SE459257B - Flytbarhetsbefraemjande tillsatsmedel bestaaende av en vattenloeslig sampolymer samt anvaendning daerav i vattenbaserade borrslam - Google Patents

Description

459 257 10 15 20 25 30 35 la åtgärder för och styra dess uppträdande under borrningsopera- tionen. 1 realiteten gäller att, eftersom borrslammet passerar genom mycket olika geologiska formatíoncr, dess ursprungliga reologiska egenskaper liksom andra fysikaliska egenskaper kan förändras eller försämras i stor omfattning, t.ex. av de mine- ralmaterial som bildar de genomkorsade skikten eller genom in- trängning av sötvatten och/eller saltvatten. Det är av den anled- ningen som fackmannen på området under mycket lång tid har för- sökt styra sammansättningen för borrslam genom att använda kemis- ka substanser av oorganiskt och/eller organiskt ursprung, så att uppträdandet eller egenskaperna för sådant borrslam blir mera regelbundna och reproducerbara och detta trots de temperatur- och tryckbetingelser som uppträder vid djupare och djupare borr- ningar.

Dessutom har expansionen av oljeletningen i haven gjort detta problem svårare att lösa, eftersom borrslammen är fram- ställda med saltvatten (havsvatten) är svårare att styra eller reglera.

För fackmannen skulle det ideala borrslammet, , varigenom deras uppträdande vars egenska- per han önskar behärska, vara ett sådant med följande egenskaper: för det första skall det ha så goda reologiska egenskaper som möjligt för att kunna transportera de krossade mineraliska mate- rialen bringade i suspension in situ, även om vissa av dessa kan kontaminera detta slam; därefter skall det tillåta separa- tion av det krossade materialet på vilket som helst känt sätt så snart som borrslammet lämnar hålet; sedan skall det uppvisa en sådan densitet att det kan utöva tillräckligt tryck på de borra- de geologiska formationerna; slutligen skall det bibehålla sina grundläggande reologiskaegenskaper när det vid djupa borrningar utsättes för högre och högre temperaturer. Fackmannen har där- för till dessa vattenbaserade borrslam, som innehåller kolloi- dala mineralmaterial såsom svällande leror, i synnerhet bentoni- ter och attapulgíter, förtjockande mineraliska material, såsom t.ex. baryt, kalciumkarbonat, ilmenit, satt kemiska adjuvantia av mineraliskt och/eller organiskt ursprung för att försöka bi- bringa dessa slam en viss miniminivå vad beträffar stabilitet, oberoende av vilket geologiskt ställe som borras.

De kemiska tillsatsmedel som har använts hittills är av olika och otaliga ursprung. 10 15 20 25 30 35 _ W 459 257 Fosfatcr eller polyfosfater, vilka är avsedda att fungera som flytbarhetsbefrämjande medel i borrslammet, förorsakar en deflockuleríng av kolloidal lera och gör det möjligt att använda ett slam med högre densitet och lägre viskositet, samtidigt som en viss reduktion av filtratet tillàtes. Emellertid gäller att, och detta är en allvarlig nackdel, fosfater och polyfosfater generellt är instabila, t.o.m. vid låg temperatur såsom t.ex.

SOOC, vilket leder till att deras effekt som stabiliseringsmedel reduceras eller t.o.m. går förlorad.

På samma sätt är lígnin använt i de vattenbaserade borrnings- vätskorna känt för att reglera tíxotropin för dessa vätskor, men införsel i vätskan under borrníngsprocessen av kontaminerings- medel såsom NaCl eller CaSO4 gör att det gradvis faller ut, vari- genom dess effekt avtar. Inför hotet om en sådan olägenhet har man i borrvätskorna utnyttjat lignosulfonater i form av salter av kalcium, natrium, järn och krom, eller samtidigt av järn och av krom, vilka är avsedda att fungera som flytbarhetsbefrämjan- de medel, dvs. medel för stabilisering av viskositeten på det värde som önskas av användaren. Det är emellertid allmänt känt, att natrium- och kalciumlignosulfonaterna inte fungerar speci- ellt väl då det gäller att stabilisera viskositeten, och att krom- eller järn- och kronüignosulfonater, som har ersatt de förstnämnda, är allvarliga miljöförstörande ämnen, vilket gör att man försöker reducera användningen av dessa, även om dessa stabiliseringsmedel idag är de bästa, eftersom de bibehåller acceptabel effektivitet t.o.m. vid temperaturer av storleksord- ningen av l50°C vid bottnen av hålet.

Andra kemiska adjuvantia har föreslagits inom facklittera- turen vars syfte har varit att spela en specifik roll i borr- vätskor. Sålunda föreslår US PS 3 730 900 användning, såsom kolloidalt stabíliseringsmedel, av en sampolymer av maleinsyra~ anhydríd och styrensulfonsyra. Även om detta medel för kolloi- dal stahilisering tycks fungera på ett intressant sätt i borr- vätskor: kräver dock dess syntes olika steg i lösningsmedels- miljö, vilket gör att det svårligen kan exploateras i industri- ell skala.

På samma sätt, och i syfte att spela en specifik roll, är derivat av akrylsyra kända för att fungera som förtjocknings- medel i borrvätskor eller vid andra industriella tillämpningar. 459 257 15 20 25 30 35 Exempelvis beskriver US PS 4 059 S52 användning, såsom förtjock- ningsmedel , av en produkt av typ akrylamid-natriumakrylat eller sub- stituerade akrylater.

Andra derivat av akrylsyra såsom sampolymerer av akrylamid och derivat av natriumakrylat har omtalats i de amerikanska patentskrifterna 3 S58 545 och 3 472 325 som flockningsmedel i borrslam.

Vidare kan akrylderívat såsom sampolymerer av metakryl- amido-alkylsulfonsyra och en metylakrylamid, såsom omtalas i FR PS 2 450 864, fungera som filtratreducerande medel.

Såsom omtalas i US PS 3 764 530 är slutligen salterna av polyakrylsyror föga effektiva som flytbarhetsbefrämjande medel i miljöer med hög halt av elektrolyt, såsom t.ex. vattenbasera- de saltfaser.

Sålunda har fackmannen på området i den tidigare kända tekniken tillgång till lösningar som ej är helt tillfredsstäl- lande, eftersom de föreslagna kemiska tillsatsmedlen ofta är otillfredsställande, då deras effekt försvagas, antingen genom närvaro av störande mineralföreningar, såsom NaCl, CaCO 3 och CaS0 4, eller genom temperaturutvecklíngen vid bottnen av hålet, eller t.o.m. beroende på att dessa tillsatsmedel blir ineffek- tiva eller totalt ínhiberade när de användes i en borrvätska vars vattenfas är salthaltig, eller slutligen beroende på att dessa tillsatsmedel kan förorena miljön.

Med kännedom om ovannämnda olägenheter har vi i vårt fort- satta forskningsarbete fått fram och förbättrat ett icke föro- renande flytbarhetsförbättrande adjuvantium eller tillsatsmedel med hög effektivitet.

Det flytbarhetsbefrämjande tillsatsmedlet enligt uppfin- ningen, vilket är avsett för vattenbaserade borrslam, vare sig dessa är salthaltiga eller ej, i syfte att bevara dessas reolo- gíska egenskaper under de extrema temperatur- och tryckbeting- elser som råder vid bottnen av hålen borrade till stort djup, kännetetknas av att det är en vattenlöslíg sampolymer härröran- de från sampolymerisation av eteniska syror, akrylamider och eteníska estrar av fosforsyra, med den allmänna formeln: 10 15 20 25 s 459 257 R R R '1 Iz 'a en -c nu -c cH -c 2 z z | I OH I c:o c-o-R -o-P” c-NH z u 3 Mon ll 2 o 0 o o I H __m __ _n _ p vari symbolerna m, n, och p, uttryckta i molprocent, väljes inom íntervallen: 0 % § m 5 90 % 2 % 5 n 5 100 % 0 % 5 p 5 90 % Enligt uppfinningen kan radikalerna Rl, R2 och R4 väljas ur gruppen bestående av H och alkylgrupper, medan radikalen R3 är antingen alkylen eller oxid och/eller en polyalkylenoxid eller slutligen en kombination av alkylen och alkylenoxíd och/eller polyalkylenoxíd.

Företrädesvis väljes radikalerna R1, R2 och R4 ur gruppen bestående av H och/eller alkyl med från Cl till C18, medan radíkalen R3 antingen är alkylen med strukturformeln (~CH29q, där q kan ha ett värde inom omrâdet från 1 till 18 och före- trädesvis ett värde inom området från 2 till 4, eller en alky- lenoxid eller polyalkylenoxid med formeln (-RS-O)r, vari RS är en alkylengrupp med Cl till C4 och r kan anta ett värde inom området från l till 30, företrädesvis inom området från 1 till 10, eller slutligen en kombination av de båda enheterna, såsom (-R5~O)r-(CH2)q. 4 Framställningen av sampolymeren enligt uppfinningen kräver närvaro av de monomerer som är nödvändiga för bildning av de strukturella enheter som ingår i ovannämnda generella formel.

Den första monomeren, som är en etenisk syra, väljes före- trädesvis inom gruppen akryl och/eller metakrylsyra, ídakon- syra, krotonsyra, ísokrotonsyra, akonitinsyra, fumarsyra, mesa- konsyra, sinapínsyra, undekylensyra, angelínsyra, hydroxiakryl- 459 257 10 15 20 25 (1 syra och maleínsyraanhydrid.

Den andra monomeren, som är en akrylamid, väljas företrädes- vis ur gruppen bestående av akrylamid, metylakrylamid, alkyl- akrylamídsulfonsyra såsom 2-akry1amido-2-metyl-propansulfonsyra.

Den tredje monomeren, som är en etenísk ester av fosfor- syra framställes t.ex. genom omsättning mellan fosforsyraanhydrid och en etenisk alkohol enligt reaktionen: R 1 3CH2=C-g-0-R3-0-H + PO 2 25 l fi? RZ cuïc c-o-R3-o\ /o-H l O-H p cHfl-c-o-R-o-P' + \ 2 Il 3 "\°'" cfmc-ç-o-R-o/ o | Rzo vari den eteniska alkoholen kan vara monometakrylatet eller monoakrylatet av etylenglykol, av propylenglykol, av polyglykol eller en blandning därav. Denna monomer är en polymeriserbar etenisk ester av fosforsyra.

Det flytbarhetsbefrämjande tíllsatsmedlet för borrvätskor härrör från sampolymerisation av de ovan angivna monomererna i närvaro av för fackmannen välkända initiatorer och regulato- rer, enligt kända metoder, i vattenbaserat, alkoholiskt, hydro- alkoholiskt, aromatiskt eller alífatiskt medium, vilket leder till en sampolymer med en molekylvikt som vanligtvis ligger mellan 500 och 50 000.

Polymerisationsmediet kan sålunda vara vatten, metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanoler, dimetylformamid, di- metylsulfoxíd, tetrahydrofuran, aceton, metyletylketon, etyl- acetat,_butylacetat, hexan, heptan, bensen, toluen, xylen, merkaptoetanol, tert-dodekylmerkaptan, tioglykolestrar, n-dode- kylmerkaptan, ättiksyra, vínsyra, mjölksyra, citronsyra, glu- konsyra, glukoheptonsyra, 2-merkaptopropionsyra, tíodíetanol, koltetrakloríd, kloroform, metylenklorid, metylklorid, estrar och/eller etrar av monopropylenglykol,av etylenglykol.

Efter avslutad polymerisation kan lösningen av det erhållna polymerisatet neutraliseras, partiellt eller fullständigt, med 10 15 20 25 30 35 - 459 257 hjälp av ett lämpligt neutralisationsmedel, såsom natrium-, kalium-, ammonium- eller kalciumhydroxid eller en primär, sekun- där eller tertiär, alifatisk och/eller cyklisk amín, såsom t.ex. etanolaminerna (mono-, di-, tri-etanolamin), mono- och díetyl- amín, cyklohexylamín, metylcyklohexylamin, . . . . ..

Vattenfasen innehållande sampolymeren enligt uppfinningen kan användas i denna form som flytbarhetsbefrämjande medel för borrslam, men den kan också behandlas, på vilket som helst känt sätt, för avlägsnande av vattenfasen och isolering av sampoly- meren i form av ett fint pulver, vilket kan användas i denna andra form som flytbarhetsbefrämjande adjuvantium.

Uppfinningen kommer nu att belysas ytterligare genom föl- jande exempel: ÉXEMPEL 1 Detta exempel illustrerar framställning av fosfaterad mono- mer.

För detta ändamål satsades i en industriell reaktor 110 kg etylenglykolmonometakrylat och därefter under omröríng och med långsam tillsats 40 kg PZOS i mediet, som kyldes på ett sådant sätt att temperaturen hölls under 30°C.

Efter tillsatsen av PZOS lät man temperaturen stiga till 40°C under bibehållande av omröríngen. Man erhöll härvid en viskös vätska, som utgjordes av en blandning av fosforsyramono- ester och -diester av etylenglykolmonometakrylat.

Denna monomer användes vid framställning av sampolymererna, som utgör de flytbarhetsbefrämjande tillsatsmedlen enligt uppfin- ningen.

EXEMPEL 2 Detta exempel illustrerar ett sätt för framställning av en sampolymer av akrylsyra och fosfatmonomeren erhållen i exempel l.

För detta ändamål satsades följande komponenter i en reak- tor: vatten 250 kg ísopropanol 311 kg FeSO4, 7H2O 0,47 kg Hydroxylaminsulfat 0,73 kg HZSO4 vid 100% 0,31 kg 10 15 20 25 30 459 257 Dessa komponenter upphettades till en temperatur av 80°C.

Under en period av ca 3 timmar tillsattes sedan, varvid temperaturen hölls vid 80°C, en charge bestående av: H20 256,2 kg 90% akrylsyra 555,5 kg Fosfat av etylenglykolmeta- krylat (framställt enligt exempel 1) 125 ,o kg Hydroxylaminsulfat 8,0 kg och samtidigt därmed en katalysator bestående av: H202 vid 120 vol. ' 35,1 liter H O 2 125 liter När katalysatorn och nämnda charge hade tíllsatts, destille- rades blandningen vid en temperatur av l00°C i syfte att full- ständigt avlägsna isopropylalkoholen.

När blandningen hade kylts till 20°C, neutraliserades den- samma med hjälp av en 50% Na0Hflösníng till ett pH av ca 8.

Slutligen justerades lösningen innehållande sampolymeren till en slutlig koncentration av 43,0% torr substans.

Den erhållna sampolymeren innehöll uttryckt i viktprocent: akrylsyra 80 etylenglykolmetakyratfosfat 20 Dess molekylvikt var mellan 4000 och 6000.

EXEMPEL 3 Detta exempel illustrerar framställning av en terpolymer av akrylsyra, akrylamid och etylenglykolmetakrylat-fosfat under användning av samma process som í exempel 2.

Den slutliga sammansättningen för den erhållna terpolymeren var följande, uttryckt i viktprocent: akrylsyra 51 akrylamid 31,5 etylenglykolmetakrylat-fosfat från exempel 1 17,5 Molekylvikten för denna terpolymer låg mellan 5000 och 7000.

EXEMPEL 4 Detta exempel illustrerar den flytbarhetshefrämjande effek- ten hos tíllsatsmedlet enligt uppfinningen införlivt i ett borr- 10 15 20 25 30 35 g . 459 257 slam, vars vattenfas var havsvatten.

För detta ändamål framställdes först ett borrslam enligt följande procedur: 1500 cm3 havsvatten, taget från Lion-bukten (Medelhavet), placerades i en 5-liters bägare.

Under omröring (Rayneri-turbin med diametern 50 mm och roterande med 2000 varv/minut) tillsattes sedan 3 g tekniskt NazCO3 i en enda portion för åstadkommande av utfällning av Ca2+- och MgZ+-joner.

Till detta medium sattes därefter 75 g av bentonít A (ut- byte 20 till 25 m3.T_1 uppmätt enligt nbrmen OCMA-DFCP4 - 1973), varvid omröringen upprätthölls under l5 minuter.

Därefter sattes 112,5 g av attapulgit B (utbyte 30 till 35 m3.T'l enligt normen OCMA-DFCP1-1973), varvid omröríngen upprätt- hölls i 15 minuter.

I detta medium infördes 37,5 g karboximetylcellulosa (tek- nisk C.M.C., låg viskositet enligt normen OCMA-DFCP2 - 1980), varvid omröringen upprätthölls i 15 minuter.

Sffl), 225 g av en lera C med ringa svällning (utbyte ca 15 m varvid omröringen upprätthölls i 20 minuter.

Slutligen kontrollerades och korrigerades pH~värdet för mediet med en natriumhydroxidlösning så att det blev mellan 9,5 och 10.

Det sålunda framställda slammet utsattes för skjuvning med hjälp av en omrörare av märket Sylverson typ L.R2 försedd med ett högskjuvningsgaller med diametern 35 mm.

Efter en uppehâllstid på 24 timmar utsattes slammet på nytt för omröring med hjälp av den tidigare omtalade Raynerí- turbinen i ca 5 minuter.

Tre prover om 500 cm3 vardera uttogs i syfte att testa effekten av det flytbarhetsbefrämjande medlet enligt uppfinningen.

Försök 1 avser bas- eller jämförelseslammet utan flytbar- hetsbefirämjande medel.

Försök 2 hänför sig till samma slam med tillsats av 7,5 g av ett järn- och kromlignosulfonat, som anses vara det bästa flytbarhetsbefrämjande medlet enligt den kända tekniken.

Q Försök 3 avser samma slam med tillsats av 7,5 g aktiv kom- ponent i form av det flytbarhetsbefrämjande medlet enligt upp- finningen erhållet enligt exempel 3. c Dessa tre prover utsattes för omröring i 10 minuter med 10 15 20 25 30 459 257 10 i hjälp av en Hamilton-Beach-apparat (position låg), som är välkänd för fackmannen på området, varvid pH-värdet upprätthölls inom området 9,5 - 10.

Vid slutet av denna omröringsperíod kontrollerades de reo- logíska egenskaperna vid 20°C med hjälp av en FANN 35-viskosime- ter och API-filtratet uppmättes under 0,7 MPa och i 30 minuter på för fackmannen välkänt sätt.

De kontrollerade reologiska egenskaperna var skenbar visko- sitet (SV), plastisk viskositet (PV), utbyte (U), gel 0, gel 10 och filtratet uttryckt i cms, såsom dessa enheter definieras i "manuel de rhéologie des fluides de forage et laitíers de ciment" - Technip - 1979.

Samliga dessa karaktäristika redovisas i tabell I nedan lik- som även beräkningarna avsymbolerna "n" och "k“, vilka likaså definieras i ovannämnda skrift.

TABELL I Temperatur Försök l Försök 2 Försök 3 20°C jämförelse känd teknik uppfinningen sv I ss 42,5 43,5 PV 25 35 29 U 80 15 29 Gel 0 75 8 20 Gel 10 75 85 81 Fiitrat API 17 cm3 10 :m3 9 cm "n" 0,31 0,77 0,58 "k" 15,2 0,41 l,S5 Denna tabell visar att slammet innehållande adjuvantiumet enligt uppfinningen har ett reologiskt uppträdande som är ekví- valent med det för slammet innehållande det bästa tillsatsmedlet enligt uppfinningen, men att det dessutom har gynnsammare k-koef- ficient. Dessutom är mätningen av filtratet detsamma vad be- träffar försök Z och 3. - Vid slutet av denna första serie av mätningar bríngades de tre slammen till l50°C i en roterande ugn under 16 timmar, var- efter de kyldes till ZOOC och slutligen utsattes för samma reo- 10 15 20 25 1] 459 257 logi- och filtratförsök efter det att dc hade utsatts för om- röring i S minuter och pH-värdet hade justerats tillbaka till 9,5 - 10.

Samtliga erhållna värden redøvisas i tabell ll nedan: TABELL II Efter Försök l Försök 2 Försök 3 åldring vid jämförelse känd teknik uppfinningen 1so°c SV 92,5 48,5 29,5 PV 32 20 16 U 121 57 27 Gel O 85 50 23 Gel 10 85 52 55 Fiirrat API 62 cmå 39 cmš 34 :ms "n" 0,28 0,35 0,46 "k" 26,7 9,83 2,44 Om man jämför tabell II med tabell I, ser man att de reolo- giska egenskaperna för borrslammet enligt uppfinningen har för- bättrats eller åtmínstone bibehâllits, under det att egenskaper- na för slammet enligt den kända tekniken redan är allvarligt försämrade.

Vid slutet av dessa båda mätníngsserier bringades samma slam till l80°C i en roterande ugn under 16 timmar, varefter de kyldes till ZOOC och slutligen utsattes för samma reologi- och fíltratförsök, efter det att de hade utsatts för omröring i 5 minuter och áterjustering av pH-värdet till 9,5 ~ 10.

Samtliga erhållna karaktäristíka redovisas i tabell III nedan: 459 257 TABELL II] l Efter Försök 1 Försök 2 Försök 3 åldring vid jämförelse känd teknik uppfinningen 1so°c ' 5 SV 146 92,5 27,5 PV 42 30 14 U 208 125 27 Gel 0 120 95 22 Gel 10 125 99 44 10 Fiifrat AP1 70 cm3 41 :m3 37 cm3 "n" 0,22 0,25 0,42 Hk" 53,4 32,6 2,99 Sistnämnda tabell Visan om den analyseras i jämförelse med tabellerna I och II, att borrslammet enligt uppfinningen bibe- 15 häller samtliga reologiska karaktäristíka, medan motsvarande karaktäristika för den kända tekniken är helt och hållet för- störda.

Av detta exempel framgår sålunda att det flytbarhetsbe- främjande tillsatsmedlet enligt uppfinningen bibehåller eller 20 förbättrar sin effektivitet, när slammet utsättes för en höjning, som t.o.m. kan vara betydande, av temperaturen.

EXEMPEL S Detta exempel illustrerar den flytbarhetsbefrämjande effek- ten av tillsatsmedlet enligt uppfhnfingm,när detta införlivas 25 i ett borrslam vars vattenfas är naturligt sötvatten med en hårdhet 1ika med zs° franska TH.

Borrslammet, som var framställt enligt det i exempel 4 beskrivna sättet, hade följande sammansättning: vatten 1500 cms 30 bentonit (A) 60 g charge-lera (C) 150 g pH-värdet för detta slam kontrollerades vara 9,5 - 10.

Tre prover om 500 tms vardera uttogs i syfte att testa effekten av det flytbarhetsbefrämjande medlet enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 459 257 13 Försök 4 avser referensslammet utan flytbarhetsbefrämjande medel. försök S avser samma slam med tillsats av 10 g av ett järn- och kromlignosulfonat, som utgör det bästa kända flytbarhets- befrämjande medlet.

Försök avser samma slam med tillsats av 10 g aktivt materi- al i form av flytbarhetsbefrämjande tillsatsmedel enligt upp- finníngen erhållet i exempel 3.

Dessa tre prover utsattes för omröring i 10 minuter med hjälp av en Hamilton-Beach-omrörare i position låg. Därefter utfördes kontroll av de reologiska egenskaperna vid ZOOC och uppmätning av filtratet, såsom beskrivits tidigare i exempel 4.

Samtliga resultat redovisas i nedanstående tabell IV.

TABELL IV Efter Försök 4 Försök 5 Försök 6 åldring vid jämförelse känd teknik uppfinningen zo°c SV 56,5 47,5 18 PV 2 15 14 U 109 65 8 Gel O 108 53 4 Gel 10 142 72 5 Piltrar API 10 ams 7 :m3 5 :m3 "n" 0,03 0,25 0,71 "k" 92 16,8 0,26 Denna tabell visar att, vid samma dos och med låg halt flytbarhetsbefrämjande medel, slammet innehållande tillsatsmed- let enligt uppfinningen uppvisar ett reologiskt uppträdande som är vida överlägset det för slammet innehållande tillsats- medel i form av järn- och kromlignosulfonat. gxfimpet 6 Detta exempel illustrerar den flytbarhetsbefrämjande effek- ten av tillsatsmedlet enligt uppfinningen, när detta införlivas i ett borrslam, vars vattenfas är ett med NaCl mättat vatten.

Borrslammet, framställt på det i exempel 4 beskrivna sättet, 459 257 14 hade följande sammansättning: 1500 ems 112,5 g 150 g pH-värdet för detta slam kontrollerades vara 10. med NaCl mättat vatten attapulgit (B) I Charge-lera (C) Tre prover om 500 cm3 uttogs i syfte att testa effekten av det flytbarhetsbefrämjande medlet enligt uppfinningen.

Försök 7 avser referensslammet utan flytbarhetsbefrämjande medel. 10 Försök 8 avser samma slam med tillsats av 7,5 g järn- och kromlignosulfonat , som är det bästa av de kända flytbarhets- befrämjande medlen.

Försök 9 avser samma slam med tillsats av 7,5 g aktivt material i form av det flytbarhetsbefrämjande medlet enligt upp- 15 finngen, erhållet i exempel 3. Dessa tre prover utsattes för omröring i 10 minuter med hjälp av en Hamilton-Beach-omrörare.

Därefter utfördes test av de reologiska egenskaperna vid 20°C och uppmätning av filtratet, såsom har beskrivits tidigare i exempel 4. 20 Samtliga resultat redovisas i nedanstående tabell V: TABELL V Efter Försök 7 Försök 8 Försök 9 åldring vid jämförelse känd teknik uppfinningen zo°c zs sv 36,5 ss 1s Pv 13 16 11 U 41 ss Gel 0 36 36 se1 10 39 34 29 so "n" p 0,28 0,37 0,66 "k" l 10,5 5,37 0,31 Denna tabell visar att järn- och kromlignosulfonatet är helt ineffektivt, medan det flytbarhetsbefrämjande medlet en- ligt uppfinningen under dessa tillämpningsbetingelser uppvisar 35 mycket intressande reologiska karaktärístika. 10 15 20 25 ,5 459 257 EXEMPEL 7 Detta exempel illustrerar den inhiberande verkan på sväll- ningen i havsvatten för tíllsatsmedlet enligt uppfinningen framställt enligt exempel 3 och införlívat i ett borrslam.

Borrslammet, som var framställt på det i exempel 4 beskriv- na sättet, hade följande sammansättning: havsvatten 1500 cm3 (Lion-bukten) Na2C03 3 g bentonit (A) 75 g Attapulgit (B) 112,5 g Karboximetylcellulosa 37,5 g pH~värdet för detta slam kontrollerades till 9,5 - 10.

Tre prover om 500 cms vardera uttogs i syfte att testa den inhíberande effekten på svällningen hos tíllsatsmedlet enligt uppfinningen.

Försök 10 avser referensslammet utan tillsatsmedel.

Försök ll avser samma slam med tillsats av 7,5 g järn- och kromlignosulfonat, när det bästa tíllsatsmedlet enligt den kända tekniken.

Försök 12 avser samma slam med tillsats av 7,5 g aktivt material i form av adjuvantium enligt uppfinningen erhållet i exempel 3.

Dessa tre prover utsattes för omröring i 10 minuter med hjälp av en Hamilton-Beach-omrörare.

Därefter testades de reologiska egenskaperna vid 20°C och uppmättes filtratet såsom har beskrivits tidigare i exempel 4.

Samtliga resultat redovisas i nedanstående tabell VI: 4559 10 15 20 25 30 35 2!57 ¿ 10 TABELL V] Efter Försök 10 Försök 11 Försök 12 åldring vid jämförelse känd teknik uppfinningen z0°c SV 14 13 13 PV 12 11 11 U 4 4 4 Gel 0 2 2 2 Gel 10 5 2 2 F11trat API 13 em3 0,5 ams 9,5 ams "n" 0,81 0,19 0,79 "k" 0,10 0,11 0,11 Tabellen visar att adjuvantiumet enligt uppfinningen, på samma sätt som adjuvantíumet enligt den kända tekniken, inte ändrar de reologiska egenskaperna för borrslammet.

Efter denna första serie av mätningar sattes till vart och ett av slammen (försöken 10, ll och 12), under samma cmröring, en míneralcharge pà 75 g charge-lera (C), dvs. en total charge på 150 g per liter, vilket sålunda definierar försöken 13, 14 och 15.

Efter omröríng i 20 minuter med hjälp av Hamilton-Beach- omrörare testades de reologiska egenskaperna vid 20°C och upp- mättes filtratet på det i exempel 4 beskrivna sättet.

Samtliga resultat redovisas i tabell VII nedan: TABELL VII Efter Försök 13 Försök 14 Försök 15 åldring vid jämförelse känd teknik uppfinningen 20°C I SU ' S8 41 36 PV 30 - 31 29 U S6 20 14 Gel O S4 25 6 Gel 10 72 44 29 Fiitrat API 1s.s cm3 10 cm3 _ 1,5 cm3 "H" 0,43 0,68 0,75 "k" 5,9 0,74 0,40 10 15 20 25 30 35 17 459 257 Om denna tabell jämföres med tabell Vl,ser man att till- satsmedlet enligt uppfinningen modererar förändringarna av de reologiska egenskaperna för slammet med tillsats av nämnda charge,medan denna effekt är mindre uttalad med tillsatsmedlet enligt den kända tekniken.

Efter denna serie mätningar bringades de tre slammen (fönflken l3, 14 och 15) till lS0°C i en roterande ugn i 16 timmar, var- efter de kyldes till 20°C och slutligen utsattes för samma reo- logitest och filtrattest, efter det att de hade utsatts för omröring i 5 minuter och återjustering av pH~värdet till 9,5-10.

Samtliga erhållna värden redovisas i nedanstående tabell VIII: TABELL VIII Efter Försök 13 Försök 14 Försök 15 åldring vid jämförelse känd teknik uppfinningen 15b°c sv 61 25,5 21 PV 20 18 15 U 82 15 12 Gel O 39 18 ll G61 10 48 36 42 Fiitrat API eo :m3 45 cm3 27 cm3 "n" 0,26 0,63 0,64 "k" 20,2 0,65 0,50 Om man jämför denna tabell med tabell VII, bekräftar den den goda effekten av tillsatsmedlet enligt uppfinningen med avseende på temperaturökningar, vilket gör att man kan anta att den ger ett gott uppträdande i borrhål, och detta i ännu högre grad som nämnda tillsatsmedel tillåter bättre kontroll av fil- tratet vid höga temperaturer än det bästa tillsatsmedlet enligt den kända tekniken. §xEMPEL 8 Detta exempel illustrerar den dispergerande och därmed flytbarhetsbefrämjande effekten av tillsatsmedlet enligt upp- finningen, när CaCO3 bringas i suspension i havsvatten (här- 459 257 18 rörande från Lion-bukten.

För detta ändamål satsas 465 g havsvatten i en 2 liters _ bägare. Till detta sättes 20 g torrt díspergeringsmedel, var- à efter pH-värdet justeras till 9 med hjälp av en Na0H-lösning.

Därefter tillsättes långsamt under omröring med hjälp av en Rayneri-turbin (diameter 65 millimeter och roterande med 1500 varv/minut) 1000 g utfällt CaC03 (SOCAL P3 från SOLVAY).

Efter avslutad tillsats upprätthàlles omröringen i 30 min. varefter man uppmäter viskositeten vid ZOOC och vid 10 och 100 varv/min. under användning av en Brookfield RVS-vískosimeter utrustad med spindel nr 2. 10 Försök 16 är ett referensexempel utan adjuvantium.

Försök 17 avser suspensionen med tillsats av ett natrium- polyakrylat med molekylvikten 5000, som vanligtvis användes en- 15 ligt den kända tekniken för denna typ av applicering í sötvatten.

Försök 18 avser suspensionen med tillsats av adjuvantíum enligt uppfinningen härrörande från exempel 2.

Resultaten redovisas i nedanstående tabell IX: TABELL IX Viskositet cP vid 10 varv/min. vid 100 varv/min.

Försök 16 > 10 000 > 10 000 jämförelse Försök 17 känd teknik 3 200 610 Försök 18 uppfinningen 960 330 Sistnämnda tabell visar den speciellt effektiva flytbarhets- befrämjande effekten hos tillsatsmedlet enligt uppfinningen.

Claims (18)

459 257 19 PATENTKRAV

1. Icke förorenande flytbarhetsbefrämjande tillsatsmedel för vattenbaserat borrslam, som är saltvattenbaserat eller icke saltvattenbaserat, i syfte att bevara dess rcologiska egenska- per under de extrema temperatur- och tryckbetingclsor som råder i borrhál med stort djup, k ä n n e t e c k_n a t av att det är en vattcnlöslig sampolymer,som härrör från sampolymerisation av ctcniska syror, ukrylumidcr och ctcniska estrar av fosfor- syru och som har den allmänna formeln: 51 _ 52 " 54 CH2 - ç CH2- ç ÛH CH2 - F ç-O 3-0-R3-0-f\w E-N% 9 0 0 0 H _m H - P vari symbolerna m, n och p, vilka avser molproccnt, är valda inom intervallen: 1 5 m 5 90 % % g n 5 100 % 0 % 5 p s 90 % och vari radikalerna R1, R2 och R4 är valda ur gruppen bestå- ende av H och metyl, medan radikalen R3 är vald ur gruppen be- stående av alkylener med strukturformeln (-CH2-)q, vari q har ett värde inom intervallet 1-4 och företrädesvis inom inter- vallet 2-4, alkylenoxíder eller polyalkylenoxider med struktur- formeln (-RS-Oår, vari RS år en alkylengrupp med 1-4 kolatomer och vari r har ett värde inom intervallet l-10, och kombina- tioner av de bäda enheterna (-Rs-O)r-(CH2)q, vari RS, r och q har nämnda betydelser.

2. Tillsatsmedel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den vid sampolymerisationen närvarande eteniska estern av fosforsyra är erhâllen genom reaktion mellan 2205 och en etenisk alkohol. “

3. Tillsatsmedel enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att den eteniska alkoholen är vald ur gruppen bestående av metakrylat och akrylat av etylenglykol, av propylenglykol, av 459 257 2G polyglykol eller en blandning därav.

4. Tíllsatsmedel enligt något av kraven 1-3, k ä n n e- t e c k n a t av att sampolymerísationen är utförd i närvaro av initíatorer och regulatorer i ett vattenbaserat, alkoho- liskt, hydroalkoholiskt, aromatiskt eller alifatiskt medium.

S. Tíllsatsmedel enligt krav 4, k ä n n e t e c k- av att polymerisationsmediet är valt ur gruppen be- stående av vatten, metanol, etanol, butanoler .

6. Hat propanol, isopropanol och Tillsatsmedel enligt något av kraven 1-5, k á n n e- t e c k n a t av att det erhållna polymerisatet är partiellt eller fullständigt neutraliserat.

7. Tillsatsmedel enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att neutralísatíonsmedlet är valt ur gruppen bestående av hydroxíder av natrium, av kalium, av ammoníum och a primära, sekundära eller tertiära líska aminer. _ v kalcium, , alífatiska och/eller cyk-

8. Tíllsatsmedel enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att aminerna är valda ur gruppen bestående av mono- s di-'ø trietanolamíner, mono- och díetylamíner, cyklohexylamin och metylcyklohexylamín.

9. Tillsatsmedel enligt något av kraven 1-8, k ä n- n e t e c k n a t av att dess molekylvikt ligger mellan S00 och 50 D00.

10. Användning av ett flytbarhetsbefrämjande tillsats- medel i borrslam, vilket tillsatsmedel är en vattenlöslíg sampolymer, som härrör från sampolymerisatíon av eteníska syror, akrylamider och eteniska estrar av fosforsyra och som har den allmänna formeln: fll _ 52 " 54 CH2 - ç CH2- 9 I/ ÛH CH2 - F ç-Û E-Û-R3-Û'f\0H E-UHZ _? 0 Û 0 H ._m n vari symbolerna m, n och p, vilka avser molprocent, är valda a p 459 257 inom intervallen: 0 % 5 m 5 90 2 2 $ 5 n 5 100 % 0 2 5 p g 90 % och vari radikalerna Rl, R2 och R4 är valda ur gruppen bestå- ende av H och metyl, medan radikalen R3 är vald ur gruppen be- stående av alkylener med strukturformeln (-CH2-) , vari q har ett värde inom intervallet 1-4 och företradesvisqinom inter- vallet 2-4, alkylenoxíder eller polyalkylenoxider med struktur- formeln (-R5-0}r, vari Rs är en alkylengrupp med l-4 kolatomer och vari r har ett värde inom intervallet 1-10, och kombina- tioner av de båda enheterna (-Rs-0)r-(Ch2)q, vari RS, r och q har nämnda betydelser.

ll. Användning enligt krav 10, där den vid sampolymerisa- tionen närvarande eteniska estern av fosforsyra är erhållen genom reaktion mellan P205 och en etenisk alkohol.

12. Användning enligt krav ll, där den eteniska alkoholen är vald ur gruppen bestående av metakrylat och akrylat av etylenglykol, av propylenglykol, av polyglykol eller en bland- ning därav.

13. Användning enligt något av kraven 10-12, där sampolymc- rísationen är utförd i närvaro av initiatorer och regulatorer i ett vattenbaserat, alkoholískt, hydroalkoholiskt, aromatiskt eller alífatiskt medium.

14. Användning enligt krav 13, där polymerísationsmediet är valt ur gruppen bestående av vatten, metanol, etanol, propanol, isopropanol och butanoler.

15. Användning enligt något av kraven 10-14, där det er- hållna polymerisatet är partiellt eller fullständigt neutrali- serat.

16. Användning enligt krav 15, där neutralisationsmedlet är valt ur gruppen bestående av hydroxider av natrium, av kalium, av ammonium och av kalcium, primära, sekundära eller tertiära, alifatíska och/eller cykliska amíner.

17.- Användning enligt krav 16, där aminerna är valda ur gruppen bestående av mono-, di-, trietanolaminerfl mono- och dietylaminer, cyklohexylamin och metylcyklohexylamin.

18. Användning enligt något av kraven 10-17, där tillsats- medlets molekylvíkt ligger mellan 500 och 50 000.