NO843250L

NO843250L - Fremgagsmaate for aa hindre tap av en oljebasert borevaeske i en underjordisk formasjon

Info

Publication number: NO843250L
Application number: NO843250A
Authority: NO
Inventors: Adelina Javier Son; Royal Edward Loftin
Original assignee: Halliburton Co
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1984-08-15
Publication date: 1985-03-01
Also published as: EP0137683A3; CA1217322A; DE3476906D1; EP0137683A2; AU559755B2; AU3081184A; EP0137683B1; US4525285A

Description

1. OPPFINNELSENS OMRÅDE

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å begrense og lokalisere inntrengningen av en oljebasert borevæske i porøse underjordiske lag, spalter og sprekker under boring av en brønn i en permeabel underjordisk formasjon,

2. BESKRIVELSE AV TIDLIGERE KJENTE FRENGANGSMÅTER

Ved boring av en brønn i bakken ved en roterende bore-teknikk, blir et borhode eller borkrone festet til en borstreng, hvoretter borkronen roteres i kontakt med jorden slik at det dannes en brønn i formasjon. En borevæske sirkuleres mellom jordoverflaten og bunnen av brønnen for å fjerne borkakse, smøreborkronen og borstrengen, og for å påsette hydrostatisk trykk i brønnen for derved å kunne' kontrollere strømmen av væske inn i brønnen fra de omkring-liggende jordformasjoner.

De borvæsker som vanligvis anvendes innbefatter gass-

formede og flytende borvæsker. Flytende borvæsker,,som ofte kalles "boreslam" kan ha en væskebasis som kan være vann eller en oljebase som kan være et hydrofobt stoff,.f.eks. en olje. Foreliggende oppfinnelse angår sistnevnte type væsker, og innbefatter slik det er vanlig i oljeindustrien, en mindre mengde vann som er tilstede i oljen som en emulsjon av vann-i-olje (invert) typen.

Under boring av brønner av den type som er nevnt ovenfor, oppstår det ofte et problem som innbefatter et tap av uakseptable store mengder av borevæske inn i lag, spalter og sprekker i en formasjon som gjennomtrenges av en brønn.

Et slikt tap betegnes ofte som "tapt sirkulasjon". En formasjon eller en del av denne som tar imot store mengder borevæske blir ofte betegnet som en "tapt sirkulasjons-sone". Tapt sirkulasjon kan opptre når brønnen gjennom-trenger en formasjon med usedvanlig høy permeabilitet, eller en hvor det forekommer mange naturlige sprekker eller spalter. Tapt sirkulasjon kan også opptre når man opp-bryter en formasjon under boringen. En slik oppbryting opptrer ofte når tettheten på slammet økes for å gi tilstrekkelig høyt hydrostatisk trykk for deretter å

kunne kontrollere høye formasjonstrykk. Andre typer opp-brytinger av formasjoner . synes enkelte ganger å opptre fordi de er fluktasjoner i.det hydrostatiske trykk som påsettes formasjonene, noe som igjen skyldes bevegelsene i borstrengen og selve brønnforingen.

I tillegg til tapt sirkulasjon vil man ofte få problemer med filtrering og/eller lekkasjetap under boring.

Lekkasje er et problem som primært oppstår når borkronen slås i bunnen av brønnen, men kan også fortsette å være et problem under hele boringen.

Oljebaserte borevæsker er vanligvis mer kostbare enn vann-baserte borevæsker. Den forhøyede prisen blir imidlertid rettferdiggjort av en rekke årsaker. En årsak er at oljebaserte væsker hindrer formasjonsskader i vannfølsomme reservoarer og hindrer en utvidelse av borehullet og muliggjør en gjennomboring av vannoppløselige bergarter, f.eks. salter. I tillegg til dette vil oljebaserte væsker •ha stabile slamegenskaper i dype og varme brøfiner som krever tungt slam. Videre vil slike væsker hindre korrosjon av selve borrøret foringer og andre tilknyttede rørledninger, noe som reduserer kostbart vedlikehold. Videre vil slike væsker gjøre det mulig å ha en øket bor-hastighet på grunn av bedre smøring og fjerning av borkaks uten at dette, brytes ned i for sterk grad. En annen fordel ved oljebaserte borvæsker er at de vanligvis kan innvinnes for en senere bruk, og dette reduserer deres totale pris.

Det er ønskelig av en rekke årsaker å redusere tap

av borvæske under boring. For det første er oljebaserte borvæsker kostbare, og tap av væsker kan i betydelig grad øke omkostningene ved en boring. I tillegg til dette så vil oljebaserte væsker eventuelt kunne fukte formasjonen på grunn av lekkasje under boringen, og dette kan resultere i at man antar at formasjonen er en produ-

serende formasjon.

En reduksjon av lekkasje, av borvæske har lenge vært et

stort problem, og det har vært foreslått forskjellige fremgangsmåter for å unngå eller å minske dette problemet. Således beskriver i U.S. Patent 4.222.444 bruken av magnetiske forbindelser for å redusere den mengden borvæske som går tapt i en formasjon. U.S. Patent 3.509.951 beskriver bruken av en voksemulsjon for å kontrollere tapet av en borvæske under boring av en brønn. I tillegg til dette har fibermaterialet vært brukt i borevæsker for dermed å danne en slags kappe på formasjonens overflate og derved hindre et tap av borvæske inn i formasjonen.

3. SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for

boring av en brønn i en underjordisk formasjon som inneholder vann med monovalente og polyvalente kationer, og for å hindre en lekkasje av en oljebasert borevæske under boringen. Fremgangsmåten gjennomføres ved at den oljebaserte væsken tilsettes et middel for å redusere lekkasjetap,

og hvor dette midlet er valgt fra gruppen bestående av et pulverisert silikat med et målforhold mellom silisiumdioksyd og et alkalimetalloksyd i området fra ca. 1,5:1

til ca. 3,3:1, og hvor nevnte alkalimetall er valgt fra gruppen bestående av natrium, kalium og blandinger av disse, en av ammoniumsepe av en fettsyre med fra 12 til 22 karbonatomer, og blandinger av slike, som deretter tilsettes

borevæsken som så sirkuleres i borehullet for derved å redusere tapet som skyldes en lekkasje. Når man sirkulerer borevæske inneholdende nevnte lekkasjereduserende middel,

så vil forbindelsen reagere med eventuelle monovalente og polyvalente kationer som forefinnes i formasjon, noe som gjør at denne tettes inntil selve brønnhullet.

4. KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGEN

Figur 1 representerer en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er et tverrsnitt av et apparat som brukes for å gjennomføre de prøver, som er beskrevet i eksempel VI.

5. BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSER

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte

for å redusere tapet av oljebaserte borevæsker i en underjordisk formasjon som inneholder monovalente og polyvalente kationer og som gjennombores under boringen av brønnen. Fremgangsmåten lar seg spesielt anvende for å regulere delvis tapt sirkulasjon og lekkasje når man borer med oljebaserte væsker, og vil i det etterfølgende bli beskrevet med henvisning til slike væsker.

De oljebaserte borevæsker som brukes for gjennomføring

av den foreliggende fremgangsmåten, har en tetthet på ca. 0,9548 til ca. 3,000 kg/l, og består av en oljebasert væske inneholdende fra ca, 60,0 til ca. 99,0 volum-

prosent olje og fra ca. 1 til ca. 40 volumprosent vann,

et vektregulerende middel som brukes i tilstrekkelige mengder til at man får en borevæske med en tetthet fra ca. 0,9584 til ca. 3,000 kg/l, fra.ca. 1,0 til ca. 9,0 vektprosent av et emulgeringsmiddel (basert på den samlede vekten av den

oljebaserte væsken som består av oljen, vannet og det vektregulerende midlet)r samt-et lekkasjereduserende middel.

Det lekkasjereduserende midlet som brukes for gjennom-føring av foreliggende fremgangsmåte, er valgt fra gruppen bestående av et pulverisert silikat med et molforhold mellom silisiumdioksyd og et alkalimetalloksyd i området fra ca.--1,5:1 til ca. 3,3:1, og hvor alkalimetallet er

valgt fra gruppen bestående av natrium, kalium, og blandinger av disse, og en ammoniumsåpe av en fettsyre med fra ca. 12 til ca. 22 karbonatomer. Den oljebaserte borevæsken inneholdende det lekkasjereduserende midlet sirkuleres i borhullet, og det lekkasjereduserende midlet vil da reagere med monovalente og polyvalente kationer, f.eks. natrium, magnesium eller kalsium, i den underjordiske formasjonen, hvormed man danner en tetning i formasjon inntil brønnhullet.

Silikatforbindelser som kan brukes i den fremgangsmåten

som er beskrevet her, har et molforhold mellom silisiumdioksyd og et alkalimetalloksyd i området fra ca. 1,5:1

til ca. 3 ,3:1. For å bedre den tettende evnen til silisiumdioksyd, er det ønskelig å ha et høyt forhold mellom silisiumdioksyd og alkalimetalloksyd. Slike høye forhold vil også redusere mengden av alkalimetalloksydet som må nøytraliseres for å gi en geldannelse og en tetting.

Hvis det imidlertid er høyere forhold så vil man få problemer med oppløsningen.

Det er derfor foretrukket å holde molforholdet mellom silisiumdioksyd og alkalimetalloksyder i området fra ca. 2,0:1 til ca. 2,7:1. Det er mest foretrukket at forholdet mellom de to oksyder holdes på ca. 2,5:1. Silikater.:méd slike forhold har kort oppløsningstid samtidig som de har relativt høye silisiumdioksyd-tettheter.

For at det pulveriserte silikatet raskt skal kunne opp-løses, bør det være delvis hydratisert. Overhydratisering eller underhydratisering gir imidlertid et mindre til-fredsstillende pulver. Overhydratisering (mer en ca. 20 vektprosent vann) gir amorfe partikler som har en tendens til å flytte og som bare langsomt omdannes til krystallinske silikater som bare langsomt blir oppløst. Underhydratisering (mindre enn ca. 12 vektprosent vann) resulterer i partikler som i begynnelsen er krystallinske, . og derfor er vanskelig å oppløse. Det er derfor foretrukket at delvis hydratiserte pulveriserte silikatet ifølge foreliggende oppfinnelsen har et vanninnhold i området fra ca. 14 til ca. 16 vektprosent av det hydratiserte silikatet. Amorfe partikler med denne grad av hydratisering er relativt stabile og er lett å oppløse.

Silikatet ifølge foreliggende oppfinnelse består fortrinnsvis av amorfe partikler av et delvis hydratisert silikat. Krystallinske partikler lar seg ikke lett oppløse.

I silikater ifølge foreliggende oppfinnelse, kan man enten bruke natrium eller kalium eller blandinger av disse som alkalimetaller i silikatet. Silikatet ifølge foreliggende oppfinnelse kan angis ved formelen 3102^20. Som nevnt ovenfor vil M være valgt fra gruppen bestående av natrium, kalium og blandinger av disse. Andre alkalimetaller så som litium og rubidium er ikke egnet, på grunn av at de har i vesentlig grad andre egenskaper.

Ved fremstillingen av det raskt oppløsbare silikatet ifølge foreliggende oppfinnelse, så er det ikke egnet å utføre en dehydratisering ved at man oppvarmer en oppløsning med et passende forhold mellom et silisiumdioksyd og et alkalimetalloksyd. En dehydratisering ved oppvarming eller koking av en slik oppløsning vil gi et stabilt silikat som bare meget langsomt lar seg oppløse.

For fremstille et raskt oppløsbart pulverisert silikat, kan man bruke to fremgangsmåter. Den første fremgangsmåten består av at man forstøvningstørker en•silikatoppløsning med en temperatur som ligger under 37,7°C. Forstøvnings-tørkning gir et pulver av amorfe glassliknende partikler. Videre vil fremgangsmåten gjøre det mulig å fremstille

et delvis hydratisert pulverisert silikat med et vanninnhold fra ca. 14 til ca.. 16 vektprosent. Som nevnt ovenfor vil et slikt vanninnhold og den amorfe glassliknende kvaliteten på partiklene ha et betydelig effekt på silika-tets evne til å kunne oppløses i borvæsken.

Når man fremstiller det pulveriserte silikatet ved for-støvningstørking, så fremstiller man en silikatoppløsning med det forønskede forhold mellom silisiumdioksyd og alkalimetalloksyd, dvs. i området fra 1,5:1 til ca. 3,3:1, hvoretter man holder denne på en temperatur under 43,3°C, fortrinnsvis under 2 9,4°C. Oppløsningen fører så til et forstøvningstørkningsapparat som gir rask avkjøling og rask dehydrering av de små dråpene av oppløsningen. Under denne raske avkjølingen dg dehydreringen vil dråpene gå

fra en likevekt til en ikke-likevekts tilstand, slik at man får dannet de lett oppløselige amorfe glassliknende partiklene. Kjølingen og dehydreringen må skje så raskt at man hindrer at silikatet blir omdannet til en langsomt oppløselige krystalliknende tilstand. Hvis det er nødvendig kan oppløsningen avkj #Les og forstøvningstørkes direkte mot en avkjølt overflate eller liknende.

Den andre fremgangsmåten for fremstilling av det raskt oppløsbare pulveriserte silikatet brukes også raskt dehydrering ved relativt lav temperatur. I denne fremgangsmåten oppnår man imidlertid en dehydrering ved at man tilsetter et dehydrerings- eller tørkemiddel til silikat-oppløsningen med et passende forhold som beskrevet ovenfor. Under denne dehydreringen må oppløsningen holdes på en temperatur under 43,3°C, fortrinnsvis under 29,4°C.

For å unngå en utkrystallisering og agglomorering av

de enkelte amorfe partikler , så vil det videre være nødvendige å utføre en rask skjæring av oppløsningen når dehydreringsmidlet tilsettes. Foretrukne dehydrerings-midler innbefatter etanol, metanol og aceton. Mindre egnet er isopropylalkohol, butylalkohol og etylenglykolmonobutyl-eter. Ikke særlig godt egnet er videre mettede saltopp-løsninger slik de kan fremstilles av natriumklorid og kaliumklorid.

Som et dehydreringsmiddel vil etanolen tilsettes den silikatoppløsningen som underkastes rask skjæring, hvorved man vil få utfylt partikler av delvis dehydratisert amorft silikat. Disse partiklene skilles ut fra væsken og tørkes uten oppvarming. For eksempel kan ytterligere alkohol tilsettes partiklene hvoretter man lar alkoholen fordampe ved romstemperatur.

Enten man bruker forstøvningstørkning eller utfellingsmetoden slik den er beskrevet ovenfor, så vil spormengder av litium og kopper kunne hindre en utkrystallisering av silikatene. Litium vil gi atompartikler.med for liten størrelse, mens kopper vil gi atompartikler med for stor størrelse, noe som vil gjøre det lettere å bryte opp det krystallinske gitteret når dette dannes. Man kan også bruke andre egnede atompartikler med for liten eller for stor størrelse.

For at det lett skal kunne oppløses er det ønskelig at

de amorfe partiklene av det pulveriserte silikatet er mindre enn 40 mesh. Hvis et betydelig antall, dvs. f.eks. 10% eller mer, er større enn 40 mesh, så vil man få betydelige vanskeligheter under bruken. For å få et pulver hvis partikler vil gå gjennom en sikt på 40 mesh, så kan det pulveret som fremstilles ved hjelp av de fremgangsmåtene som er beskrevet ovenfor, siktes og males inntil man

får den passende størrelsen. Videre kan partikkel-størrelsen reguleres under dannelsen enten dette skjer ved forstøvnin<g>størking eller utfelling, og dette kan skje ved hjelp av fremgangsmåter som i seg selv er kjente.

Ved å bruke det pulveriserte silikatet ifølge foreliggende oppfinnelse, oppnår man en forbedret fremgangsmåte for å hindre en lekkasje av oljebaserte borevæsker i underjordiske formasjoner. Hvis det er ønskelig, kan det pulveriserte silikatet lagres nær oljebrønnen før det skal brukes. Videre kan silikatet lagres ved temperatur under frysepunktet uten at dette skader materialets egenskaper.

Kaliumsilikat er mindre reaktivt med kalsium og andre di- og polyvalente ioner enn natriumsilikat , men man vil ikke desto mindre få en geldannelse ved en kombinasjon av en passende mengde av visse midler og tilstrekkelig lang reaksjonstid. Langsommere hastighet med hensyn til dannelsen av gelen og høyere konsentrasjon av :geldannelsesmidlet eller en katalysator 4 kan derfor brukes for å gi en geldannelse på et forønsket tidspunkt eller på et sted hvor natriumsilikat ikke vil være egnet.

De ammoniumseper av fettsyrene som brukes som lekkasjereduserende'middel ved gjennomføring av foreliggende fremgangsmåte, innbefatter generelt fettsyrer med fra 12 til 22 karbonatomer, fortrinnsvis fra ca. 16 til ca. 18 karbonatomer. Man kan i foreliggende oppfinnelse bruke både faste og oljedispergerte ammoniumseper av fettsyrene. Eksempler på ammoniumseper av fettsyrer som kan brukes

i foreliggende oppfinnelse, innbefatter seper fremstilt ved hjelp av umettede fettsyrer så som palmetinoljesyre, oljesyre, ricinusoljesyre, linolsyre, linolensyre , eleostearinsyre, gadoleinsyre, erucinsyre og

mettede fettsyrer, så som laurinsyre. De foretrukne

syrer er oljesyre, ricinusoljesyre og palmetinoljesyre.

Det foretrukne lekkasjereduserende middel er et pulverisert silikat.

Den oljen som brukes i borevæsker ifølge foreliggende oppfinnelse er alle velkjente, og: innbefatter i alt vesentlige alle hydrokarbonmaterialer, så som råolje,

både sure og søte, delvis raffinerte fraksjoner av råolje (f.eks. syrefraksjoner som fremstilles under destillasjon av råolje, eller toppfraksjoner fra samme type destil-lasjoner, gassoljer, parafiner, tunge naftaer , nafta, direkte-destillert bensin, flytende petroleumsgas); raffinerte fraksjoner av råolje (propan, butan, pentan, dekan, etc.) og syntetiske hydrokarboner, f.eks. halo-generte hydrokarboner. Av økonomiske grunner er hydrokarbonet fortrinnsvis en delvis raffinert fraksjon av en råolje (f.eks. dieselolje, mineralolje eller en bensinfraksjon fremstilt ved destillasjon av råolje). Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til en spesiell olje eller blandinger av slike.

Et emulgeringsmiddel brukes for å gjennomføre den foreliggende fremgangsmåten.Emulgeringsmidlet innbefatter fortrinnsvis en fettsyre eller et amin eller et aminderivat av en fettsyre. Slike emulgeringsmidler er beskrevet i U.S. Patent 4.122.162 som her inngår som referanse. Spesifikke eksempler på egnede mettede fettsyrer er kaprinsyre, laurinsyre, myrisinsyre, palmitinsyre, stearinsyre og beheninsyrer. Egnede mettede fettsyrer er monoetenoidsyrer, så som kapronoljesyre, laurinolje-syre, myrisinoljesyre, palmitinoljesyre, oljesyrer og cetoljesyrer, dietanoide.. syrer, så som linolsyre og triethenoidsyrer, så som linolensyre. Av kommersielle grunner har man funnet det egnet i foreliggende oppfinnelse å bruke blandinger av fettsyrer fremstilt av talg, talgolje, soiaolje, kokosolje og bommulsfrøolje.

Det er mest foretrukket at emulgeringsmidlet består

av en blanding av dimerisert oljesyre, oljesyre og olylamid. Amin og amidderivater av fettsyrer kan fremstilles ved fremgangsmåter som i seg selv er kjente.

Den mengde emulgeringsmiddel som brukes for gjennom-føring av foreliggende fremgangsmåte vil variere meget sterkt avhengig av den oljebaserte borvæske som man ønsker å fremstille, men vil vanligvis ligge i området fra 0,1 til ca. 9,0 vektprosent basert på den samlede vekt av den oljebaserte væsken og eventuelle vektregulerende midler som måtte være tilstede, for å få en borevæske med en tetthet fra ca. 0,9584 til ca. 3,000 kg/l.

På den vedlagte tegningen betegner tallet 4 en brønn som bores ned i jordoverflaten (2) ved hjelp av en hul bore-streng (6), hvor det nederst er festet en borekrone (8). Selve borekronen kan være en rullemeiselkrone eller en skrapekrone, og er fortrinnsvis en med rullemeisler eller koniske- skjærhoder. Borstrengen (6) går opp til gulvet (10) i et boretårn (12) gjennom et roterende bord (14)

som roteres ved hjelp av anordninger som ikke er vist. Borestrengen er holdt oppe ved hjelp av en blokk (16), heisewiren (18) og en dreieblokk (20). Den sistnevnte er ved hjelp av en fleksibel ledning (22) knyttet til en boreslamspumpe (24). Denne igjen er forbundet med en suge-ledning (26) som står i forbindelse med et sedimentasjons-basseng (28) som er delt i to deler ved hjelp av en skille-vegg 30. I del (32) av sedimentasjonsbassenget (28) blir boreslammet tilført ved hjelp av en returgrøft (34) som mot-tar ethvert materiale som oppstår under selve boringen.

Del (32) er tilstrekkelig stor til at man får en oppholds-tid for sedimentasjon av materialet som et lag (36)på bunnen av bassenget (28).Borevæsken strømmer via ledningen 22) og (26) ned den hule borestrengen (6) og ut gjennom åpningene (38) i borekronen (8) og opp det sylindriske rommet til returgrøften (34).

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse blir boreslammet inneholdende det lekkasjereduserende midlet pumpet ved hjelp av boreslamspumpen (24) gjennom ledningen (22) og ned den hule borestrengen (62 ) og inn i borekronen (8) . Boreslammet fører fra åpningene (38) i borkronen over i det vingformede langsgående hulrommet (40). Væsken holdes i sistnevnte hulrom under tilstrekkelig trykk ved hjelp av pumpe (24) til at man overvinner det hydrostatiske trykket av vannet i formasjonen (42). Ved soner i formasjonen (42) hvor det kan opptre tap av boreslam, vil boreslammet inneholdende det lekkasjereduserende midlet komme i kontakt med vannet i formasjonen (42) som inneholder monovalente og polyvalente kationer som natrium, kalium, kalsium og magnesium. Det lekkasjereduserende midlet i slammet vil ved kontakt med vannet i formasjonen (42) danne et fast stoff (44) inntil selve borehullet. Ettersom det lekkasjereduserende midlet brukes for å danne en tetning (44), så vil det fra tid til annen være nødvendig å tilsette mer middel for å erstatte det som er avsatt i formasjonen. En måte for å tilsette det lekkasjereduserende midlet til boreslammet er ved hjelp av ledning (46) som er knyttet til en tank (48) som inneholder det lekkasjereduserende midlet.

Dem mengde lekkasjereduserende middel som brukes i boreslammet vil variere innenfor vide grenser avhengig av den vannmengde som finnes i den underjordiske formasjonen. Vanligvis vil man imidlertid bruke fra ca. 2,85 til 71,332 kg lekkasjereduserende. middel pr. oljebaserte boreslam..Den mest foretrukne mengde ligger mellom 14,266 og 28,533 kg lekkasjereduserende middel pr. m 3 av det oljebaserte boreslammet.

Andre additiver som vanligvis brukes i boreslam kan også brukes i det foreliggende boreslam.F.eks. vil man kunne tilsette et dispergerende middel, enkelte ganger betegnet som et fortynningsmiddel, for å lettere kunne regulere viskositeten og derved gi en bedre pumpbar blanding.

Videre kan man også bruke vektregulerende materialer for derved å justere vekten på boreslammet. Når man bruker et vektregulerende materiale i foreliggende fremgangsmåte,

så kan man bruke et hvert vanlig kjent vektregulerende materiale. Eksempler på slike er baritter, jernoksyder og kalsiumkarbonater. De vektregulerende materialene brukes i en effektiv mengde, og denne vil være avhengig av sammensetningen på boreslammet og den forønskede tetthet og andre egenskaper på selve slammet. Man bruker et tilstrekkelig vektregulerende materiale til at det endelige boreslammet får en tetthet som varierer fra ca. 0,9584 til ca. 3, 000 kg/l.

Vannkomponenten kan være ferskvann eller en saltlake som

kan være mettet eller delvis mettet med alkaliske salter, f.eks. kalsiumklorid eller magnesiumklorid.

Nøyaktig hvorledes det lekkasjereduserende midlet, som enten er en ammoniumsåpe av en fettsyre med fra ca. 12 til ca. 22 karbonatomer eller et silikat, blir dispergert i det oljebaserte . slammet er ikke av primær viktighet, og hvis det er ønskelig kan den forønskede merigde av det lekkasjereduserende middel ganske enkelt tilsettes det oljebaserte oljeslammet ved vanlige temperaturer samtidig som man anvender røring for å få et homogent slam. Ytterligere tilsetningsstoffer, f.eks. emulgeringsmidler eller vektregulerende materialer kan også tilsettes på samme måte. Dette kan utføres ved selve borehullet. Enkelte ganger er det mest hensiktsmessig å fremstille et konsentrat av det lekkasjereduserende midlet som deretter kan fortynnes med basisolje for fremstilling av det endelige boreslammet. Når det oljebaserte slammet inneholder en blanding av en lett og tung olje, så er det foretrukket at den lette oljen brukes for fremstilling av

den første dispersjon.

Ved gjennomføring av foreliggende oppfinnelse vil det enkelte ganger væreønskelig å tilsette lekkasjereduserende midler bare når man gjennom gjennomborer visse seksjoner av formasjon, mer enn at hele boreslammet er tilsatt det lekkasjereduserende midlet. Under selve boringen vil slammet sirkuleres og returneres til en tank eller et reservoar ved hjelp av en pumpe. Dette reservoaret kan periodevis analyseres for å se om man har den forønskede mengde av lekkasjereduserende middel i boreslammet. Hvis det er ønskelig eller nødvendig, kan så ytterligere mengder av forbindelsen tilsettes.

Under enkelte typer boring kan det være ønskelig å drive boringen i et kortere eller lengre tidsrom ved å bruke et boreslam uten tilsatt lekkasjereduserende middel eller med lav konsentrasjon av midlet, og etter at man har stoppet selve boringen så fører man ned til bunnen av hullet et boreslam med normal eller en høy konsentrasjon av det lekkasjereduserende middel som man så lar forbli i kontakt med formasjonen i et lengre tidsrom, noe som gjør det mulig for forbindelsen å reagere med de polyvalente kationene i formasjonen. F.eks. kan boringen utføres i et forut-bestemt tidsrom, f.eks. 6 timer, uten tilsatt lekkasjereduserende middel, hvoretter man sirkulerer til bunnen av hullet et boreslam med en høy konsentrasjon av lekkasjereduserende middel, for behandling av den sonen som nettopp er gjennomboret.

De følgende eksempler illustrerer prinsippene ved foreliggende oppfinnelse, uten at nevnte eksempler begrenser oppfinnelsen som sådan.

E KSEMPEL I

Det ble fremstilt forskjellige typer boreslam for å sammenlikne effekten av boreslam inneholdende kalsium-silikat som beskrevet i foreliggende oppfinnelse ,og boreslam som ikke inneholdt noe kaliumsilikat som et lekkasjereduserende middel. Boreslammet besto av dieselolje eller mineralolje, saltvann, 19,97 - 25,67 kg emulgeringsmiddel pr. m^ boreslam og et viskositets-regulerende middel. I prøvene 1-12 hadde man magnesiumklorid i den indre fasen av emulsjonen.

I prøvene 13-18 var det kalsiumklorid i den indre fasen av emulsjonen. Det kaliumsilikat som ble brukt i prøvene hadde et målforhold mellom silisiumdioksyd og alkalimetalloksyd på ca. 2,5:1. Prøvene ble utført som beskrevet i API RP 13B: "Standard Procedure for Testing Drilling Fluids". Resultatene av prøvene er vist i

tabellene I og II.

EKSEMPEL II

De reologiske egenskapene for slam inneholdende kaliumsilikat blir sammenlignet med slam uten kaliumsilikat. De reologiske egenskapene ble bestemt som angitt i

API RP 13B.

De følgende forkortelser er brukt i tabellen:

PV = plastisk viskositet,

YP = flytegrense,

Resultatene av disse prøvene er vist i tabell III.

EKSEMPEL III

Den ammoniumsåpe av fettsyren som erbrukt i foreliggende oppfinnelse kan fremstilles på enhver av de følgende måter:

Fremgangsmåte A: 100 g av fettsyren blir tilsatt

en kokekolbe. 30 g ammoniumhydroksyd blir så tilsatt. Blandingen blir kokt under tilbakeløp 1 time, hvoretter man fjerner ammoniumsepen av fettsyren.

Fremgangsmåte B: Et konsentrat av ammoniumsepen av fettsyren ble fremstilt ved å blande 173,25 ml dieselolje, 103,25 ml oljesyre, 50,75 ml nonylphenoksypolyetylenoksyetanol og 22,75 ml ammoniumhydroksyd.

Fremgangsmåte C: Et konsentrat av ammoniumsepen av fettsyren ble fremstilt ved å blande 103,25 ml oljesyre, 50,75 ml nonylphenoksypolyetylenoksyetanol og 22,75 ml ammoniumhydroksyd .

EKSEMPEL IV

Det ble fremstilt forskjellige typer boreslam for å sammenlikne deres effektivitet, og hvor slammene dels inneholdt en ammoniumsåpe av en fettsyre ifølge foreliggende oppfinnelse og andre typer slam som ikke inneholdt noe ammoniumsåpe av en fettsyre som et lekkasjereduserende middel. Prøvene ble utført på samme måte som i eksempel I. Resultatene av disse prøvene gis i tabell IV.

EKSEMPEL V

Det ble utført prøver for å undersøke de rheologiske egenskapene for slam inneholdende dieselolje og ingen ammoniumsåpe av en fettsyre, og slam inneholdende dieselolje og en ammoniumsåpe av en fettsyre.

De rheologiske egenskapene ble bestemt som angitt i API RP 13B. Resultatene av prøvene er vist i tabell V.

EKSEMPEL VI

Det ble fremstilt boreslam for å sammenlikne effektiviteten for boreslam inneholdende ammoniumlaurat brukt i foreliggende fremgangsmåte, og boreslam som ikke inneholdt ammoniumlaurat som et væsketapsadditiv. Boreslammet besto av dieselolje eller mineralolje, saltlake, fra 19,97 - 25,67 kg/m av et emulgeringsmiddel og et viskositets-regulerende middel.

Et tverrsnitt av det apparat som ble brukt for prøvene er vist på figur 2. Apparatet besto av et kar (50) utstyrt med røranordninger (52) , luftfrigjøringsanordninger (92) forbundet til en ventil (94), en kjerneprøve (54) som var festet til karet (50) ved hjelp av en holder (56)

og en bolt (96) som var festet til staven (97). Apparatet ble oppvarmet ved hjelp av oppvarmingselementet (60) som var forbundet med et varmekontrollelement (58) ved hjelp av ledning (99). En termokuppel (62) var forbundet med den varmeregulerende enheten (58) ved hjelp av ledningen (98), hvorved termokuplene regulerte varmen i karet (50). Rørapparatet (52) ble rotert ved hjelp av en elektrisk motor (64) og derjne motoren var forbundet med omdreinings-regulerende anordninger (72) ved hjelp av ledningen (71). Akselen (66) på den elektriske motoren (64) var festet til akselen på rørapparatet (68) ved hjelp av en holder (70). Hastigheten på motoren (64) ble variert ved hjelp av en hastighetsregulerende anordning (72) . Det boreslam som skulle prøves ble lagret i et reservoar (74) og satt under trykk gjennom trykkledningen (76) som var forbundet med en lukkeventil (77). Borslammet i reservoaret (74)

ble ført inn i kar (50) ved hjelp av ledning (78) som inneholdt en lukkeventil (80).

Den væske som ble filtrert gjennom kjernen (54) ble gjennom ledning (82) føtt inn i en målesylinder (84) hvor man målte volumet av filtratet. Etter at prøven var ferdig, ble alt gjenværende boreslam i karet (50) fjernet gjennom ledning (86) som var forbundet med lukkeventil (88) .

Prøvene ble utført ved å tilsette boreslammet som skulle prøves via ledning .(78) til karet (50) . Filtratet fra boreslammet som gikk gjennom kjernen (54) ble oppsamlet i målesylinderen (84). For å få minimale forandringer med hensyn til faste stoffer i slammet under prøvene,

ble boreslammet tatt ut fra karet (50) under prøvene i en mengde på 100 ml boreslam pr. 10 ml filtrat som ble oppsamlet i sylinderen (84).

Berea sandstenkjerner opprinnelig mettet med formasjons-vann inneholdende monovalente og polyvalente kationer ble brukt i prøvene. Man brukte kjerner av to forskjellige størrelser. Slammet ble filtrert gjennom kjernen, og man målte mengden av filtratet hver halve time. Resultatene av prøvene er vist i tabell VI. Det fremgår av tabell VI at ammoniumlaurat var effektivt med hensyn til å redusere lekkasjetap ved en reaksjon med formasjonsvannet. Effektiviteten av ammonium-lauratet økte med økende tykkelse på kjernen.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de ovenfor angitte spesifikke utførelser, og det er selvsagt underforstått at de detaljer som er gitt ovenfor kun er angitt for å illustrerende.formål, og at man lett kan utføre variasjoner og modifikasjoner uten at man derved forlater oppfinnelsens intensjon slik denne fremgår av de etterfølgende krav.

Claims

1. Fremgangsmåte for boring av oljebrønner i underjordiske formasjoner som inneholder vann med monovalente og polyvalente kationer, karakterisert ved at man: a) sirkulerer i brønn under boring et boreslam med en tetthet fra 0,0584 til ca. 3,00 kg/l, og som består av: (1) en oljebasert væske inneholdende fra ca. 60 til ca. "99 volumprosent olje og fra ca. 1 til ca. 40 volumprosent vann; (2) ét.lekkasjereduserende middel i en mengde fra 2,8533 til 71,33 kg/m <3> boreslam og valgt fra gruppen bestående av 3 kg/m 3 boreslam og valgt fra gruppen bestående av et pulverisert silikat med et målforhold silisiumdioksyd til alkalimetalloksyd i området fra 1,5:1 til ca. 3,3:1, og hvor nevnte alkalimetall er valgt fra gruppen bestående av natrium, kalium og <1> blandinger av disse, eller en ammoniumsåpe av en fettsyre med fra ca. 12 til ca, 22 karbonatomer og blandinger av slike midler; og (3) et vektreduserende middel som er tilstede i tilstrekkelig mengde til at man får en tetthet på nevnte boreslam som varierer fra ca. 0,9584 til 3,000 kg/l; (4) et emulgeringsmiddel i en mengde fra 0,1 til ca. 9,0 vektprosent av det vektregulerende midlet og den oljebaserte væsken, og valgt fra gruppen bestående av en fettsyre, et aminderivat av en fettsyre, og et aminderivat av en fettsyre og blandinger av disse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det lekkasjereduserende midlet er pulverisert amorft silikat med et molforhold silisiumdioksyd til alkalimetalloksyd, i området fra ca. 2,0:1 til ca.

2,7:1.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det lekkasjereduserende midlet er valgt fra gruppen bestående av ammoniumsåper av palmitinoljesyre, laurinsyre, oljesyre, ricinusoljesyre, linolsyre, linolensyre, eliostearinsyre, gadoleinsyre, erusinsyre og blandinger av disse.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oljen valgt av gruppen bestående av råolje, dieselolje, mineralolje, bensin og blandinger av slike.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det lekkasjereduserende midlet brukes i mengder fra 14,266 til 28,533 kg/m 3 av boreslammet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte vektregulerende middel velges fra gruppen bestående av baritt, jernoksyder, kalsiumkarbonat og blandinger av disse.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det lekkasjereduserende midlet er et pulverisert amorft silikat med et molforhold silisiumdioksyd til alkalimetalloksyd på ca. 2,5:1.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte emulgeringsmiddel er en blanding av dimerisert oljesyre, oljesyre og olylamid.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ve d at nevnte lekkasjereduserende middel er en ammoniumsåpe av oljesyre..