NO324644B1 - Borevaeske, fremstillingsmate og anvendelse derav - Google Patents
Borevaeske, fremstillingsmate og anvendelse derav Download PDFInfo
- Publication number
- NO324644B1 NO324644B1 NO19970228A NO970228A NO324644B1 NO 324644 B1 NO324644 B1 NO 324644B1 NO 19970228 A NO19970228 A NO 19970228A NO 970228 A NO970228 A NO 970228A NO 324644 B1 NO324644 B1 NO 324644B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- drilling fluid
- emulsion
- drilling
- water
- surfactant
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 120
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 103
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 84
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 51
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 36
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 29
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 21
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000012875 nonionic emulsifier Substances 0.000 claims description 8
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 7
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 6
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 claims description 6
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 claims description 5
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 4
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 3
- 150000001408 amides Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical group 0.000 claims description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Chemical group CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229940104261 taurate Drugs 0.000 claims description 2
- JXLHNMVSKXFWAO-UHFFFAOYSA-N azane;7-fluoro-2,1,3-benzoxadiazole-4-sulfonic acid Chemical compound N.OS(=O)(=O)C1=CC=C(F)C2=NON=C12 JXLHNMVSKXFWAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N taurine Chemical group NCCS(O)(=O)=O XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 37
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 31
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 19
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 12
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical group CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 150000008052 alkyl sulfonates Chemical class 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N (2r,3r,4s)-2-[(1r)-1,2-dihydroxyethyl]oxolane-3,4-diol Chemical class OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical group C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003568 Sodium, potassium and calcium salts of fatty acids Substances 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001615 alkaline earth metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 1
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013969 calcium salts of fatty acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Description
Denne oppfinnelsen angår borevæsker for anvendelse i olje- og gassletingen og produksjonsindustrier og omfatter væsker anvendt for boring, klargjøring for produksjon (completion), arbeid i en brønn (workover) eller sammenpakking (packing) av brønner. Oppfinnelsen angår spesielt en emulsjonsborevæske hvor den kontinuerlige væskefasen består av en vann-ublandbar oljeholdig væske og hvor emulgatoren innbefatter en kombinasjon av et alkoksylert overflateaktivt stoff og et overflateaktivt stoff av anionisk sulfonat. Denne kombinasjonen av stoffer har vist seg å tilveiebringe stabile oljekontinuerlige emulsjoner når den hydrofile fasen er av lav vannaktivitet, og å tillate emulsjonen å destabilisere eller å "flippe" lett ved tilsetningen av vann av lav salinitet i en mengde tilstrekkelig til betydelig å øke vannfasens vannaktivitet.
En borebrønn bores ved å feste til bunnen av et borerørstykke et skjærestykke (cutting bit) som roteres enten ved bruk av en kraftkilde på overflaten som påfører en roterende bevegelse til toppenden av borerøret eller ved bruk av en turbinmotor som drives av sirkulerende væske i borehullet.
I begge tilfeller er det nødvendig med en borevæske for å fjerne borekaks fra rundt skjærestykket og transportere borekaks til overflaten for separering og fjerning. Borevæsken kjøler også skjærestykket og smører både skjærestykket og borerøret, og således reduseres friksjon.
Som borevæske er det i mange tilfeller mulig å anvende en enkel blanding innbefattende vann og en smektittleire som øker viskositeten av væsken med det formålet å suspendere og transportere borekaks. Det er imidlertid ofte nødvendig å bore et borehull gjennom geologiske formasjoner hvor bestanddelsmaterialene sveller eller brytes ned ved kontakt med vann. I slike tilfeller anvendes en oljebasert borevæske, dvs. en væske hvor væskefasen består av olje, eller av vann-i-olje emulsjoner som er kjent på området som "inverte" emulsjonsvæsker.
Slike oljebaserte borevæsker unngår hydratiseringsproblemer forårsaket av vann som er i kontakt med leirskifer eller saltformasjoner. De er også fordelaktige sammenlignet med vannbaserte væsker ved at de gir økt smøring av borerøret og høy stabilitet ved høye temperaturer.
Opprinnelig ble det i slike oljebaserte borevæsker anvendt dieselbrennstoff eller andre lignende petroleumsfraksjoner som oljefase. Disse inneholder imidlertid relativt høye andeler av aromatiske hydrokarboner og andre forbindelser som er toksiske for det marine miljøet.
I den senere tid har høy raffinerte lavaromatiske mineraloljer blitt anvendt. Disse er av mye lavere toksisitet enn dieselbrennstoff. Forskjellige miljømyndigheter tillot derfor utslipp til sjøs av borekaks kontaminert med mineraloljebaserte borevæsker av "lav toksisitet".
Mange steder offshore har imidlertid dette forårsaket at sjøbunnen er helt dekket av hauger av borekaks hvor den raffinerte mineraloljen i betydelig grad ikke er brutt ned biologisk, spesielt under anaerobe betingelser som eksisterer i en haug av borekaks.
Dette har ført til strengere reguleringer for konsentrasjonen av mineraloljer som kan slippes ut med borekaks. Pariskonvensjonen (Annex A, Part 1) begrenser også i økende grad anvendelsen i borevæsker av "oljer som stammer fra petroleum" ved utslipp av borekaks til sjøen.
Til nå har det i tidligere kjente inverte emulsjonsborevæsker generelt vært anvendt ioniske emulgatorer, f. eks kalsiumsaltene av fettsyrer så som oleinsyre, alkylimidazoliner og alkylamidoaminer og deres derivater. Disse gir stabile vann-i-olje emulsjoner ved enhver salinitet. Enkel vannvasking av borekaks belagt med slike væsker resulterer i at økende mengder av vaskevannet emulgeres inn i borevæsken, noe som gir en økning i viskositet av borevæsken til en slamlignende konsistens, og veldig lite dispersjon av oljen i vaskevannet.
Det er derfor en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en borevæske som overkommer de ovennevnte ulempene. Denne hensikten er oppnådd med foreliggende oppfinnelse kjennetegnet ved de vedlagde krav.
Ifølge en første side av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes det en stabil invert emulsjonsborevæske hvor den emulgerte hydrofile dispersjonsfasen har en vannaktivitet mindre enn 0,90, karakterisert ved at emulgatoren innbefatter, i kombinasjon, et ikke-ionisk alkoksylert overflateaktivt stoff og et overflateaktivt stoff av anionisk sulfonat.
Det er overraskende at kombinasjonen av et ikke-ionisk alkoksylert overflateaktivt stoff og et overflateaktivt stoff av anionisk sulfonat gir en stabil invert emulsjon, fordi ingen av disse stoffene, når de brukes hver for seg, er i stand til å produsere en sådan effekt. Det er også overraskende at den stabile inverte emulsjon ifølge oppfinnelsen raskt og fullstendig vil destabilisere og dispergere ved enkel blanding med vann av lav salinitet.
Borevæsken ifølge den foreliggende oppfinnelsen tillater en betydelig reduksjon i konsentrasjonen av den oljeholdige fasen på borekaks som slippes ut i naturen. Denne fordelen oppnås fordi borevæsken ifølge denne oppfinnelsen har den iboende egenskapen at den vann-ublandbare komponenten lett og nesten fullstendig kan fjernes fra borekaks ved en enkel vannvaskeprosess. Denne "vaskbarhefegenskapen gis til borevæsken ifølge oppfinnelsen ved å anvende en emulgator som er en kombinasjon av en alkoksylert ikke-ionisk emulgator og et anionisk overflateaktivt stoff. Denne kombinasjonen av komponenter muliggjør dannelse av en stabil saltlake-i-olje "invert" emulsjon når den hydrofile fasen (eller saltlakefasen) har en vannaktivitet (Aw) på under 0,90, f. eks. når saltkonsentrasjonen av saltlakefasen er over 10% w/w CaCh eller ca. 14,5% w/w NaCl. Hvis vannaktiviteten av den vandige fasen av emulsjonen imidlertid heves over 0,9, og fortrinnsvis over 0,95, destabiliserer den inverte emulsjonen raskt og "flipper" ved å produsere en dispersjon av oljefasen i det tilsatte vannet. Dette kan oppnås ved å blande den inverte emulsjonen (f. eks. belegning av overflaten av et borekaks) med en vannmengde av lav salinitet (så som sjøvann eller ferskvann). Dette bidrar med å lette fjerningen av den oljeholdige fasen fra borekaks.
Enhver vann-ublandbar oljeholdig væske kan brukes i borevæsken ifølge oppfinnelsen så lenge deri er i stand til å danne en invert emulsjon. Ikke-begrensende eksempler på passende oljer er mineraloljer, a-olefiner og modifiserte vegetabilske oljederivater.
Den inverte emulsjon kan blandes med vann av lav salinitet før deponering, eller kan blandes med vann av lav salinitet under deponeringen, som f.eks. ved dumping av væsken i en vannmasse, for eksempel i sjøen.
Den alkoksylerte ikke-ioniske emulgatoren har fortrinnsvis en effektiv hydrofil-lypofil balanse (HLB) som ikke er mer enn 12, nærmere foretrukket mindre enn 10. Fortrinnsvis er HLB minst 6. Den alkoksylerte ikke-ioniske emulgatoren har fortrinnsvis et tåkepunkt på ikke mer enn 30°C.
Den ikke-ioniske emulgatoren inneholder fortrinnsvis hydrofobe grupper på ikke mindre enn 10 karbonatomer, nærmere foretrukket ikke mindre enn 12 karbonatomer.
En blanding av alkoksylerte ikke-ioniske emulgatorer kan anvendes.
De alkoksylerte ikke-ioniske overflateaktive stoffene anvendt i denne oppfinnelsen refereres noen ganger til som overflateaktive stoffer av polyoksyalkylen. Antallet av alkylenoksid enheter i polyoksyalkylenkjeden eller hver av polyoksyalkylenkj edene av det overflateaktive stoffet, er fortrinnsvis 1-10.
Alkylenoksidenheten er nærmere foretrukket et etylenoksid, og i dette tilfelle kan den beskrives som et overflateaktivt stoff av polyoksyetylen, men kan alternativt være en propylenoksidenhet. Overflateaktive stoffer hvor polyoksyalkylenkjeden er en kombinasjon av to forskjellige alkylenoksidenheter (f.eks. etylenoksid- og propylenoksidenheter) er også operative.
Den ikke-ioniske emulgatoren kan velges fra gruppen bestående av alkohol-etoksylater, alkylfenoletoksylater, fettsyreestere av poletylenglykoler, etoksylerte sorbitanestere, ikke-ioniske polyesteroverflateaktive stoffer inneholdende poly (etylenoksid) grupper omfattende delvis eller fullstendig propoksylerte varianter av disse molekylene.
Det overflateaktive stoffet av anioniske sulfonat anvendt i oppfinnelsen innbefatter en sulfonatgruppe, -SO3M, som kan være festet direkte til en alkyl, aryl eller alkylaryl eller a-olefin hydrofob, fortrinnsvis inneholdende mellom 10 og 22 karbonatomer. Alternativt kan den hydrofobe delen festes til sulfonatgruppen via en ester, amid eller eterbinding. For eksempel er sulfonater innbefattende en amidbinding adskilt fra sulfonatgruppen med en etylenandel foretrukket i den foreliggende oppfinnelsen. Slike forbindelser er kjent som taurater. En særlig gruppe av taurater er de med den følgende formelen:
hvor R er C10-C22 hydrofoben.
Den totale mengden av emulgatorer som er tilstede i borevæsken er i området 0,5-10 vekt% av borevæsken.
Andre additiver i borevæsken omfatter andre overflateaktive stoffer, viskosi-tetsøkende midler så som organiske leirer og polymerer, filtreringskontrollmidlér så som Gilsonite(<TM>) og organisk modifisert lignitt, tetthetsøkende midler (eller vekt-midler) så som pulveriserte baritter eller hematitt eller kalsiumkarbonat, eller andre borevæskeadditiver kjent for fagmenn på området.
Den emulgerte vannfasen av borevæsken kan inneholde oppløste salter så som alkalimetall-halogenider (f.eks. natriumklorid), jordalkalimetallhalogenider så som kalsiumklorid, eller andre vannoppløselige organiske forbindelser eller salter for den hensikt å justere vannaktiviteten av den dispergerte væskefasen til mindre enn 0,90.
Fortrinnsvis er den emulgerte hydrofile fasen av borevæsken som er tilstede fra 0,5 til 70 volum% av borevæsken.
Ifølge en annen side av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for boring av en brønn, hvor borevæsken er en borevæske ifølge den første siden av denne oppfinnelsen.
Borekaksen som genereres i borefremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skilles fra borevæsken og vaskes så med vaskevann inntil emulsjonen destabiliserer. Alternativt dumpes de avskilte borekaksene inn i eller på annen måte bringes i kontakt med en vannmasse som vil destabilisere emulsjonen. Vaskevannet har typisk en vannfase av lav salinitet, og kan således ha en vannaktivitet større enn 0,9, og fortrinnsvis større enn 0,95 (sjøvann har en vannaktivitet på mellom 0,97 og 0,98). Det vaskede borekaks kan så deponeres, i alt vesentlig fri for kontaminerende olj ekomponenter.
Borekaks kan skilles fra borevæsken på konvensjonelle måter så som vibrerende sikter, hydrosykloner og sentrifuger. På dette trinnet vil avskilt borekaks normalt belegges med 10-20 vekt% av borevæsken. Borekaks kan så føres til en sekundær anordning hvor de vaskes med en vannfase av lav salinitet så som ferskvann eller sjøvann. Den sekundære anordningen kan f.eks. være en separat vibrerende sikt utstyrt med spray stenger som gir multippel vannjet for å støte imot sjiktet av oljeholdig borekaks når den går over sikten. I kraft av den raske destabiliseringen av den vedhengende borevæsken ved kontakt med vaskevannet, fjernes lett mesteparten av overflateborevæsken og passerer gjennom sikten, og tillater utslipp av renset borekaks. Dette utslippet kan være til sjøen i offshore- boring, eller borekaksen kan spres over overflaten av bakken ("landbasert") i onshore operasjoner. I begge tilfeller tillater reduksjonen i konsentrasjonen av den oljeholdige fasen mye raskere biologisk nedbrytning av oljen, og forbedret utvinning av sjøbunnen eller bakken til et renset naturlig økosystem. Ved anvendelse av denne oppfinnelsen er det mulig å fjerne ca. 90% av oljen ved vannvaskingsprosessen som resulterer i ca. en tidoblet reduksjon i organisk belastningen av uttømmet borekaks.
Vaskevannet kan evt. inneholde andre additiver eller salter så som kaliumklorid, for å minimalisere oppbrytningen av borekaks ved kontakt med vann. Vaskevannet er imidlertid fortrinnsvis av en vannaktivitet større enn 0,95. Andre valgfrie additiver til vaskevannet kan omfatte koagulasjonsmidler for å tillate en lettere separasjon av oljen, vannet og faststoffene fra det anvendte vaskevannet eller mindre mengder av vaskemidler for å øke vaskeprosessen.
Etter vasking av borekaks vil vaskevannet inneholde en dispersjon av oljen og faststoff-faser av borevæsken, pluss noe av de mindre borekaks som kan ha passert gjennom sikten. Mesteparten av faststoffene og oljen kan bli avskilt fra vaskevannet ved f.eks. sentrifugering. De fine faststoffene vil utslippes på lignende måte som borekaksen, og oljefasen returneres til borevæsken. Vaskevannet, som er betydelig fri for olje, kan straks slippes ut i naturen, eller fortrinnsvis resirkuleres til vaskeprosessen. Ved gjentatt resirkulering, vil vaskevannet akkumulere til et nivå av salter eller et annet vannaktivitetnedsenkende middel fra borevæsken som er tilstrekkelig til å senke vannaktiviteten til et punkt hvor vaskingen blir mindre effektiv. Ved dette trinnet kan vaskevannet etterfylles med tilførsel av ferskvann.
Et valg når man driver med boring offshore er å slippe ut borekaks, belagt med borevæsken ifølge denne oppfinnelsen, direkte til sjøen uten forutgående vasking. Ved kontakt med sjøvann, vil mye av borevæsken vaskes av og dispergere i sjøen før borekaksen sedimenteres oppå sjøbunnen. Dette er i motsetning til konvensjonelle oljebaserte mudder som ikke vil dispergere ved kontakt med sjøvannet, noe som fører til høye organiske lastinger på sjøbunnen.
Ifølge en tredje side av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes det anvendelsen, for klargjøring for produksjon (completion), arbeid i en brønn (workover) eller sammenpakking av et borehull (packing), av en stabil invert emulsjonsborevæske hvor den emulgerte hydrofile dispersjonsfasen har en vannaktivitet mindre enn 0,90, karakterisert ved at emulgatoren innbefatter, i kombinasjon, et ikke-ionisk alkoksylert overflateaktivt stoff og et overflateaktivt stoff av anionisk sulfonat.
Ifølge en fjerde side av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes det.en fremgangsmåte for boring av en brønn, hvor borevæsken er en saltlake-i-olje-emulsjon som er stabil hvis vannet har en vannaktivitet under 0,90 men "flipper" for å produsere en dispersjon av oljefasen når vannaktiviteten heves over 0,90. Denne siden av oppfinnelsen innbefatter også en borevæske som er en saltlake-i-olje emulsjon som er stabil hvis vannet har en vannaktivitet under 0,90 men "flipper" for å produsere en dispersjon av oljefasen når vannaktiviteten heves over 0,90. Borevæsken kan også anvendes i klargjøring for produksjon, arbeid i en brønn eller sammenpakking av et borehull.
Oppfinnelsen vil nå illustreres under henvisning til eksemplene.
I disse eksemplene ble borevæskeegenskapene testet i henhold til API RP 13B-2 1990.
De følgende forkortelser anvendes:
ES Elektrisk stabilitet av en emulsjon (volt).
Et høyt tall antyder en høy emulsjonsstabilitet.
HTHP FL Høy temperatur og høyt trykk fluidtap. Et mål for graden av filtrering av en borevæske gjennom et filterpapir under HTHP-
betingelser. Resultater i ml. filtrat. Lave filtratvolumer anses generelt som fordelaktige.
Eksempel 1 ( sammenligning')
En borevæske som produserte en ustabil emulsjon ble fremstilt ved å blande det følgende i rekkefølge i en Hamilton Beach blander. Denne formulering tilsvarer en borevæske med en vannaktivitet på 0,85 og et olje:vann forhold på 60:40.
158,6 ml Clairsol 350 MHF
10 g Alkoholetoksylat (cetyl/stearyl alkylgruppe, 5 mol etylenoksid
Tg Kalk
Tg VISTONE
2~g INTERDRILL S
Tg TRUFLO 100
27,4 g Natriumklorid
114,3 ml Vann
220,1 g Baritt
Clairsol 350 MHF er en mineralolje, VISTONE er en viskositetsøker av organoleire, og INTERDRILL S og TRUFLO 100 er fluidtap-additiver.
Væsken etter blanding og før varmevalsing hadde en ES på 92 volt.
Etter aldring hadde faststoffene i væsken falt til bunnen av aldringscellen og ble fuktet med vann. Dette viser at emulsjonen er blitt ødelagt ved varmevalsings-prosessen som er en uakseptabel karakteristikk for en oljebasert væske. Det er standard praksis igjen å røre prøven i fem minutter i en Hamilton Beach blander etter varmevalsing. Etter røring var ES 100 og HTHP FL var 25 ml.
Dette eksperimentet viser at, brukt for seg selv, alkoholetoksylatet ikke vil gi nok emulsjonsstabilitet til å bli anvendt i en borevæske.
Eksempel 2 ( sammenligning')
En borevæske som produserte en ustabil direkte emulsjon ble fremstilt ved å blande de følgende komponenter i rekkefølge i en Hamilton Beach blander. Denne formuleringen tilsvarer en borevæske med en vannaktivitet på 0,85 og et olje:vann forhold på 60:40.
ES målt ved 49°C (120°F) før varmevalsing var 0. Etter varmevalsing av det ovennevnte systemet i 16 timer ved 121 °C (250°F), var ES fortsatt 0.
Dette eksperimentet viser at, anvendt for seg selv, natriumalkensulfonatet ikke vil gi nok emulsjonsstabilitet til å bli anvendt i en borevæske.
Eksempel 3 ( sammenligning')
En borevæske som produserte en ustabil direkte emulsjon ble fremstilt ved å blande de følgende komponentene i rekkefølge i en Hamilton Beach blander. Denne formuleringen tilsvarer en borevæske med en vannaktivitet på 0,85 og et olje:vann forhold på 60:40.
ES målt ved 49°C (120°F) før varmevalsing var 0. Etter varmevalsing av det ovennevnte systemet i 16 timer ved 121°C (250°F), var ES fortsatt 0.
Dette eksperimentet viste at, anvendt for seg selv, natriumalkentaurat ikke vil gi nok emulsjonsstabilitet til å bli anvendt i en borevæske.
Eksempel 4
En borevæske ifølge oppfinnelsen, som produserte en stabil invert emulsjon, ble
fremstilt ved å blande de følgende komponentene i rekkefølge i en Hamilton Beach blander. Denne formuleringen tilsvarer en borevæske med en vannaktivitet på 0,85 og et olje:vann forhold på 60:40. Emulgatoren er en kombinasjon av komponentene vist til å være ineffektive når de blir brukt alene i eksemplene 1 og 2.
Væsken hadde en ES etter blanding på 263 volt. Etter varmevalsing av det ovennevnte systemet i 16 timer ved 121°C (250°F), hadde væsken en ES på 466 volt og en HTHP FL på 5 ml.
Det er overraskende at denne væsken viste at veldig akseptable inverte emulsjonsstabilitet for boreformål kan tilveiebringes ved en kombinasjon av et alkylsulfonat og et alkoholetoksylat, idet ingen av de gir en stabil invert emulsjon når de brukes hver for seg.
Eksempel 5
En borevæske ifølge den foreliggende oppfinnelsen, som produserte en stabil invert emulsjon, ble fremstilt ved å blande de følgende komponentene i rekkefølge i en Hamilton Beach blander. Denne formuleringen tilsvarer en borevæske med en vannaktivitet på 0,85 og et oljervann forhold på 60:40. Emulgatoren er en kombinasjon av komponentene vist til å være ineffektive når de brukes hver for seg i eksempler 1 og 3.
Væsken etter blanding hadde en ES på 397. Etter varmevalsing av det ovennevnte systemet i 16 timer ved 121°C (250°F), hadde væsken en ES på 487 volt og en HTHP FL på 3,0 ml.
Dette eksperimentet viser at der var en veldig betydelig forbedring i emulsjons-stabiliteten (økning i ES og en reduksjon i HTHP FL) ved anvendelsen av et alkyltaurat i kombinasjon med et alkoholetoksylat, idet ingen av de er effektive når de brukes hver for seg.
Eksempel 6 ( sammenligning')
En borevæske som produserte en ustabil emulsjon ble produsert ved å blande de følgende komponentene i rekkefølge i en Hamilton Beach blander. Denne formuleringen tilsvarer en borevæske med en vannaktivitet på 1,0 og et olje:vann forhold på 60:40.
ES målt ved 49°C (120°F) før varmevalsing var 0. Etter varmevalsing av det ovennevnte systemet i 16 timer ved 121 °C (250°F), var ES fortsatt 0.
Dette eksperimentet viser at når alkoholetoksylatet og natriumalkensulfonatet utsettes for betingelser av vannfase av lav salinitet, vil de ikke danne inverte emulsjoner men danne en direkte emulsjon, dvs. de destabiliserer.
Eksempel 7
En borevæske ifølge den foreliggende oppfinnelsen som produserte en stabil emulsjon ble produsert ved å blande de følgende komponentene i rekkefølge i en Hamilton Beach blander. Denne formuleringen tilsvarer en borevæske med en vannaktivitet på 0,85 og et olje:vann forhold på 60:40.1 det etterfølgende refereres den til som "nytt mudder".
En borevæske ble også fremstilt ved anvendelse av konvensjonelle emulgatorer, slik at en sammenligningsstudie av vaskekarakteristikker kunne gjøres. De følgende komponentene ble blandet i rekkefølge i en Hamilton Beach blander. Denne formuleringen tilsvarer en borevæske med en vannaktivitet på 0,85 og et olje:vann forhold på 60:40.
To 25 g prøver av kalkstein med en partikkelstørrelse større enn 2 mm og mindre enn 4 mm ble premettet med sjøvann inneholdende 29,5 g/l natriumklorid for å representere borekaks boret fra en brønn. En kalksteinprøve ble blandet i det nye mudderet, og en andre i det konvensjonelle mudderet under de samme betingelser, for å sikre grundig belegning av borekaksen av hver væske. De kontaminerte prøvene av kalkstein ble så fjernet fra hver væske og vasket hver for seg, ved forsiktig røring i 300 ml ferskvann i 1 minutt. Prøvene av kalkstein ble adskilt fra vannet. Analyse av nivået av oljekontaminering ble utført for begge prøver før og etter vaskeprosessen.
Resultatene var som følger:
Oljen og faststoffene dispergert i vannet anvendt for vasking ble så utvunnet ved sentrifugering av vannet i 2 minutter ved 3000 rpm.
Dette eksperimentet viser de økede vaskekarakteristikkene av væsken inneholdende alkoholetoksylat og alkylsulfonat sammenlignet med den konvensjonelle væsken, og viser også prosessen for vasking av borekaks kontaminert med denne væsken for å lett oppnå lave nivåer av bibeholdt oljekontaminering.
Claims (20)
1. Emulsjonsborevæske som omfatter en vannfase og en oljefase og en emulgator,
karakterisert ved at emulgatoren innbefatter, i kombinasjon, et ikke-ionisk alkoksylert overflateaktivt stoff og et anionisk sulfonat overflateaktivt stoff, hvor emulsjonsborevæsken er en stabil invert emulsjon når emulsjonsborevæskens vannaktivitet i den hydrofile fasen er mindre enn 0,90 og hvor emulsjonsborevæsken er en vanlig emulsjon når emulsjonsborevæskens vannaktivitet i den hydrofile fasen er større enn 0,90.
2. Borevæske ifølge krav 1,
karakterisert ved at den alkoksylerte ikke-ioniske emulgatoren har en effektiv hydrofil-lypofil balanse (HLP) ikke større enn 12.
3. Borevæske ifølge krav 2,
karakterisert ved at den alkoksylerte ikke-ioniske emulgatoren har en effektiv hydrofil-lypofil balanse (HLB) på minst 6.
4. Borevæske ifølge krav 1, 2, eller 3,
karakterisert ved at den alkoksylerte ikke-ioniske emulgatoren har et tåkepunkt på ikke mer enn 30°C.
5. Borevæske ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at emulgatoren inneholder hydrofobe grupper av ikke mindre enn 10 karbonatomer.
6. Borevæske ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at totalmengden av emulgatorer tilstede i borevæsken er i området 0,5-10 vekt% av borevæsken.
7. Borevæske ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at antallet alkylenoksidenheter i polyoksyalkylenkjeden eller i hver av polyoksyalkylenkj edene av det overflateaktive stoffet er i området 1-10.
8. Borevæske ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det alkoksylerte ikke-ioniske overflateaktive stoffet er et etoksylert ikke-ionisk overflateaktivt stoff.
9. Borevæske ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det overflateaktive stoffet av anionisk sulfonat innbefatter en sulfonatgruppe, -SO3M, festet direkte til en alkyl, aryl eller alkylaryl eller a-olefinhydrofob.
10. Borevæske ifølge krav 9,
karakterisert ved at hydrofoben inneholder 10-22 karbonatomer.
11. Borevæske ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det overflateaktive stoffet av anionisk sulfonat innbefatter en sulfonatgruppe, -SO3M, festet til en alkyl, aryl eller en alkylaryl, eller a-olefinhydrofob via en ester, amid eller eterbinding.
12. Borevæske ifølge krav 11,
karakterisert ved at det anioniske overflateaktive stoffet er et taurat.
13. Borevæske ifølge krav 12,
karakterisert ved at det anioniske overflateaktive stoffet har formelen:
hvor R er en alkyl, aryl, alkylaryl eller a-olefinhydrofob inneholdende 10-22 karbonatomer.
14. Borevæske ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at borevæskens emulgerte hydrofile fase er tilstede fra 0,5 til 70 volum% av borevæsken.
15. Fremgangsmåte for boring av en brønn,
karakterisert ved at det anvendes en borevæske som er en borevæske som angitt i hvilke som helst av kravene 1-14.
16. Fremgangsmåte ifølge krav 15,
karakterisert ved at borekaks som er generert under boring atskilles fra borevæsken og vaskes med et vaskevann inntil emulsjonen destabiliserer.
17. Fremgangsmåte ifølge krav 15,
karakterisert ved at borekaks som er generert under boring atskilles fra borevæsken og borekaks dumpes i eller på annen måte bringes i kontakt med en vannmasse som vil destabilisere emulsjonen.
18. Fremgangsmåte ifølge krav 16 eller 17,
karakterisert ved at vaskevannet har en vannfase av lav salinitet.
19. Anvendelse, for klargjøring av brønn for produksjon, arbeid i en pro-duksjonsbrønn eller sammenpakking av et borehull, av en emulsjonborevæske innbefattende en hydrofob fase, en hydrofil fase og en emulgator, hvor emulgatoren innbefatter, i kombinasjon, et ikke-ionisk alkoksylert overflateaktivt stoff og et anionisk sulfonat overflateaktivt stoff, og når den hydrofile fasen har en vannaktivitet mindre enn 0,9 dannes en stabil invert emulsjon, og når den hydrofile fasen har en vannaktivitet større enn 0,9 dannes en vanlig emulsjon.
20. Anvendelse ifølge krav 19, for klargjøring av brønn for produksjon, arbeid i en produksjonsbrønn eller sammenpakking av et borehull.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9601019.4A GB9601019D0 (en) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | Wellbore fluid |
GB9603488A GB2309240B (en) | 1996-01-18 | 1996-02-20 | Wellbore fluid |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO970228D0 NO970228D0 (no) | 1997-01-17 |
NO970228L NO970228L (no) | 1997-07-21 |
NO324644B1 true NO324644B1 (no) | 2007-11-26 |
Family
ID=26308485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO19970228A NO324644B1 (no) | 1996-01-18 | 1997-01-17 | Borevaeske, fremstillingsmate og anvendelse derav |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO324644B1 (no) |
-
1997
- 1997-01-17 NO NO19970228A patent/NO324644B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO970228D0 (no) | 1997-01-17 |
NO970228L (no) | 1997-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5189012A (en) | Oil based synthetic hydrocarbon drilling fluid | |
US7229952B2 (en) | Additive packages for removing oil from solid materials recovered from a well bore | |
AU2016202938B2 (en) | Drilling fluid processing | |
CA2451585C (en) | Emulsified polymer drilling fluid and methods of preparation and use thereof | |
CA2612348C (en) | Recycling of oil-based drilling muds | |
GB2309240A (en) | Wellbore fluid | |
AU2002338477B2 (en) | Method of recycling water contaminated oil based drilling fluid | |
US9051504B2 (en) | Emulsified polymer drilling fluid and methods of preparation | |
MX2011002713A (es) | Fluido de pozo de emulsion invertida libre de nitrogeno. | |
GB2347682A (en) | A method for the extraction of oil by microemulsification | |
Bennett | New drilling fluid technology mineral oil mud | |
EP2707451B1 (en) | Method of carrying out a wellbore operation | |
CA2969139C (en) | Dry products for wellbore fluids and methods of use thereof | |
NO324644B1 (no) | Borevaeske, fremstillingsmate og anvendelse derav | |
Ismail et al. | Managing the environmental friendly drilling fluids in petroleum industries | |
NO315565B2 (no) | Brønnvæske | |
Fredvang Smith | Destabilization and separation of drilling mud by utilizing chemicals and mechanical equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MK1K | Patent expired |