NO873655L - Fluidtap-reduserende tilsetningsmidler for boreslam o.l. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører fremstillingen av forbedrede fluidtaps-reduserende tilsetningsmidler for anvendelse i oljebaserte bore-, kompletterings- og pakningsfluider og produktene som således oppnås.

Borefluider, kompletteringsfluider og pakningsfluider omtales i denne beskrivelse generelt som "brønnfluider" eller "slam"

Oljebaserte brønnfluider kan klassifiseres som ekte o.ljeslam og invert emulsjonsslam. Det førstnevnte inneholder bare en liten mengde vann, mens det sistnevnte kan inneholde opp til 40% vann som den dispergerte fase av en invert (vann-i-olje) emulsjon. Hver av disse fluidene kan inneholde en rekke tilsetningsmidler slik som emulgeringsmidler, viskositetsmidler, fluidtaps-reduserende tilsetningsmidler og forskjellige uorganiske salter.

Fluidtaps-reduserende tilsetningsmidler tilsettes for å mini-malisere tapet av brønnfluidet ved filtrering av fluidet gjennom et porøst strata. Slike produkter er ofte asfalt-holdig eller lignittholdig.

I henhold til oppfinnelsen, har man tilveiebragt et fluidtaps-tilsetningsmiddel for oljebaserte brønnfluider, idet fluidtaps-tilsetningsmidlet omfatter

produktet ved blanding av, i en olje eller en oljebasert

væske,

i) lignitt eller huminsyre (heretter definert som komponent

i),

ii) a) et oljeoppløselig eller olje-dispergerbart amin eller aminsalt, (foretrukket cyklisk amin eller et salt derav, amid-amin eller salt derav, amfoterisk amin eller salt derav, eller delvis kvaternisert amin eller salt derav inneholdende minst en 22a^ Y^~' C2 22a^ en^^~

eller C^_22acvlgruPPe'eller en tertiær aminester)

(heretter angitt som komponent iia) og/eller

b) et alifatisk amid eller hydroksyamid, eller et cyklisk derivat derav, inneholdende intet primært eller

sekundært amin eller aminsalt-grupper, (heretter angitt som komponent iib); og/eller

c) et oljeoppløselig eller olje-dispergerbart aminsalt, inneholdende minst en C1_22alkY1-. C2_22alkenv-1-~

eller 22 acylgruPPe som delvist eller helt er i saltform ved hjelp av fosforsyre (heretter definert som komponent iic) (komponentene i iia) til iic) defineres

sammen som komponent ii)); og

iii) en dimer og/eller trimer fettsyre (komponent iii).

I den foreliggende beskrivelse omfatter uttrykket "amin" "polyalkylenpolyamin" og "alkylpolyamin" som begge er usub-stituert eller substituert (når aminet er substituert er det foretrukket hydroksysubstituert) .

Foretrukket omfatter komponent iii) en dimer fettsyre med 24-44 karbonatomer og/eller en trimer fettsyre med 36-66 karbonatomer.

Komponent iii) omfatter mere foretrukket en blanding av dimere og trimere fettsyrer, sammen med en monomer syre med 12-22 karbonatomer.

Mere foretrukket omfatter komponent iii)

a) 40-100% av en dimer fettsyre med fra 24-44 karbonatomer; b) 0-50% av en trimer fettsyre med fra 36-66; c) 0-10% av en monomer fettsyre med fra 12-22 karbonatomer.

Når komponent iia) er et cyklisk amin, er det foretrukket en

forbindelse med formel I eller II

hvori R, uavhengig av hverandre er hydrogen, C^_22alkyl eller C2 2ialkenyl'

Foretrukket er R lik R'hvori R' er Cj_^- j alkyl eller

Cj_^^alkenyl.

Når komponent iia) er et amid-amin eller salt derav, er det foretrukket et reaksjonsprodukt av 1 mol etylendiamin med 1 mol C^_22alkansyre eHer 22a^ ensYre' > ^ m°l dietylentriamin med 1 eller 2mol C^_22aJ-kansyre eller C^_ 22a^ en~ syre; 1 mol trietylentetra-amin med 1-3 mol 22a-'-'<ansyre eller C^_22a-'-kensy:re" eller 1 m°l tetraetylenpentamin med 1-4 mol C^_22alkansyre eller 22a^ ensYre' mere foretrukket produktet av hvilke som helst av formelene III-VII (i enhver isomer form)

hvori hver R^q, uavhengig av hverandre, er hydrogen, C1_21alkyl eller C2_21alkenyl. Når komponent iia) er et delvis kvaternisert amin, er det foretrukket med formel VIII)

hvori a er 0 eller et helt tall fra 1-6;

hver R' er,.uavhengig av hverandre, R eller

—(—CH_CH_0hr—H eller —(—CH,-CH ( CH, )-0-^ |H;

A er et anion, foretrukket CH..S0. eller

C2H5S04;

x er et helt tall fra 1-10;

R" er -CH3eller - C^^ ; og

R er som angitt over.

Når komponent iia) er et amfotært amin, er det foretrukket et amin med formel IX lier X

hvori X er et kation, f.eks. et alkali- eller jordalkali-metall eller en amingruppe, og y er 0 eller 1.

Saltformer av de ovennevnte aminer kan fremstilles ved å om-sette aminet med en C1_22alkansyre eller C2_22alkensYre eller en mineralsyre, slik som H^ SO^ eller HC1 eller en fosforsyre. Der hvor mere enn en amingruppe er tilstede, kan reaksjonsproduktet være et fullstendig omsatt salt eller et delvis omsatt salt.

Ofte er saltformene av aminene med formlene I-VII dem som er avledet fra den samme syren som anvendes for å danne amid-gruppene.

Når komponent iia) er en tertiær aminester, er den foretrukket reaksjonsproduktet av 1 mol trietanolamin med 1-3 mol Cl-22alkansvre eller C^_22alkensyre•

Komponent iib) er foretrukket en forbindelse med formel XI- hvori hver R-^, uavhengig av hverandre, er resten av reaksjonsproduktet mellom 1 mol etylendiamin med 1 mol C. __-alkansyre eller22a-*-^ensvre• ^ mo^ dietylentriamin med 1 eller 2 mol C^_22alkansvre eHer C3 22a^-^- ensYre 1 ^ mo-"-trietylentetra-amin med 1-3 mol C^_22alkansyre eller C3_22a^kensyre elier 1 mol tetraetylenpentamin med 1-4 mol C^_22al,<ansyre eU-er C3 22a"'"'<ensyre' bundet til Z gjennom en amingruppe,

R^q er som angitt over;

Z er en difunksjonell brodannende gruppe;

hver d, uavhengig av hverandre, er et helt tall fra 1-15;

hver R^ , uavhengig av hverandre, er hydrogen,4-alkenyl eller^hydroksyalkyl;

hver R,, har, uavhengig av hverandre, en av betydningene for R.;

hver R2Qhar, uavhengig av hverandre, betydningen for R eller R^som angitt over;

Y er en direkte binding, -0- eller

R25er -CH=CH-COOH eller

Foretrukket er Z C1_4alkylen [mere foretrukket -(Cr^-)^ hvori XQer en direkte binding, C2_^2a^kenv-'-en eHer C^_^2alky^en<mere foretrukket er Xg en direkte binding, etylen eller -CH=CH-.

Foretrukket er R^-^ R2±' hvori R-^ i' er

hvori R^q er som angitt over.

Foretrukket er R^q R3q' nvori R3q' er c7_i7a<l>kyl

eller C^_^^alkenyl.

Foretrukket er komponent iic) det delvise eller fullstendig omsatte reaksjonsprodukt mellom en forbindelse med hvilken som helst av formlene i_x som angitt over med en fosforsyre, foretrukket ortofosforsyre.

En rekke forbindelser av komponenter (i) og (iia) er beskrevet i EP 49484, hvis innhold og preferanse er innlemmet som referanse. Komponent iib) er beskrevet i GB patentansøkning nr. 2.135.321 B, hvis innhold og preferanse er innlemmet ved referanse og en rekke forbindelser av komponent iic) er beskrevet i USP 3.775.447 hvis innhold og preferanse er innlemmet ved referanse.

Videre, i henhold til oppfinnelsen, har man tilveiebragt en fremgangsmåte for fremstilling av et fluidtaps-tilsetningsmiddel for et oljebasert brønnfluid omfattende trinnet med sammenblanding av komponentene i), ii) og iii) som angitt over i en olje eller et oljebasert fluid ved en temperatur som ikke overskrider 70°C, foretrukket ikke høyere enn 50°C.

Komponenten i) og ii) blandes foretrukket sammen hvorpå komponent iii) tilsettes.

Partikkelstørrelsen av lignitt i komponent i) er ikke kritisk, men er foretrukket mindre enn 500 mikrons. Tilstedeværelsen av noen få større partikler nedsetter ikke nødvendigvis effektiviteten av produktene, men kan føre til avsetninger under lengre lagring. I en foretrukket utførelsesform av denne foreliggende oppfinnelse er blandebetingelsene slik at større partikler nedbrytes under fremstillingen av produktene

Oljen som anvendes for formålet med den foreliggende oppfinnelse er for.det meste dieselolje, men kan også være en av en rekke rå-fraksjoner, kerosin, olje med lavt aromatisk innhold eller lav giftighet osv. Oljen som velges bør være forenelig med det oljebaserte brønnfluid hvortil produktet tilsettes.

Foretrukket er forholdet mellom komponentene i) og ii) fra 1:3 til 3:1; mere foretrukket fra 2:1 til 1:2.

Foretrukket er forholdet mellom produktet av komponentene i) og ii) med hensyn til komponent iii) fra 10:1 til 1:2; mere foretrukket fra 5:1 til 1:1.

Foretrukket er fluidtaps-tilsetningsmidlet i henhold til oppfinnelsen i form av en hellbar væske, idet forholdet mellom komponentene i), ii) og iii) med hensyn til olje er fra 4:1-1:4, mere foretrukket fra 1:2 til 2:1 og mest foretrukket 1 til 1.

Fluidtaps-tilsetningsmidlet tilsettes til brønnfluidet til å gi en foretrukket konsentrasjon fra 2,8-56 g/l, mere foretrukket fra 56-28 g/l.

Da man normalt har til hensikt å anvende produktene i henhold til oppfinnelsen uten ytterligere behandling er det fordelaktig å sikre at bunnfall av lignitt-materialer ikke fore-kommer under normale lagringsbetingelser. Dette kan oppnås ved tilsetning av en olefil bentonitt eller en olefil atta-pulgitt. Mange produkter av denne type er tilgjengelige og deres anvendelse vil være kjent for den fagkyndige på området

I de fleste tilfeller, vil bare noen få vekt% av disse viskositetsmidler være nødvendig for å stabilisere produktet. Det kan være fordelaktig å tilsette et lite volum vann for å øke viskositetsmiddel-egenskapene til disse olefile bento-nitter og attapulgitter.

Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse gjennomføres ved enkel blanding av de ulike bestanddeler. Tidsperioden og betingelsene ved blanding er ikke kritiske, men lagringsstabiliteten av produktet økes ved anvendelse av kraftig skjærkraft. Anvendelse av en blander med stor hastighet av typen Silverson er særlig foretrukket ved fremstilling av produkter som har gode fluidtaps-reduserende egenskaper og lagringsstabilitet.

Blanding utføres foretrukket ved normal omgivelsestemperatur pluss eventuell temperaturøkning som finner sted pga. blande-prosessen. Det er en fordel med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen at den utføres ved en temperatur under flamme-punktet for dieselolje (70°C).

Man har også funnet at tilsetning av små mengder vann til blandingen gir en hurtigere reaksjon mellom aminderivatet og lignitt og fører til utmerkede væsketaps-reduserende egenskaper. Vannet kan tilsettes før eller under blandeopera- sjonen, men det er mest ønskelig at lignitten olje-vaetes før vannet tilsettes, dvs. at reaksjonen mellom lignitten og aminderivatet hovedsakelig finner sted i et oljemedium og ikke i et vandig medium. Typisk kan mengden vann som anvendes være fra 1-15 vekt% av total mengde tilstedeværende lignitt pluss amin, foretrukket 5-10 vekt%.

I denne beskrivelse, dersom det motsatte ikke er indikert, hvor et symbol er til sted mere enn en gang i en formel, er betydningene uavhengige av hverandre.

I denne beskrivelse med unntak av eksempelene, er enhver gruppe som er istand til å være lineær eller forgrenet lineær eller forgrenet dersom det motsatte ikke er indikert.

I de følgende eksempler er alle temperaturer i C° dersom

det motsatte ikke er indikert. I eksemplene er enhver gruppe som er istand til å være lineær eller forgrenet lineær eller forgrenet dersom ikke annet er indikert.

EKSEMPEL 1

a) Fremstilling av amid

under en nitrogenatmosfære, tilsettes 185 g av et kommersielt

pentamin til 867 g av en kommersiell tallolje-fettsyre. Reaksjonstemperaturen under tilsetningen var ikke større enn 110°C.

Etter tilsetning, ble reaksjonsblandingen kokt med tilbakeløp ved 140°C i 1 1/2 time under nitrogen. Etter denne tiden, ble 54 g vann fjernet ved destillering, idet man anvendte et maksimalt vakuum på 400 mm Hg kombinert med en forsiktig nitorgenstrøm.

Reaksjonsblandingen ble deretter avkjølt til 80°C og

fjernet til å gi et utbytte på 998 g av ett 3:1 amid av rå oleinsyre og tetraetylenpentamin.

49,5 g av det således fremstilte tetraetylenpentamin-triso-leylamid ble oppløst i 135 g dieselolje og blandes ved 6000 rpm ved anvendelse av en laboratorieblander av typen Silverson. 46,8 g lignitt ble tilsatt og omrøringen fortsatt i 3 minutter, hvoretter 9,4 g vann ble tilsatt og omrøringen fortsatt i 2 time. 48,25 g av denne blanding ble omrørt med 1,75 g av et viskositetsmiddel basert på bentonitt-leire.

b) Fremstilling av fluidtaps-tilsetningsmidlet.

Til 80 deler av produktet fremstilt i ovennevnte eks. la),

ble 20 deler av en dimer fettsyreblanding av:

tilsatt.

Den oppnådde blanding, ble når den innlemmes med 11,2 g/l i 2,1 kg/l lav-giftighetsoljeinvert slam, med et olje:vannforhold på 85:15, viskositetsbehandlet med en olefil leire for akseptabel reologi og tynget med baritt og deretter lagret statisk ved 121°C i 16 timer, gav utmerkede resultater i HTHP (høy temperatur, høyt trykk) og ESV (elektrisk stabilitets-spenning) og Rheologi-tester til både produktet fremstilt i eks. la alene og til dimersyreblandingen alene.

DIMA er Dimer Syre 100A tilgjengelig fra Sheba Chemicals og er en vegetabilsk olje-basert polymer umettet fettsyre med et høyt dimer- og trimersyreinnhold (monomersyreinnhold mindre enn 10%; dimerinnhold 20-30% og trimer og høyere syreinnhold fra 60-70%).

DIMB er UCN 1355 kommersielt tilgjengelig fra Unichem Ltd. og er en vegetabilsk olje-basert polymer umettet fettsyre, basert på oleinsyre, (med fra 20-40% monomersyreinnhold, 60-80% dimersyreinnhold).

EKSEMPLER 2- 15

Eks. 1 ble gjentatt ved å anvende, i stedet for tetraetylen-pentamintrisoleylamid, den samme mengde følgende aminderivat-er, idet oleyl-gruppene er avledet fra destillert tallolje, dersom ikke annet er oppgitt.

Eks. 2: dietylentriamin-bisoleylamid

Eks. 3: N-fett-alkylpropylen-diaminmono-oleylamid

Eks. 4: 1-(2-oleylamidoetyl)-2-oleylimidazoliniumoleat

Eks. 5: pentadecylaminoleat

Eks. 6: dietylentriaminmono-oleylamid

Eks. 7: dietylentriaminmono-oleylamid videre omsatt med 0,5

ekvivalenter oleinsyre.

Eks. 8: tetraetylenpentamindi-oleylamid

Eks. 9: tetraetylenpentamintetra-oleylamid

Eks. 10: N-fett-alkylpropylendiamin-monooleat

Eks. 11: N-fett-alkylpropylendiaminmono-oleylamidmonooleat Eks. 12: N-fett-alkylpropylendiaminbis-oleylamid

Eks. 13: di-(kokusnøtt-fellalky1)aminmonooleat

Eks. 14: dimetylpentadecyl-aminmonooleat

Eks. 15: N-(2-hydroksyetyl)etylendiaminbis-oleylamid (oleyl-grupper basert på rå tallolje).

De oppnådde fluidtaps-kontrolltilsetningsmidler gav utmerkede til gode resultater i HTHP filtreringstesten.

EKSEMPELENE 16- 22

Eks. 1 ble gjentatt med anvendelse av, i stedet for 80 deler av produktet fra eks. la, 80 deler av produktet fra hvilke som helst av eksemplene 1-7 i EP 49484; idet disse eksemplene er innlemmet som referanse.

EKSEMPLENE 22- 37

Eks. 1 ble gjentatt ved anvendelse av, i stedet for 80 deler av produktet i ovennevnte eks. la, 80 deler av produktet fra hvilket som helst av eksemplene 1-9 i UK patent 2.117.431 B, idet disse eksempler er innlemmet som referanse.

EKSEMPEL 38

Eks. 1 ble gjentatt ved anvendelse av, i stedet for tetra-etylenpentamintrisoleylamid, den samme mengde fettsyre-partielt amidfosfat som i eks. 1 i US patent 3.775.447, idet dette eksemepel er innlemmet som referanse.

Claims (8)

1. Et fluidtaps-tilsetningsmiddel for oljebaserte brønn-fluider , karakterisert ved at fluidtaps-tilsetningsmidlet omfatter produktet ved blanding av, i en olje eller en oljebasert væske, i) lignitt eller huminsyre (heretter omtalt som komponent i) ii) a) et oljeoppløselig eller olje-dispergerbart amin eller aminsalt, (heretter angitt som komponent iia) og/eller b) et alifatisk amid eller hydroksyamid, eller et cyklisk derivat derav, inneholdende ingen primære eller sekundære amin- eller aminsaltgrupper, (heretter definert som komponent iib); og/eller c) et oljeoppløselig eller olje-dispergerbart aminsalt, inneholdende minst en 'C^^ alkyl-, C2 _22 alkenyl-eller C^ _22 acylgruppe som delvis eller helt er saltdannet med fosforsyre (heretter definert som komponent iic) (komponentene iia)-iic) er samlet definert som komponent ii)); og iii) en dimer og/eller trimer fettsyre (komponent iii).

2. Et fluidtaps-tilsetningsmiddel som angitt i krav 1, karakterisert ved at komponent iii) omfatter a) 40 - 100% av en dimer fettsyre med 24-44 karbonatomer, b) 0 - 50% av en trimer fettsyre med 36-66 karbonatomer, c) 0 - 100% av en monomer fettsyre med 12-22 karbonatomer.

3. Et fluidtaps-tilsetningsmiddel som angitt i krav 1, karakterisert ved at komponent iia) er et cyklisk amin eller et salt derav, amid-amin eller et salt derav, amfotært amin eller salt derav eller et delvis kvaternisert amin eller salt derav inneholdende minst en22~ alkyl-, C2 _22a lkenyl- eller C^ _22 alcylgruppe, eller en tertiær aminester.

4. Et fluidtaps-tilsetningsmiddel som angitt i krav 1, karakterisert ved at komponent iia) er valgt fra en forbindelse med formel I eller II

hvori hver R, uavhengig av hverandre, er hydrogen, Cl _2i alkyl eller C2 _21 <a> lken y1, eller er reaksjonsproduktet av 1 mol etylendiamin med 1 mol C^_22a^'<ansyre eller C^_22a-'-kensyre < 1 mol dietylentriamin med 1 eller 2 mol 22a-'-'<arisyre eller C3 _22 alken~ syre, 1 mol trietylentetraamin med 1-3 mol 22al'<ansyre eller C3 _22 alkensyre, eller 1 mol tetraetylenpentamin med 1-4 mol 22 a-' -'<ansyre eller ^322 a^ ensY re' eller er en forbindelse med formel VIII

hvori a er 0 eller et helt tall fra 1-6, hver R' har, uavhengig av hverandre, samme betydning som R eller er -f-CH.CH-Oj H eller —(—CH--CH ( CH 0 ) -0—) H, ^ 2 2 x 2 3 x ' A er et anion, x er et helt tall fra 1-10, R" er -CH3 eller - C2H$'°9 R er som angitt over, eller er en forbindelse med formel IX eller X hvori X er et kation, og .y er 0 eller 1, eller er reaksjonsproduktet av 1 mol trietanolamin med 1-3 mol C^ _22 alk:ansyre eHer C3_22alkensyre •

5. Et fluidtaps-tilsetningsmiddel som angitt i krav 1, karakterisert ved at komponent iib) er en forbindelse med formel XI-XVIII

hvori hver R-^, uavhengig av hverandre, er resten av reaksjonsproduktet av 1 mol etylendiamin med 1 mol 22a^ an~ syre ellr 22a^ ensYre' 1 m° l dietylentriamin med 1 eller 2 mol 22a''-1<ansyre eHer C3_22alkensyre • ^ mo^ trietylentetra-amin med 1-3 mol 22alkansvre eHer C3 _22~ alkensyre eller 1 mol tetraetylenpentamin med 1-3 mol Cl-22 alkansyre eller C3 _2 2 <a> lkensyre/ bundet til Z gjennom en amingruppe, R^q er hydrogen, C^ _2^ alkyl eller ^ 2-2^alkenyl, Z er et difunksjonell brodannende gruppe, hver d, uavhengig av hverandre er et helt tall fra 1-15, hver R^ er, uavhengig av hverandre,hydrogen, 4~ alkenyl eller ^hydroksyalkyl, hver Rj. har, uavhengig av hverandre, en av betydningene for R4 , hver R2Q har, uavhengig av hverandre, betydningen av R^ som angitt over eller R hvori R er hydrogen, Cl 21a^^''" eHer C2 _2^ alkenyl' , Y er en direkte binding, -0- eller

og eller

6. Et fluidtaps-tilsetningsmiddel som angitt i krav 1, karakterisert ved at komponent iic) er det helt eller delvis omsatte reaksjonsprodukt av en fosforsyre medi) en forbindelse av hvilken som helst av formelene I-X

hvori hver R, uavhengig av hverandre, er hydrogen, C^-21" alkyl eller C2 _2 -^ alkenyl,

hv.ori a er 0 eller et helt tall fra 1-6, hver R' har, uavhengig av hverandre, samme betydning som R eller er -(—CH-CH_04 H eller 2 2 x —(—CH_-CH(CH,)-0~)—.H, 2 3 x ' A er et anion, x er et helt tall fra 1-10, R" er -CH3 eller -C2 H5 , og R er som angitt over,

hvor X er et kation, og y er 0 eller 1, eller ii) reaksjonsproduktet av 1 mol etylendiamin med 1 mol Cl-22a]"^ansvre eller C3 _22 alkensyre, 1 m° l dietylentriamin med 1 eller 2 mol C^ _22 alkansyre eller22 al^en" syre, 1 mol trietylentetramin med 1-3 mol22 a^'<ansyre eller C3 _22 alkensyre, eller 1 mol tetraetylenpentamin med 1-4 mol C^ _22 alkansyre eller C3 22a^'<ensyre' e^er iii) reaksjonsprodukt av 1 mol trietanolamin med 1-3 mol C^ _22 alkansyre eller C3 _22 alkensyre.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av et fluidtaps-tilsetningsmiddel for et oljebasert brønnfluid, karakterisert ved trinnene med sammenblanding av komponentene i), ii) og iii) som angitt i krav 1, i en olje eller oljebasert fluid ved en temperatur som ikke overskrider 70oC-

8. Et oljebasert brønnfluid, karakterisert ved at det inneholder fra 2,8-56 g/l av et fluidtaps-kontroll-tilsetningsmiddel som angitt i krav 1.