NO861373L - Anvendelse av mono- og polyalkylenglykoletere som midler for frigivelse av fastklebet boreroer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører nye preparater som er nyttige ved boreoperasjoner hvori borestrengen klebes fast i hullet og ikke lett kan frigjøres. Nærmere bestemt vedrører den boreoperasjonsproblemer innbefattende fastklebet borerør på grunn av differensialtrykk og en vannbasert, kjemisk fremgangsmåte for å overvinne disse problemene.

Boring av olje- og gassbrønner ved hjelp av rotasjonsteknikk innbefatter sirkulering av en borevæske gjennom borestrengen og ut av borkrone-dysene og retur til overflaten via ringrommet. Denne væsken avkjøler og smører borestrengen, utvikler tilstrekkelig hydrostatisk trykk til å oppveie formasjonstrykket, og fjerner borkaks fra borehullet. Denne væsken bevirker også en reduksjon av friksjonskreftene mellom borestrengen og borehullet eller fdringsrøret.

Under boreoperasjonen kan borestrengen bli fastklebet og ikke kunne heves, senkes eller roteres. Det finnes et antall mulige mekanismer som kan bidra til dette problemet. Disse er (1) oppbygning av borkaks eller mudder i hullet; (2) et hull med mindre diameter enn borkronens; (3) låsespordannelse; og (4) differensialtrykk.

Differensialfastklebing kan defineres som fastklebingen av borestrengen mot en gjennomtrengelig formasjon som inneholder mindre borevæsketrykk enn det hydrostatiske trykket som utøves av borevæskekolonnen, og finner vanligvis sted når borestrenger forblir ubevegelig i et visst tidsrom. Den mekanismen, ved hvilken dette finner sted, innbefatter at borestrengen kommer i kontakt med en slamfilterkake som er bygget opp mot en gjennomtrengelig sone, forblir i ro i et tidsrom som er tilstrekkelig til at borerøret presses inn i slamkaken ved det høye trykket i borehullet, og derved forsegles mot veggen av borehullet. Ringromtrykket som utøves av borevæsken holder deretter røret mot borehullveggen i den gjennomtrengelige sonen.

Frigjøring av et differensielt fastklebet rør er hovedsakelig et spørsmål om å redusere denne trykkdifferansen som eksisterer over røret. En fremgangsmåte som benyttes innbefatter enkelt en reduksjon i væsketrykk ved at ringromvæsken erstattes med en mindre tett væske så som diesel eller råolje, som tillater en mindre trykkforskjell å eksistere mellom borehullet og formasjonen. I noen tilfeller kan formasjonstrykket overskride trykket i ringrommet, hvilket i sin tur tillater røret å blåses bort fra borehullveggen. Ofte er det usikkert å utføre denne operasjoner siden det foreligger en høy sannsynlighet for en skadelig utblåsning fra brønnen.

Frigivelse av et fastlåst borerør oppnås konvensjonelt ved at det plas-seres i og beveges gjennom sirkuleringsslamsystemet et volum av et frigivelsesmiddel som er tilstrekkelig til å danne full kontakt i området av borehullet hvor røret sitter fast. Denne fremgangsmåten betegnes i dagligtale "injeksjon av en pille". Den vanligst anvendte nåværende fremgangsmåten for frigjøring av et fastklebet rør er injeksjon av en pille av et egnet fortettet oljeslam forsterket med overflateaktivt middel i hullet overfor det fastklebede området. Med tiden vil integriteten av slamfilterkaken mellom borerøret og borehullet reduseres på grunn av oljeslammet, hvilket tillater trykkutjevning på alle sidene av røret. Videre vil oljeinntrengning i slamkaken redusere de adhesive kreftene og smøre området mellom røret og borehullet, hvilket resulterer i mindre fiksjon og raskere frigjøring.

I de senere år har det vært utviklet en rekke olje-baserte, varemerke-registrerte preparater som skal tjene til frigivelse av differensielt fastlåste rør, disse preparatene innbefatter: Petroleumolje inneholdende et materiale valgt fra gruppen bestående av 2-heptadecenyl-4-4-di-meto ksy- 2-ok sazo lin; 2-hept adecenyl -4-metok sy-4-metyl-2-oks azolin; natriumsaltet av dioktylsulfosuksinat; en blanding av et produkt inneholdende frie fettsyrer med høy molekylvekt, estere og alkoholer fremstilt ved syrespaltning av ullfett med ca. én fjerdedel av dets vekt av natriumsaltet av sulfatert oleylalkohol og blandinger derav i en mengde som er tilstrekkelig til å redusere grenseflatespenningen ved en grenseflate mellom petroleumsoljen og vann til ikke mer enn 2 dyne pr. cm (U.S. patent nr. 3,217,802); og en oljebasert injeksjonsvæske som inneholder propoksylerte<C>j3-<C>32-alkanoler, et olje-oppløselig emul-geringsmiddel-fuktemiddel og om ønsket et imidazolin for høy temperatur-emulsjonsstabilitet (U.S. patent nr. 4,436,638 og 4,464,269). Miljøhensyn har fremtvunget verdensomspennende lovreguleringer som virker stadig mer begrensende for anvendelsen av oljebaserte preparater ved boreoperasjoner.

Rapporter innen patentlitteraturen vedrørende vannbaserte preparater for frigivelse differensielt fastklebede rør innbefatter: Et overflateaktivt middel fremstilt av fire deler halvammonium, halvisopropylaminsalt av sulfosuksinatsyreester av oleinsyreamidet av isopropanolamin og ca. én del av isopropylaminsaltet av dodekylbenzensulfonsyre, dette middelet tilsettes til den vannbaserte borevæsken (U.S. patent nr. 3,233,622); en polyetylenglykol som har en molekyl vekt varierende fra 106 til ca. 600, eller en mettet saltvannsoppløsning eller en sjøvannsoppløsning av den nevnte glykolen (U.S. patent nr. 4,230,587); og et additiv-preparat som innbefatter en polymer så som hydroksyetylcellulose, karboksymetyl-cellulose og blandinger derav i saltvannsoppløsning eller polyetylenoksyd, etylenoksyd-propylenoksyd-kopolymer, poly(vinylmetyleter) og blandinger derav i vann eller saltvannsoppløsning (U.S. patent nr. 4,466,486).

Det gjenstår et behov for forbedrede injeksjonspiller med lav toksisitet og, spesielt, for effektive vann-blandbare kjemikaliesystemer som er borevæskekompatible og bedre kan frigjøre fastklebede borerør, spesielt slike som har forbedret virksomhet for frigjøring av differensielt fastklebede rør.

Formålene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en forbedret fremgangsmåte for frigjøring av en fastklebet borestreng i borehullet av en underjordisk formasjon under boreoperasjoner ved anvendelse av en borevæske som innbefatter at den fastklebede borestrengen bringes i kontakt med en injisert porsjon, som effektivt reduserer trykket i ringrommet som utøves av borevæsken mot den fastklebede borestrengen og frigjør den fastklebede borestrengen, hvor injeksjonssammensetningen innbefatter en alkylenglykoleter fra klassen bestående av alkylenglykoleter, poly(alkylenglykol)eter og blandinger derav.

Dette er oppnådd ifølge foreliggende oppfinnelse ved tilveiebringelse av en sammensetning som er egnet for fremstilling av en injeksjonsporsjon hvor sammensetningen i vektprosent innbefatter: (a) fra 0 til 80% vann; (b) fra 20 til 100% alkylenglykoleter; (c) fra minst en viskositets- forhøyende mengde til 5% av et viskositetsmiddel som har den egenskapen at den forøker viskositeten av sammensetningen, slik at den blir kompatibel med et fast ballastmateriale.

I en foretrukket form er injeksjonspillen en vandig væske med faste ballastmaterialer, hvor væsken innbefatter fra 30 til 70 vekt-% av en blanding av etylenglykolmonobutyleter og poly(etylenglykol)monobutyl-etere med en polymerisasjonsgrad i området fra 2 til 5, fra 0,2 til 1,0 vekt-% av en kopolymer av metakrylsyre og et etoksylert stearolakrylat, fra 0,05 til 0,5 vekt-% av et kryssbundet polyakrylamid, fra 0,5 til 5 vekt-% av et kokosnøtt-fettsyrealkanolamid overflateaktivt middel og forøvrig vann, og injeksjonen er tilsatt en tilstrekkelig mengde fast ballastmateriale til å tilveiebringe en fluidtetthet som er egnet for frigjøring av den nevnte fastklebede borestrengen, hvor vektprosentene er basert på vekten av nevnte fluid.

Alkylenglykoleterne som utgjør det rør-frigivende middelet innbefatter både mono- og dietere. Disse alkylenglykoleterne faller innefnor en klasse av den generelle formelen:

hvori R\står for hydrogen eller en lavere alkylgruppe med fra 1 til 8 karbonatomer, R2står for en lavere alkylgruppe med fra 1 til 8 karbonatomer, R3står for hydrogen, metyl og etyl, og n står for et helt tall fra 1 til 16, fortrinnsvis 1 til 5.

Den foretrukne klassen er de vann-blandbare etylenglykoleterne, representert ved dietylenglykolmonobutyleter, trietylenglykolmonobutyleter, etyl eng lykolmon obutylet er, die tylengly koldiety leter, dietylen glykol - monobuty leter, e tylengly kolmonob utyleter, dietylenglykoldimetyleter, tetraetylenglykoldimetyleter, dietylenglykolmonoetyleter, dietylenglykol-monomety leter, e tylengly koldimet yleter, trietyle nglykold imetyleter, etylenglykolmonoetyleter, etylenglykoldietyleter, dietylenglykoldietyleter, etylenglykolmonometyleter, og poly(etylenglykol)monometyletere av vektgjennomsnittlige molekylvekter (Mw) varierende opp til ca. 800.

En annen foretrukket klasse er de vann-blandbare glykoleterne som f.eks. metylmonoeteren av propylenglykol, etylenmonoeter av propylenglykol, propylmonoeter av propylenglykol, metylmonoeter av dipropylenglykol og etylmonoeter av dipropylenglykol.

Glykoleter-frigivelsesmiddelet er mest fortrinnvis sammensatt til en injeksjonsporsjon som har tilnærmet sammen fluidtetthet som boreslammet som anvendes. Generelt betyr dette at preparatet må være viskøst nok til å suspendere faste ballastmaterialer så som baritt og/eller hematitt, for å oppnå den stipulerte fluidtettheten. Når alkylenglykoleteren eller oppløsningen derav og ballastmaterialet blandes vil den sistnevnte komponenten ofte sedimente ut av væsken, dvs. den er inkompatibel, i fravær av et viskositetsforhøyende middel.

Det er videre oppdaget at vandige oppløsninger av mono- og polyetylen-glykoletere kan gjøres mer viskøse ved tilsats av alkali-oppløselig akrylharpiks ved tilstrekkelig høy pH til å aktivere harpiksen i systemet. Denne viskositetsforhøyelsen kan opprettholdes, forutsatt at graden av nøytralisering av det polyioniske harpiks-viskositetsforhøyende middelet ikke blir så høy at viskositetsforøkningsmiddelet blir uoppløselig i den vandige oppløsningen. Videre er det funnet at ekstra viskositet i en "gelstruktur" kan tilveiebringes i disse eteroppløsningene behandlet med de alkali-oppløselige polymerene ved at de i tillegg behandles med et ekstra viskositetsforhøyende middel, dvs. et vann-svellbart, kryssbundet polyakrylamid. Oppløsningene som er gjort viskøse ved disse fremgangs-måtene vil bære baritt eller andre faste ballastmaterialer med høy tetthet i lange tidsrom. Injeksjonspreparater av denne typen, fremstilt av disse komponentene, er nyttige for frigivelse av differensielt fastklebede borerør, siden de kombinerer eterens frigjøringsaktivitet for røret med den fluidtettheten som er påkrevet for egnet anvendelse nede i hullet av injeksjonsporsjonen.

De alkali-oppløselige polyioniske akrylharpiksene er fortrinnsvis eter-oppløseliggjorte polymerer som representert ved kopolymerer av metakrylsyre og alkylakrylater og eventuelt ved kopolymerer av metakrylsyre og etoksylert stearolester av akrylsyre, hvori den hydrofile-lipofile balansen er reguelrt på egnet måte ved etoksylering av stearolen med 20 mol etylenoksyd pr. mol stearol før forestring av akrylsyren. De eter-oppløseliggjorte polymerene er tilstede i en mengde som er tilstrekkelig til å forøke viskositeten av systemet, slik at det blir kompatibelt med ballastadditivet så som baritt.

Et overflateaktivt middel inkorporeres ofte i preparatet for å lette dispersjonen og stabiliseringen av de faste ballastmaterialene inne i preparatet. Selv om et kokosnøtt-fettsyrealkanolamid-overflateaktivt middel ovenfor er angitt som det foretrukne overflateaktive middelet innbefatter andre egnede overflateaktive midler natriumlaurylsulfat, fettsyresalter og dodekylbenzensulfonsyresalter.

Glykoleter-frigivelsesmiddelet er generelt innbefattet i injeksjonspreparatet i en mengde (basert på den flytende delen av preparatet) varierende fra 20 til 100, fortrinnsvis fra 30 til 70, optimalt ca. 50 vekt-%. Det viskositetsforhøyende middelet er tisltede i preparatet i en mengde (basert på den flytende delen av preparatet) varierende fra 0,1 til 2,0, fortrinnsvis 0,2 til 1, optimalt ca. 0,4 vekt-%, mens det ekstra viskositetsforhøyende middelet er tilstede i preparatet i en mengde (basert på samme basis) varierende fra 0,01 til 1, fortrinnsvis fra 0,05 til 0,5, optimalt 0,15 vekt-%. Det overflateaktive middelet er innbefattet i injeksjonspreparatet i en mengde (basert på den flytende delen av preparatet) varierende fra 0,2 til 10, fortrinnsvis 0,5 til 5, optimalt ca. 1 vekt-%. Vann tilveiebringer generelt resten av fluiddelen; imidlertid kan andre additiver som er kjent for fagmannen benyttes på fordelaktiv måte.

Oppfinnelsen skal ytterligere illustreres ved referanse til de følgende eksemplene som viser en foretrukket form av oppfinnelsen.

Eksempler 1- 19

Fastklebingskraft ble målt ved å anvende Amoco fastklebingskraftforsøket beskrevet av Park, Arthur; Lummus, J.L.; The Oil and Gas Journal; 26. november 1962; side 62-66 og Weintritt, Donald; Oil Patch; januar 1983; side 11-14, på forskjellige alkylenglykoletere og resultatene, innbefattet beregnet reduksjon av fastklebingskraft, sammenlignet med fastklebingskraften i et ubehandlet system, er angitt i tabell I.

Eksempel 20

Et flytende preparat benyttet ved utførelsen av oppfinnelsen er av følgende sammensetning:

1 Kommersielt tilgjengelig som "Glycol Ether HB" fra ICI Americas, Wilmington Delaware og antas å være en blanding av etylenglykolmonobutyleter og poly(etylenglykol)monobutyletere med en polymerisasjonsgrad i området fra 2 til 5. 2 Kommersielt tilgjengelig som "Acrysol-ICI-1" (30% aktiv) fra Rohm & Haas, Philadelphia, Pennsylvania, og angitt å være en kopolymer at

metakrylsyre og et etoksylert sterolakrylat.

3 Kommersierlt tilgjenglig som "Alco Print PTF" (50% aktiv) fra Allied Colloids, Inc., Suffolk, Virginia, og antatt å være et kryssbundet

vann-svellbart polyakrylamid.

4 Kommersielt tilgjengelig som "Mazamide" fra Mazer Chemicals Inc., Gwenes, Illinois, og antatt å være et 1:1 molart reaksjonsprodukt av kokosnøttolje og dietanolamin.

Injeksjonspreparatet er ment fremstilt ved blanding av den ovenfor nevnte flytende formuleringen med baritt eller et liknende fast ballastmateriale på borestedet av borepersonalet ved det tidspunktet strengen sitter fast. Mengden baritt tilsatt vil bli bestemt av personnellet ved det nivået som er egnet for det aktuelle problemet, selv om generelt fluid-tettheten for injeksjonspreparatet vil være sammenlignbart med tettheten for boreslammet.

Et injeksjonspreparat ble fremstilt i laboratoriet ifølge ovenfor nevnte sammensetning og ved hjelp av baritt som ballast brakt til en tetthet på I, 798 kg/l. Undersøkelsen av evnen av dette preparatet, nr. 11967-57,3, til å redusere fastklebingskraften ved Amoco-forsøket (beskrevet tidligere, for eksemplene 1-19), ble utført og sammenlignet med ledende kommers-ielle oljebaserte preparater. Resultatene av dette forsøket, vist i tabell II, bekreftet overlegenheten av foreliggende preparat, 11967-57,3, ved reduksjon av fastklebingskraften.

Claims (9)

1. Forbedret fremgangsmåte for frigjøring av en fastklebet borestreng i borehullet av en underjordisk formasjon under boreope rasjoner ved anvendelse av en borevæske,karakterisert vedat den innbefatter at borehullsonen omkring den fastklebede borestrengen bringes i kontakt med et injeksjonspreparat som effektivt reduserer ringromtrykket som utøves av borevæsken mot den fastklebede borestrengen og frigjør nevnte borestreng, hvor det injiserte preparatet innbefatter en alkylenglykoleter fra klassen bestående av alkylenglykoleter, poly(alkylenglykol)eter og blandinger derav.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat eteren er en monoeter.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat eteren er en dieter.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat preparatet inneholder minst én viskositetsforhøyende mengde av et viskositetsforhøyende middel.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat alkylenglykoleteren er en blanding av etylenglykolmonobutyleter og poly(etylenglykol)monobutyleter med en polymerisasjonsgrad i området fra 2 til 5, og er tilstede i en mengde varierende fra 2 til 100 vekt-% av den fluide delen av preparatet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat preparatet er en vandig væske med faste ballastmidler, hvor væsken innbefatter fra 30 til 70 vekt-% av en blanding av etylenglykolmono butyleter og poly(etylenglykol)monobutyletere med en polymerisasjonsgrad i området fra 2 til 5, fra 0,2 til 1,0 vekt-% av en kopolymer av metakrylsyre og et etoksylert stearolakrylat, fra 0,05 til 0,5 vekt-% av et kryssbundet polyakrylamid, fra 0,5 til 5 vekt-% av et kokosnøtt-f ettsyre-alkanolamid overflateaktivt middel og forøvrig vann, og preparatet er tilsatt en tilstrekkelig mengde fast ballastmateriale til å tilveiebringe en fluidtetthet som er egnet for frigivelse av den nevnte fastklebede borestrengen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat ballastmaterialet er baritt.

8. Preparat,karakterisert vedat det, uttrykt i vektprosent, innbefatter (a) fra 0 til 80% vann; (b) fra 20 til 100% glykoleter; (c) fra minst en viskositetsforhøyende mengde til 5% av et viskosit-etsforhøyende middel som har den egenskapen at det forhøyer viskositeten av preparatet, slik at den blir kompatibel med et fast ballastmateriale.

9. Preparat ifølge krav 8,karakterisert vedat det videre inneholder fra 0,2 til 10% av et overflateaktivt middel.