NO854412L - Borefluid, samt anvendelse derav ved boring i olje- og gassbroenner. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører borefluider som kan anvendes ved boring av brønner som strekker seg inn i underjordiske mineralbærende formasjoner, f.eks. olje- eller gassholdige formas joner.

Rotasjonssystemet for boring av brønner i jorden for å

nå underjordiske formasjoner, f.eks. olje- og gassbærende formasjoner, krever sirkulasjon av et borefluid eller boreslam for å fjerne den borede spon fra bunnen av hullet for å holde borekronen og bunnen av hullet rent. Dessuten hjelper fluidene til å opprettholde brønntrykk når det bores gjennom formasjoner som er under trykk, og også ti 1 å smøre borestrengen og avkjøle borekronen. Vannbaserte fluider er billigere og mi.ndre toksiske enn fluider som inneholder olje, men i. visse geologiske formasjoner gir oljebaserte borefluider bedre borehulls-stabilitet og borsmøring. Det kan således bestemmes anvendelse av oljebaserte borefluider i slike formasjoner som oljesand som blir skadet av vann eller av filtratet fra vannbaserte slam og i formasjoner hvor det kan oppstå skade fra svelling av leire-partikler i porene i en sandsten-matrise slik at olje eller andre formasjonsfluider ikke lett kan flyte gjennom sanden og inn i borehullet. En annen type skade som kan oppstå fra anvendelse av vannbaserte fluider, forekommer når vann strømmer inn i en formasjon til en betraktelig avstand fra borehullet og,

i bergarter med lav gjennomtrengeli.ghet, gir en kraftig reduksjon av fluid-ledningsevnen for bergarten i nærvær av både olje og vann i de små porene. Selv om anvendelse av salt vann vil redusere svellingen av hvilken som helst leire som kan være til stede, kan det være nødvendig å anvende oljebaserte boreslam.

Oljebaserte slam er suspensjoner av faststoffer i olje. Diesel-brennstoffoljer med høyt flammepunkt (ASTM D 975) blir vanligvis anvendt som den flytende fase, og det nødvendige fin-dispergerte faststoff kan oppnås ved å tilsette oksydert (luftblåst) asfalt. Vanlige tyngemidler kan anvendes for å

øke densiteten og viskositeten og tiksotropiske egenskaper kan reguleres ved spesielle såper og andre kjemikalier av kjent type. Oljebaserte slam er spesielt nyttige for slike formål som å hindre uthuling av visse skifere og spesielt som kompletterings-slam for boring i. sensitiv sand som bli.r skadet med vann.

Andre oljeholdi.ge slam er olje-emulsjons-slam, vanligvis av

typen olje-i-vann, i. hvilke oljedråper er dispergert i. en kontinuerlig vannfase. Mengden av olje kan variere opp til 50% av volumet av slammet, selv om bare 10 til 15% er vanlig olje. Leire og andre mineraler og vanlige slam-behandlende kjemikalier virker som emulgeringsmidier, og ytterligere emulgeringsmidler såsom såper kan også anvendes. Inverterte emulsjoner av typen vann-i-olje er også blitt utviklet, først og fremst for brønnkompletteri ngs-f ormål, og i. disse slam er olje den kontinuerlige fase med vann til stede i. form av dråper. Spesielle såper og overflateaktive midler av kjent type kan være nødvendig' ved deres fremstilling. Disse slam gir utmerket borehull-stabilitet, er stabi le under forhold med høy temperatur og trykk og blir vanligvis ikke påvirket av salt, fett og hydritt- og sement-forurensning.

Et problem som man støter på med alle dieselbrennstoff-holdige boreslam, er imidlertid deres^toksisitet for mange livsformer. Selv om selve slammet blir resirkulert etter fjerning av borespon, blir sponen forurenset med oljen, og det kreves derfor miljømessig sikker anbringelse av avfallet. Ved boreoperasjoner ti l havs kan mi ljømessi g sikker anbri ngelse nødvendiggjøre omfattende vasking eller kalsinering for å

fjerne oljen eller transportering av sponen til land for å anbringe den der. Det ville væreønskelig å unngå disse alternativer som er relativt kostbare og å anvende en olje som har lav toksisitet for liv i vann slik at sponen trygt kan kastes i. sjøen. Anvendelse av et boreslam med lav toksisitet ville også være ønskelig ved boring på land på grunn av at anbringel-sesproblemene også her ville bli redusert til et minimum.

Det er blitt fremsatt forslag for fremstilling av boreslam med lav toksisitet ved anvendelse av spesielle basisoljer, f.eks. visse høyforedlete hvite mineraloljeprodukter som er nafteniske av natur. SPE Paper No. 11891/3, laget for off-shore-konferansen Europe 83 i. forbindelse med møtet til "Society of Petroleum Engi neers ofAIME" i Aberdeen, Skottland, 6-9. sept. 1983, beskriver slam av denne type. Det har imidlertid vært kostbart å fremstille disse slam siden de behøver spesielle basis-råmaterialer og omfattende foredling for å oppnå sikkerhet for den ønskede lave toksisitet. Det ville derfor være ønskelig å blande sammen oljeholdige boreslam basert på vanlig tilgjenge- li.ge råmaterialer uten behov for omfattende og dyre foredlings-prosesser .

Vi har nå funnet at visse lett tilgjengelige foredlings-produkter, såsom tunge alkylat-fraksjoner, alene eller sammen med høytkokende løsningsmiddel-raffi nater, såsom basisråstoffer for smøreolje, er tilfredsstillende oljer for oljeholdige borefluider, og disse er mye mindre toksiske for livet i. vann enn di eselbrennstoff.

I henhold til foreliggende oppfinnelse inkluderer et oljeholdig borefluid for anvendelse ved boring av brønner i. jorden en oljekomponent som omfatter en ikke-aromatisk hydro-karbonf raks jon som i. alt vesentlig er fri. for aromatiske komponenter og som har et iso-alifatisk innhold på minst 80 volum%. 01jekomponenten har ønskelig et flammepunkt (ASTM D 93) på minst 60°C, fortrinnsvis minst 65°C, av sikkerhetsmessige grunner og bør ha et hellepunkt (ASTM „D 97) som ikke er høyere enn -5°C for anvendelse på steder med kaldt vær, såsom i. Nordsjøen, selv om det kan tolereres høyere hellepunkter under varmere forhold, såsom i Mexico-gulfen. Denne i.kke-aromatiske fraksjon kan enten anvendes som sådan i boreslammet eller i. kombinasjon med en annen hydrokarbonkomponent, fortrinnsvis et høytkokende løsningsmiddel-raffinat, som i alt vesentlig er fritt for aromatiske komponenter som koker under 315°C. Den ikke-aromatiske fraksjon vil vanligvis utgjøre 30 til 100, fortrinnsvis 40 til 80 volum% av oljekomponentene i slammet, mens den annen komponent vil utgjøre den komplementære mengde, opptil 70, fortrinnsvis ikke mer enn 60 volum% av oljen i. slammet.

01jekomponenten blir blandet i et boreslam av passende egenskaper, idet det tas hensyn til anvendelsesforholdene, med slike boreslami.ngredi enser som over f lateakti ve midler, leire, tyngemidler og stabilisatorer. Slammene kan sammenblandes som oljebaserte slam, emulsjoner eller inverterte emulsjoner, etter ønske.

Vanligvis kan toksisiteten til mineraloljer for liv i. vann og andre livsformer tilskrives aromatiske komponenter. De ikke-aromatiske fraksjoner som anvendes i foreliggende oljeholdige borefluider er i alt vesentlig fri for aromatiske stoffer og er derfor lite toksiske overfor liv i vann eller andre livsformer. Disse ikke-aromatiske fraksjoner vil imidlertid ikke være helt tilfredsstillende av en rekke årsaker. For det første kan de være uegnet for andre formål, f.eks. anvendelse som dieselbrennstoff, og for det annet kan i. visse tilfeller boreslammet ha behov for fornyet sammenblanding dersom det skal bli. fullstendig stabilt og ellers tilfredsstillende. Vi har imidlertid funnet at den effektive toksisitet mot vandig liv for aromatiske oljer kommer av løseligheten i vann for de aromatiske hydrokarboner, og at lavtkokende aromatiske forbindelser er mye mer vannløseli.ge enn høytkokende sådanne. Dersom de aromatiske komponenter i en olje har tilstrekkelig høyt kokepunkt, vanligvis over 315°C, blir vannløseligheten tilstrekkelig lav til at det blir en lav effektiv toksisitet mot liv i vann. Basisråstoffer for smøreolje og andre høyt-kokende løsni.ngsmiddel-raf f i nater i hvilke enhver aromatisk komponent vil koke over 315°C er derfor egnet for blanding med den ikke-aromatiske fraksjon for å forbedre visse andre egenskaper til oljen, innbefattet dens forlikeli.ghet med leire og polare komponenter i visse boreslam-sammensetni.nger. Selv om disse høytkokende fraksjoner fremdeles kan inneholde vesentlige mengder av aromatiske forbindelser, f.eks. opp til ca. 35 vekt%, så vil det aromatiske innhold være høytkokende og ha lav løselighet i vann, og derfor ikke være upassende med henblikk på toksisitet for liv i vann. Basisråstoffer for smøreolje av denne type kunne anvendes som basisoljer for borefluider med lav toksisitet med hensyn til deres toksisitet for liv i vann, men de er vanligvis for viskøse til å kunne danne tilfredsstillende borefluider. Når de imidlertid blir blandet med den relativt lavtkokende, i kke-aromati ske fraksjon, kan det bli. dannet en olje med fysikalske egenskaper, såsom viskositet og kokeområde, som er lik dem for dieselbrennstoff, men med meget lav toksisitet mot liv i vandig miljø. Dessuten, på grunn av at de fysikalske egenskaper til de blandede oljer kan reguleres ved blandingen, kan disse oljer blandes sammen slik at de får tilfredsstillende forbrenningsytelse og gassturbiner, og vil derfor kunne anvendes som nødkraftbrennstoffer på boreplatt-former. Den ikke-aromati.ske komponent kan av seg selv i visse tilfeller være utilfredsstillende som dieselbrennstoff på grunn av dens lave cetantall, men blanding med de andre komponenter kan danne et tilfredsstillende brennstoff for dette formål.

Ikke- aromatisk komponent

Den i.kke-aromati ske komponent i. boreslamoljen er et hydrokarbon i det destillat-kokeområde som av sikkerhetsmessige årsaker er valgt å ha et flammepunkt (ASTM D 93, Pensky-Martin Closed Cup) på minst 60°C, fortrinnsvis minst 65°C, slik at det tillates relativt risikofri anvendelse under vanlige boreforhold.

Denne komponent i. oljen erkarakterisert vedå være i.

alt vesentlig fri for aromatiske komponenter som ville være toksiske for liv i havet. Dessuten vil den ha et isoalifatisk innhold på minst 80, og fortrinnsvis minst 90 volum%. Uttrykket "isoalifatisk" blir her og ellers i denne beskrivelse anvendt for alifatiske forbindelser, spesielt paraffiner og olefi.ner med én eller flere kjedeforgreninger, f.eks. paraffiner som ikke er n-paraffiner, og olefi.ner som ikke er n-olefiner. Det iso-alifatiske innhold i denne fraksjon kan derfor tilveiebringes med iso-paraffiner, iso-olefiner eller blandinger av de to. Hydrokarbonfraks joner av denne type kan dannes ved forskjellige prosesser, men en bekvem kilde er strømmen av foredlingsprodukt som oppnås fra en alkyleringsenhet. En annen kilde for disse fraksjoner er oli gomeri.seri ngen av olefi.ner over sur katalysator, spesielt zeolitten ZSM-5 med intermediær porestørrelse.

Alkylering er en konvensjonell petroleum-foredlings-prosess ved hjelp av hvilken et iso-paraffin, typisk iso-butan, blir kombinert med et olefin for å danne et høytkokende iso-paraf fin med forbedrede egenskaper. Den kommersielle anvendelse av prosessen er i. stor grad begrenset til alkylering av lavere alkaner, spesielt isobutan, med lavere alkener, såsom propylen, butylen eller penten, eller blandinger av disse olefi.ner, ved anvendelse av en sur katalysator, vanligvis svovelsyre eller hydrof luorsyre . Under alkyleri.ngsreaks jonen bli r paraffinet omdannet til paraffiner med forgrenet kjede. Alkylerings-produktet er derfor en utmerket kilde for iso-paraffaner for anvendelse i. foreliggende boreslam.

Forskjellige alkyleringsprosesser er beskrevet i Advances in Petroleum Chemistry and Refi.nery, utgitt av J.J. McKetta, Interscience New York 1964, vol. I (s. 336 og følgende), II

(s. 314 og følgende) og III (s. 278 og følgende), og det refe-

reres dertil for å få en beskrivelse av typiske alkyleringsprosesser som kan anvendes for å danne sterke iso-paraffin-fraksjoner som kan anvendes i. foreliggende boreslam.

Det tunge alkylatprodukt fra alkyleringsenheten, d.v.s. den fraksjon som koker over bensinområdet, anvendes for foreliggende formål for å oppnå det ønskede flammepunkt. Den tunge alkylatfraksjon vil derfor vanligvis ha et innledende kokepunkt på minst 150°C, fortrinnsvis minst 170°C. Det endelige kokepunkt er typisk fra 315 til 345°C, i avhengighet av alkylerings-prosessen som anvendes og de formål som produktet ellers er tiltenkt. Kokeområdene er i seg selv ikke kritiske, men det vil vanligvis bli valgt en fraksjon som tilfredsstiller flammepunkt-kravet, som bør overholdes ved anvendelsen, av sikkerhetsmessige grunner.

En annen i. alt vesentlig ikke-aromatisk hydrokarbon-fraksjon som kan anvendes e,r det produkt som oppnås ved oligo-merisering av lavmolekylære olefi.ner over sure zeoli.tter med i.ntermedi.ær porestørrelse , såsom ZSM-5. En foretrukket fremgangsmåte av dette slag er kjent som "Mobil Olefins to Gasoline Di sti Hate (MOGD) process" og ved MOGD-prosessen blir olefi.ner med lav molekylvekt, spesielt C^-Cj--alkener, ført over en sur zeoli.tt med intermediær porestørrelse, såsom HZSM-5, ved moderat forhøyede temperaturer og trykk. Oligomeriseringsproduktene er flytende brennstoffer i. bensin- og destillat-kokeområde som kan separeres ved destillasjon for å frembringe produkter fra desti.llatområdet som kan anvendes i foreliggende blandinger.

Olefin-tilmatningen til MOGD-prosessen består i alt vesentlig av C^-C^-ali f ati ske umettede hydrokarboner som inneholder en hovedfraksjon av monoalkener, hvor diener og andre skadelige materialer er i alt vesentlig fraværende., Tilmat-ningsråstoffet er fortrinnsvis minst 50-70 mol% C-j-Cg-alkener, fortrinnsvis etylen, propylen og butylen. Råstofftilmatninger av denne type kan oppnås fra forskjellige kilder, inkludert strømmer fra bearbeidelse av fossilt brennstoff, utstrømninger fra separasjonsenheter, pyrolyse av (C2+)-hydrokarboner og forskjellige strømmer fra brennstoffbearbeidning. Olefiniske utstrømninger fra fluidisert katalytisk spaltning av gassolje og andre tunge ol jef raks joner er en verdifull kilde for olefi.ner, hovedsakeli g C-^-C^-olef i ner for omdannelse ti l produkter i bensin - og destillat-området ved MOGD-prosessen.

Råstofftilmatningen kan kombineres med resykli.sert væske fra oli gomeriseringsprosessen som et fortynningsmiddel, og etter at den er satt under trykk, føres den til en katalytisk reaktor i hvilken oligomeriseringen foregår. Reaktoren omfatter passende et antall reaktorer med fast sjikt med et varmebytter-system for opprettholdelse av den ønskede termiske balanse. Utstrømningen fra reaktoren kan avkjøles ved varmeveksling, hvoretter produktet kan deles for å oppnå en bensi nfraks jon og en desti.llatf raks jon. Fraksjonen for destillatområdet er den som blir anvendt i sammenblandingen i foreliggende borefluider med lav toksisitet for å oppnå detønskede minimale flammepunkt, selv om kokeområdet i seg selv ikke er kritisk. Fraksjonen fra destillatområdet vil imidlertid typisk ha et innledende kokepunkt på minst 150°C, mer vanlig minst 165°C, og et ende-kokepunkt under 400°C. Bensinfraksjonen kan anvendes for å ti lveiebringe resykli.sert fortynningsmi.ddel, som beskrevet i. US-patentskrifter 4.456.779, 4.450.311 og 4.444.988.

Katalysatoren som anvendes ved oligomeriserings-prosessen er en sur zeoli.tt med intermedi.ær porestørrelse, såsom ZSM-5, selv om det også kan anvendes andre zeolitter som har en tvangsstyringsindeks på fra 1 til 12, såsom ZSM-11, ZSM-12, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48 og de intermediære ZSM-5/ZSM-11. Zeolitter av denne type vil også ha et pore-forhold (strukturelt) mellom silisiumoksyd og aluminiumoksyd på minst 12:1 og fortrinnsvis mye høyere, vanligvis minst 30:1, eller endog høyere, f.eks. 70:1, 200:1, 500:1 eller endog høyere. I prinsipp synes den øvre grense for molforholdet mellom si lisiumoksyd og alumi niumoksyd å være ubegrenset og i. noen zeolitter med intermedi.ær porestørrelse kan det være så høyt som 30.000:1 eller endog høyere, idet det strekker seg,

i det minste teoretisk, til uendelig.Betydningen av uttrykket "tvangsstyringsindeks" er beskrevet i US-patentskrift nr. 4.456.779, og det refereres til dette for en definisjon av denne indeks og for den fremgangsmåte hvorved den blir bestemt. Zeolitt ZSM-5 er beskrevet i US-patentskrift nr. 3.702.886,

den intermediære ZSM-5/ZSM-11 i US-patentskrift nr. 4.229.424, ZSM-11 i US-patentskrift nr. 3.709.979, ZSM-12 i US-patentskrift nr. 3.832.449, ZSM-23 i US-patentskrift nr. 4.076.842, ZSM-35 i

US-patentskrift nr. 4.016.245, ZSM-38 i US-patentskrift nr. 4.046.859 og ZSM-48 i US-patentskrift nr. 4.397.827. US-patentskrift Re nr. 29.948 beskriver et krystallinsk materiale som har et røntgenstråle-defraksjonsmønster for ZSM-5 og US-patentskrift nr. 4.061.724 beskriver en ZSM-5 med høyt si.li.si umoksydi nnhold. Det refereres til disse patentskrifter for en beskrivelse av disse zeolitter, deres egenskaper og fremgangsmåter for fremstilling.

Prosessforhold og utstyr som er egnet for utførelse av oligomeriseringen er beskrevet i US-patentskrifter nr. 4.456.779, 3.960.978, 4.021.502 og 4.150.062, og det refereres til disse med hensyn til detaljer om slike forhold, katalysatorer og utstyr. Vanligvis er forholdene som anvendes ved utførelse ved destillat-måten (d.v.s. for å optimalisere destillatdannelse) ved moderat forhøyede temperaturer, typisk 190 til 315°C, med en maksimal temperaturforskjell over enhver reaktor- i. den foretrukne fler-sji.kti.ge sekvens på ca. 10°C. Romhastigheter vil vanligvis ligge i området fra 0,1 til 5, fortrinnsvis 0,5-1 (LHSV basert på olefintilmatning). Trykkene vil vanligvis ligge i området fra 3500 til 7000 kPa, selv om det ikke kan utelukkes trykk over og under dette område.

En foretrukket varmeveksler-teknikk for opprettholdelse

av den ønskede termiske balanse i. systemet er åpenbart i. US-patentskrift nr. 4.450.311, som det refereres til for beskrivelse av teknikken. Andre foretrukne fremgangsmåter for utførelse av MOGD-prosessen er beskrevet i US-patentskrifter nr. 4.433.185, 4.444.988 og 4.456.779, som det refereres til for beskrivelse av slike foretrukne fremgangsmåter.

Produktet fra destillat-kokeområdet ved MOGD-prosessen er rikt på iso-olefiner, det inneholder typisk minst 80 og vanligvis minst 90 volum% av iso-olefiner, og resten er i alt vesentlig iso-paraffiner. Destillat-produktet kan anvendes direkte som den i.kke-aromatiske komponent i boreslammet eller kan alterna-tivt først utsettes for en hydrogeneringsbehandli.ng for å omdanne iso-olefinene til iso-paraffiner, slik at det hydro-generte produkt nesten fullstendig vil bestå av iso-paraffiner. Hydrogenering blir passende utført over en metallkatalysator, passende et metall fra gruppe VI eller VIII i. det periodiske system, f.eks. Ni, Co, Mo eller W på en inert bærer med lav surhet, f. eks. aluminiumoksyd eller silisiumoksyd, under forhold med forhøyede temperaturer og trykk, f.eks. 100 til 550°C ved trykk på 150-3000 kPa. Produktet fra MOGD-prosessen, hydrogenert eller ikke, er i. alt vesentlig fritt for n-paraffiner og tilveiebringer derfor et lavt hellepunkt uten at det er nødvendig å bruke hellepunkt-forbedrere for anvendelse i. kaldt vær.

Tung- olje- komponent

Selv om den sterkt iso-ali.f ati ske fraksjon kan anvendes som den er, som ol jekomponenten i. slammet, så kan det være ønskelig å blande den med en annen hydrokarbonkomponent for å oppnå den beste kombinasjon av egenskaper. To faktorer er relevante her. For det første er det, på borerigger til havs, ønskelig å redusere til et minimum antallet av forskjellige oljer som det er nødvendig å lagre, spesielt når det er nød-vendig med store mengder av dem. Når det blir anvendt diesel-olje-basert slam kunne åpenbart ett forråd av olje forsyne dieselutstyret på plattformen og også tilveiebringe olje for sammenblanding av slammet. De tunge alkylatfraksjoner kan som sådanne være utilfredsstillende dieselbrennstoffer på grunn av at deres cetantall (ASTM D 613) kan være for lavt (i motsetning til dette kan imidlertid den tunge MOGD-fraks jon være tilfredsstillende som dieselbrennstoff). Begge disse problemer kan imidlertid overvinnes ved å blande den sterkt iso-alifatiske komponent med tungoljefraksjonen som vil tilveiebringe tilstrekkelig med høytkokende komponenter for å oppnå tilfredsstillende cetantall for dieselbrennstoff-blanding, men fremdeles bevare den lave toksisitet til hele blandingen. Som tidligere nevnt har vi. funnet at toksisiteten til hydrokarboner for livet i havet kommer av løseligheten i vann for lavtkokende aromatiske forbindelser. I motsetning til dette har aromatiske forbindelser som koker over 315°C tilstrekkelig lav løselighet i. vann til at de er i alt vesentlig ikke-toksiske for livet i. havet. Nærværet av disse høytkokende aromatiske forbindelse^ er derfor godtagbart med hensyn til toksisitet-,

og samtidig tilveiebringer de en optimal kombinasjon av egenskaper for hele oljeblandi.ngen.

For det annet kan hel og full anvendelse av den alifatiske fraksjon nødvendiggjøre at visse boreslam må sammenblandes på

ny dersom slammet skal bli fullsetndig stabilt og tilfredsstillende på andre måter. Nødvendigheten av sammenblanding på ny kan imdlertid unngås dersom den høytkokende komponent tilsettes. Den høytkokende komponent er derforkarakterisertved å være i alt vesentlig fri. for aromatiske komponenter som koker under 315°C, fortrinnsvis 345°C. Denne komponent som oppfyller oljeblandingen komplementært, vil vanligvis være til stede i. en mengde på opp til 60, og fortrinnsvis ikke mer enn 40 volum% av oljen i blandingen. Vanligvis vil det innledende kokepunkt for denne komponent være minst 315°C, og mer vanlig 345°C, med et typisk slutt-kokepunkt under 650°C, vanligvis under 540°C, selv om disse kokepunkter ikke er kritiske og bredere kokeområder lett kan godtas, f.eks. en IBP så lav som 250°C eller 270°C forutsatt, at begrensingen av lavtkokende aromatiske forbindelser blir fulgt. En bekvem kilde for denne høytkokende komponent er et høytkokende løsningsmiddel-raffinat såsom et basisråstoff for smøreolje. Andre høyt-kokende komponenter inkluderer av-voksede smøreolje-råstoffer oppnådd ved løsningsmiddel- eller katalytisk av-voksing, og andre fraksjoner som er i alt vesentlig fri for lavtkokende aromatiske forbindelser kan også anvendes.

Disse basisråstoffer for smøreolje kan være paraffiniske, nafteniske eller asfaltiske av natur, men det blir vanligvis foretrukket å anvende paraffiniske råstoffer både med henblikk på deres kommersielle tilgjengelighet og på deres fysikalske egenskaper såsom viskositet og viskositetsindeks. Dessuten vil paraffiniske smøreoljeråstoffer vanligvis være fri for vesentlige mengder av aromatiske (asfaltiske) komponenter og vil derfor iboende ha laveretoksisitet enn de mer asfaltiske materialer. Nærværet av vesentlige mengder av aromatiske komponenter kan imidlertid tolereres under forutsetning av at de er høytkokende (over 315°C) slik at løseligheten av disse aromatiske komponenter i. vann er sterkt redusert. En fore-trukken teknikk for å fjerne aromatiske komponenter fra basisråstoff er er ved furfural-ekstraksjon, og dette vil vanligvis gi en effektiv fjerning av laverekokende, uønskede aromatiske forbindelser. Etter furfural-ekstrahering kan basisråstoffer for smøreolje typisk fremdeles inneholde opp til ca. 35% aromatiske forbindelser, men på grunn av at de gjenværende aromatiske forbindelser vil være høytkokende så vil de ha lav toksisitet for liv i vann.

Vanligvis vil volumforholdet mellom den iso-paraffiniske komponent og den høytkokende råstoffkomponent være fra 100:0 til 30:70, fortrinnsvis 80:20 til 40:60, og fordelaktig fra 60:40 til 70:30. I hvert enkelt tilfelle bør imidlertid det eksakte forhold velges i henhold til deønskede egenskaper til oljeblandingen og det endelige boreslam og egenskapene til de tilgjengelige smøreolje-råstoffer. Dersom f.eks. de forventede forhold under boringen inkluderer høy temperatur, kan det være ønskelig å inkludere en relativt større mengde av det høyt-kokende basisråmateriale for smøreolje og relativt mindre av den lavtkokende fraksjon fra destillatområdet. Dersom videre et MOGD-råmateriale er tilgjengelig og slam-sammensetningen ikke er noe problem, er det kanskje ikke noe behov for å blande inn den høytkokende komponent. Dersom det likeledes ikke kreves diesel-ytelse, er det kanskje heller ikke behov for å inkludere den høytkokende komponent.

01 jekomponenten i. boref lui det bør, etter sammenblanding, ha et flammepunkt (ASTM 93) på minst 60°C, fortrinnsvis minst 65°C av sikkerhetsmessige årsaker, som nevnt tidligere. På grunn av at den eventuelle høytkokende komponent i oljen ikke vil inneholde vesentlige mengder av flyktige stoffer som bidrar til et lavt flammepunkt, vil det vanligvis ikke være noe behov for enkeltvis overvåking av denne for å tilfredsstille dette krav, selv om det åpenbart vil være det for den iso-alifatiske komponent som er i. destillat-kokeområdet. Også når slammet skal anvendes i områder med kaldt vær, såsom i. Nordsjøen, bør det være et hellepunkt (ASTM D 97) på -5°C maksimalt, og fortrinnsvis ikke over -12°C, for å redusere sterkest mulig problemer med behandling og pumping når oljen blir lagret før blanding med de andre komponenter i slammet. Et hellepunkt på -20°C vil typisk være egnet for anvendelse de fleste steder. Dersom det imidlertid inkluderes for anvendelse på steder med varmt vær, kan det slappes av på hellepunkt-restriksjonen på grunn av at det da vil være liten risiko for pumpe-problemer.

Borefluid- sammenblanding

De oljeholdige borefluider som inneholder de iso-alifatiske fraksjoner fra destillatområdet, enten som sådanne eller sammen med basisråstoffene for smøremidler, kan være oljebaserte fluider, olje-i-vann-emulsjoner eller inverterte emulsjoner. De inverterte emulsjonslam vil ofte foretrekkes på grunn av deres stabilitet ved mange anvendelser. De øvrige komponenter enn oljen i borefluidet er slike som vanligvis kunne anvendes i. den egnede slamtype, og de vil vanligvis være av typer som kan fås i handelen, fremstilt i henhold til for-skriftene til leverandøren. Typiske komponenter i de oljebaserte slam vil inkludere oksydert asfalt, leire og andre konvensjonelle materialer. 01je-i-vann-emulsjoner vil vanligvis inneholde leire, f.eks. overf late-modi f i.sert (organisk) bentonitt-leire, andre mineraler og vanlige slam-behandlende kjemikalier såsom emulgeri.ngsmi.dier og stabilisatorer, f.eks. høytemperatur-stabilisatorer. Inverterte emulsjoner vil vanligvis inkludere de spesielle såper og overflateaktive midler som kreves for deres fremstilling. I hvert tilfelle kan tynge-mi.dler såsom bari.tt være til stede dersom driftsforholdene nødvendiggjør dette. Det kreves vanligvis ikke noen bearbeidelse av de konvensjonelle slam-sammenblandinger når diesel-brenn-stoffoljene i de konvensjonelle sammenblandinger erstattes med hydrokarbon-komponentene i henhold til foreliggende oppfinnelse, selv om det er åpenbart at ikke-olje-komponentene bør velges slik at de har den nødvendige lave toksisitet. Slam-pakninger med lav toksisitet kan fås i handelen fra en rekke leverandører.

En typisk boreslamblanding omfatter f.eks. de følgende komponenter med lav toksisitet:

På grunn av at oljene ved foreliggende oppfinnelse har en lavere akvatisk toksisitet, sammenlignet med konvensjonelle dieselbrennstoffer, har sponen som er forurenset med oljene klart lavere toksisitet for forskjellige livsformer, spesielt livsformer i sjøen. Spon som er forurenset med oljen kan derfor lettere anbringes enn spon som er forurenset med konvensjonelle oljeholdige borefluider. Dette er spesielt fordelaktig ved operasjoner til havs, som tidligere nevnt. Dessuten kan disse oljer også blandes for å gi tilfredsstillende forbrenningsytelse i. dieselmotorer, gassturbiner og multi-brennstoffmotorer som kan anvendes på boreutstyr, spesielt på rigger til havs, og de kan derfor anvendes når det er behov for brennstoff.

Eksempler 1- 3

I eksemplene 1 til 3 ble tre borefluider blandet sammen med det formål å tilfredsstille siktemåls-egenskapene angitt i tabell 1 nedenfor:

De tre blandinger ble fremstilt ved anvendelse av en tung alkylat-fraksjon som har et innledende kokepunkt på 182°C, oppnådd ved H2S04-alkylering, og et 60 SUS (tilnærmet 10 cs) løsningsmiddel-foredlet basisråstoff for smøreolje i alt vesentlig fritt for lavtkokende (under 315°C) aromatiske kompo- • nenter. Disse oljer ble sammenblandet med i. handelen tilgjengelige boreslamkomponenter for å danne boreslam med egenskaper så lik siktemåls-egenskapene som mulig. På grunn av at slammene ikke var optimalisert for borefluid-ytelse, blir ytelses- graderingene som er angitt nedenfor, utsatt for ytterligere forbedringer. Egenskapene til slammene er angitt i tabell 2 nedenunder.

Toksi sitets- testing

Forskjellige oljer, innbefattet det tunge alkylat og smøreolje-råstoffet fra eksemplene 1-3, ble testet på akvatisk toksisitet ved en testmetode basert på rettledningene fra "United Kingdom Ministry of Agriculture, Fisheries and Food, Directorate of Fisheri.es Research", mars 1982. Kort sagt blir basisoljen som undersøkes dispergert i det medium som omgir de valgte akvatiske arter. Brun reke (Crangon crangon) velges som art på grunn av dens etablerte følsomhet overfor forurensning i havet.

Ved testen blir test-artene først akklimatisert for test-medi.et i minst 9 dager ved en temperatur på 14-17°C under lufting med mer enn 80% luftmetningsverdi. En innledende periode på 48 timer benyttes for i nn-justering for å bestemme artenes sats-aksepterbarhet basert på dødelighet under denne periode. Mediet er syntetisk sjøvann (Aquarium Systems, Inc.) med salt- innhold på mer enn 28 0/00, som er sirkulert gjennom grus og karbonfi ltre. Etter akklimati sering bli r artene innført i 50 liters glass-akvarier inneholdende 40 liter syntetisk sjøvann i. en mengde på 20 reker pr. kar (tilnærmet 1 liter pr. gram reker). Temperaturen blir holdt ved 14-17°C under den 96

timers varighet av testen , med lys i 16 timer og mørke i 8 timer. Det blir opprettholdt lufting med mer enn 80% luftmetningsverdi ved hjelp av smale glassrør. Testmediene blir fornyet daglig. Testoljene blir dispergert i. sjøvannet uten hjelp av overflateaktive midler, dispergeringsmidler eller ytterligere løsningsmidler.Dispergeringen blir opprettholdt ved hjelp av kontinuerlig mekanisk agi.tering. Dyrene blir ofte inspisert under de første 6 timer av testen og deretter i det minste med daglige intervaller. Unormalt utseende eller oppførsel blir bemerket og døde dyr blir fjernet ved observering. En dødelighet på mer enn 20% i kontroLl-karet (syntetisk sjøvann, ingen testsubstans) ugyldiggjør testen.

Test-konsentrasjoner på 10, 33, 100, 333 og 1000, 3333 og 5000 mg/l blir anvendt for å bestemme lc5q/den dødelige konsentrasjon av oljen i vann som resulterer i 50% dødelighet for de spesifiserte livsformer. LC,-Q-verdiene kan beregnes fra observerte dødeligheter ved anvendelse av teknikker såsom slike som er beskrevet i Probit Analysis, 3. utgave, Finney, D.J, Cambridge University Press 1971 eller J. Pharmac. Exp. Ther.

96; 99 (Litchfield, J.T.; Wilcoxon, F.).

Resultatene er angitt i tabell 3 nedenunder:

Sjøfisk (ung rødspette) ble også testet med 60% tungt alkylat/40% 60 SUS smøreolje-råstoff-blandingen. 96 timers LC^Qfor ung rødspette var større enn 3300 mg/l, og ved den maksimalt testede dose på 3300 mg/l var den unge rødspette mindre følsom for oljen enn Crangon-reker.

Claims (21)

1. Borefluid for anvendelse ved boring av brønner i jorden, karakterisert ved at det har en oljekomponent som omfatter en iso-alifati.sk hydrokarbonolje som i. alt vesentlig er fri for aromatiske komponenter og som har et iso-alif atisk innhold på minst 80 volum%.

2. Boref luid i henhold til krav 1, karakter! sert ved at den iso-alif ati.ske hydrokarbonolje har et kokeområde mellom 150 og 345°C.

3. Boref luid i. henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at den iso-alif ati.ske hydrokarbonol je har et flammepunkt på minst 60°C.

4. Borefluid i henhold til krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den iso-alif ati.ske hydrokarbonol je omfatter en olefin-oligorner.

5. Bore fluid i. henhold til krav 4, karakterisert ved at olefin-oligomeren omfatter en hydrogenert olefi.n-oligomer som har et iso-paraffininnhold på minst 80 volum%.

6. Borefluid i henhold til krav 4, karakterisert ved at olefin-oligomeren har et iso-olef i.n-i nnhold på minst 80 volum%.

7. Borefluid i henhold til krav 4, karakterisert ved at olef i n-oligomeren er dannet ved oli.gomeriseri.ng av C2-C^-ali.f ati ske umettede hydrokarboner som i nneholder en hovedfraksjon av monoalkener over en sur zeolitt med inter-medi.ær porestørrelse ved forhøyet temperatur og trykk.

8. Boref luid i. henhold til krav 1, karakterisert ved at oljekomponenten ytterligere omfatter en høytkokende hydrokarbonol jekomponent som i alt vesentlig er fri. for aromatiske komponenter som koker under 315°C.

9. Borefluid i henhold til krav 8, karakterisert ved at volumf orholdet mellom den iso-alif ati.ske hydrokarbonol je og den høytkokende hydrokarbonolje er fra 100:0 til 30:70.

10. Borefluid i henhold til krav 8, karakterisert ved at det har et hellepunkt på maksimalt -5°C.

11. Fremgangsmåte for rotasjonsboring av olje- og gassbærende brønner, karakterisert ved at den omfatter å anvende et borefluid som omfatter en oljekomponent som inkluderer en iso-alifatisk hydrokarbonolje som har et iso-alif ati.sk innhold på minst 80 volum%, hvor den iso-alif ati.ske hydrokarbonolje er i alt vesentlig fri for aromatiske komponenter.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 11, karakterisert ved at den iso-alifatisk hydrokarbonolje har et kokeområde mellom 150 og 345°C.

13. Fremgangsmåte i. henhold ti l krav 11 eller 12, karakterisert ved at den iso-alifatiske hydrokarbonolje har et flammepunkt på minst 60°C.

14. Fremgangsmåte i. henhold til krav 11, 12 eller 13, karakterisert ved at den iso-alif ati.ske hydrokarbonol je omfatter en olef in-oli. gorner.

15. Fremgangsmåte i. henhold ti l krav 14, karakterisert ved at olef in-oli.gomeren er dannet ved oligomeri-sering av C2 -C5 -alifatiske umettede hydrokarboner som inneholder en hovedf raks jon av monoalkener over en sur zeoli.tt med inter-medi.ær porestørrelse ved forhøyet temperatur og trykk.

16. Fremgangsmåte i henhold til krav 14, karakterisert ved at olef in-oli.gomeren omfatter en hydrogenert olef in-oli. gorner som har et iso-paraf f in-innhold på minst 80 volum%.

17. Fremgangsmåte i. henhold ti l krav 14, karakterisert ved at olefin-oligomeren har et olefininnhold på minst 80 volum%.

18. Fremgangsmåte i. henhold til krav 11, karakterisert ved at oljekomponenten i borefluidet ytterligere omfatter en høytkokende hydrokarbonolje-komponent som i. alt vesentlig er fri. for aromatiske komponenter som koker under 315°C.

19. Fremgangsmåte i henhold til krav 18, karakterisert ved at volumforholdet mellom den iso-alif ati.ske hydrokarbonolje og den hø ytkokende hydrokarbonolje er fra 100:0 til 30:70.

20. Fremgangsmåte i. henhold til krav 18, karakterisert ved at borefluidet har et hellepunkt på maksimalt -5°C.

21. Fremgangsmåte for rotasjonsboring av olje- og gassbærende brønner, karakterisert ved at den omfatter å anvende et borefluid som omfatter en oljekomponent som har et flammepunkt på minst 60°C, hvor komponenten inkluderer 30 til 100% av et iso-alifati.sk hydrokarbon som har et flammepunkt på minst 60°C og et iso-alifatisk innhold på minst 80 volum%, og fra 0 til 70% av en hø ytkokende hydrokarbonolje som er i alt vesentlig fri for aromatiske komponenter som koker under 315°C, hvor prosentene er ved volum, basert på det totale volum av oljekomponenten.