrukne estere av disse karboksylsyrer med midlere kjedelengde med en- og/eller flerverdige alkoholer er hell-og pumpbare også i temperaturområdet fra 0 til 5°C, for oppfinnelsens formål. Som oljefase anvendes derved spesielt monokarboksylsyreester av den angitte art eller deres blandinger med økologisk godtagbare komponenter, de såkalte ikke-forurensende oljer, som, i temperaturområdet 0-5°C, oppviser en Brookfield-RVT-viskositet på ikke over 50 mPas og fortrinnsvis ikke over 40 mPas. Egnet er spesielt estere henholdsvis esterblandinger av den angitte type hvis viskositet høyst er ca. 30 mPas.

De i boreslammet fortrinnsvis anvendte estere av den nevnte type oppviser videre størkningsverdier (helle- og størknings-punkt) under 0°C hvorved tilsvarende grenseverdier under —5°C og spesielt under —ICC, er spesielt egnet. Spesielt av driftssikkerhetsgrunner er det videre ønskelig med høyest mulige flammepunkter slik at tilsvarende verdier på minst 90°C, fortrinnsvis over 100'C, er spesielt hensiktsmessig. Ved egnet valg av de esterdannende komponenter kan man på for fagmannen i og for seg kjent måte virkeliggjøre de ønskede kombinasjoner av materialegenskaper for de her angjeldende esteroljer.

De karboksylsyreestere med midlere kjedelengde i karboksyl-syreenheten som er egnet i slammet ifølge oppfinnelsen kan inndeles i to klasser: i estere av disse syrer med enverdige alkoholer og estere av syrene med flerverdige alkoholer. Når det gjelder valget av spesielt egnede komponenter gjelder det følgende.

Estere av den angitte art på basis av enverdige alkoholer inneholder fortrinnsvis minst 6 og aller helst minst 7 C—atomer i alkoholkomponenten. På grunn av denne sammenligningsvis høye nedre grenseverdi for alkoholkomponenten kan man sikre at de i praksis, også efter en partiell esterspalting, oppståtte toksikologiske og spesielt inhalasjons- toksikologiske problemer, kunne bøtes på med enkle midler. I praktisk bruk går man jo ut fra at det i det minste lett oppvarmede slam ompumpes og spesielt befries for opptatt kaks ved siling. Ved fremskridende aldring og derav utløst partiell hydrolyse oppstår det problemer ikke bare på grunn av dannelsen av frie fettsyrer henholdsvis salter derav, slik det beskrives i NO-171 562B og NO-171 601B, også kan de frie alkoholkomponenter bety vanskeligheter ved praktisk drift. Dette alkoholinnhold må man alltid ta hensyn til når man på grunn av dens flyktighet og den gitte arbeidstemperatur må regne med en viss belastning på grunn av alkoholdamper. Lavere enverdige alkoholer kan her by på ytterligere problemer som riktignok kan bøtes på på konstruktiv måte, men som i oppfinnelsens foretrukne utførelsesform kan sjaltes ut allerede fra begynnelsen. Hvis de i slammet ifølge oppfinnelsen anvendte esteroljer omfatter enverdige alkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse og som overveiende er alifatisk mettet, benytter man fortrinnsvis alkoholer som kommer fra området Cg_^g, for esterdannelsen. Deres damptrykk er under de i praksis benyttede arbeidsbetingelser så lavt at det sistnevnte problemområdet helt og holdent kan sjaltes ut.

Estere av enverdige alkoholer er imidlertid ikke begrenset til dette karbontallområdet. I betraktning kommer også høyere enverdige alkoholer hvis estere med de her beskrevne karboksylsyrer med midlere kjedelengde gir reologisk brukbare oljer henholdsvis oljekomponenter. I betraktning kommer her spesielt en- og/eller flere ganger olefinisk umettede alkoholer som for eksempel oppviser opp til 24 C-atomer eller også høyere karbonantall. Alkoholer av denne type er spesielt tilgjengelig ved selektiv reduksjon av tilsvarende naturlige fettsyrer som vil beskrives nærmere nedenfor.

Inhalasjons-toksikologiske problemer er ved anvendelse av estere av flerverdige alkoholer som regel ubetydelige fra begynnelsen av. Som flerverdige alkoholer egner seg spesielt to- til fireverdige alkoholer og her spesielt de tilsvarende lavere representanter for denne stoffklasse med fortrinnsvis 2-6 C-atomer. Spesielt egnede flerverdige alkoholer er glykol og/eller propandiolene. Etylenglykol, 1,2-propandiol og/eller 1,3-propandiol er i henhold til dette spesielt foretrukne alkoholkomponenter for dannelsen av de her beskrevne esteroljer. Derved kommer både partialestere og fullestere av den her beskrevne type i betraktning, hvorved de full-forestrede produkter av reologiske grunner kan ha spesielle betydning. Det kan derved dreie seg om symmetriske og/eller ikke-symmetriske estere henholdsvis esterblandinger, så lenge i det minste andelsvis karboksylsyrene med det angitte karbontallområdet også anvendes.

Oljefasene i vann-i-olje-emulsjonen kan helt og holdent være dannet av estere av den her beskrevne type, sammen med disse ifølge oppfinnelsen definerte esteroljer kan man imidlertid også anvende de nedenfor angitte blandingskomponenter.

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. b0%, beregnet på karboksylsyreblandingen, er estere av alifatiske C12_i4_mon°l£arboksylsyrer 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-56, fortrinnsvis mer enn 80 vekt-# og aller helst mer enn 90 vekt-&, avledes fra olefinisk umettede karboksyl syrer innen området c^£,_24*

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 i 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 C16_24-monokarboksylsyrerest i en mengde av ikke mer enn 35 vekt-$6 fra to- og flere ganger olefinisk umettede syrer hvorved fortrinnsvis minst 60 vekt-?6 av syreresten er enkelt olefinisk umettet. I den andre utførelsesform avledes de i esterblandingen foreliggende C^^-monokarboksylsyrer seg 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 c16-18utgjør hensiktsmessig ikke mer enn 20 vekt-# og spesielt ikke mer enn ca. 10 vekt-56. 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.

En ytterligere interessant klasse av esteroljer som kan medanvendes som blandingskomponent innenfor rammen av oppfinnelsen, er beskrevet i NO- (P913239). Herved dreier det seg om ved romtemperatur hellbare estere av C^_g-monokarboksylsyrer og en- og/eller flerverdige alkoholer med flammepunkt over 80°C og som fortrinnsvis er hell- og pumpbare også i temperaturområdet 0-5°C. Egnet er derved spesielt de tilsvarende estere av disse lavere karboksylsyrer med enverdige alkoholer med minst 8 C-atomer og/eller estere av disse syrer med to- til fireverdige alkoholer med fortrinnsvis 2-6 C-atomer. Som esterdannende syrekomponent i denne klasse egner seg av praktiske grunner spesielt eddiksyre. Måltall hva angår reologi og flyktighet henholdsvis størkningsverdier for foretrukne estere i denne underklasse tilsvarer de ovenfor nevnte verdier og finnes enkeltvis i det nevnte patent.

Egnet er som blandingskomponenter fra denne underklasse spesielt estere av enverdige alkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse hvis kjedelengde når det gjelder overveiende alifatisk mettede alkoholer ligger i området Cg_^5, når det gjelder en- og flere ganger olefinisk umettede alkoholer, imidlertid også kan ligge ved høyere C-antall, for eksempel ved omtrent Cg^.

Innenfor rammen av oppfinnelsen faller også flerstoff-blandinger som sammen med oppfinnelsens definerte esteroljer på basis av karboksylsyrer med midlere kjedelengde kan inneholde en eller flere av de her enkeltvis angitte blandingskomponenter. Derved er i prinsippet et hvilket som helst blandingsforhold anvendbart så lenge de reologiske grunnkrav for invert-boreslammene av den her beskrevne type, oppfylles. Som eksempler på slike flerkomponentblandinger skal nevnes stoffer på basis av forskjellige typer av esteroljer, men også i tillegg mineraloljeholdige stoff-blandinger.

Oppfinnelsens definerte estere av monokarboksylsyrer av syntetisk og/eller naturlig opprinnelse med 6-11 C-atomer og en- og/eller flerverdige alkoholer, foreligger som i det minste vesentlig bestanddel i oljefasen, hvorved generelt andelen er minst 20-25 vekt-# av oljefasen. I viktige utførelsesformer blir minst en tredjedel av oljefasen dannet av esteroljer av denne type, spesielt viktige utførelses-former av oppfinnelsen karakteriseres derved at esteren av den her beskrevne type danner den overveiende andel av den lukkede oljefase.

Allerede i den Innledningsvis nevnte NO-171 601B henvises det til at, spesielt ved anvendelse av mettede fettsyrer av naturlig opprinnelse, begrensede mengder av estrene av de såkalte forløpsfettsyrene, det vil si området C£,_^q' kan medanvendes. Derved dreier det seg imidlertid som regel om sammenligningsvis små mengder som alt efter opprinnelsen til disse mettede fettsyreblandinger høyst utgjør 15 vekt-#. Foreliggende beskrivelses lære fører altså hva dette angår ut over det som angis i den eldre søknad.

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 lnvert-boreslam på esteroljebasis som er gjenstand for NO- (P913041).

Læren i denne eldre søknad går altså ut fra det konsept, i lnvert-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 karboksyl syrer 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 amlnoamider 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.

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 viskositetsstigning 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:

lnvert-boreslam av den her beskrevne art inneholder vanligvis, sammen med den lukkede oljefase, den findispergerte vandige fase i mengder på 5 til 45 vekt-56 og fortrinnsvis i mengder på 5 til 25 vekt-#. Området 10 til 25 vekt-# dispergerte vandig fase kan ha spesiell betydning. For reologien til lnvert-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 lnvert-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 US-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-56, 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 væske-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-#. 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 lnvert-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 lnvert-boreslam på konvensjonell måte under anvendelse av den følgende rammesammensetning:

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.

Eksempel 1

Som esterolje anvendte man reaksjonsproduktet av isononansyre og isoheptanol, en ester med et flammepunkt på 145°C og et størkningspunkt på under -10°C. Kalkmengden i den innledningsvis nevnte rammesammensetning utgjorde i dette forsøk 2 g-

De på ikke-aldret og på aldret materiale bestemte verdier er oppsummert i den følgende tabell.

Eksempel 2

Man gjentok eksempel 1, men begrenset den anvendte kalkmengde i rammesammensetningen til 1 g. De på ikke-aldret og aldret materiale bestemte verdier er som følger:

Eksempel 3

Som esterolje anvendte man i de efterfølgende eksempler 3 og 4, forestringsproduktet av 2-etylheksanol og C^_^Q-forløps-fettsyren (kommersielt tilgjengelig under betegnelsen "Edenor" fra firma Henkel). Esteroljen hadde et flammepunkt på ca. 151"C og et størkningspunkt under -10°C.

I den følgende tabell oppsummeres vlskositetsverdiene for ikke-aldret og aldret materiale som ble bestemt ved tilsetning av 2 g kalk til rammesammensetningen.

Eksempel 4

Forsøk 3 ble gjentatt, men dog ble esteroljeslammet tilsatt kalk i en mengde av kun 1 g. De på ikke-aldret og aldret materiale bestemte verdier var som følger:

Eksempel 5

Esteroljen fra eksemplene 1 og 2, ester av isononansyre/isoheptanol, ble anvendt i et ytterligere esterslam med et olje:vann-forhold på 80:20 under samtidig tilsetning av 2 g av sterkt oleofilt amin (kommersielt tilgjengelig under betegnelsen "Araphen C2D" fra firma Henkel, omsetnings-produktet av et epoksydert C^g^^-a-olefin og dietanolamin) i følgende rammesammensetning:

De på ikke-aldret og aldret materiale bestemte viskositets-verdier er sammenfattet i den følgende tabell.

Eksemplene 6 til 9

I rammesammensetningen fra eksemplene 1 og 2, under anvendelse av kalk i en mengde på 1 g som i eksempel 2, anvendes de følgende fire estere som oljefase hvorefter man bestemmer reologien i henhold til det som er angitt i eksemplene 1 og 2, før og efter aldring: Eksempel 6: Ester av 2-etylheksanol og Cg-syre med flammepunkt 152°C, viskositet ved 20°C 4-5 mPas, ved 50°C 2-3 mPas, og med størkningspunkt under —10° C.

Eksempel 7: Ester av 2-etylheksanol og Cjg-syre med flammepunkt 166°C, viskositet ved 20°C 4-5 mPas, ved 50°C 2-3 mPas, og med størkningspunkt under -10°C.

Eksempel 8: Ester av n-oktanol (kommersielt tilgjengelig "Lorol" fra firma Henkel) og Ciø-karboksylsyre (kommersielt tilgjengelig "Edenor" fra firma Henkel) med et flammepunkt på 171°C, en viskositet ved 20"C på 6 mPas, ved 50°C på 3 mPas og et størkningspunkt på +3"C.

Eksempel 9: Ester av isononansyre og n-oktanol (kommersielt tilgjengelig "Lorol" fra firma Henkel).

De i hvert tilfelle bestemte reologiske data før og efter aldring er som følger:

Eksempel 4

Eksemplene 10 og 11

Man opparbeidet to ytterligere esteroljer innenfor rammen av grunnsammensetningen i eksempel 1 (2 g kalk) til boreslam av den nevnte type. De reologiske grunndata fastslås før aldring og efter aldring ved 16 timer i "Roller-oven" ved 125°C.

Eksempel 10

Esterolje av Cg^1Q-forløpsfettsyrer (kommersielt tilgjengelig "V85KR" fra firma Henkel) og isotridecylalkohol med flammepunkt 183°C og størkningspunkt under -10°C.

Eksempel 11

Esterolje på basis av de i eksempel 10 nevnte Cgy10-forløps-fettsyrer og 2-etylheksanol med flammepunkt 151°C og et størkningspunkt under —10°C.

Eksempel 12

I en ytterligere forsøksrekke blir det til en esterolje i henhold til eksempel 11 satt et sterkt oleofilt amin (kommersielt tilgjengelig "Araphen C2D" fra firma Henkel) som aldringsbeskyttelsesmiddel, i en mengde på 2 g. Aldringen i "Roller-oven" ved 125°C utvides nu til 72 timer. De på ikke-aldret og aldret materiale bestemte reologiske data er som følger.

På samme måte blir det til sammensetningen i eksempel 10 satt det nevnte aldringsbeskyttelsesmiddel i den angitte mengde og oljeslammet på basis av denne blanding ble aldret i 72 timer i "Roller-oven" ved 125°C. De før og efter aldring oppnådde reologiske data er som følger.

Claims

1. Vann-i-olje-emulsjonsboreslam som egner seg for en miljø-messig 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 vedat oljefasen inneholder estere av monokarboksylsyrer av syntetisk og/eller naturlig opprinnelse med 6-11 C-atomer og en- og/eller flerverdige alkoholer som er hellbare ved romtemperatur og som har flammepunkt over 80'C , eventuelt i blanding med økologisk godtagbare forbindelser, spesielt ikke-forurensende oljer.

2. Vann-i-olje-emulsjonsboreslam ifølge krav 1,karakterisert vedat det er alkalisk kondisjonert hvorved det som alkalireserve fortrinnsvis foreligger kalk og/eller metalloksyder av typen slnkoksyd.

3. Vann-i-olje-emulsjonsboreslam ifølge kravene 1 og 2,karakterisert vedat det i oljeslammet ikke foreligger vesentlige mengder sterkt hydrofile baser som alkalihydroksyder eller sterkt hydrofile aminer som dietanolamin og at det ved kalktilsetning ikke overskrides alkali-reservemengder på 5,706 g/l (2 lb/bbl) (kalk/oljeslam).

4. Vann-i-olje-emulsjonsboreslam ifølge kravene 1 til 3,karakterisert vedat det for saltdannelse med karboksylsyrer inneholder aminforbindelser med utpreget oleofil natur og høyst begrenset vannoppløselignet.

5. Vann-i-olje-emulsjonsboreslam ifølge kravene 1 til 4,karakterisert vedat 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-emulsjonsboreslam ifølge kravene 1 til 5,karakterisert vedat esteren av mono-karboksyl syren med 6-11 C-atomer utgjør minst ca. 25 vekt-#, fortrinnsvis minst en tredjedel og spesielt den overveiende andel av den lukkede oljefase.

7. Vann-i-olje-emulsjonsboreslam ifølge kravene 1 til 6,karakterisert vedat dets dispergerte vannandel utgjør 5-45 vekt-# og fortrinnsvis 10-25 vekt-# og spesielt inneholder salter av typen CaCl2og/eller KC1 i oppløst tilstand.

8. Vann-i-olje-emulsjonsboreslam ifølge kravene 1 til 7,karakterisert vedat oljefasen av slammet oppviser en Brookfield-RVT-viskositet under 50 mPas og fortrinnsvis ikke over 40 mPas i temperaturområdet 0-5°C.

9. 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 dispergert vandig fase sammen med emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver og hvis ønskelig, ytterligere vanlige tilsetningsstoffer,karakterisert vedat det anvendes estere av monokarboksylsyrer av syntetisk og/eller naturlig opprinnelse m<=>ri P-fltninpr ner pn- nor1 é»t> fl ^rv^rr) 1 up n 1 IrnVinl p>r snm er helledyktige ved romtemperatur og som har flammepunkt over 80° C, som oljefase eller bestanddel av oljefasen.

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

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9 og 10,karakterisert vedat det som oljefase anvendes monokarboksyl-syreestere av den angitte type eller deres blandinger med økologisk godtagbare komponenter (ikke-forurensende oljer) som i temperaturområdet 0-5"C oppviser en Brookfield-RVT-viskositet på ikke over 50 mPas, fortrinnsvis ikke over 40 mPas og høyst ca. 30 mPas.

12. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 11,karakterisert vedat de i boreslammet anvendte estere av karboksylsyrer med 6-11 C-atomer oppviser størknlngsverdier (helle- og stivnepunkt) under 0°C, fortrinnsvis under —5°C og aller helst under -10°C, og derved oppviser flammepunkter på minst 90"C, fortrinnsvis over 100°C.

13. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 12,karakterisert vedat det i esteroljene anvendes slike alkoholkomponenter som også efter en partiell esterspalting i bruk ikke medfører økologiske eller toksikologiske, spesielt inhalasjons-toksikologiske, problemer.

14. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 13,karakterisert vedat det anvendes karboksylsyreestere med enverdige alkoholer inneholdende minst 7, og fortrinnsvis minst 8 C-atomer og/eller estere av flerverdige alkoholer inneholdende spesielt 2-6 C-atomer.

15. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 14,karakterisert vedat man arbeider med estere av enverdige alkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse hvis kjedelengde når det foreligger overveiende alifatisk, mettede alkoholer ligger i området Cg_i5»og når det foreligger en- og/eller flere ganger olefinisk umettede alkoholer også kan ligge ved høyere C-tall, for eksempel C24.

16. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 15,karakterisert vedat det som estere av flerverdige alkoholer anvendes slike av glykol og/eller et propandiol.

17. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 16,karakterisert vedat det som blandingskomponenter fra klassen ikke-forurensende oljer anvendes esteroljer av enverdige alkoholer med 2-12, og fortrinnsvis 6-10 C-atomer og olefinisk en- og/eller flere ganger umettede monokarboksylsyrer med 16-24 C-atomer, som fortrinnsvis på sin side allerede oppviser størkningsverdier (helle- og stivnepunkt) på under -10°C, fortrinnsvis under -15°C og derved oppviser flammepunkt over 100°C.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17,karakterisertved at det som blandingskomponent anvendes olefinisk umettede karboksylsyreestere som i en mengde av mer enn 70 vekt-56, fortrinnsvis mer enn 80 vekt-£ og aller helst mer enn 90 vekt-56, avledes fra olefinisk umettede karboksylsyrer i området c1(,_24°S derved spesielt, i temperaturområdet 0-5°C, har en Brookfield-RVT-viskositet på ikke mer enn 55 mPas og fortrinnsvis ikke mer enn 45 mPas.

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

20. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 16,karakterisert vedat det som blandingskomponenter på esterbasis anvendes estere av alifatisk mettede monokarboksylsyrer med 1-5 C-atomer og/eller estere av alifatisk mettede monokarboksylsyrer med 12-16 C-atomer som fortrinnsvis på sin side er pump- og hellbare ved 0-5°C og som også efter partiell hydrolyse i bruk er økologisk og toksikologisk risikofrie.

21. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 20,karakterisert vedat karboksylsyreesteren i invert-boreslammet kommer til anvendelse sammen med alkalireservene, hvorved kalk er en spesielt foretrukket alkalireserve, hvorved det imidlertid ved siden av eller i stedet for kalk foreligger begrensede mengder av metalloksyder av typen sinkoksyd eller beslektede sinkforbindelser.

22. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 21,karakterisert vedat man i boreslammet gir avkall på medanvendelsen av vesentlige mengder sterke hydrofile baser som alkalihydroksyd og/eller dietanolamin og at en eventuelt foreliggende kalktilsetning hensiktsmessig reduseres til en høyeste mengde på 2,85 g/l (1 lb/bbl) oljeslam.

23. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 22,karakterisert vedat man anvender karboksylsyreestrene i boreslammene sammen med aminforbindelser av utpreget oleofil natur og høyst begrenset vannoppløselighet og som kan danne salter med frie karboksylsyrer.

24. Fremgangsmåte ifølge kravene 9 til 23,karakterisert vedat det anvendes estere i boreslammene som i boreslammene sammen med den lukkede oljefase på esterbasis inneholder den findispergerte vandige fase i mengder på 5-45 vekt-#, fortrinnsvis i mengder på 5-25 vekt-#.