NO300043B1 - Invert-emulsjonsboreslam for omgivelsesvennlig utvikling av olje- og naturgass-forekomster samt anvendelsen av utvalgte alkoholer i slike slam - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår borevaesker på basis av esteroljer og på disse oppbygde invert-boreslam som utmerker seg ved høy økologisk godtagbarhet ved samtidig gode stand-og bruksegenskaper. 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 systemer har spesiell betydning på det maritime området, men skal ikke være begrenset dertil. De nye slamsystemer 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 boreoljevæsker på esterbasis.

Oppfinnelsen angår også anvendelsen av visse, nærmere definerte alkoholer, i slam av den ovenfor beskrevne type.

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/olje-emulsjoner, det vil si at den vandige fase er heterogent findispergert fordelt i den kontinuerlige 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, fluid-tap-additiver, alkalireserver, viskositetsregulerende stoffer og lignende. Når det gjelder enkeltheter, skal det spesielt henvises til P.Å. 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 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, soyabønne-olje, 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 betraktninger .

Interessant nok er det imidlertid intet eksempel i de ovenfor nevnte US-patenter på anvendelse av slike naturlige esteroljer i invert-borespylinger av den her nevnte type. Hele tiden nevnes det mineraloljefraksjoner som kontinuerlig 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/olje-invert-boreslam, en partiell hydrolyse. Derved dannes det frie karboksylsyrer. De eldre søknader P912337 og P912338 beskriver de derved uløste problemer og gir forslag for løsning av problemene. Videre varianter av brukbare esteroljer er beskrevet i de eldre søknader P913239 og P913240.

Gjenstand for disse eldre søknader er anvendelsen av esteroljer på basis i hvert tilfelle utvalgte monokarboksylsyrer henholdsvis monokarboksylsyreblandinger og monofunksjonelle og eventuelt flerfunksjonene alkoholer. De eldre søknader beskriver at man med de der beskrevne estere henholdsvis esterblandinger ikke bare kan innstille tilfreds-stillende 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 holde tilbake uønsket korrosjon. Som alkalireserve tar man spesielt sikte på, spesielt ved anvendelse av esteroljer på basis av karboksylsyrer med minst 6 karbonatomer, tilsetning av kalk (kalsiumhydroksyd henholdsvis 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-spylesystemer, 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).

En viktig videreutvikling av slike invertboreslam på esteroljebasis er beskrevet i NO 179.487-B.

Læren i denne eldre søknad går ut fra det konsept at man i invert-boreslam på basis av esteroljer også anvender et ytterligere additiv som er egnet til å overholde de ønskede reologiske data i boreslammet til det krevede området også når det ved bruk dannes tiltagende større mengder fri karboksylsyre ved partiell esterhydrolyse. Denne friblivende karboksylsyre skal ikke bare fanges opp i en uskadelig form, men det skal i tillegg til dette også være mulig hvis ønskelig, å omdanne denne frie karboksylsyre til verdifulle komponenter med stabiliserende henholdsvis emulgerende egenskaper for det totale system. I henhold til denne lære tar man sikte på medanvendelse av basiske og til saltdannelse med karboksylsyre egnede aminforbindelser av utpreget oleofil natur og med høyst begrenset vannoppløselighet som additiv i oljefasen. Den oleofile aminforbindelse kan samtidig i det minste delvis finne anvendelse som alkalireserve i invert-boreslammet, den kan imidlertid også tilsettes 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 her eventuelt olefinisk umettede alifatiske, cykloalifatiske og/eller heterocykliske oleofile basiske aminforbindelser som inneholder en eller også flere N-grupperinger som kan danne salter med karboksylsyrer. Vannoppløseligheten ved romtemperatur for disse aminforbindelser ligger i en foretrukket utførelsesform ved høyst ca. 5 vekt-# og fortrinnsvis under 1 vekt-#.

Typiske eksempler på slike aminforbindelser er i det minste i utstrakt grad vannuoppløselige primære, sekundære og/eller tertiære aminer som kan være begrenset alkoksylert og/eller være substituert med spesielt hydroksylgrupper. Ytterligere eksempler er tilsvarende aminoamider og/eller heterocykler med nitrogen som ringbestanddel. Egnet er for eksempel basiske aminforbindelser som minst inneholder en langkjedet hydrokarbonrest med fortrinnsvis 8-36 C-atomer og spesielt med 10-24 C-atomer, og som også kan være en- eller flere ganger olefinisk umettet. De oleofile basiske aminforbindelser kan settes til borespylingene i mengder på opp til ca. 10 lb/bbl, fortrinnsvis i mengder på ca. 5 lb/bbl og aller helst tilsettes i området ca. 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 av slamsystemet, som formentlig beror på en forstyrrelse av vann/olje-invert-systemet og som er å føre tilbake på oppståelsen av frie karboksylsyrer ved esterhydrolyse.

Foreliggende oppfinnelse går ut fra den oppgave å videre-utvikle systemer av den angjeldende type og spesielt boreslam med høy økologisk godtagbarhet. I en første utførelsesform tar oppfinnelsen sikte på å stille til disposisjon olje henholdsvis oljeblandinger for oppbygninger av boreslam på basis av vann/olje-emulsjoner og som er teknisk brukbare og lett tilgjengelige og som samtidig utmerker seg ved en høy økologisk godtagbarhet. I en ytterligere utførelsesform vil oppfinnelsen gjøre tilgjengelig additiver for det ovenfor beskrevne system av den her angjeldende type, som gir boreslam på vann/olje-emulsjonsbasis verdifulle tilleggsegen-skaper uten at de økologiske egenskaper settes i fare.

Den tekniske løsning av oppfinnelsens oppgave går ut fra den erkjennelse at utvalgte og for hvert formål tilpassede alkoholer fører til nye og forbedrede boreslam av den angitte art. Ved disse alkoholer dreier det seg om vannuoppløsellge eller i det vesentlige vannuoppløsellge komponenter, spesielt altså om tilsvarende forbindelser med utpreget oleofil karakter som dog skiller seg fra de rene hydrokarboner i og med at det foreligger funksjonelle hydroksylgrupper. Herved blir viktige teknologiske forbedringer tilgjengelige, samtidig sikrer man den høye økologiske fordragelighet. Ikke-toksiske hydrokarbonforbindelser med alkoholfunksjoner tas som kjent opp i den levende naturs kretsløp uten vanskelig-het .

I henhold til det ovenfor anførte angår foreliggende oppfinnelse et invertemulsjonsboreslam for omgivelsesvennlig utvikling av olje- og naturgass-forekomster, og dette slam karakteriseres ved at det i det vesentlige består av: a) en kontinuerlig oljefase i det vesentlige bestående av minst 10 vekt-#, beregnet på vekten av oljefasen, av en i det vesentlige vannuoppløselig mono- eller polyfunksjonell alkohol med minst 6 karbonatomer der resten er opp til 90 vekt-# av en vannuoppløselig esterolje, idet oljefasen er fri for aromatiske molekylbestanddeler, basiske amino- og karboksylgrupper, hvorved oljefasen er fluid og pumpbar ved en temperatur rundt 0 til 5°C og har et flammepunkt

over 80°C,

b) en vandig fase dispergert i oljefasen,

c) et vann-i-olje-emulgeringsmiddel,

d) et tyngdegivene middel;

e) et viskositetsgivende middel,

f) et vaesketapsadditiv,

g) en alkalireserve, og

h) en eventuell komponent valgt blant en partialeter av en polyfunksjonell alkohol, en oleofil diol med en hydroksylgruppe i a- og w-posisjon eller på av hverandre stående karbonatomer eller en partialester derav, en i det vesentlige vannuoppløselig polyalkylenglykoleter, og blandinger derav.

Som nevnt ovenfor angår oppfinnelsen også anvendelsen av en i det vesentlige vannuoppløselig mono- eller polyfunksjonell alkohol med minst 6 karbonatomer i en mengde av minst 10 vekt-# i kombinasjon med resten opp til 90 vekt-# av en vannuoppløselig esterolje, som kontinuerlig oljefase i et invertemulsjonsboreslam for omgivelsesvennlig utvikling av olje- og naturgass-forekomster, idet oljefasen er fri for aromatiske molekylbestanddeler, basiske amino- og karboksylgrupper, idet oljefasen er fluid og pumpbar ved en temperatur rundt 0 til 5°C og har et flammepunkt over 80° C hvorved slammet i tillegg omfatter b) en vandig fase dispergert i oljefasen, c) et vann-i-olje-emulgering*middel, d) et tyngdegivene middel; e) et viskositetsgivende middel, f) et vaesketapsadditiv, g) en alkalireserve, og h) en eventuell komponent valgt blant en partialeter av en polyfunksjonell alkohol, en oleofil diol med en hydroksylgruppe i a- og op-posisjon eller på av hverandre stående karbonatomer eller en partialester derav, en i det vesentlige vannuoppløselig polyalkylenglykoleter, og blandinger derav.

I en første utførelsesform blir den kontinuerlige oljefase i invert-boreslammene dannet utelukkende eller i det vesentlige utelukkende av de i det vesentlige vannuoppløsellge og fortrinnsvis utpreget oleofile alkoholer. Selvfølgelig må reologien til alkoholene som anvendes være tilpasset de tekniske krav til boreslammene. Lette reologiske korrekturer kan gjennomføres ved medanvendelse av de i den utførelsesform tilsiktede små mengder fortynningsmidler. I betraktning kommer i det her beskrevne tilfellet spesielt oljefaser som i en mengde av mer enn 70 vekt-# og fortrinnsvis mer enn 80 vekt-5é og aller helst kun dannes av alkoholene som sådanne. Til de reologiske krav for slike oljer for anvendelsesområdet i boreslam, gjelder den generelle fagkunnskap som skal diskuteres noe nærmere nedenfor. Fra det brede området av utpreget oleofile alkoholer med spesielt rettkjedet og/eller forgrenet hydrokarbonstruktur kommer her i betraktning spesielt monofunksjonelle alkoholer med minst 6 eller 7 C-atomer, fortrinnsvis med minst 8 C-atomer, hvorved den mulige øvre grense av C-antallet sterkt påvirkes av hydrokarbon-restens struktur. Reologien til forgrenede og/eller umettede alkoholer av den her beskrevne type oppfyller som kjent kravene til hell- og pumpbarhet også ved lavere temperaturer, lettere enn det rette, mettede hydrokarbonskjelett. Mettede, rette f ettalkoholer innen området cib- i8 nar som kjent størkningsområder ved ca. 50°C, mens den olefinisk umettede oleylalkohol størkner under 4°C. Forgrenede alkoholer i det samme C-antallområdet kan, avhengig av graden og mengden av forgrening, absolutt være brukbare hell- og pumpbare oljefaser innenfor oppfinnelsens kontekst. Egnet på området mettede monofunksjonelle alkoholer er spesielt med lavere karbonantall, spesielt altså området ca. Cg_j^, hvorved også her de forgrenede alkoholer har reologiske fordeler.

De i denne utførelsesform i små mengder også medanvendte oljeblandingskomponenter kan være rene, spesielt aromatfrie hydrokarbonforbindelser, spesielt imidlertid utvalgte esteroljer av de i søkerens tidligere søknader nevnte art.

Egenreologien for de her beskrevne alkoholkomponenter får i økende grad mindre betydning jo større andelen av en blandingsbestanddel er ved blanding av alkoholkomponenten med en eller flere oljekomponenter. I henhold til dette kan de oleofile alkoholer anvendes i oljefaser i systemer av denne type som oppviser betydelige eller sogar overveiende mengder av ikke-vannblandbare oljer som anvendes i blanding med oppfinnelsens tilsiktede, utpregede oleofile alkoholer. Innholdet av de valgte alkoholer ligger i denne utførelses-form som regel over ca. 10-70 vekt-#, alt beregnet på den flytende oljefase, hvorved alkoholandeler i mengder på minst ca. 35 vekt-# og fortrinnsvis minst ca. 50 vekt-# i oljefasen, kan være foretrukket. Reologien for slike systemer bestemmes allerede i utstrakt grad av beskaffenheten for de som blandingskomponenter anvendte forbindelser. Det skal imidlertid påvises at medanvendelsen av alkoholer kan ha betydelig praktisk betydning også for denne utførelsesform.

Som blandingskomponent for denne utførelsesform kommer fremfor alt i betraktning både rene, spesielt aromatfrie hydrokarboner, men også esteroljer av den i de eldre søknader beskrevne art. Innenfor denne ramme faller også blandinger av disse typer, hvorved både blandinger av esteroljer med rene hydrokarbon og også blandinger av forskjellige esterolje-typer, kan være blandingskomponenter for den felles anvendelse med de oleofile alkoholer. I foretrukne utførelses-former blir de rene hydrokarboner som ikke oppviser funksjonelle grupper anvendt i oljefasen i mengder på høyst 50 vekt-%, fortrinnsvis høyst 35 vekt-# og spesielt høyst ca. 25 vekt-#, beregnet på oljefasen. I de viktigste utførelses-former av den her beskrevne variant, anvender man som oljefase blandinger av de her definerte alkoholer og esteroljer uten tilsetning av rene hydrokarboner.

Ved tilsetningen av oppfinnelsens definerte vannuoppløsellge alkoholer til invert-systemer kan man innstille viktige forbedringer for den praktiske anvendelse av boreslammene. Spesielt gjelder dette de fire følgende delaspekter: reduksjon av fluid-tap-verdiene, lettelse og forbedring av emulgeringen av den dispergerte, vandige fase, en eventuelt tydelig forbedret smørevirkning for boreslammet samt eventuelt en tydelig forbedring av de reologiske egenskaper av invert-boreslam på esteroljebasis.

Anvendelsen av alkoholene som oljefase, men også deres medanvendelse som mengdemessig underordnet eller overordnet andel i oljefasen, krever tilstrekkelig vannuoppløselighet for alkoholkomponenten. Ved romtemperatur er vannuoppløselig-heten for egnede alkoholer fortrinnsvis under 5 vekt-#, spesielt under 1 vekt-# og aller helst ligger den ved ikke mer enn ca. 0,5 vekt

Når det gjelder den kjemiske beskaffenhet gjelder de nedenfor angitte generelle lover: Monofunksjonelle og/eller multi-funksjonelle alkoholer er egnet så lenge den oleofile karakter for den alkoholiske komponent er tilbake. Spesielt kommer i betraktning, ved siden av de monofunksjonelle alkoholer, også difunksjonelle forbindelser og/eller partialetere av polyfunksjonelle alkoholer med minst en fri hydroksylgruppe. Alkoholene selv kan være økologisk godtagbare og har i henhold til dette i den foretrukne utførelses-form, ingen aromatiske bestanddeler. Rette og/eller forgrenede alifatiske eller også tilsvarende umettede og spesielt en- og/eller flere ganger olefinisk umettede alkoholer, er de foretrukne forbindelser. Cykloalifatiske alkoholer kan komme i betraktning.

Et viktig generelt krav innenfor oppfinnelsens lære er at disse alkoholer per se ikke bare er økologisk godtagbare, men at de heller ikke utløser noen ytterligere toksikologisk og spesielt ingen inhaleringstoksikologisk risiko. Alkoholer med utpreget oleofili slik de kreves ifølge oppfinnelsen, utmerker seg imidlertid generelt ved en så lav flyktighet at dette krav allikevel er oppfylt.

For blandingen av oppfinnelsens anvendte alkoholer med esteroljer gjelder i tillegg det følgende: Oppfinnelsens anvendte frie alkoholer kan være like eller forskjellige fra alkoholkomponentene som anvendes i esteroljen. Mens alkoholkomponentene i esteroljene for eksempel bestemmes ved betraktninger med henblikk på reologi for esteroljen og/eller med henblikk på tilgjengeligheten av de esterdannende alkoholer, er oppfinnelsens anvendelse av de frie alkoholer avstemt på de tilstrebede forbedringer av invert-borespylingen.

Anvendes alkoholene i oljefasen som i det minste en vesentlig andel, som overveiende andel eller sogar som eneste andel, bør alkoholene ved lavere temperaturer, spesielt i området 0-5°C, være hell- og pumpbare eller kunne gjøres flytende med de begrensede mengder av økologisk godtagbare blandingskomponenter til en fase med helleevne. Størkningsverdien for slike oljefaser (helle- og størkningspunkt) bør ligge under 0°C, fortrinnsvis under —5°C og aller helst under —10°C. Selve alkoholen bør derved ha flammepunktet på minst 80° C, fortrinnsvis minst 100°C og aller helst minst 120°C. Ved siden av de allerede nevnte monofunksjonelle alkoholer med minst 8 C-atomer og de på grunn av struktur- og reologikrav bestemte maksimale C-antall, kommer her også andre utvalgte polyoler henholdsvis deres partialetere, i betraktning. Egnede polyoler er spesielt eventuelt -forgrenede dioler med en tilstrekkelig grad av den oleofile hydrokarbonrest i molekylet. Egnet er for eksempel oleofile dioler med hydroksylgrupper i a ,-y-posisjon og/eller dioler som har hydroksylgrupper på ved siden av hverandre stående karbonatomer. Karakteristiske eksempler på forbindelser av denne type er for eksempel 2,2-dimetyl-l,3-propandiol (neopentylglykol) eller forsepningsproduktet av epoksyderte olefiner. I betraktning kommer imidlertid spesielt også partialetere av slike dioler med monofunksjonelle alkoholer.

Spesielt i de utførelsesformer der reologien i det totale system overveiende bestemmes av de vannuoppløsellge blandingskomponenter, altså av esteroljene, består en tiltagende frihet i valget av egnede alkoholkomponenter. Som brukbare additiver har her vist seg blant annet i det minste i utstrakt grad vannuoppløsellge polyalkylenglykoletere henholdsvis tilsvarende blandingsetere av laverealkylen-glykoler. Således er for eksempel tilsvarende blandingsetere av etylenoksyd og propylenoksyd også brukbare tilsetningsstoffer innenfor oppfinnelsens ramme når de når molekylvekter på for eksempel 5000 og derved viser tilstrekkelig vann-uoppløselighet i det totale system.

I en viktig utførelsesform av oppfinnelsen anvendes det vannuoppløsellge alkoholer som i sin tur er fri for basiske aminogrupper og som fortrinnsvis heller ikke inneholder andre reaktive grupper som karboksylgrupper.

For blanding innenfor oppfinnelsens ramme egnede oljekomponenter er de i dagens praksis i boreslam anvendte mineraloljer og derved foretrukket er i det vesentlige aromatfrie alifatiske og/eller cykloalifatiske hydrokarbonfraksjoner med de krevede helleegenskaper. Det henvises her til tilgjengelige publikasjoner og til de på markedet foreliggende kommersielle produkter.

Spesielt viktige blandingskomponenter er imidlertid innenfor oppfinnelsens ramme, miljøgodtagbare esteroljer slik de for eksempel beskrives i de eldre søknader P912337 og P912338, P913239 samt P913240. For å fullstendiggjøre beskrivelsen følger en sammenfatning av vesentlige karakteristika data for slike estere henholdsvis esterblandinger.

I en første utførelsesform anvender man også i temperaturområdet fra 0 til 5°C, hell- og pumpbare estere av monofunksjonelle 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 ca. like mengder andre mono-karboksyl syrer , som oljefase. Foretrukket er herved esteroljer som i en mengde av minst ca. 60 vekt-#, beregnet på karboksylsyreblandingen, avledes fra estere av alifatiske <C>12_14-monokarboksylsyrer og hvis ønskelig, hva resten angår, fra underordnede mengder kortkjedede alifatiske og/eller lengrekjedede og da spesielt 1- og/eller flere ganger olefinisk, umettede monokarboksylsyrer. Foretrukket anvendes det estere som, i temperaturområdet fra 0 til 5°C, har en Brookfield-RVT-viskositet i området ikke over 50 roPas, fortrinnsvis ikke over 40 mPas, og spesielt høyst ca. 30 mPas. De i boreslammet anvendte estere oppviser størknings-verdier (helle- og størkningspunkt) under -10°C, fortrinnsvis under —15°C, og har derved spesielt flammepunkt over 100"C, fortrinnsvis over 150°C. De i esteren henholdsvis esterblandingen foreliggende karboksyl syrer er rettkjedet og/eller forgrenet og derved av vegetabilsk og/eller syntetisk opprinnelse. De kan stamme fra tilsvarende triglycerider som kokosolje, palmekjerneolje og/eller babassuolje. Alkohol-restene for de anvendte estere avleder seg 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 1- og/eller flere ganger umettede monokarboksylsyrer med 16-24 C-atomer eller deres blandinger med underordnede mengder andre, spesielt mettede monokarboksylsyrer og monofunksjonelle alkoholer med fortrinnsvis 6-12 C-atomer. Også disse oljer er hell- og pumpbare i temperaturområdet 0-5°C. Egnet er spes.ielt estere av den 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 karboksyl syrer i området c1£)_24'

Også her ligger størkningsverdiene (helle- og størknings-punkt) 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 angjeldende type kan man definere to underklasser. I den første stammer de i esteren foreliggende umettede C1^_24-monokarboksylsyrerester i en mengde av ikke mer enn 35 vekt-# fra 2- og flere ganger olefinisk umettede syrer hvorved fortrinnsvis minst ca. 60 vekt-# av syrerestene er 1 gang olefinisk umettet. I den andre utførelsesform stammer i esterblandingen foreliggende C2^_24~ monokarboksylsyrer i en mengde av mer enn 45 vekt-# og fortrinnsvis mer enn 55 vekt-# fra 2- og/eller ganger olefinisk umettede syrer. I esterblandingen foreliggende mettede karboksylsyrer i området C^—ig utgjør nødvendigvis ikke mer enn ca. 20 vekt-56 og spesielt ikke mer enn ca. 10 vekt-#. Fortrinnsvis ligger de mettede karboksylsyreestere imidlertid i området for lavere C-tall i syreresten. De foreliggende karboksylsyrerester kan være av animalsk og/eller vegetabilsk opprinnelse. Animalske utgangsstoffer 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 innenfor oppfinnelsens ramme også kan anvendes som blandingskomponent er ved romtemperatur hellbare estere av C^g-monokarboksylsyrer og 1- og/eller flerfunksjonene alkoholer med flammepunkt over 80° C og som fortrinnsvis er helle- og pumpbare i temperaturområdet 0-5"C. Egnet er derved spesielt de tilsvarende estere av disse lavere karboksylsyrer med monofunksjonelle alkoholer med minst 8 C-atomer og/eller estere av disse syrer med 2- til 4-verdige alkoholer med fortrinnsvis 2-6 karbonatomer. Som esterdannende syre-komponent i denne klasse egner seg av praktiske grunner spesielt eddiksyre. Tall hva angår reologi og flyktighet henholdsvis størkningsverdiene for foretrukne estere i denne underklasse tilsvarer de ovenfor nevnte verdier.

Egnet er som blandingskomponenter fra denne underklasse spesielt estere av monofunksjonelle alkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse og hvis kjedelengde når det foreligger overveiende alifatisk mettede alkoholer kan ligge i området c8_15» når det gjelder 1- og flere ganger olefinisk umettede alkoholer, også ved høyere C-antall, for eksempel ved omtrent C„.. Enkeltheter til dette finnes i den eldre

24

søknad P913239.

Egnede blandingskomponenter er til slutt imidlertid de i den parallelle søknad P913240 beskrevne estere av monokarboksylsyrer av syntetiske og/eller naturlig opprinnelse med 6-11 C-atomer og 1- og/eller flerfunksjonene alkoholer, som fortrinnsvis er hell- og pumpbare også i temperaturområder fra 0 til 5°C. For å fullstendiggjøre oppfinnelsens beskrivelse henvises det til den paralleltløpende søknad.

Innenfor rammen av oppfinnelsen faller også flerstoff-blandinger som sammen med oppfinnelsens definerte alkoholer kan inneholde en eller flere av de her enkeltvis nevnte blandingskomponenter. Derved kan i prinsippet en hvilken som helst blanding anvendes så lenge de reologiske hovedkrav for invert-boreslam av den her beskrevne art, oppfylles. Som eksempler på. slike flerkomponentblandinger skal nevnes stoffer på basis av forskjellige typer av esteroljer eller også i tillegg mineraloljeholdige stoffblandinger.

Som ytterligere blandingskomponenter for invert-boreslammene kommer i betraktning alle vanlige blandingsbestanddeler for kondisjonering og for praktisk anvendelse av invert-boreslammene slik de finner anvendelse i dagens praksis med mineraloljer som kontinuerlig oljefase. Ved siden av den dispergerte vandige fase kommer her i betraktning spesielt emulgatorer, tyngdegivende midler, fluid-tap-additiver, viskositetsdannere og alkalireserver.

I en viktig utførelsesform blir det, sammen med esteroljer, tilsatt oleofile basiske aminforbindelser som additiv, og som er beskrevet enkeltvis i den innledningsvis nevnte eldre søknad NO 179.487-B.

Hvis det innenfor rammen av oppfinnelsen anvendes esteroljer som blandingskomponenter, herved spesielt esteroljer på basis av karboksylsyrer med minst 6 C-atomer, kan det være hensiktsmessig, i oljeslammet ikke å medanvende vesentlige mengder sterkt hydrofile baser av uorganisk og/eller organisk art. Kalk kan på vellykket måte medanv endes som alkalireserve. Det er da imidlertid hensiktsmessig at den maksimalt anvendte kalkmengde begrenses til ca. 5,7 g/l (ca. 2 lb/bbl), hvorved det kan være å foretrekke å arbeide med boreslamopp-fyllinger av kalk som ligger noe derunder, for eksempel altså i området ca. 1-1,8 lb/bbl (kalk/boreslam). Ved siden av eller i stedet for kalk kan man anvende andre alkalireserver av kjent type. Nevnes skal her spesielt de mindre basiske metalloksyder av typen sinkoksyd. Også ved anvendelse av slike syreoppf angere må man imidlertid passe på ikke å anvende for store mengder for å unngå en uønsket for tidlig aldring av boreslammet, forbundet med en viskositetsstigning og dermed også en forringelse av de reologiske egenskaper. Ved det her diskuterte spesielle trekk ved oppfinnelsens gjenstand forhindrer man at det oppstår uønskede mengder av sterkt virksomme olje/vann-emulgatorer eller at dette i det minste forhindres i en slik grad at de gode reologiske tilsetningsverdier kan opprettholdes også ved den termiske aldring i drift i tilstrekkelig lang tid.

Videre gjelder følgende trekk:

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

For reologien foretrukne invert-boreslam innenfor oppfinnelsens ramme gjelder de følgende reologiske data: Plastisk viskositet (PV) i området ca. 10-60 mPas, foretrukket ca. 15-40 mPas; flytgrense (Yield Point YP) i området ca. 5-40 lb/100 ft2 , fortrinnsvis ca. 10-25 lb/ft2 , alt bestemt ved 50"C (omregningsfaktor: 1 lb/100 ft<2> = 2,0885 Pa). Når det gjelder bestemmelsen av disse parametere og de derved anvendte målemetoder samt for de ellers vanlige sammensetninger av de her beskrevne invert-boreslam, gjelder i enkelhet det som er angitt i den kjente teknikk slik den er angitt innledningsvis og utførlig beskrevet for eksempel 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/olje-emulsjoner. I betraktning kommer spesielt utvalgte oleofile fettsyresalter, for eksempel slike på basis av amidoaminforbindelser. Eksempler på disse er beskrevet i det ovenfor nevnte US-PS 4 374 737 og den der angitte litteratur. En spesielt egnet emulgator-type er det produkt som er kommersielt tilgjengelig fra firma NL Baroid, London., under den kommersielle betegnelse "EZ-mul" .

Emulgatorer av den her beskrevne type er tilgjengelige kommersielt som høykonsentrerte aktiv-bestanddeltil-beredninger og kan finne anvendelse i mengder på ca. 2,5-5 vekt-#, spesielt i mengder på ca. 3-4 vekt-#, alt beregnet på ester-oljefasen.

Som fluid-tap-additiv 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 ca. 15-20 lb/bbl eller i området ca. 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 ca. 8 til 10 lb/bbl eller i området ca. 2-4 vekt-#. De i praksis vanligvis anvendte tyngdegivende middel for innstilling av den nødvendige trykkutjevning er barytt, hvis tilsetnings-mengde tilpasses ventede betingelser i borehullet. Ved tilsetning av barytt er det for eksempel mulig å heve den spesifikke vekt for borespylingen til verdier i området ca. 2,5, fortrinnsvis innen området ca. 1,3-1,6.

Den dispergerte vandige fase blir i invert-boreslammet 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 for den gjeldende kjente teknikk finnes i GB 2 158 437, EP 229 912 samt DE 32 47 123.

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

Eksemplene 1 til 4

I de følgende eksempler 1 til 4 anvendes det invert-slam på basis av utvalgte alkoholer henholdsvis på basis av alkoholblandinger med et forhold olje:vann på 80:20 i den efter-følgende grunnreseptur:

Først bestemmer man på de undersøkte invert-borespylinger og ved hjelp av viskositetsmållnger ved 50° C på ikke-aldret materiale, den plastiske viskositet (PV), flytgrensen (YP) samt gelstyrken efter 10 sekunder henholdsvis 10 minutter.

Derefter blir invert-boreslammene aldret i 16 timer ved 125°C i autoklaver i såkalte "Roller-oven" for å bestemme temperaturinnflytelsen på emulsjonsstabiliteten. Derefter bestemmer man på ny viskositetsverdiene ved 50°C.

De i dette eksempel anvendte oljefaser, det vil si de angjeldende alkoholer henholdsvis alkoholblandinger, er de følgende: Eksempel 1: Syntetisk oksoalkohol med kjedelengde C^q (kommersielt produkt "Etoxo C 10".

Eksempel 2: 100 ml av den syntetiske alkohol fra eksempel 1 i blanding med 100 ml av en Cg_^g-alkoholblanding av naturlig opprinnelse (kommersielt produkt "Lorol 810" fra søkeren).

Eksempel 3: 100 ml av alkoholen ifølge eksempel 1 i blanding med 100 ml av en <C>12_lg-alkoholblanding av naturlig opprinnelse (kommersielt tilgjengelig "Lorol technisch" fra søkeren).

Eksempel 4: Syntesealkoholblanding ci2/13 (kommersielt produkt "Lial 123").

Man bestemte følgende verdier på ikke-aldret og aldret materiale.

Eksempel 1

Eksempel 2 Eksempel 3 Eksempel 4

Eksemplene 5 til 8

Man gjennomførte sammenligningsforsøk med et oljeslam med følgende sammensetning:

I denne slamformulering ga man avkall på medanvendelsen av en vann/olje-emulgator. Enkeltvis ble i disse eksempler 5 til 8, følgende alkoholer henholdsvis alkohol/esteroljeblan-dinger, anvendt.

Eksempel 5: Cg^g-alkoholsnitt av naturlig opprinnelse (kommersielt produkt "Lorol 810" fra søkeren).

Eksempel 6: En blanding av 102 ml av alkoholen ifølge eksempel 5 og 98 ml isobutyloleat.

Eksempel 7: Syntetisk oksoalkohol C^3 (isotridecylalkohol).

Eksempel 8: Oksoolje.

Viskositetsverdiene som ble målt på ikke-aldret og så på aldret materiale var som følger:

Eksempel 5

Eksempel 6 Eksempel 7 Eksempel 8

Eksemplene 9 til 12

Man arbeidet med en reseptur med følgende grunnsammensetning:

I disse eksempler 9 til 12 anvendte man som oljefase blandinger av en esterolje på beteoljebasis og den innledningsvis nevnte Cg^1Q-alkoholblanding ("Lorol 810") ved tiltagende blandingsandeler av Cg^1Q-alkoholsnittet.

Som esterolje anvendte man en ikke-destillert isobutyl-beteoljeester som var bygget opp på en blanding av overveiende umettede rettkjedede karboksylsyrer som i det vesentlige tilsvarte følgende fordeling: 60$ oljesyre, 2$ linolsyre, 9-1056 linolensyre, ca. 4$ olefinisk umettede C<gg>^gg-monokarboksylsyrer, resten mettede monokarboksylsyrer overveiende fra området CjL6/18" Denne beteol jeester hadde i tillegg følgende karakteristiske data: Densitet (20°C) 0,872 g/cm5 ; hellepunkt under -15°C; flammepunkt (DIN 51584) over 180°C; syretall (DCF-C-V 2) 1,2; viskositet ved 0°C 32 mPas, viskositet ved 5°C 24 mPas; intet innhold av aromater.

Blandingsforholdene beteoljeester:"Lorol 810" ble valgt som følger og forskjøvet i retning av tiltagende "Lorol 810"-innhold:

Eksempel 9: 170 ml esterolje:30 ml alkoholsnitt

Eksempel 10: 150 ml esterolje:50 ml alkoholsnitt

Eksempel 11: 120 ml esterolje:80 ml alkoholsnitt

Eksempel 12: 100 ml esterolje:100 ml alkoholsnitt

De på ikke-aldrede og aldrede borespylinger bestemte viskositetsverdier var som følger:

Eksempel 9

Eksempel 10

Eksempel 11 Eksempel 12

Sammenligningseksempel og eksemplene 13 til 16

I det efterfølgende sammenligningseksempel og i eksemplene 13 til 16 arbeidet man med følgende reseptur:

Sammenligningseksemplet arbeidet med den reseptur hvorved man som esterolje anvendte den ikke-destillerte isobutylbeteolje-ester fra eksemplene 9 til 12. I de følgende eksempler 13 til 16 tilsettes det til slamformuleringen i hvert tilfelle en utvalgt sterk oleofil vannuoppløselig alkohol innenfor oppfinnelsens ramme. For disse eksempler gjelder følgende: Eksempel 13: Tilsetning av 2 g Docosanol, det vil si en lineær C^-alkanol.

Eksempel 14: Tilsetning av 5 g av et EO/PO-addisjonsprodukt på C^2_^g-alkoholsnitt av naturlig opprinnelse (kommersielt tilgjengelig "Lorol technisch" fra søkeren) med følgende sammensetnin<g:><C>^2_^<g->alkoholsnitt/3 EO/6 PO (kommersielt tilgjengelig "Dehyton LT 36" fra søkeren).

Eksempel 15: Tilsetning av 5 g av en EO/PO-polyalkylenglykol med en midlere molekylvekt på ca. 2000 (kommersielt tilgjengelig "Dehydran 240").

Eksempel 16: Tilsetning av 2 g 2,2-dimetyl-l,3-propandiol (neopentylglykol).

På oljeslammene ifølge eksemplene 13 til 16 og på sammenligningseksemplet bestemte man viskositetsverdiene og i tillegg fluid-tap-verdiene i henhold til HTHP-metoden. For bestemmelse av HTHP-fluid-tap-verdiene skal det henvises til den nevnte håndbok fra NL Baroid, London, "Manual of drilling fluids technology", underkapitlet "Oil mud technology", kapitel Properties and Testing Prosedures "HTHP-filtrate".

En sammenligning av tallverdiene viser at det ved tilsetning av små mengder utvalgte alkoholer kan oppnås en tydelig utpreget forbedring av reologien (eksempel 16), i alle tilfelle imidlertid en tydelig reduksjon av HTHP-filtratet, det vil si en tydelig forbedring av fluid-tap-verdiene.

Enkeltvis ble det oppnådd følgende verdier:

Sammenligningseksempel

Claims (10)

1. Invert-emulsjonsboreslam for omgivelsesvennlig utvikling av olje- og naturgass-forekomster, karakterisert ved at det i det vesentlige består av a) en kontinuerlig oljefase i det vesentlige bestående av minst 10 vekt-#, beregnet på vekten av oljefasen, av en i det vesentlige vannuoppløselig mono- eller polyfunksjonell alkohol med minst 6 karbonatomer der resten er opp til 90 vekt-# av en vannuoppløselig esterolje, idet oljefasen er fri for aromatiske molekylbestanddeler, basiske amino- og karboksylgrupper, hvorved oljefasen er fluid og pumpbar ved en temperatur rundt 0 til 5°C og har et flammepunkt over 80"C, b) en vandig fase dispergert i oljefasen, c) et vann-i-olje-emulgeringsmiddel, d) et tyngdegivene middel; e) et viskositetsgivende middel, f) et væsketapsadditiv, g) en alkalireserve, og h) en eventuell komponent valgt blant en partialeter av en polyfunksjonell alkohol, en oleofil diol med en hydroksylgruppe i a- og oj-posisjon eller på av hverandre stående karbonatomer eller en partialester derav, en i det vesentlige vannuoppløselig polyalkylenglykoleter, og blandinger derav.

2. Invert-emulsjonsboreslam ifølge krav 1, karakterisert ved at oljefasen har en Brookfield (RVT) viskositet på mindre enn 55 mPas ved en temperatur på 0 til 5°C.

3. Invert-emulsjonsboreslam ifølge krav 1, karakterisert ved at den vandige fase er tilstede i en mengde fra 5 til 45 vekt-#, beregnet på vekten av fasen.

4. Invert-emulsjonsboreslam ifølge krav 1, karakterisert ved at det har en plastisk viskositet fra 10 til 60 mPas og en flytgrense fra 5 til 40 pund/100 ft2 , alt målt ved ca. 50°C.

5. Invert-emulsjonsboreslam ifølge krav 1, karakterisert ved at oljefasen har et helle- og størknings-punkt under -5°C.

6. Invert-emulsjonsboreslam ifølge krav 1, karakterisert ved at alkoholen er fremstilt fra en monofunk-sjonell alkohol med fra 6 til 36 karbonatomer.

7. Invert-emulsjonsboreslam ifølge krav 1, karakterisert ved at oljefasen videre inneholder en vann-uoppløselig esterolje valgt fra gruppen: a) en ester av en C^_5monokarboksylsyre og en mono- eller polyfunksjonell alkohol; b) en ester av en C£,_^monokarboksylsyre og en mono- eller polyfunksjonell alkohol, c) en monokarboksylsyreester av en Cfc.iamonofunksjonell alkohol der monokarboksylsyren inneholder fra 12 til 16 karbonatomer og er alifatisk umettede, og d) en monokarboksylsyreester av en C£,_i2monofunksjonell alkohol der monokarboksylsyren inneholder fra 16 til 24 karbonatomer og er olefinisk mono- eller polyumettet.

8. Invertemulsjonsboreslam ifølge krav 7, karakterisert ved at alkalireserven omfatter et oleofilt, basisk amin.

9. Invertemulsjonsboreslam ifølge krav 7, karakterisert ved at alkalireserven omfatter lime tilstede i en mengde under 2 lb/bbl av boreslam-blandingen.

10. Anvendelsen av i det vesentlige vannuoppløsellge mono- eller polyfunksjonelle alkoholer med minst 6 karbonatomer i en mengde av minst 10 vekt-# i kombinasjon med resten opp til 90 vekt-# av en vannuoppløselig esterolje, som kontinuerlig oljefase i et invertemulsjonsboreslam for omgivelsesvennlig utvikling av olje- og naturgass-forekomster, idet oljefasen er fri for aromatiske molekylbestanddeler, basiske amino- og karboksylgrupper, idet oljefasen er fluid og pumpbar ved en temperatur på 0 til 5°C og har et flammepunkt over 80"C hvorved slammet i tillegg omfatter b) en vandig fase dispergert i oljefasen, c) et vann-i-olje-emulgeringsmiddel, d) et tyngdegivene middel; e) et viskositetsgivende middel, f) et vaesketapsadditiv, g) en alkalireserve, og h) en eventuell komponent valgt blant en partialeter av en polyfunksjonell alkohol, en oleofil diol med en hydroksylgruppe i a- og co-posisjon eller på av hverandre stående karbonatomer eller en partialester derav, en i det vesentlige vannuoppløselig polyalkylenglykoleter, og blandinger derav.