NO830555L

NO830555L - DRILL FLUIDS AND PROCEDURES TO USE THEREOF

Info

Publication number: NO830555L
Application number: NO830555A
Authority: NO
Inventors: Richard Pawel Jachnik
Original assignee: Milchem Inc
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1983-08-19
Also published as: NO830556L; FR2521582A1; NL8300607A; DK69183D0; DK69183A; AU1166483A

Description

Borefluider anvendes for å transportere fragmentert materiale, såsom det som skyldes selve boringen, ut av et bore- Drilling fluids are used to transport fragmented material, such as that resulting from the drilling itself, out of a drilling

hull under boringen av hullet eller under andre operasjoner i hullet. Fluidene sirkuleres nedover i hullet og transpor-terer avfallet opp gjennom hullet. I det foreliggende anvendes uttrykket "borefluider" i den vide betydning, nemlig fluidet (undertiden kalt slam) som skal anvendes under selve boringen av en oljebrønn eller annet borehull, såvel som de fluider som skal anvendes i andre stadier, f.eks. gjennom-arbeidelsen eller fullførelsen av en brønn; slike andre fluider betegnes undertiden som overhalingsfluider eller pakker-fluider. hole during the drilling of the hole or during other operations in the hole. The fluids are circulated down the hole and transport the waste up through the hole. In the present, the term "drilling fluids" is used in the broadest sense, namely the fluid (sometimes called mud) which is to be used during the actual drilling of an oil well or other borehole, as well as the fluids which are to be used in other stages, e.g. the working through or completion of a well; such other fluids are sometimes referred to as overhaul fluids or packer fluids.

Det avfallsmateriale som transporteres fra borehulletThe waste material transported from the borehole

ved hjelp av borefluidene, skilles fra fluidet ved toppen av hullet, og fluidet resirkuleres. Avfallsmaterialet kan dumpes. with the help of the drilling fluids, is separated from the fluid at the top of the hole, and the fluid is recycled. The waste material can be dumped.

Borefluidene består av en væskeformig fase og inneholder ofte også en i denne dispergert fast fase, f.eks. et vekt-økende middel såsom barytter. Den væskeformige fase kan bestå av vann i hvilket det kan være oppløst eller disper- The drilling fluids consist of a liquid phase and often also contain a solid phase dispersed in it, e.g. a weight-increasing agent such as barytes. The liquid phase can consist of water in which it can be dissolved or dispersed

gert forskjellige mindre tilsetninger, eksempelvis forskjellige geleringsmidler og dispergeringsmidler. Man finner imidlertid ofte at de beste resultater oppnås, spesielt under boring, når den væskeformige fase innbefatter olje, gert different minor additions, for example different gelling agents and dispersing agents. However, it is often found that the best results are obtained, particularly during drilling, when the liquid phase includes oil,

og fluidene betegnes da som oljebasert boreslam eller oljebaserte borefluider. Den væskeformige fase kan således bestå av Olje, eller den kan være en blanding av olje og vann, f.eks. en plje-i-vann-emulsjon eller en vann-i-olje-emulsjon. and the fluids are then referred to as oil-based drilling mud or oil-based drilling fluids. The liquid phase can thus consist of oil, or it can be a mixture of oil and water, e.g. a water-in-water emulsion or a water-in-oil emulsion.

Mange oljer er blitt foreslått for anvendelse som oljenMany oils have been suggested for use as the oil

i den væskeformige fase i boreslam. Noen forslag går ut påin the liquid phase in drilling mud. Some suggestions include:

å anvende vegetabilske eller andre matoljer, men mineraloljer -er i alminnelighet blitt ansett som mer tilfredsstillende og kostnadseffektive. Forskjellige mineraloljer er blitt foreslått. Et typisk littera.tursted er britisk patent nr. 1 467 841, hvor det angis at oljen kan være dieselolje, råolje, kerosen eller andre alifatiske hydrokarbo- to use vegetable or other edible oils, but mineral oils - have generally been considered more satisfactory and cost-effective. Various mineral oils have been suggested. A typical literature site is British patent no. 1 467 841, where it is stated that the oil can be diesel oil, crude oil, kerosene or other aliphatic hydrocarbons

ner eller blandinger. Et annet forslag er beskrevet i US-patent nr. 2 969 321, hvor de foreslåtte oljer er toppdestil- ner or mixtures. Another proposal is described in US patent no. 2,969,321, where the proposed oils are top distillate

lerte råoljer, gassoljer, kerosen, dieselbrénnstoffer, tunge alkylater og fraksjoner av tunge alkylater. Tross alle disse tallrike forslag ble oljen i alminnelighet valgt under hensyntagen til særlig tilgjengeligheten og prisen, og som følge herav er den olje som anvendes i praksis, vanligvis dieselolje. clay crude oils, gas oils, kerosene, diesel fuels, heavy alkylates and fractions of heavy alkylates. In spite of all these numerous proposals, the oil was generally chosen with particular regard to availability and price, and as a result the oil used in practice is usually diesel oil.

Til tross for at det er dieselolje som anvendes i praksis, finnes det i litteraturen noen eksempler på andre spesielle oljer- enn dieseloljer. For eksempel er det i US-patent 2 698 833 eksemplifisert forskjellige asfaltiske, parafiniske og nafteniske oljer, og i US-patent 3 840 460 er det et eksempel på en basisolje som er en blanding av sulfurisert svinefett, klorert parafin og en naftenisk mineralolje. De oljer som er eksemplifisert i US-patent 2 698 833, synes stort sett utilfredsstillende i betraktning av våre dagers sikkerhetsstandarder, på grunn av deres vanligvis lave flammepunkt, og den olje som er eksemplifisert i US-patent 3 840 460 har prismessige og andre ulemper som følge av anvendelsen av andre oljer enn mineraloljer. Despite the fact that it is diesel oil that is used in practice, there are some examples in the literature of special oils other than diesel oils. For example, in US patent 2,698,833 various asphaltic, paraffinic and naphthenic oils are exemplified, and in US patent 3,840,460 there is an example of a base oil which is a mixture of sulphurised lard, chlorinated paraffin and a naphthenic mineral oil. The oils exemplified in U.S. Patent 2,698,833 appear largely unsatisfactory by today's safety standards because of their generally low flash points, and the oil exemplified in U.S. Patent 3,840,460 has cost and other disadvantages as a result of the use of oils other than mineral oils.

Når det fragmenterte materiale, fra selve boringen og annet materiale, skal skilles fra borefluidet, eksempelvis ved toppen av brønnen,, vil det resulterende fraskilte materiale fremdeles være forurenset med den fluide fase i boreslammet, og derfor med oljen hvis det dreier seg om et oljebasert boreslam. Når boringen foregår på sjøen, kan den ytterligere behandling av det forurensede fragmenterte materiale skape et problem. Hvis den forurensende olje er giftig for det marine liv, og det forurensede fragmenterte materiale dumpes i sjøen, så vil denne dumping forurense sjøen på uakseptabel måte. Dieselolje er blitt vist å være giftig for det marine liv, og fragmentert materiale som er forurenset med dieselolje, må derfor vaskes før det dumpes, men dette krever ekstra apparatur på riggen eller bore-plattformen og medfører vaskeavfall som er forurenset med olje som i sin tur da må fraskilles eller underkastes en ytterligere behandling før utslipp. When the fragmented material, from the drilling itself and other material, is to be separated from the drilling fluid, for example at the top of the well, the resulting separated material will still be contaminated with the fluid phase in the drilling mud, and therefore with the oil if it is an oil-based drilling mud. When the drilling takes place at sea, the further processing of the contaminated fragmented material can create a problem. If the polluting oil is toxic to marine life, and the polluted fragmented material is dumped into the sea, then this dumping will pollute the sea in an unacceptable way. Diesel oil has been shown to be toxic to marine life, and fragmented material contaminated with diesel oil must therefore be washed before being dumped, but this requires additional equipment on the rig or drilling platform and results in washing waste that is contaminated with oil which in its must then be separated or subjected to further treatment before discharge.

I US-patent nr. 3 594 317 diskuteres de problemer som følger av miljøvernbestemmelsene angående bruken av olje i boreslam, og det angis at det er blitt nødvendig å finne frem til andre materialer enn olje hvilke vil ha oljens egenskaper i boreslammet. Forslaget i dette patentskrift går ut på å anvende dekylalkohol som en bestanddel i et vann-basert slam. Mens dette kan gjøre det mulig å unngå for-urensningsproblemer, er dekanol ikke et tilfredsstillende og kostnadseffektivt alternativ til olje i boreslam, spesielt i de mer vanskelige borehull hvor det eksempelvis er spesiell risiko for at borerøret setter seg fast. In US patent no. 3 594 317, the problems resulting from the environmental protection regulations regarding the use of oil in drilling mud are discussed, and it is stated that it has become necessary to find materials other than oil which will have the properties of the oil in the drilling mud. The proposal in this patent document is to use decyl alcohol as a component in a water-based sludge. While this may make it possible to avoid contamination problems, decanol is not a satisfactory and cost-effective alternative to oil in drilling mud, especially in the more difficult boreholes where there is, for example, a particular risk of the drill pipe getting stuck.

Nylige forsøk i USA har vist at tetnings-mineralolje som er tilgjengelig i USA fra raffinerier under handelsnavnet "Mentor 28", kan anvendes istedenfor dieselolje som oljen i en oljebasert borevæske, og at den resulterende væske er mindre giftig for. det marine liv enn væsker basert på dieselolje. Recent trials in the United States have shown that sealing mineral oil available in the United States from refineries under the trade name "Mentor 28" can be used in place of diesel oil as the oil in an oil-based drilling fluid, and that the resulting fluid is less toxic. the marine life than liquids based on diesel oil.

Videre har vi oppdaget at visse andre oljer, spesielt nafteniske oljer med lavt aromat-innhold, har en akseptabelt lav giftighet og faktisk er langt mindre giftige enn "Mentor 28", slik denne leveres i USA. Furthermore, we have discovered that certain other oils, particularly low aromatic naphthenic oils, have an acceptably low toxicity and are actually far less toxic than "Mentor 28" as supplied in the USA.

De viskositetsegenskaper som er påkrevet for konvensjonelle slamtyper, er velkjente, og viskositeten av oljen i oljebasisen i et oljebasert boreslam er i.meget høy grad medbestemmende for slammets viskositet. Dieseloljer har vært ansett å ha spesielt hensiktsmessige viskositetsegenskaper, og dette er en av grunnene'til at de har funnet så utstrakt anvendelse. The viscosity properties that are required for conventional mud types are well known, and the viscosity of the oil in the oil base in an oil-based drilling mud is to a very large extent a determinant of the mud's viscosity. Diesel oils have been considered to have particularly suitable viscosity properties, and this is one of the reasons why they have found such extensive use.

Det er vanlig praksis å regulere de reologiske egenskaper hos oljebaserte og andre borefluider ved tilsetning av geleringsmidler. En rekke forskjellige materialer er blitt foreslått som geleringsmidler. De mest anvendte geleringsmidler er bentonitter, eksempelvis det materiale som er kommersielt tilgjengelig som DMB (drilling mud bentonite) It is common practice to regulate the rheological properties of oil-based and other drilling fluids by adding gelling agents. A number of different materials have been proposed as gelling agents. The most commonly used gelling agents are bentonites, for example the material that is commercially available as DMB (drilling mud bentonite)

og de produkter som er tilgjengelige som DMS, "Sedapol" 155 eller-"Sedapol" 44, eller "Claytone" 34, "Claytone" 40, "Claytone" 1 MG og "Perchem" A2/31/1. and the products available as DMS, "Sedapol" 155 or-"Sedapol" 44, or "Claytone" 34, "Claytone" 40, "Claytone" 1 MG and "Perchem" A2/31/1.

Det ble nå overraskende funnet at geleringsmidler som er effektive i dieselolje og andre konvensjonelle mineraloljer, ikke er tilfredsstillende effektive når mineraloljen er en ikke-giftig olje som definert ovenfor, spesielt når den er en av de oljer som hår særlig lav giftighet og lav viskositet, som diskutert nedenfor. Det ser ut til at bestanddeler, eller fraksjoner inneholdende bestanddeler, It has now surprisingly been found that gelling agents which are effective in diesel oil and other conventional mineral oils are not satisfactorily effective when the mineral oil is a non-toxic oil as defined above, especially when it is one of those oils which are especially low in toxicity and low in viscosity, as discussed below. It appears that constituents, or fractions containing constituents,

som bidrar til dieseloljens giftighet, også kan bidra til geleringsegenskapene, slik at deres fravær resulterer i at det oppnås forholdsvis dårlige geleringsegenskaper ved anvendelse av konvensjonelle geleringsmidler med utstrakt anvendelse, såsom bentonitter. Muligens vil fraksjoner eller bestanddeler av fraksjoner som ikke er tilstede i de ikke-giftigé oljer, kunne påvirke konvensjonelle gele-ringsmidlers geleringsegenskaper på ugunstig måte.. which contribute to the diesel oil's toxicity, can also contribute to the gelling properties, so that their absence results in relatively poor gelling properties being achieved when using conventional gelling agents with extensive use, such as bentonites. It is possible that fractions or components of fractions that are not present in the non-toxic oils could adversely affect the gelling properties of conventional gelling agents.

Uansett årsaken har det nå vist seg at det for oppnåelse av gode geleringsegenskaper hos ikke-giftige oljer er nødvendig å velge et geleringsmiddel av en spesiell type for oppnåelse av tilfredsstillende resultater ved økonomisk sett akseptabel dosering. Spesielt velger vi organofile hektoritt-geleringsmidler. Regardless of the reason, it has now been shown that in order to achieve good gelling properties with non-toxic oils, it is necessary to choose a gelling agent of a special type in order to achieve satisfactory results at an economically acceptable dosage. In particular, we choose organophilic hectorite gelling agents.

Et oljebasert borefluidum ifølge oppfinnelsen inneholder følgelig, som oljen i sin oljebasis, en ikke-giftig mineralolje som angitt ovenfor og innbefatter, som geleringsmiddel, et organofilt hektoritt-geleringsmiddel. Flu-, idet er spesielt godt egnet for transport av fragmentert materiale ut av et undersjøisk borehull, før det fragmenterte materiale dumpes i sjøen mens det fremdeles er forurenset med oljen. An oil-based drilling fluid according to the invention consequently contains, like the oil in its oil base, a non-toxic mineral oil as stated above and includes, as gelling agent, an organophilic hectorite gelling agent. Flu-, in that it is particularly well suited for the transport of fragmented material out of a subsea borehole, before the fragmented material is dumped into the sea while it is still contaminated with the oil.

Det organofile hektori.tt-geleringsmiddel kan være tilstede som et salt av et uorganisk kation, men er fortrinnsvis tilstede som et kvaternært ammoniumsalt av en hektoritt. The organophilic hectorite gelling agent may be present as a salt of an inorganic cation, but is preferably present as a quaternary ammonium salt of a hectorite.

Geleringsmidlet kan være en naturlig forekommende hektoritt eller syntetisk hektoritt, for eksempel som beskrevet i britisk patent nr. 1 054 111. Hvis det er en syntetisk hektoritt, innbefatter det fortrinnsvis utbyttbare organiske ammoniumkationer, som beskrevet i britisk patent nr. 1 121-501. The gelling agent may be a naturally occurring hectorite or synthetic hectorite, for example as described in British Patent No. 1 054 111. If it is a synthetic hectorite, it preferably includes exchangeable organic ammonium cations, as described in British Patent No. 1 121-501.

De foretrukne materialer kan beskrives som tetraalkyl-ammonium-hektoritter, som beskrevet i britisk patent nr. 1 121 501. En til tre av alkylgruppene er fortrinnsvis kortkjedede alkylgrupper (eksempelvis alkylgrupper med 1-8 karbonatomer, mer foretrukket 1-3 karbonatomer, typisk metyl), og en til tre av alkylgruppene er fortrinnsvis langkjedede alkylgrupper (eksempelvis alkylgrupper med 10-25, typisk 14-22 og mer foretrukket 18 karbonatomer). The preferred materials can be described as tetraalkyl ammonium hectorites, as described in British Patent No. 1 121 501. One to three of the alkyl groups are preferably short chain alkyl groups (for example alkyl groups with 1-8 carbon atoms, more preferably 1-3 carbon atoms, typically methyl ), and one to three of the alkyl groups are preferably long-chain alkyl groups (for example alkyl groups with 10-25, typically 14-22 and more preferably 18 carbon atoms).

Et foretrukket materiale er dimetyldioktadekyl-ammonium-hektoritt, fortrinnsvis "Bentone" 38 eller "Imvitone" 1 eller "Imvitone" 2, som. er derivater av naturlig forekommende hektoritt. A preferred material is dimethyldioctadecyl ammonium hectorite, preferably "Bentone" 38 or "Imvitone" 1 or "Imvitone" 2, which. are derivatives of naturally occurring hectorite.

Oljen.kan være mer viskøs enn dieselolje og kan eksempelvis være "Mentor" 28. Fortrinnsvis bør imidlertid oljen i oljebasisen ved 5°C, og i alminnelighet også ved 20°C, ha en lavere viskositet enn dieselolje. Dette The oil can be more viscous than diesel oil and can for example be "Mentor" 28. Preferably, however, the oil in the oil base at 5°C, and generally also at 20°C, should have a lower viscosity than diesel oil. This

er spesielt viktig på grunn av de lave omgivelsestempera-turer som gjør seg gjeldende ved. mange fralands-boreopera-sjoner og de vanskeligheter som følger av trakt- og plastisk slam-viskositeter som kan være for høye ved omgivelses-temperaturer medmindre oljer med meget lav viskositet anvendes. I alminnelighet er viskositeten ved 5°C under 15, fortrinnsvis under 10, eksempelvis 1-7 cSt. is particularly important due to the low ambient temperatures that apply to wood. many offshore drilling operations and the difficulties resulting from funnel and plastic mud viscosities which can be too high at ambient temperatures unless very low viscosity oils are used. In general, the viscosity at 5°C is below 15, preferably below 10, for example 1-7 cSt.

Viskositeten ved 20°C bør være lav, vanligvis underThe viscosity at 20°C should be low, usually below

15 og fortrinnsvis under 10, helst under 8. Den er normalt minst 1, typisk fra 3 til 8 og ofte 4-7 cSt. Oljen i oljebasisen har i alminnelighet en viskositet ved 40°C på under 6 cSt og fortrinnsvis under 5,5 cSt. Viskositeten er ofte i området 1-5,5, eksempelvis 3-5. "Det foreligger imidlertid indikasjoner på at de beste resultater oppnås med meget lave verdier, fortrinnsvis 1,2-3,8 cSt. 15 and preferably below 10, preferably below 8. It is normally at least 1, typically from 3 to 8 and often 4-7 cSt. The oil in the oil base generally has a viscosity at 40°C of less than 6 cSt and preferably less than 5.5 cSt. The viscosity is often in the range 1-5.5, for example 3-5. "However, there are indications that the best results are achieved with very low values, preferably 1.2-3.8 cSt.

Oljen har fortrinnsvis en viskositet ved 100°C på fra 0,6 til 2,5, i alminnelighet 0,7-1,4 cSt. Alle viskositets-målinger er i det foreliggende de kinematiske viskositets-verdier målt i henhold til ASTM 445/1 P71. The oil preferably has a viscosity at 100°C of from 0.6 to 2.5, generally 0.7-1.4 cSt. All viscosity measurements are here the kinematic viscosity values measured according to ASTM 445/1 P71.

Giftigheten kan observeres ved bestemmelse av virknin-gen av en valgt mengde av oljen i sjøvann på brune reker (Crangon.Crangon). Friske reker holdes i luftet sjøvann ved 15°C i nærvær av en valgt konsentrasjon av oljen, og reke-nes dødelighet etter forskjellige tidsrom observeres. Ved denne test gir dieselolje høy dødelighet, eksempelvis over 50% og ofte 90-100% ved en konsentrasjon på 100^ul/l etter 24 timer. De oljer som anvendes ved oppfinnelsen, gir praktisk talt ingen dødelighet (for eksempel under 10% og for trinnsvis under 1%) etter 24 timer, anvendt i en mengde på 100^ul/l, fortrinnsvis praktisk talt ingen dødelighet anvendt i en mengde på 333^ul/l i 24 timer. Dødeligheten etter 96 timer ved 100^ul/l er fortrinnsvis også lav, i alminnelighet under 30% og fortrinnsvis under 15%, og fortrinnsvis er også dødeligheten ved 333^ul/l etter 96 timer i det samme område, helst under 15%. I alminnelighet er giftigheten slik at minst 50% av de brune reker overlever i minst 5 dager ved oljekonsentrasjoner på minst 333^ul/l og ofte på minst lOOO^ul/l. En typisk dieselolje, dieselolje nr. 2, resulterer i at bare 5.0% overlever etter så kort tid som 5,6 timer ved en konsentrasjon på 100^,ul/l. The toxicity can be observed by determining the effect of a selected amount of the oil in seawater on brown shrimp (Crangon.Crangon). Fresh prawns are kept in aerated seawater at 15°C in the presence of a selected concentration of the oil, and the mortality of the prawns after different periods of time is observed. In this test, diesel oil causes high mortality, for example over 50% and often 90-100% at a concentration of 100 µl/l after 24 hours. The oils used in the invention give practically no mortality (for example below 10% and for stages below 1%) after 24 hours, used in an amount of 100 µl/l, preferably practically no mortality used in an amount of 333^ul/l for 24 hours. The mortality after 96 hours at 100 µl/l is also preferably low, generally below 30% and preferably below 15%, and preferably also the mortality at 333 µl/l after 96 hours is in the same range, preferably below 15%. In general, the toxicity is such that at least 50% of the brown shrimp survive for at least 5 days at oil concentrations of at least 333 ul/l and often at least 1OOO ul/l. A typical diesel oil, diesel oil No. 2, results in only 5.0% surviving after as little as 5.6 hours at a concentration of 100 µl/l.

Vi mener at noen lavmolekylære aromatiske forbindelser er ikke-giftige, og at giftigheten sannsynligvis skyldes tilstedeværelse av alle eller noen av de poly-nukleære aromatiske forbindelser, hvor poly representerer minst 4 benzenringer og vanligvis 5 eller mer (spesielt benzopyren og 1,2,5,6-dibenzantracen), og noen lavmolekylære forbindelser såsom toluen, xylener, fenantrener og muligens også naftalener. We believe that some low molecular weight aromatic compounds are non-toxic and that the toxicity is probably due to the presence of all or some of the poly-nuclear aromatic compounds, where poly represents at least 4 benzene rings and usually 5 or more (especially benzopyrene and 1,2,5 ,6-dibenzanthracene), and some low molecular compounds such as toluene, xylenes, phenanthrenes and possibly also naphthalenes.

Oljen er fortrinnsvis praktisk talt fri for, eksempelvis, benzopyren og andre aromatiske forbindelser som forår-saker giftighet. Med dette mener vi at oljen enten er fullstendig fri for.benzopyren og andre giftige forbindelser eller inneholder dem i så små mengder at oljens giftighet ikke økes i uakseptabel grad. The oil is preferably practically free of, for example, benzopyrene and other aromatic compounds which cause toxicity. By this we mean that the oil is either completely free of benzopyrene and other toxic compounds or contains them in such small quantities that the oil's toxicity is not increased to an unacceptable degree.

På grunn av usikkerheten når det gjelder arten av noen av de aromatiske forbindelser i oljer inneholdende et betydelig aromatinnhold, foretrekkes det at oljen har et aro.mat-innhold mindre enn 5%, fortrinnsvis mindre enn 4% og helst Due to the uncertainty regarding the nature of some of the aromatic compounds in oils containing a significant aromatic content, it is preferred that the oil has an aromatic content of less than 5%, preferably less than 4% and most preferably

3,5% eller mindre. Aromat-innholdet i en olje kan registre-res ved testmetoder såsom CSL 606-4, ASTM D2007 eller ASTM D2140-66. Typisk kan det bestemmes som den prosentvise andel av oljens volum som utgjøres av aromatiske forbindelser. Det kan måles ved at man beregner den andel av karbonatomer i oljen som foreligger i aromatiske forbindelser, basert på den samlede andel av karbonatomer i hydrokarboninnholdet i 3.5% or less. The aromatic content of an oil can be recorded by test methods such as CSL 606-4, ASTM D2007 or ASTM D2140-66. Typically, it can be determined as the percentage share of the oil's volume that is made up of aromatic compounds. It can be measured by calculating the proportion of carbon atoms in the oil that are present in aromatic compounds, based on the total proportion of carbon atoms in the hydrocarbon content of

oljen.the oil.

Ved mange oljer er det en betydelig økning i giftighet mellom de foretrukne oljer som anvendes i henhold til oppfinnelsen, som typisk har et aromatisk innhold på 0,2-3,5%, fortrinnsvis under 2,5%, og oljer med høyere innhold, eksempelvis 7-12% aromater.. For eksempel synes "Mentor" 28 i USA å ha et aromatinnhold over 10%.og er blitt funnet With many oils, there is a significant increase in toxicity between the preferred oils used according to the invention, which typically have an aromatic content of 0.2-3.5%, preferably below 2.5%, and oils with a higher content, for example 7-12% aromatics.. For example "Mentor" 28 in the USA seems to have an aromatic content above 10% and has been found

å være giftigere enn ønskelig. Hvis imidlertid oljen er fri for giftige aromatiske forbindelser, så kan det samlede aromatinnhold være høyere enn 5% og kan være så høyt som 10 eller endog 12%. to be more toxic than desirable. If, however, the oil is free of toxic aromatic compounds, then the total aromatic content may be higher than 5% and may be as high as 10 or even 12%.

Foretrukne oljer til bruk i henhold til oppfinnelsen er nafteniske eller parafiniske oljer med lavt aromat-innhold. Preferred oils for use according to the invention are naphthenic or paraffinic oils with a low aromatic content.

Nafteniske oljer kan erholdes fra naftenisk råmateriale, og. det ser ut til at de kan være langt mindre giftige for det marine liv enn dieselolje og "Mentor" 28 i USA. Den nafteniske olje kan fremstilles ved blanding av to eller flere oljer hvorav i det minste én i alminnelighet erholdes fra naftenisk råmateriale. For eksempel kan en blanding dannes av en olje erholdt fra naftenisk råmateriale og en parafinolje, forutsatt at den endelige blandede olje fremdeles kan klassifiseres som en naftenisk olje. Når blandinger dannes, må blandeoljen selvsagt ikke være slik at den tilfører giftige bestanddeler, og dette er diskutert mer detaljert nedenfor. • Naphthenic oils can be obtained from naphthenic raw material, and. it appears that they may be far less toxic to marine life than diesel oil and "Mentor" 28 in the US. The naphthenic oil can be produced by mixing two or more oils, at least one of which is generally obtained from naphthenic raw material. For example, a blend can be formed from an oil obtained from a naphthenic feedstock and a paraffinic oil, provided that the final blended oil can still be classified as a naphthenic oil. Of course, when forming blends, the blending oil must not be such that it adds toxic constituents, and this is discussed in more detail below. •

Et egnet naftenisk råmateriale til bruk som kilden for den nafteniske olje eller en del -av denne, er råmateriale fra Venezuela. Oljen kan være hydrogenert under fremstillingen fra naftenisk eller annet råmateriale for omdannelse av aromatiske forbindelser til naftener. A suitable naphthenic feedstock for use as the source of the naphthenic oil or part thereof is feedstock from Venezuela. The oil may be hydrogenated during production from naphthenic or other raw material to convert aromatic compounds into naphthenes.

Nafteniske oljer er en velkjent klasse av oljer som klart skiller seg fra parafiniske oljer. De kjennetegnes ved at de inneholder mindre enn ca. 70% parafiniske (alifatiske) forbindelser og en betydelig mengde av nafteniske (cykloalifatiske) forbindelser. Eksempelvis utgjør nafteniske forbindelser minst 25% og fortrinnsvis minst 35 eller 40% av oljen. De beste resultater synes å bli oppnådd når oljen inneholder 30-60%, fortrinnsvis 45-60%, nafteniske forbindelser, men større mengder (eksempelvis opp til 70% eller 80%) eller mindre mengder (eksempelvis 25 til 30 opptil 45%) er undertiden hensiktsmessig. Det parafiniske innhold er fortrinnsvis ikke over 65%, eller i høyden 70%. Innholdet av naftener og parafiner kan bestemmes som ovenfor. Naphthenic oils are a well-known class of oils that clearly differ from paraffinic oils. They are characterized by the fact that they contain less than approx. 70% paraffinic (aliphatic) compounds and a significant amount of naphthenic (cycloaliphatic) compounds. For example, naphthenic compounds make up at least 25% and preferably at least 35 or 40% of the oil. The best results appear to be obtained when the oil contains 30-60%, preferably 45-60%, of naphthenic compounds, but larger amounts (eg up to 70% or 80%) or smaller amounts (eg 25 to 30 up to 45%) are sometimes appropriate. The paraffinic content is preferably not more than 65%, or at most 70%. The content of naphthenes and paraffins can be determined as above.

Den nafteniske olje har fortrinnsvis en karakterise-ringsfaktor mindre enn 12,0 og fortrinnsvis fra 11,8 til 11,0 eller endog ned til 10,0. The naphthenic oil preferably has a characterization factor of less than 12.0 and preferably from 11.8 to 11.0 or even down to 10.0.

Naftenisk olje erholdt fra egnet naftenisk råmateriale kan ha et tilfredsstillende lavt aromatinnhold, men hvis . oljen dannes ved blanding, så må de oljer som innblandes i den nafteniske olje, ikke være slik at de tilfører giftige bestanddeler, og den olje som blandes med den nafteniske, bør således også være praktisk talt fri for giftige aromatiske forbindelser. Naphthenic oil obtained from suitable naphthenic raw material can have a satisfactorily low aromatic content, but if . the oil is formed by mixing, then the oils that are mixed into the naphthenic oil must not be such that they add toxic components, and the oil that is mixed with the naphthenic oil should also be practically free of toxic aromatic compounds.

Lav-lukts-kerosener og andre parafiniske oljer medLow-odor kerosenes and other paraffinic oils with

lavt aromatinnhold er ofte godt egnet.low aromatic content is often well suited.

Mineraloljen (eller blandingen av mineraloljer) er fortrinnsvis praktisk talt fargeløs og praktisk talt lukt-fri. Den må selvsagt tilfredsstille sikkerhetsbestemmelsene, og i praksis betyr dette at den må ha et ■flammepunkt på minst 60°C, fortrinnsvis 66°C eller høyere. The mineral oil (or mixture of mineral oils) is preferably practically colorless and practically odorless. It must of course satisfy the safety regulations, and in practice this means that it must have a flash point of at least 60°C, preferably 66°C or higher.

Begynnelses-kokepunktet i destinasjonsområdet for den olje som anvendes som oljebasis, er fortrinnsvis under 250°C. API-vekt-verdien for oljen'er i alminnelighet minst 15 og er normalt under 35. The initial boiling point in the destination area for the oil used as an oil base is preferably below 250°C. The API gravity value for the oil is generally at least 15 and is normally below 35.

Fire•nafteniske oljer egnet til bruk i henhold til oppfinnelsen er "60 Solvent Pale" og "KL 55" (også kjent som "Prospect 5") fra J.O. Buchanan of Renfrew, Skottland, "POLY-X-HP35" fra Burmah-Castrol Company og "Clairsol 350" fra Carless Solvents of Hackney Wick, London. Typiske analyser av disse oljer er som følger: Tetranaphthenic oils suitable for use in accordance with the invention are "60 Solvent Pale" and "KL 55" (also known as "Prospect 5") from J.O. Buchanan of Renfrew, Scotland, "POLY-X-HP35" from Burmah-Castrol Company and "Clairsol 350" from Carless Solvents of Hackney Wick, London. Typical analyzes of these oils are as follows:

Andre oljer med lignende anlyseverdier kan anvendes, spesielt andre nafteniske løsningsmidler, f.eks. med lignende egenskaper som "Clairsol 350". Other oils with similar analytical values can be used, especially other naphthenic solvents, e.g. with similar properties to "Clairsol 350".

Hvilken som helst.av disse oljer kan anvendes indivi-duelt, eller blandinger kan dannes av to eller flere av disse oljer eller av en eller flere av disse oljer sammen med en annen olje, eksempelvis en parafinisk olje. En egnet blanding dannes av 40-90, fortrinnsvis 60-80, volumdeler av en naftenisk olje med en parafinisk olje, forutsatt at blandingen fremdeles har et tilstrekkelig høyt nafteninnhold til å klassifiseres som en naftenisk olje. Any one of these oils can be used individually, or mixtures can be formed from two or more of these oils or from one or more of these oils together with another oil, for example a paraffinic oil. A suitable mixture is formed from 40-90, preferably 60-80, parts by volume of a naphthenic oil with a paraffinic oil, provided the mixture still has a sufficiently high naphthenic content to be classified as a naphthenic oil.

En egnet olje til bruk i henhold til oppfinnelsen fremstilles ved blanding av 70 volumdeler av oljen "60 Solvent Pale" og 30 volumdeler av "Clairsol 350". Den resulterende blandede nafteniske olje har de følgende egenskaper. A suitable oil for use according to the invention is prepared by mixing 70 parts by volume of the oil "60 Solvent Pale" and 30 parts by volume of "Clairsol 350". The resulting mixed naphthenic oil has the following properties.

Andre paraf iniske eller nafteniske oljer med. lignende egenskaper kan anvendes. En slik annen olje er det produkt som leveres av Norol, Norge, under handelsnavnet "Lampe-parafin". En annen er den parafiniske olje som leveres i Storbritannia som "Mentor" 28. Other paraffinic or naphthenic oils with. similar properties can be used. Another such oil is the product supplied by Norol, Norway, under the trade name "Lampe-paraffin". Another is the paraffinic oil supplied in Great Britain as "Mentor" 28.

Oljebasisen i borefluidet kan bestå av den beskrevne mineralolje, eller den kan være en blanding av den beskrevne mineralolje og vann. I det minste 1 volum% av denne blanding må være mineraloljen, og i alminnelighet er mengden av olje minst 30 volum% basert på vann pluss olje, fortrinnsvis er mengden fra 51 til 99%, helst 60-95% på volumbasis, mens resten til 100% på volumbasis er vann. Avhengig av de til-, stedeværende emulgeringsmidler og mengden av olje og vann kan fluidet være en vann-i-olje-emulsjon eller en olje-i-vann-emulsjon. The oil base in the drilling fluid can consist of the described mineral oil, or it can be a mixture of the described mineral oil and water. At least 1% by volume of this mixture must be the mineral oil, and generally the amount of oil is at least 30% by volume based on water plus oil, preferably the amount is from 51 to 99%, most preferably 60-95% on a volume basis, while the remainder to 100% by volume is water. Depending on the emulsifiers present and the amount of oil and water, the fluid can be a water-in-oil emulsion or an oil-in-water emulsion.

Det vann som anvendes for fremstilling av fluidet, kan være ferskvann eller sjøvann og kan inneholde oppløste sal-ter, såsom natriumklorid eller kalsiumklorid, opp til met-ningskonsentrasjoner. Således kan fluidet være én olje-i-vann-emulsjon i hvilken vannet er en natriumkloridoppløsning. En fordel méd anvendelsen av de angitte oljer er at de emulsjoner som dannes av dem, gjerne er mer stabile enn de tilsvarende emulsjoner dannet av andre, relativt ikke-giftige mineraloljer såsom forskjellige parafiniske oljer. The water used for the production of the fluid can be fresh water or seawater and can contain dissolved salts, such as sodium chloride or calcium chloride, up to saturation concentrations. Thus, the fluid can be an oil-in-water emulsion in which the water is a sodium chloride solution. An advantage of using the indicated oils is that the emulsions formed from them are often more stable than the corresponding emulsions formed from other, relatively non-toxic mineral oils such as various paraffinic oils.

Borefluidene kan inneholde andre additiver slik detThe drilling fluids may contain other additives such as

er vanlig når det gjelder oljebaserte borefluider, og disse additiver kan være oppløst eller dispergert i oljebasisen. Således kan de inneholde ett eller flere emulgeringsmidler, eksempelvis polymeriserte organiske syrer såsom det produkt som leveres av søkeren under handelsnavnet "Carbo-tec L", og oljeoppløselige amid-polymerer som er fuktemidler og supplerende emulgeringsmidler, såsom det produkt som leveres av søkeren under handelsnavnet "Carbo-Mul". Mengden av eventuelle emulgeringsmidler er vanligvis fra 0,1 til 10% (av det.kommersielle emulgeringsmiddel)■ på volumbasis, mest foretrukket 1-5. volum%, basert på det samlede volum, av olje og vann, eller 1-20%, fortrinnsvis 2-5%,basert på vannet. is common when it comes to oil-based drilling fluids, and these additives can be dissolved or dispersed in the oil base. Thus they may contain one or more emulsifiers, for example polymerized organic acids such as the product supplied by the applicant under the trade name "Carbo-tec L", and oil-soluble amide polymers which are wetting agents and supplementary emulsifiers, such as the product supplied by the applicant under the trade name "Carbo-Mul". The amount of any emulsifiers is usually from 0.1 to 10% (of the commercial emulsifier) on a volume basis, most preferably 1-5. % by volume, based on the total volume, of oil and water, or 1-20%, preferably 2-5%, based on the water.

Slammet kan inneholde høymolekylære organiske polymerer og uorganiske brodannelsesmidler, såsom de blandinger som leveres av søkeren under handelsnavnet "Carbo-Trol". Kalkhydrat kan være oppløst i vannet. The sludge may contain high molecular weight organic polymers and inorganic bridging agents, such as the mixtures supplied by the applicant under the trade name "Carbo-Trol". Lime hydrate may be dissolved in the water.

Spesielt vil borefluidene i alminnelighet inneholde en stor mengde vektgivende materiale, såsom barytt, jernoksyd, sideritt eller kalsitt. Mengden av vektgivende hjelpemiddel er i alminnelighet fra 100 til 400 gram pr. 100 ml borefluidum, for eksempel 200-500 pund pr. barrel. I alminnelighet er den mengde av hektoritt-geleringsmiddel som er påkrevet for oppnåelse av optimale egenskaper hos fluidene, større enn den mengde som ville være påkrevet, av hektoritt-geleringsmiddel eller annét geleringsmiddel, i konvensjonelle borefluider, f.eks. 1,5-2,5 ganger den mengde som er påkrevet for oppnåelse av optimale egenskaper når oljen i oljebasisen er dieselolje. In particular, the drilling fluids will generally contain a large amount of weight-giving material, such as barite, iron oxide, siderite or calcite. The amount of weight-giving aid is generally from 100 to 400 grams per 100 ml of drilling fluid, for example 200-500 pounds per barrel. In general, the amount of hectorite gelling agent required to achieve optimal properties of the fluids is greater than the amount that would be required, of hectorite gelling agent or other gelling agent, in conventional drilling fluids, e.g. 1.5-2.5 times the amount required to achieve optimal properties when the oil in the oil base is diesel oil.

Mengden av hektoritt-geleringsmiddel er typisk fraThe amount of hectorite gelling agent is typically from

1 til 10, fortrinnsvis 1,25-4 gram geleringsmiddel pr.1 to 10, preferably 1.25-4 grams of gelling agent per

100 ml fluidum. Alternativt kan mengden uttrykkes som100 ml of fluid. Alternatively, the quantity can be expressed as

3 til 15, mest foretrukket 5 til 9, pund geleringsmiddel pr. barrel borefluidum. 3 to 15, most preferably 5 to 9, pounds of gelling agent per barrel drilling fluid.

De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen. The following examples will further illustrate the invention.

Eksempel 1Example 1

Et borefluidum ble fremstilt inneholdende 212 ml "Pale Oil 60" som angitt ovenfor, 7 ml blåst talloije-emulgeringsmiddel, 5 ml oljeoppløselig amid-polymer som et sekundært emulgeringsmiddel, 53 ml vann inneholdende 25% kalsiumklo- A drilling fluid was prepared containing 212 ml of "Pale Oil 60" as stated above, 7 ml of blown tallow emulsifier, 5 ml of oil-soluble amide polymer as a secondary emulsifier, 53 ml of water containing 25% calcium chloride

rid, 6 g kalkhydrat, 7 g av en blanding av høymolekylære organiske polymerer og uorganiske brodannende midler, rid, 6 g of lime hydrate, 7 g of a mixture of high molecular weight organic polymers and inorganic bridging agents,

358 g barytt og 6 g dimetyldioktadeky1-ammonium-hektoritt. 358 g of barite and 6 g of dimethyldioctadeky1-ammonium hectorite.

Dets egenskaper ble målt før og etter varmvalsing vedIts properties were measured before and after hot rolling in wood

122°C i 17 timer. (H/R). Det ble betegnet Slam nr. 1. Tilsvarende boreslam, betegnet Slam nr. 2-6, ble fremstilt etter samme resept med unntagelse av at hektoritten ble erstattet med like store mengder av bentonitter, nemlig "Claytone 40", "Claytone 34", "Drilling Mud Bentonite", 122°C for 17 hours. (H/R). It was designated Mud no. 1. Corresponding drilling muds, designated Mud nos. 2-6, were produced according to the same recipe with the exception that the hectorite was replaced with equal amounts of bentonites, namely "Claytone 40", "Claytone 34", " Drilling Mud Bentonite",

"Sedapol 44" og "Sedapol 155". Egenskapene hos disse slam ble registrert, og resultatene er angitt i den følgende tabell. ES er elektrisk stabilitet. "Sedapol 44" and "Sedapol 155". The properties of these sludges were recorded, and the results are shown in the following table. ES is electrical stability.

Det vil ses av denne tabell at Slam nr. 1 viste det beste forhold mellom plastisk viskositet og naturlig flytegrense før og etter varmvalsing, hvilket indikerer at det har de beste gelegenskaper før anvendelse og under anvendelsen nede i borehullet. It will be seen from this table that Mud No. 1 showed the best ratio between plastic viscosity and natural yield strength before and after hot rolling, which indicates that it has the best gel properties before use and during use down the borehole.

Når oljen i Slam hr. 1 ble utprøvet med hensyn til giftighet ved den ovenfor beskrevne metode, ble det funnet at det etter 96 timer forårsaket en dødelighet på ca. 3% When the oil in Slam hr. 1 was tested for toxicity by the method described above, it was found that after 96 hours it caused a mortality of approx. 3%

ved 333yUl/l og- opp til en dødelighet på 15% etter 120 timer. Ved de samme utprøvninger gir dieselolje nr. 2 en dødelighet på 93% etter 24 timer og en dødelighet på 100% etter 72 timer ved 100^ul/l. at 333yUl/l and up to a mortality of 15% after 120 hours. In the same tests, diesel oil No. 2 gives a mortality of 93% after 24 hours and a mortality of 100% after 72 hours at 100 µl/l.

Eksempel 2Example 2

Et borefluidum, betegnet Slam nr. 7, fremstilles av de samme materialer som Slam nr..1 i Eksempel 1 med unntagelse av at oljen erstattes med POLY-X-HP35, mengden av tallolje-emulgeringsmiddel økes til 10 ml, og mengden av sekundært emulgeringsmiddel reduseres til 2 ml. A drilling fluid, designated Mud No. 7, is made from the same materials as Mud No. 1 in Example 1 with the exception that the oil is replaced with POLY-X-HP35, the amount of tall oil emulsifier is increased to 10 ml, and the amount of secondary emulsifier is reduced to 2 ml.

Slam nr. 8 og 9 fremstilles av de samme materialer som Slam nr. 7 med unntagelse av at hektoritt-geleringsmidlet erstattes med "Perchem A2/31/1" i Slam nr. 8 og med "Claytone IMG" i Slam nr. 9. Egenskapene av disse slam ble undersøkt, og resultatene er angitt i den følgende tabell. Sludge No. 8 and 9 are made from the same materials as Sludge No. 7, with the exception that the hectorite gelling agent is replaced with "Perchem A2/31/1" in Sludge No. 8 and with "Claytone IMG" in Sludge No. 9. The properties of these sludges were investigated, and the results are shown in the following table.

Ved disse utprøvninger ble varmvalsingen utført iIn these tests, the hot rolling was carried out in

17 timer ved 150°C. "Perchem A2/31/1" og "Claytone IMG" 17 hours at 150°C. "Perchem A2/31/1" and "Claytone IMG"

er bentonitter. are bentonites.

Igjen vil det ses at Slam nr. 7 har de beste egenskaper, f.eks. de beste forhold mellom plastisk viskositet og naturlig flytegrense før og etter varmvalsing og de beste HT/HP-verdier. . Det skal bemerkes at de beste resultater oppnås når oljen har et aromatinnhold under 15, fortrinnsvis under 5 og helst under 1 volum%, målt i henhold til ASTM 2007 (spesielt når oljen er et naftenisk løsningsmiddel eller, hvis den er en isolerende olje, når dens aromatinnhold er under 5%, målt i henhold til ASTM 2041. Når aromatinnhol-det bestemmes ved hjelp av infrarød analyse, må det være under 10, fortrinnsvis under 6, eksempelvis 0,1-5% (sam-menlignet med ca. 12% for "Mentor 28" i USA og 18-20% for dieselolje). Again, it will be seen that Slam No. 7 has the best properties, e.g. the best ratio between plastic viscosity and natural yield strength before and after hot rolling and the best HT/HP values. . It should be noted that the best results are obtained when the oil has an aromatic content below 15, preferably below 5 and preferably below 1% by volume, as measured according to ASTM 2007 (especially when the oil is a naphthenic solvent or, if it is an insulating oil, when its aromatic content is below 5%, measured according to ASTM 2041. When the aromatic content is determined by infrared analysis, it must be below 10, preferably below 6, for example 0.1-5% (compared to approx. 12 % for "Mentor 28" in the USA and 18-20% for diesel oil).

Claims

1. Oil-based drilling fluid, where the oil in the oil base produces a mortality in brown shrimp of less than 10% when tested in aerated seawater at 15°C for 24 hours at a concentration of 100^ ul/l, and where the fluid includes an organophilic hectorite which gelling agent.

2. Fluid according to claim 1, where the hectorite is a tetra-alkylammonium hectorite in which one to three of the alkyl groups are _g-alkyl groups and one to three of the alkyl groups are Q_2 g-alkyl groups.

3. Fluid according to claim 2, where one to three of the alkyl groups are <C>^ _^ -alkyl and one to three of the alkyl groups are C^ 4 — 22" alkyl.

4. Fluid according to any one of the preceding claims, wherein the hectorite is dimethyldioctadecylammonium hectorite.

5. Fluid according to any one of the preceding claims, wherein the oil produces a mortality in brown shrimp of less than 5% when tested in aerated seawater at 15°C for 24 hours at a concentration of 333 µl/l .

6. Fluid according to any one of the preceding claims, wherein the oil in the drilling fluid is a naphthenic oil.

7. Fluid according to any one of the preceding claims, wherein the oil has a viscosity below 6 cSt at 40°C.

8. Fluid according to any one of the preceding claims, wherein the oil has a viscosity below 10 cSt at 20°C.

9. Fluid according to any of the preceding claims, wherein the oil has a viscosity of from 1 to 5.5 cSt at 40°C and from 1 to 8 cSt at 20°G.

10. Fluid according to any of the preceding claims, wherein the oil has a viscosity of from 1 to 7 at 20°C, from 1 to 5 cSt at 40°C and from 0.7 to 2.5 cSt at 100°C.

11. Fluid according to any one of the preceding claims, wherein the oil at 20°C is less viscous than diesel oil.

12. Method in which an oil-based drilling fluid according to any of the preceding claims is used to transport fragmented material out of a subsea borehole and the fragmented material is then dumped into the sea while contaminated with the fluid.