NO864600L

NO864600L - OIL-BASED DRILL FLUIDS AND ADDITIVES FOR SUCH.

Info

Publication number: NO864600L
Application number: NO864600A
Authority: NO
Inventors: Harris Alfred Oehler; Henry Clayton Mclaurine; Charles Kenneth Grantham
Original assignee: Dresser Ind
Priority date: 1985-11-19
Filing date: 1986-11-18
Publication date: 1987-05-20
Also published as: BR8605690A; DK551186D0; NO864600D0; DK551186A

Description

Sirkulerende fluider er nødvendige ved rotasjonsboring av formasjoner som inneholder hydrokarboner. Disse sirkulerende fluider betegnes boreslam. Det er to hovedtyper av emul-sjonsbore-fluider eller -slam, vanligvis identifisert som olje-i-vann-emulsjoner og vann-i-olje-emulsjoner, og hver har sine spesielle behov, fordeler og problemer. Vann-i-olje-emulsjoner (olje-slam) er foretrukket ved mange anvendelser. Circulating fluids are necessary in rotary drilling of formations containing hydrocarbons. These circulating fluids are called drilling mud. There are two main types of emulsion drilling fluids or muds, commonly identified as oil-in-water emulsions and water-in-oil emulsions, and each has its own particular needs, advantages and problems. Water-in-oil emulsions (oil-slurry) are preferred in many applications.

Disse sirkulerende fluider av olje-slam blir pumpetThese circulating fluids of oil mud are pumped

ned i borerøret og ut i borehullet gjennom hull i borekronen og oppover i brønnen i det ringformede rom mellom borerøret og veggene i borehullet, og de fører med seg borespon og lignende som så blir fjernet før resirkulering. Dette slam har en rekke funksjoner, innbefattet å fjerne borespon, smøre og holde kro-nen avkjølt, tilveiebringe flotasjon som hjelp til å bære vekten av borerør og innfatning, og å belegge borehulloverflaten for å hindre svikt og uønsket flyting av fluider inn eller ut av borehullet, innbefattet borefluider, saltløsninger og lignende . down the drill pipe and out into the drill hole through holes in the drill bit and up into the well in the annular space between the drill pipe and the walls of the drill hole, and they carry with them drilling chips and the like which are then removed before recycling. This mud has a number of functions, including removing cuttings, lubricating and keeping the bit cool, providing flotation to help support the weight of drill pipe and casing, and coating the borehole surface to prevent failure and unwanted flow of fluids into or out of the borehole, including drilling fluids, salt solutions and the like.

Egenskapene til og sammenblandingen i disse boreslam-sammensetninger er åpenbart komplekse og variable, i avhengighet av de involverte forhold og de ønskede eller krevede resultater, innbefattet fornyet anvendelse og resyklisering av slam-sammensetningen. En av de viktigste egenskaper til disse boreslam og andre borefluider er at de er varmestabile og ikke gir reologiske og tiksotropiske problemer under forholdene ved boring. The properties of and mixing in these drilling mud compositions are obviously complex and variable, depending on the conditions involved and the desired or required results, including reuse and recycling of the mud composition. One of the most important properties of these drilling muds and other drilling fluids is that they are heat stable and do not cause rheological and thixotropic problems under the conditions of drilling.

En hovedbestanddel i disse oljebaserte boreslam er kol-loidale midler eller gelatineringsmidler, vanligvis organofil leire. Det er ofte nødvendig med store mengder av leiren for å oppnå de ønskede tiksotropiske egenskaper i slamsammensetnin-gene. Det er vanskelig å inkorporere disse store mengder av leire i sammensetningene raskt. Det er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe forbedrede sammensetninger ved anvendelse av mindre mengde av leire uten å tape de nødvendige tiksotropiske og termiske egenskaper til olje-slamsammensetnin-gene. A main component of these oil-based drilling muds are colloidal agents or gelatinizing agents, usually organophilic clay. It is often necessary to use large quantities of the clay to achieve the desired thixotropic properties in the mud compositions. It is difficult to incorporate these large amounts of clay into the compositions quickly. It is an object of this invention to provide improved compositions using a smaller amount of clay without losing the required thixotropic and thermal properties of the oil-mud compositions.

De fleste organofile leirer vil vanligvis ikke flyte eller svelle i mineral-tilstoppingsoljene med lavt aromatisk innhold og lav viskositet som ofte anvendes i boreslam-sammensetninger. Selv om varme på ca. 48,9 til 71,1°C vil være til hjelp ved svelling eller aktivering av leirepartiklene, så har ikke det meste av slamblandeutstyret på feltet kapasitet til å oppvarme oljen under den innledende dannelsen av de store volumer av oljeslam. Selv om høy skjærkraft også kan anvendes for å tilveiebringe varme gjennom friksjonskreftene, for å hjelpe til at leirepartiklene skal svelle, så har de fleste blandeanlegg ikke utstyr for å oppnå høy skjærkraft, hvilket for det første er dyrt og dessuten krever energi og tid. Videre er det, pga. relativt lav flyting, ofte nødvendig med høyere konsentrasjoner av organofil leire. De svære mengder som innledningsvis kreves, forårsaker store problemer etter forskyv-ningen i hullet pga. avhengigheten av høye temperaturer nede i hullet, og etterfølgende flyting av den organofile leire. Et annet formål med denne oppfinnelse er å maksimalisere flytingen av den organofile leire innen en kort tid, ved lave skjærverdier, for å oppnå besparelser både med hensyn til tid og materialer ved oljebaserte slamsammensetninger. Most organophilic clays generally will not flow or swell in the low aromatic, low viscosity mineral plugging oils commonly used in drilling mud formulations. Although heat of approx. 48.9 to 71.1°C will help in swelling or activating the clay particles, so most of the mud mixing equipment in the field does not have the capacity to heat the oil during the initial formation of the large volumes of oil mud. Although high shear can also be used to provide heat through the frictional forces, to help the clay particles to swell, most mixing plants do not have equipment to achieve high shear, which is firstly expensive and also requires energy and time. Furthermore, due to relatively low flow, often required with higher concentrations of organophilic clay. The large quantities initially required cause major problems after the displacement in the hole due to the dependence on high temperatures down the hole, and subsequent flow of the organophilic clay. Another object of this invention is to maximize the flow of the organophilic clay within a short time, at low shear values, in order to achieve savings both with respect to time and materials in oil-based sludge compositions.

Ved anvendelse av små mengder av nye amidoamin-reaksjonsprodukter av en fettsyre, et alkanolamin og et polyalkylen-polyamin oppnås forbedrede boreslam-sammensetninger. I olje-slam-boresammensetninger som inneholder organofil leire, er man i stand til å maksimalisere viskositeten og gelatineringen av sammensetningene, og dette resulterer i kortere fremstillingstid og midnre material-forbruk, spesielt leire. I henhold til oppfinnelsen er man i stand til å fortykke eller gelere olje-slam-systemene ved vanlige driftstemperaturer selv når det anvendes oljer med lavt aromatisk innhold og lav viskositet som den ytre fase, og til raskt å maksimalisere flytingen av organofil leire innen en kort tidsperiode, ved lave skjærverdier. Amidoaminene utvider anvendbarheten av organoleire i olje-slam-systemer med lav viskositet. De frembringer mer skjær-fortyn-nende fluider, høyere flytegrenser og raskere gelstyrker mens lave plastiske viskositeter opprettholdes. By using small amounts of new amidoamine reaction products of a fatty acid, an alkanolamine and a polyalkylene polyamine, improved drilling mud compositions are obtained. In oil-mud drilling compositions containing organophilic clay, one is able to maximize the viscosity and gelatinization of the compositions, and this results in shorter production time and less material consumption, especially clay. According to the invention, one is able to thicken or gel the oil-mud systems at normal operating temperatures even when low aromatic content and low viscosity oils are used as the outer phase, and to quickly maximize the flow of organophilic clay within a short time period, at low shear values. The amidoamines extend the applicability of organoclays in low viscosity oil-mud systems. They produce more shear-thinning fluids, higher yield strengths and faster gel strengths while maintaining low plastic viscosities.

Organofil leire har lenge tilveiebragt reologi-regule-ring i olje-gjennomgående fluider. Systemer som anvender dieselolje som den ytre fase, fremviser vesentlig variasjon i ytelsen til organofil leire, forårsaket av to variable i dieseloljen. Den første er at den kjemiske blanding i dieselolje varierer sterkt pga. variasjoner i opprinnelse og foredlingav oljen. Organophilic clays have long provided rheology control in oil-through fluids. Systems using diesel oil as the outer phase exhibit significant variation in the performance of organophilic clays, caused by two variables in the diesel oil. The first is that the chemical mixture in diesel oil varies greatly due to variations in the origin and processing of the oil.

Den annen er at additiver til dieselolje, markedsført som brenn-stoffer, inkluderer korrosjonsinhibitorer og forskjellige over- flateaktive midler. Disse additiver skaper uforutsigbare effek-ter ved ytelsen til organofil leire. På grunn av at behovet for dieselolje i boreindustrien bare er en liten del av diesel-markedet, er additivfri dieselolje for boring ikke lett tilgjen-gelig . The second is that additives to diesel oil, marketed as fuels, include corrosion inhibitors and various surfactants. These additives create unpredictable effects on the performance of organophilic clay. Because the need for diesel oil in the drilling industry is only a small part of the diesel market, additive-free diesel oil for drilling is not readily available.

Problemet med variasjoner i dieselolje er typisk blitt løst ved å tilsette høyere konsentrasjoner av organofil leire, opptil 25% mer, for å oppnå ønsket flytegrense og gelstrukturer, men på bekostning av uforholdsmessig økning i plastisk viskositet, med en resulterende nedsettelse av skjærtynnende egenskaper for fluidet. Ytelsen til organoleire er blitt ytterligere komplisert ved innføring av mineral-tilstoppings-oljer hvorved det aromatiske innhold blir nedsatt til et nivå som gjør organofil leire nesten uanvendbar, og variabiliteten i kjemisk sammensetning er et ukjent område for leverandør og forbruker. Alle de nye oljer med lav viskositet krever mye høyere konsentrasjoner av organoleire for å utvikle reologiske egenskaper som er ekvivalente med dem for et lignende dieselolje-system, og dette resulterer i vanskeligheter ved sammenblandingen. The problem of variations in diesel oil has typically been solved by adding higher concentrations of organophilic clay, up to 25% more, to achieve the desired yield strength and gel structures, but at the expense of a disproportionate increase in plastic viscosity, with a resulting reduction in shear-thinning properties of the fluid . The performance of organoclays has been further complicated by the introduction of mineral-clogging oils, whereby the aromatic content is reduced to a level that makes organophilic clay almost unusable, and the variability in chemical composition is an unknown area for supplier and consumer. All of the new low viscosity oils require much higher concentrations of organoclays to develop rheological properties equivalent to those of a similar diesel oil system, and this results in blending difficulties.

Organofil leire reagerer ikke forutsigbart på temperatur-forandringer, spesielt ved den innledende dannelse, og for temperaturer mellom omgivelsestemperatur og 65,6°C. De fleste reologiske egenskaper for oljeslam blir målt ved 46,1 eller 65,6°C. Selve slammet kan ikke utsettes for noen temperatur over omgivelsestemperatur før ved brønnstedet, hvor det kan utsettes for 148,9°C. Fluidet går typisk inn i hullet som et relativt tynt fluid, og temperaturen i hullet forårsaker at organoleiren flyter ytterligere med en tilsvarende økning i viskositet, med et resulterende behov for fortynning. Organophilic clay does not react predictably to temperature changes, especially during initial formation, and for temperatures between ambient temperature and 65.6°C. Most rheological properties for oil sludge are measured at 46.1 or 65.6°C. The sludge itself cannot be exposed to any temperature above ambient temperature until at the well site, where it can be exposed to 148.9°C. The fluid typically enters the hole as a relatively thin fluid, and the temperature in the hole causes the organoclay to flow further with a corresponding increase in viscosity, with a resulting need for dilution.

I en organoleire-sammensetning med ekvivalent flytingIn an organoclay composition with equivalent flow

og gel-verdier ved romtemperatur og etter å være utsatt for høy temperatur, hvor variasjonen er mellom omgivelsestemperatur og 65,6°C, bør de varmealdrede reologiske og tiksotropiske kvaliteter være minimale. En organoleire som vil utvikle tiksotropi og danne ikke-newtonianske fluider ved omgivelsestemperatur med minimal skjærverdi, er det behov for. and gel values at room temperature and after being exposed to high temperature, where the variation is between ambient temperature and 65.6°C, the heat-aged rheological and thixotropic qualities should be minimal. An organoclay that will develop thixotropy and form non-Newtonian fluids at ambient temperature with minimal shear value is needed.

Fluider sammenblandet med oljer av lav viskositet børFluids mixed with oils of low viscosity should

ha lavere plastiske viskositeter enn lignende fluider sammenblandet med dieselolje. Meget av denne potensielle fordel går tapt når det kreves høyere konsentrasjoner av organoleire for å oppnå passende reologiske egenskaper (flytegrense) og have lower plastic viscosities than similar fluids mixed with diesel oil. Much of this potential advantage is lost when higher concentrations of organoclay are required to achieve suitable rheological properties (yield strength) and

rikaoreopi (gelstyrke). Organofil leire vil gjøre oljer med lav viskositet mer viskøse, men de virker mer som fortyknings-midler enn som tiksotropiske midler. De kan ha flytegrense og gelstyrke, men den plastiske viskositet er slik at skjær-tynnende egenskaper blir redusert. Det er vanskeligere å utvikle gelstruktur i oljer med lav viskositet enn i dieselolje. Flytegrensen utvikles først, og med høyere konsentrasjoner ricaoreopia (gel strength). Organophilic clays will make low viscosity oils more viscous, but they act more as thickeners than as thixotropic agents. They may have yield strength and gel strength, but the plastic viscosity is such that shear-thinning properties are reduced. It is more difficult to develop a gel structure in oils with low viscosity than in diesel oil. The yield point develops first, and with higher concentrations

av organoleire kan det så dannes gelstyrke. Ved den tiden fullgode geler blir utviklet, vil fluidene ha høyere plastiske viskositeter og flytegrenser enn ønsket. Selv om dette er tilfellet for begge typer av olje, så er problemet mer alvorlig for oljer med lav viskositet. of organoclay, gel strength can then be formed. By the time perfect gels are developed, the fluids will have higher plastic viscosities and yield strengths than desired. Although this is the case for both types of oil, the problem is more serious for low viscosity oils.

Innføringen av mineral-tilstoppings-oljefluider med lav viskositet har skapt flere problemer ved anvendelse av organoleire. For det første er utvikling av gelstyrker i oljefluider med lav viskositet mye dyrere enn i dieselolje, spesielt for reologiske egenskaper ved relativt lave temperaturer (under 65,6°C). For det annet er det for oljer med lav viskositet nødvendig med høyere konsentrasjon av organoleire. I diesel-oljefluider utvikler borefluid-kvaliteter av organoleire viskositeter ved romtemperatur. Ved romtemperatur kan imidlertid en olje med lav viskositet behøve to til tre ganger så mye av viskositetsgjørende middel for å oppnå den samme reologi. The introduction of low viscosity mineral plugging oil fluids has created several problems in the use of organoclays. Firstly, development of gel strengths in low viscosity oil fluids is much more expensive than in diesel oil, especially for rheological properties at relatively low temperatures (below 65.6°C). Secondly, for oils with low viscosity, a higher concentration of organoclay is necessary. In diesel-oil fluids, drilling fluid grades of organoclay develop viscosities at room temperature. At room temperature, however, a low viscosity oil may require two to three times as much viscosifier to achieve the same rheology.

Amidoaminene i henhold til denne oppfinnelse er et nytt kjemisk additiv beregnet på å forbedre ytelsen til alle olje-slam-sammensetninger, spesielt slike som inneholder organofil leire, i dieselolje og i olje med lav viskositet (LVO). De er beregnet på å frembringe fluider, sammensatt med LVO, med egenskaper som er lik eller bedre enn egenskapene for fluid sammensatt med dieselolje. De er også beregnet på å tilveiebringe mer skjær-tynnende fluider med forbedret tiksotropi, spesielt ved lavere temperaturer. Amidoamin-additivene utvider anvendbarheten av organoleire i oljeslam-systemer med lav viskositet. De frembringer mer skjær-tynnende fluider, høyere flytegrenser og raskere gelstyrker mens lave plastiske viskositeter opprettholdes. De er ekte tiksotropiske additiver, ikke bare et oljeslam-geleringsmiddel eller bare et vikositetsgjørende middel. The amidoamines of this invention are a new chemical additive intended to improve the performance of all oil-sludge compositions, especially those containing organophilic clays, in diesel oil and in low viscosity oil (LVO). They are intended to produce fluids, compounded with LVO, with properties that are equal to or better than the properties of fluid compounded with diesel oil. They are also intended to provide more shear-thinning fluids with improved thixotropy, especially at lower temperatures. The amidoamine additives extend the applicability of organoclays in low viscosity oil mud systems. They produce more shear-thinning fluids, higher yield strengths and faster gel strengths while maintaining low plastic viscosities. They are true thixotropic additives, not just an oil sludge gelling agent or just a base oxidizing agent.

De nye amidoamin-additiver i henhold til denne oppfinnelse er reaksjonsprodukter av en dimer- eller trimer-fettsyre, et dialkanolamin og et dialkylen-polyamin. The new amidoamine additives according to this invention are reaction products of a dimer or trimer fatty acid, a dialkanolamine and a dialkylene polyamine.

Fettsyren kan være den dimere syre, et kommersielt produkt fremstilt ved dimerisering av umettede syrer, innbefattet 9-dodecen(cis)-, 9-tetradecen(cis)-, 9-oktadecen(cis)- og okta-dekatetran-syrer, og lignende. Det typiske molekyl vil inneholde 2 karboksylgrupper og ca. 36 karbonatomer i en forgrenet kjedekonfigurasjon. Trimer-syren som anvendes kan også være et kommersielt materiale og fremstilt på samme måte, med et innhold på ca. 54 karbonatomer. Blandinger av dimer-syrer, trimer-syrer og monokarboksylsyrer kan også anvendes. The fatty acid may be the dimeric acid, a commercial product prepared by dimerization of unsaturated acids, including 9-dodecene(cis)-, 9-tetradecene(cis)-, 9-octadecene(cis)- and octa-decatetraenoic acids, and the like . The typical molecule will contain 2 carboxyl groups and approx. 36 carbon atoms in a branched chain configuration. The trimer acid used can also be a commercial material and produced in the same way, with a content of approx. 54 carbon atoms. Mixtures of dimer acids, trimer acids and monocarboxylic acids can also be used.

Dialkanolaminene inkluderer hydroksyalkylaminer, f.eks. materialer hvori alkanolgruppene inneholder 1 - 6 karbonatomer, fortrinnsvis 2-4 karbonatomer, innbefattet f.eks. dietanolamin, di-n-propanolamin, di-i-propanolamin, dibutanolamin, dipentanolamin, diheksanolamin og lignende, og kombinasjoner av slike. Dietanolamin og dipropanolamin er foretrukket. Alkyl-hydroksyalkylaminer, innbefattet etylhydroksyetylamin, propylhydroksyetylamin, butylhydroksypropylamin og lignende, kan også anvendes. The dialkanolamines include hydroxyalkylamines, e.g. materials in which the alkanol groups contain 1-6 carbon atoms, preferably 2-4 carbon atoms, including e.g. diethanolamine, di-n-propanolamine, di-i-propanolamine, dibutanolamine, dipentanolamine, dihexanolamine and the like, and combinations thereof. Diethanolamine and dipropanolamine are preferred. Alkyl-hydroxyalkylamines, including ethylhydroxyethylamine, propylhydroxyethylamine, butylhydroxypropylamine and the like, can also be used.

Polyalkylen-polyaminene inkluderer materialer hvor al-kylengruppene inneholder ca. 1 - 6 karbonatomer, fortrinnsvis 2-4 karbonatomer, og "poly" referer til et helt tall fra 2 til 20, og hvor det er minst 3 nitrogenatomer. Disse materialer kan angis med den generelle formel The polyalkylene polyamines include materials where the alkylene groups contain approx. 1 - 6 carbon atoms, preferably 2-4 carbon atoms, and "poly" refers to an integer from 2 to 20, and where there are at least 3 nitrogen atoms. These materials can be specified with the general formula

hvor R<1>er en alkalengruppe som inneholder 1 - 6 karbonatomer, R■*'* er hydrogen eller en alkylgruppe som inneholder 0-6 karbonatomer, og x er et helt tall fra 1 til 20. Typisk nyttige materialer inkluderer dietylentriamin, trietylen-tetraamin, tetraetylen-pentaamin, polyamin HH, polyamin HPA og lignende. Dietylen-triamin og trietylen-tetramin er foretrukket. where R<1> is an alkali group containing 1-6 carbon atoms, R■*'* is hydrogen or an alkyl group containing 0-6 carbon atoms, and x is an integer from 1 to 20. Typically useful materials include diethylenetriamine, triethylene -tetraamine, tetraethylene pentaamine, polyamine HH, polyamine HPA and the like. Diethylene-triamine and triethylene-tetramine are preferred.

Det kan bekvemt fremstilles produkter i henhold til denne oppfinnelse, hvilke kan angis med den generelle formel Products can be conveniently produced according to this invention, which can be indicated by the general formula

hvor R er en alkalengruppe som inneholder 30 - 54 karbonatomer, R<1>er en alkalengruppe som inneholder 1 - 6 karbonatomer, R'' er en alkalengruppe som inneholder 1 - 6 karbonatomer, R<1>'' er en alkalengruppe som inneholder 0-6 karbonatomer, R1 ' ' 1 er hydrogen eller alkylradikaler som inneholder 0-6 karbonatomer, Y er hydrogen eller hydroksy og x er et helt tall fra 1 til 20. Ved den første omsetning er et nyttig forhold mellom reaktantene ca. 3 mol av dimer-fettsyre til 3 mol av dialkanolamin, oppvarmet for å eliminere vann. Ved omsetning av 3 mol av dimer-syre med 3 mol dietanolamin, ved omsetning ved en temperatur på opptil 162,8°C, dannes halv-amidet som følger where R is an alkali group containing 30 - 54 carbon atoms, R<1> is an alkali group containing 1 - 6 carbon atoms, R'' is an alkali group containing 1 - 6 carbon atoms, R<1>'' is an alkali group containing 0-6 carbon atoms, R1 ' ' 1 is hydrogen or alkyl radicals containing 0-6 carbon atoms, Y is hydrogen or hydroxy and x is an integer from 1 to 20. In the first reaction, a useful ratio between the reactants is approx. 3 moles of dimer fatty acid to 3 moles of dialkanolamine, heated to eliminate water. By reaction of 3 mol of dimer acid with 3 mol of diethanolamine, by reaction at a temperature of up to 162.8°C, the semi-amide is formed as follows

Så blir ca. 3 mol av denne halv-omsatte dimer-syre ytterligere omsatt med ca. 1 mol av et polyalkylen-polyamin, såsom dietylentriamin, ved en kondensasjonsreaksjon under oppvarming for å eliminere 3 mol vann, for å danne amidharpiksen. Then approx. 3 mol of this half-reacted dimer acid further reacted with approx. 1 mole of a polyalkylene polyamine, such as diethylenetriamine, by a condensation reaction under heating to eliminate 3 moles of water, to form the amide resin.

Det generelle forhold for totalt anvendte reaktanterThe general ratio for total reactants used

er ca. 3 mol dimersyre, ca. 3 mol alkanolamin, såsom dietanolamin, og 1 mol polyalkylen-polyamin, såsom dietylentriamin, is approx. 3 moles of dimer acid, approx. 3 moles of alkanolamine, such as diethanolamine, and 1 mole of polyalkylene-polyamine, such as diethylenetriamine,

med et totalt tap av vann på 6 mol. Omsetningen blir utført ved først å veie den nødvendige mengde av dimer-syre og inn-blande en beregnet mengde av dietanolamin for å danne halv-dietanolaminsaltet av dimer-syren. Temperaturen blir øket opp til området ved 168,3°C for å danne halv-amidet av dietanolamin ved avdriving av tilstrekkelig vann, hvilket blir bestemt ved vekt-tapet eller ved måling av kondensert vann. Den diba-siske dimersyre er nå funksjonelt en monobasisk dimersyre. with a total loss of water of 6 mol. The reaction is carried out by first weighing the required amount of dimer acid and mixing in a calculated amount of diethanolamine to form the half-diethanolamine salt of the dimer acid. The temperature is increased up to the range of 168.3°C to form the hemi-amide of diethanolamine by driving off sufficient water, which is determined by the weight loss or by measurement of condensed water. The dibasic dimer acid is now functionally a monobasic dimer acid.

Etter avkjøling til området fra 107,2 til 121,1, blir det der-nest tilsatt en beregnet mengde polyalkylen-polyamin, såsom dietylentriamin, og det blir blandet for å danne halv-amin-saltet av polyalkylen-polyamin, såsom dietylentriamin, med den gjenværende halv-syre-dimer. Polyalkylen-polyaminet, såsom dietylentriamin, bindes opp med 3 halv-syre-dimerer for å danne en heksamer. Igjen økes temperaturen opp til området ved 171,1°C for å avdrive tilstrekkelig vann til å danne de andre halv-amider med polyalkylen-polyaminet såsom dietylentriamin. Det resulterende harpiksprodukt er en heksamer som inneholder 6 aminer pr. molekyl. After cooling to the range of 107.2 to 121.1, a calculated amount of polyalkylene polyamine, such as diethylenetriamine, is next added and mixed to form the semi-amine salt of polyalkylene polyamine, such as diethylenetriamine, with the remaining half-acid dimer. The polyalkylene polyamine, such as diethylenetriamine, is linked up with 3 half-acid dimers to form a hexamer. Again the temperature is increased up to the range of 171.1°C to drive off sufficient water to form the other half-amides with the polyalkylene polyamine such as diethylenetriamine. The resulting resin product is a hexamer containing 6 amines per molecule.

To separate amid-reaksjoner er foretrukket for å danne et så ensartet endelig amidoamin som mulig. Flere forskjellige satser ble fremstilt ved å begynne med 3 forskjellige vektmeng-der av dimer-syre med konstant forhold mellom reaktantene. Two separate amide reactions are preferred to form as uniform a final amidoamine as possible. Several different batches were prepared by starting with 3 different amounts by weight of dimer acid with a constant ratio between the reactants.

Hver gang var det endelige produkt i alt vesentlig det samme. Når støkiometriske mengder av dimer-syre ble nøytralisert med polyalkylenpolyamin, såsom dietylentriamin alene, var det resulterende endelige produkt en randomisert blanding som inneholdt en heksamer som var den substans som hadde lavest molekylvekt, og også andre komplekse substanser som kunne tverrbindes med mye høyere molekylvekter. Each time the final product was essentially the same. When stoichiometric amounts of dimer acid were neutralized with polyalkylene polyamine, such as diethylenetriamine alone, the resulting final product was a randomized mixture containing a hexamer which was the lowest molecular weight substance, and also other complex substances which could be cross-linked with much higher molecular weights.

Når støkiometriske mengder av dimer-syre og dietanolamin blir blandet for å danne halv-amin-saltet, kan randomisert nøytralisering danne noen dinøytraliserte dimerer, og etterlate noe syre unøytralisert, og også danne halv-dimer-syre-saltet. Ved dannelsen av halv-amidet av dietanolamin frembringer imidlertid reaksjonslikevekten et ensartet halv-amid-mellomprodukt. Så snart halv-dietanol-aminamidet er dannet, medfører den etter-følgende tilsetning av polyalkylen-polyamin, såsom dietylentriamin, små komplikasjoner ved oppbinding av disse nå funksjonelt monobasiske dimer-syrer for å danne den fremherskende heksamerharpiks. Dersom det totalt av dietanolamin og polyalkylen-polyamin blir dannet såsom dietylentriaminamider som et kombi-nert siste reaksjonstrinn, kan det foregå uønskede dynamiske forskyvninger av aminene med hensyn til hverandre. Dette vil snarere resultere i en variabel produktblanding fremfor en ensartet heksamerharpiks. When stoichiometric amounts of dimer acid and diethanolamine are mixed to form the half-amine salt, random neutralization can form some dineutralized dimers, leaving some acid unneutralized, also forming the half-dimer acid salt. In the formation of the half-amide from diethanolamine, however, the reaction equilibrium produces a uniform half-amide intermediate. Once the semi-diethanolamine amide is formed, the subsequent addition of polyalkylene polyamine, such as diethylenetriamine, causes slight complications in binding these now functionally monobasic dimer acids to form the predominant hexamer resin. If a total of diethanolamine and polyalkylene polyamine is formed as diethylenetriamine amides as a combined last reaction step, undesirable dynamic displacements of the amines with respect to each other can take place. Rather, this will result in a variable product mix rather than a uniform hexamer resin.

Det skal bemerkes at det på grunn av naturen til reaktantene kan forekomme en viss tverrbinding, enten i det første trinn ved esterdannelse, eller i det annet trinn ved amid-dannelse, spesielt dersom blandingen blir oppvarmet til en høy temperatur i en lang tidsperiode. En viss tverrbinding er ikke skadelig og kan ha visse fordeler. Men overdreven tverrbinding er uønsket, og resulterer i materialer som er uløselige, ikke lett dispergerbare, og vanskelige å behandle. Fagfolk på området kan lett tilveiebringe reaksjonsforhold som angitt for å regulere tverrbindingen etter ønske. It should be noted that due to the nature of the reactants, some cross-linking may occur, either in the first step by ester formation, or in the second step by amide formation, especially if the mixture is heated to a high temperature for a long period of time. Some cross-linking is not harmful and may have certain benefits. However, excessive cross-linking is undesirable, and results in materials that are insoluble, not easily dispersible, and difficult to process. Those skilled in the art can readily provide reaction conditions as indicated to control the cross-linking as desired.

Ved fremstilling av borefluider som inneholder det nye amidoamin-produktet, kan amidoamin-produktet tilsettes ved hvilket som helst fremstillingstrinn til hvilket som helst oljebasert slam. Det er ikke vesentlig å utføre oppfinnelsen ved at amidoamin-produktet i og for seg settes til en blanding av borefluid-ingrediensene. Det kan settes til den organofile leire før leiren tilsettes borefluidet, eller det kan tilsettes under fremstillingen av den organofile leire under omsetningen av leiren med organiske ammoniumsalter. I alle fall er ikke innføringsmetoden av aminoamidet kritisk for å oppnå fordelene med oppfinnelsen. Det er mer effektivt å tilsette amidoaminet som en borefluid-ingrediens sammen med de andre ingredienser for anvendelse i en rekke sammensetninger. In the production of drilling fluids containing the new amidoamine product, the amidoamine product can be added at any production step to any oil-based mud. It is not essential to carry out the invention by adding the amidoamine product per se to a mixture of the drilling fluid ingredients. It can be added to the organophilic clay before the clay is added to the drilling fluid, or it can be added during the production of the organophilic clay during the reaction of the clay with organic ammonium salts. In any case, the method of introduction of the aminoamide is not critical to achieving the benefits of the invention. It is more effective to add the amidoamine as a drilling fluid ingredient along with the other ingredients for use in a variety of compositions.

Ved anvendelse av amidoamin-produktet i boreslam-sammensetninger kan amidoaminet tilsettes som sådant, eller mer foretrukket, i en løsning eller dispersjon. Hvilket som helst av en rekke organiske polare løsningsmidler kan anvendes, innbefattet amin-aldehyder, alkoholer, ketoner, estere, glykol-etere, karbonater, amider, furaner og lignende. Spesielt nyttige er kombinasjoner av minst to forskjellige polare løsnings-midler. En nyttig kombinasjon er en alkoksypolyol, såsom butoksytriglykol, og et alkylenkarbonat, såsom propylenkarbonat. Selv om amidoaminet ikke er løselig i propylenkarbonat, er det iakttatt utmerkede resultater med en kombinasjon av en hovedan-del av alkoksypolyol og alkylenkarbonatet. En blanding av for eksempel 90% butoksytriglykol og 10% propylenkarbonat gav utmerkede resultater. When using the amidoamine product in drilling mud compositions, the amidoamine can be added as such, or more preferably, in a solution or dispersion. Any of a variety of organic polar solvents may be used, including amine aldehydes, alcohols, ketones, esters, glycol ethers, carbonates, amides, furans and the like. Particularly useful are combinations of at least two different polar solvents. A useful combination is an alkoxy polyol, such as butoxytriglycol, and an alkylene carbonate, such as propylene carbonate. Although the amidoamine is not soluble in propylene carbonate, excellent results have been observed with a combination of a major proportion of the alkoxy polyol and the alkylene carbonate. A mixture of, for example, 90% butoxytriglycol and 10% propylene carbonate gave excellent results.

Den mengde av polart løsningsmiddel som anvendes sammen med amidoaminløsningsmidler er slik at en med fluid lettblandet løsning eller dispersjon blir oppnådd. Mengden av løsningsmid-del vil variere, i avhengighet av dets effektivitet ved reduse-ring av viskositeten av amidoaminet, som lett kan bestemmes av fagfolk på området. Ved anvendelse av en blanding av butoksytriglykol og propylenkarbonat, ble 50 vektprosent av amidoamin-produktet oppløst i 50 vektprosent av løsningsmiddel-blandingen funnet å være meget tilfredsstillende. The amount of polar solvent used together with amidoamine solvents is such that a solution or dispersion easily mixed with fluid is obtained. The amount of solvent will vary, depending on its effectiveness in reducing the viscosity of the amidoamine, which can be readily determined by those skilled in the art. Using a mixture of butoxytriglycol and propylene carbonate, 50% by weight of the amidoamine product dissolved in 50% by weight of the solvent mixture was found to be very satisfactory.

Oljebaserte boreslam blir fremstilt med en stor mangfoldighet av sammensetninger og med et stort antall ingredienser, hvilket er velkjent for fagfolk på området. Spesifikke sammensetninger avhenger av tilstanden ved boring av en brønn ved hvilken som helst spesiell tid, f.eks. i avhengighet av dybden, naturen til de strata man støter på og lignende. Sammensetningene i henhold til denne oppfinnelse er rettet mot og spesielt tilpasset til å tilveiebringe forbedrede oljebaserte boreslam som er nyttige under forhold med høy temperatur og høyt trykk, såsom slike som man støter på i dype brønner, hvor mange tidli-gere foreslåtte og anvendte sammensetninger ikke har hatt noen god varmealdring ved drift under slike forhold med høy temperatur og høyt trykk. Oil-based drilling muds are produced with a great variety of compositions and with a large number of ingredients, which is well known to those skilled in the art. Specific compositions depend on the condition when drilling a well at any particular time, e.g. depending on the depth, the nature of the strata encountered and the like. The compositions of this invention are directed to and particularly adapted to provide improved oil-based drilling muds that are useful under conditions of high temperature and high pressure, such as those encountered in deep wells, where many previously proposed and used compositions do not has had some good heat aging when operating under such conditions of high temperature and high pressure.

Oljebaserte slam-sammensetninger beregnet på anvendelse under forhold med høy temperatur (opptil ca. 260°C) og høyt trykk (opptil ca. 1760 kg/cm<2>), kan inneholde en jordolje, et tyngemiddel, et emulgeringsmiddel, et gelatinerings- eller tik-sotropisk middel, salter og et væsketap-reguleringsmiddel, som ingredienser, om ønskes. Vann blir ofte tilsatt, men det kan innføres fra selve formasjonene under boring. Oil-based mud compositions intended for use under conditions of high temperature (up to about 260°C) and high pressure (up to about 1760 kg/cm<2>), may contain a petroleum, a weighting agent, an emulsifying agent, a gelatinizing agent or ticsotropic agent, salts and a fluid loss control agent, as ingredients, if desired. Water is often added, but it can be introduced from the formations themselves during drilling.

Den anvendte olje (kontinuerlig fase) er en jordolje, vanligvis dieselolje eller mineral-tilstoppingsolje, selv om det også kan anvendes lettere oljer, såsom kerosen, eller tyngre oljer, såsom brennstoffolje, hvitolje, råolje og lignende. Oppfinnelsen er spesielt nyttig med lav-aromatiske oljer med lav viskositet, dieselolje nr. 2 og mineral-tilstoppingsoljer. The oil used (continuous phase) is a petroleum oil, usually diesel oil or mineral plug oil, although lighter oils, such as kerosene, or heavier oils, such as fuel oil, white oil, crude oil and the like may also be used. The invention is particularly useful with low-aromatic, low-viscosity oils, No. 2 diesel oil, and mineral plugging oils.

Dersom vann anvendes, er mengden vanligvis liten, men selv om det vanligvis er mindre enn 10 vektprosent, kan det under visse forhold være til stede så store mengder som ca. 60 volumprosent . If water is used, the amount is usually small, but although it is usually less than 10% by weight, under certain conditions it may be present in amounts as large as approx. 60 percent by volume.

Emulgeringsmidler, både inverterte og fuktemidler, inkluderer slike som vanligvis anvendes, innbefattet alkali- og jordalkali-metallsalter av fettsyrer, harpiks, talloljesyrer, Emulsifiers, both inverts and wetting agents, include those commonly used, including alkali and alkaline earth metal salts of fatty acids, resins, tallow acids,

de syntetiske emulgeringsmidler, såsom alkylaromatiske sulfonater, aromatiske alkylsulfonater, langkjedede sulfonater, oksy-derte talloljer, karboksylerte 2-alkyl-imidazoliner, imidazolin-salter, amidoaminer, alkoksyfenoler, polyalkoksyalkoholer, alkylfenoler, høymolekylære alkoholer og lignende. the synthetic emulsifiers, such as alkyl aromatic sulfonates, aromatic alkyl sulfonates, long chain sulfonates, oxidized tall oils, carboxylated 2-alkyl imidazolines, imidazoline salts, amidoamines, alkoxyphenols, polyalkyl alcohols, alkylphenols, high molecular weight alcohols and the like.

Vannløselige salter som ofte tilsettes sammensetningene er vanligvis saltløsnings-salter, såsom natriumklorid, kalium-klorid, natriumbromid, kalsiumklorid, mer foretrukket, og lignende, vanligvis i en vannløsning. Formasjons-saltløsninger og sjøvann kan anvendes. Disse salter blir tilsatt for å regulere det osmotiske trykk i sammensetningene om dette er nødven-dig i henhold til boreforholdene. Water-soluble salts which are often added to the compositions are usually saline salts, such as sodium chloride, potassium chloride, sodium bromide, calcium chloride, more preferably, and the like, usually in an aqueous solution. Formation salt solutions and seawater can be used. These salts are added to regulate the osmotic pressure in the compositions if this is necessary according to the drilling conditions.

Tyngematerialer, om slike anvendes, inkluderer slike materialer som kalsiumkarbonat, silikater, leire og lignende, men er mer foretrukket tunge materialer såsom baryttene, speil-hematitt, jernmalmer, sideritt, ilmenitt, blyglans og lignende. Heavy materials, if used, include such materials as calcium carbonate, silicates, clays and the like, but are more preferably heavy materials such as the barytes, specular hematite, iron ores, siderite, ilmenite, lead luster and the like.

Oljeslammene vil vanligvis bli sammensatt til å veieThe oil muds will usually be compounded to weigh

fra mer enn ca. 0,84 (intet tyngemiddel) til ca. 2,64 g/cm<3>med slam. Området er vanligvis fra ca. 1,20 til 2,16 g/cm<3>. Vann-innholdet vil vanligvis være fra 0 til 60 volumprosent. from more than approx. 0.84 (no gravity) to approx. 2.64 g/cm<3> with sludge. The area is usually from approx. 1.20 to 2.16 g/cm<3>. The water content will usually be from 0 to 60 percent by volume.

De tiksotropi ske fortyknings- og gelatineringsmidlerThe thixotropic thickening and gelatinizing agents

som anvendes i mange oljeslam-sammensetninger er organofil leire. Den anvendte leire kan være hvilken som helst av dem som har vesentlig base-utbyttende kapasitet. En stor mangfoldighet av slike materialer er kjent for fagfolk på området, innbefattet Wyoming-bentonitt, montmorillonitt, hektoritt, attapulgitt, illitt, fullers-jord, beidillitt, saponitt, vermikulitt, zeo-litter og lignende. Svellende Wyoming-bentonitt og hektoritt blir vanligvis anvendt. Selv om amidoaminene i henhold til denne oppfinnelse er spesielt effektive når de anvendes sammen med leire, så øker de også gelstyrken til sammensetninger som ikke inneholder leire. which is used in many oil mud compositions is organophilic clay. The clay used may be any of those having substantial base-yielding capacity. A wide variety of such materials are known to those skilled in the art, including Wyoming bentonite, montmorillonite, hectorite, attapulgite, illite, fuller's earth, beidillite, saponite, vermiculite, zeolite, and the like. Swelling Wyoming bentonite and hectorite are commonly used. Although the amidoamines according to this invention are particularly effective when used together with clay, they also increase the gel strength of compositions that do not contain clay.

For å oppnå den ønskede organofile leire blir de svellende bentonitter og hektoritter omsatt med funksjonelle organiske forbindelser, hvilket er velkjent på fagområdet. Den mengde av organisk forbindelse som anvendes vil avhenge av reaktiviteten til den anvendte leire, men er vanligvis fra ca. In order to achieve the desired organophilic clay, the swelling bentonites and hectorites are reacted with functional organic compounds, which is well known in the field. The amount of organic compound used will depend on the reactivity of the clay used, but is usually from approx.

50 til 300 milliekvivalenter av f.eks. et organisk ammoniumsalt pr. 100 gram leire. Omsetningen blir vanligvis utført i vann, og den behandlede leire blir separert og tørket. Det anvendes vanligvis onium-forbindelser, såsom organiske ammoniumsalter, såsom kvaternære ammoniumsalter som har strukturfor- 50 to 300 milliequivalents of e.g. an organic ammonium salt per 100 grams of clay. The reaction is usually carried out in water, and the treated clay is separated and dried. Onium compounds are usually used, such as organic ammonium salts, such as quaternary ammonium salts which have structural

melen the flour

hvor R 1er alkylgrupper som inneholder 1 - 20 karbonatomer, where R 1 is alkyl groups containing 1 - 20 carbon atoms,

2 3 2 3

R er alkylgrupper som inneholder 1 - 20 karbonatomer, R er alkylgrupper som inneholder 1 - 20 karbonatomer, R 4 er alkylgrupper som inneholder 1 - 20 karbonatomer, og minst én av R are alkyl groups containing 1 - 20 carbon atoms, R are alkyl groups containing 1 - 20 carbon atoms, R 4 are alkyl groups containing 1 - 20 carbon atoms, and at least one of

12 3 4 12 3 4

R , R , R eller R inneholder minst 12 karbonatomer, og M er Cl, Br, I, OH, S04. Typiske reaktanter inkluderer slike som inneholder kvaternære ammoniumkationer valgt fra gruppen bestående av trimetyloktadecylammonium, dimetyldihydrogenert talg-ammonium, metylbenzyl-dikokos-ammonium, metyl-trihydroge-nert talg-ammonium, metylbenzyldihydrogenert talg-ammoniumklorid og lignende. Beskrivelser av fremstilling av typisk organofil leire kan finnes i US-patentskriftene nr. 2 966 506, 4 105 578, 4 382 868 og 4 425 244. R , R , R or R contain at least 12 carbon atoms, and M is Cl, Br, I, OH, SO 4 . Typical reactants include those containing quaternary ammonium cations selected from the group consisting of trimethyloctadecylammonium, dimethyldihydrogenated tallow ammonium, methylbenzyl dicoco ammonium, methyl trihydrogenated tallow ammonium, methylbenzyl dihydrogenated tallow ammonium chloride and the like. Descriptions of the preparation of typical organophilic clay can be found in US Patent Nos. 2,966,506, 4,105,578, 4,382,868 and 4,425,244.

Innholdet av organofil leire i oljeslam-sammensetninger vil variere inverst med densiteten til oljeslammet. Innholdet av organoleire kan ligge i området fra ca. 11,34 til 13,61 kg/ fat i slam med lave densiteter, til nesten 0 i slam med høye densiteter. Det vil vanligvis bli anvendt en mengde på fra ca. 0,91 til ca. 6,80 kg leire pr. fat med slam. Den grad av sus-pensjon eller hullrensing som er nødvendig eller blir anmodet om, vil ha virkning for leire-konsentrasjonen, hvilket er velkjent på fagområdet. The content of organophilic clay in oil sludge compositions will vary inversely with the density of the oil sludge. The content of organoclay can range from approx. 11.34 to 13.61 kg/barrel in low density muds, to almost 0 in high density muds. A quantity of from approx. 0.91 to approx. 6.80 kg of clay per barrel of sludge. The degree of suspension or hole cleaning that is required or requested will have an effect on the clay concentration, which is well known in the art.

Amidoaminet som anvendes i de følgende eksempler ble fremstilt ved å omsette 3 mol av UNIDYME 14 dimer-syre, et talloljederivat, 96% dimersyre av C10-umettede syrer (oljesyre), 3% trimer-syre, 1% monomer, syretall 195 og forsåpningstall 200, densitet ved 25°C på 0,95, med 3 mol av dietanolamin (DEA) ved oppvarming av blandingen opptil 168,3°C for å danne halvami-det av DEA. Halv-dietanolamin-produktet av dimersyren ble så avkjølt til 107,2 til 121,1°C, 1 mol av dietylentriamin ble satt til de 3 mol av halv-dimersyren og temperaturen ble øket til 171,1°C for å danne amidoamin-heksamerharpiksen. 50 vektdeler av heksamerharpiksen ble oppløst i 45 vektdeler av butoksytriglykol og 5 vektdeler av propylenkarbonat. Denne løsning blir betegnet AA for enkelhetens skyld. The amidoamine used in the following examples was prepared by reacting 3 moles of UNIDYME 14 dimer acid, a tall oil derivative, 96% dimer acid of C10-unsaturated acids (oleic acid), 3% trimer acid, 1% monomer, acid number 195 and saponification number 200, density at 25°C of 0.95, with 3 moles of diethanolamine (DEA) by heating the mixture up to 168.3°C to form the semi-amide of DEA. The half-diethanolamine product of the dimer acid was then cooled to 107.2 to 121.1°C, 1 mole of diethylenetriamine was added to the 3 moles of the half-dimer acid and the temperature was raised to 171.1°C to form the amidoamine- the hexamer resin. 50 parts by weight of the hexamer resin was dissolved in 45 parts by weight of butoxytriglycol and 5 parts by weight of propylene carbonate. This solution is denoted AA for simplicity.

Den organofile leire som ble anvendt i eksemplene varThe organophilic clay used in the examples was

en kommersiell leire fremstilt ved å omsette en svellende Wyoming-bentonitt-leire (smektitt) i vann med ca. 50 milliekvivalenter pr. 100 g leire av dimetyl-ditalg-ammoniumklorid, sepa-rere leiren og tørke. a commercial clay prepared by reacting a swelling Wyoming bentonite clay (smectite) in water with approx. 50 milliequivalents per 100 g clay of dimethyl-di-tallow-ammonium chloride, separate the clay and dry.

I de følgende eksempler ble det fremstilt et borefluidIn the following examples, a drilling fluid was produced

på 1,08 g/cm<3>og et på 1,44 g/cm<3>ved anvendelse av olje med lav viskositet, i henhold til den følgende oppskrift: of 1.08 g/cm<3> and one of 1.44 g/cm<3> when using low viscosity oil, according to the following recipe:

De følgende spesifikke eksempler viser utførelse av The following specific examples show execution of

og fordeler med oppfinnelsen. Plastisk viskositet, flytegrense og gelstyrker ble bestemt med et Fann-viskosimeter. Flytegrensen blir angitt i kilo pr. 100 m<2>, den plastiske viskositet i centipoises (cP) og gelstyrken som kg/100m<2>. and advantages of the invention. Plastic viscosity, yield strength and gel strengths were determined with a Fann viscometer. The buoyancy limit is indicated in kilograms per 100 m<2>, the plastic viscosity in centipoises (cP) and the gel strength as kg/100m<2>.

EKSEMPEL IEXAMPLE I

En typisk oljeslam-sammensetning med lav viskositet,A typical low viscosity oil mud composition,

1,08 g/cm<3>, ble fremstilt som beskrevet ovenfor. Denne sammensetning hadde behov for tilsetning av 6,80 kg av organofil leire pr. fat av sammensetning for å oppnå et fluid med fullgode reologiske egenskaper for anvendelse som borefluid. 1.08 g/cm<3>, was prepared as described above. This composition required the addition of 6.80 kg of organophilic clay per barrel of composition to obtain a fluid with excellent rheological properties for use as a drilling fluid.

20 vektprosent av leiren ble erstattet med AA ved én utførelse, og ved en annen utførelse var den tilsatte leire-mengden på 4,08 kg sammen med 1,36 kg av AA. Den plastiske viskositet (PV), flytegrensen (YP), 10 sekunders gel (10<1>) og 10 minutters gel (10 '') ble bestemt, og er angitt i tabell I. 20% by weight of the clay was replaced with AA in one embodiment, and in another embodiment the amount of clay added was 4.08 kg together with 1.36 kg of AA. The plastic viscosity (PV), yield point (YP), 10 second gel (10<1>) and 10 minute gel (10'') were determined and are listed in Table I.

Ved å erstatte 20% av leiren med AA ble den plastiske viskositet værende omtrent konstant, mens flytegrensen og gelstyrkene ble vesentlig øket slik at borefluidet ble sterkt forbedret, By replacing 20% of the clay with AA, the plastic viscosity remained approximately constant, while the yield strength and gel strengths were significantly increased so that the drilling fluid was greatly improved,

og ble et mer nyttig og mangesidig materiale.and became a more useful and versatile material.

EKSEMPEL IIEXAMPLE II

Organofil leire blir anvendt i borefluider for å utvikle flytegrense og gelstyrke i vedvarende anvendte fluider. Det er ønskelig at dette kan gjøres med en minimal virkning på den plastiske viskositet. En serie av sammensetninger basert på 1,44 kg/cm<3>av et oljeslamfluid med lav viskositet ble fremstilt ved anvendelse av økende mengder av organofil leire, og som sammenligning, de mengder av den organofile leire og AA som var nødvendig for å oppnå den samme flytegrense. Disse data er angitt i tabell II. Organophilic clay is used in drilling fluids to develop yield strength and gel strength in continuously used fluids. It is desirable that this can be done with a minimal effect on the plastic viscosity. A series of compositions based on 1.44 kg/cm<3> of a low viscosity oil mud fluid was prepared using increasing amounts of organophilic clay and, for comparison, the amounts of the organophilic clay and AA necessary to obtain the same yield point. These data are set out in Table II.

I hvert tilfelle tilveiebrakte fra 1/3 til 1/2 så meget av blandingen av organofil leire og AA den samme flytegrense som de vesentlig større mengder av organofil leire anvendt alene. Dette bidrar til lettere fremstilling og et mindre kostbart borefluid, på grunn av at det anvendes mindre leire, og kreves kortere tid og mindre energi for å fremstille sammensetningene enn med slike som inneholder de større mengder av organofil leire. In each case, from 1/3 to 1/2 as much of the mixture of organophilic clay and AA provided the same yield strength as the substantially larger amounts of organophilic clay used alone. This contributes to easier production and a less expensive drilling fluid, due to the fact that less clay is used, and shorter time and less energy are required to produce the compositions than with those containing larger amounts of organophilic clay.

Ved anvendelse av AA i sammensetningene oppnås en tyde-lig forskjell i den plastiske viskositet og gelstyrker (10 se-kunder) for borefluidene beskrevet i tabell II, fremstilt med leire/AA-kombinasjonen, sammenlignet med slike som ble dannet med organofil leire alene. Disse data er angitt i tabell III. Jo lavere den plastiske viskositet for en ekvivalent flytegrense er, desto mer nyttig er borefluidet. De lavere vikso-siteter for borefluidene som inneholder leire/AA-kombinasjonen fremgår klart av denne tabell. Forhøyede gelstyrker for de fluider som inneholder AA/leire-kombinasjoner, er også vist. By using AA in the compositions, a clear difference is achieved in the plastic viscosity and gel strengths (10 seconds) for the drilling fluids described in Table II, prepared with the clay/AA combination, compared to those formed with organophilic clay alone. These data are set out in Table III. The lower the plastic viscosity for an equivalent yield strength, the more useful the drilling fluid. The lower viscosities for the drilling fluids containing the clay/AA combination are clear from this table. Increased gel strengths for the fluids containing AA/clay combinations are also shown.

EKSEMPEL IIIEXAMPLE III

AA kan tilsettes borefluid-sammensetningen som et separat og uavhengig additiv. Det kan forhåndsblandes med den organofile leire, eller det kan anvendes som et råmateriale i kombinasjon med det kvaternære ammoniumsalt ved fremstilling av den organofile leire. I dette eksempel ble 5 vektprosent, basert på vekten av det endelige produkt, av AA blandet med det kvaternære ammoniumsalt og denne blanding ble satt til bentonitt for å danne en forbedret organofil leire. En olje-slam-sammensetning av olje med lav viskositet (CONOCO LVT), med en vekt på 1,44 kg/cm<3>, ble blandet (1) med 5,44 kg/fat av en kommersiell organofil leire og (2) med 5,44 kg/fat av den AA-modifiserte organofile leire. Egenskapene for de to sammensetningene er angitt i tabell IV. AA can be added to the drilling fluid composition as a separate and independent additive. It can be pre-mixed with the organophilic clay, or it can be used as a raw material in combination with the quaternary ammonium salt when producing the organophilic clay. In this example, 5% by weight, based on the weight of the final product, of AA was mixed with the quaternary ammonium salt and this mixture was added to bentonite to form an improved organophilic clay. An oil-slurry composition of low viscosity oil (CONOCO LVT), weighing 1.44 kg/cm<3>, was mixed (1) with 5.44 kg/barrel of a commercial organophilic clay and (2 ) with 5.44 kg/barrel of the AA-modified organophilic clay. The properties of the two compositions are given in Table IV.

Fordelene og de sterkt forbedrede borefluider er åpenbare fra de forbedrede flytegrenser og gelstyrker oppnådd med den organofile leire som inneholdt AA, sammenlignet med sammensetninger som inneholdt leiren uten AA. The benefits and greatly improved drilling fluids are evident from the improved yield strengths and gel strengths achieved with the organophilic clay containing AA, compared to compositions containing the clay without AA.

De nye amidoaminer i henhold til denne oppfinnelse er spesielt nyttige ved forbedring av egenskapene for oljeslam-sammensetninger hvor det anvendes oljer med lavt aromatisk innhold og med lav viskositet. I f.eks. sammensetninger hvor det anvendes dieselolje kan 4,35 kg/fat av organofil leire være nødvendig for å tilveiebringe en flytegrense på 73,2, The new amidoamines according to this invention are particularly useful in improving the properties of oil sludge compositions where oils with a low aromatic content and with a low viscosity are used. In e.g. compositions where diesel oil is used, 4.35 kg/barrel of organophilic clay may be necessary to provide a yield strength of 73.2,

mens den samme sammensetning, ved anvendelse av en olje med lav viskositet, ville behøve 9,53 kg/fat med organofil leire for å oppnå den samme flytegrense. Et mer alvorlig problem med oljer med lav viskositet er at slike sammensetninger utvikler gelstyrker med en saktere hastighet enn de utvikler flytegrenser. Den hastighet hvormed gelstyrkene kan utvikles i oljer med lav viskositet er ca. 1/5 av den som er mulig for dieseloljer. I de sammensetninger som er beskrevet er det med andre ord slik at dersom net behøves en gelstyrke på 73,2 i en olje med lav viskositet, kan det være nødvendig med 18,14 kg/fat av organofil leire, men før denne konsentrasjon ville oppnås, ville fluidet bli for vanskelig å pumpe. while the same composition, using a low viscosity oil, would need 9.53 kg/barrel of organophilic clay to achieve the same yield strength. A more serious problem with low viscosity oils is that such compositions develop gel strengths at a slower rate than they develop yield strengths. The rate at which the gel strengths can develop in oils with low viscosity is approx. 1/5 of what is possible for diesel oils. In other words, in the compositions described, if a gel strength of 73.2 is required in a low-viscosity oil, 18.14 kg/barrel of organophilic clay may be required, but before this concentration would be achieved , the fluid would be too difficult to pump.

Amidoaminene i henhold til denne oppfinnelse kan anvendes for å forbedre ytelsen ved lav temperatur av organofil leire, de kan virke additivt eller synergistisk, i avhengighet av konsentrasjonen, sammen med leire for å danne høyere flytegrenser og utvikle gelstyrker raskere, mens det samtidig opprettholdes rave plastiske viskositeter, hvilket frembringer et mer skjær-tynnende fluid. Selv om disse fordeler er spesielt verdifulle ved anvendelser hvor det benyttes oljer med lav viskositet, så er amidoaminene nyttige sammen med, og forbedrer ytelsen for, oljeslam som inneholder hvilken som helst hydrokar-bonolje, innbefattet dieseloljer, mineraltilstoppingsoljer og lignende. I tillegg til skjærtynnende egenskaper oppnås det forbedringer i tiksotropiske egenskaper når de definerte amidoaminer anvendes. Viktig er også den reduserte temperatur-avhengighet for sammensetninger som inneholder amidoaminene. For innledningsvis å utvikle optimale reologiske egenskaper, men også ha tilfredsstillende aldrede egenskaper, kan det anven des et forhold på ca. 2:1 for leire til AA. Dersom det innledningsvis ikke kreves høyere reologi, vil det være foretrukket med et forhold på 4:1. Lavere eller høyere forhold kan anvendes, i avhengighet av de spesielle krav for borefluid-omgivel-sene. The amidoamines of this invention can be used to improve the low temperature performance of organophilic clays, they can act additively or synergistically, depending on the concentration, together with clays to form higher yield strengths and develop gel strengths more quickly, while at the same time maintaining rave plastic viscosities, producing a more shear-thinning fluid. Although these advantages are particularly valuable in applications where low viscosity oils are used, the amidoamines are useful with, and improve the performance of, oil sludges containing any hydrocarbon oil, including diesel oils, mineral plugging oils, and the like. In addition to shear-thinning properties, improvements in thixotropic properties are achieved when the defined amidoamines are used. Also important is the reduced temperature dependence for compositions containing the amidoamines. To initially develop optimal rheological properties, but also to have satisfactory aged properties, a ratio of approx. 2:1 for clay to AA. If a higher rheology is not initially required, a ratio of 4:1 would be preferred. Lower or higher ratios can be used, depending on the particular requirements for the drilling fluid environment.

Claims

1. Amidoamine, characterized in that it has the formula

where R is an alkali group containing 30 - 45 carbon atoms, R' and R1 1 are alkali groups containing 1 - 6 carbon atoms, R <1>,<1> is an alkali group containing 0-6 carbon atoms, R''' <1> is hydrogen or alkyl radicals containing 0-6 carbon atoms, Y is hydrogen or hydroxy, and x is an integer from 1 to 20.

2. Amidoamine according to claim 1, characterized in that R contains 36 carbon atoms, R1 1 and R" <1> contains 2-3 carbon atoms, R' contains 2 carbon atoms, Y is OH and R1 1 ' ' is hydrogen.

3. Amidoamine according to claim 2, characterized in that R <1> ' and R <1> ' <1> contain 2 carbon atoms.

4. Amidoamine according to claim 1, characterized in that R is an alkaline residue in a dicarboxylic or tricarboxylic acid containing 36 - 54 carbon atoms, R' <1> and R11 1 are alkaline residues in dialkanolamines containing 1 - 6 carbon atoms, and R <1> is an alkaline residue in a polyalkylamine containing 1 - 6 carbon atoms.

5. Amidoamine according to claim 4, characterized in that R originates from a dimer acid, R' <1> and R11 1 originate from diethanol or dipropanol amine, and R <1> originates from a polyethylene polyamine containing at least 3 nitrogen atoms.

6. Amidoamine according to claim 5, characterized in that the polyalkylene polyamine is diethylenetriamine.

7. Amidoamine according to claim 5, characterized in that the polyalkylene polyamine is triethylenetetraamine.

8. Amidoamine according to claim 5, characterized in that the polyalkylene polyamine is tetraethylenepentamine.

9. Amidoamine according to claim 5, characterized in that the polyalkylene polyamine is pentaethylenehexamine.

10. Oil-based drilling mud composition, characterized in that it contains an amidoamine having the formula

where R is an alkali group containing 30 - 54 carbon atoms, R' and R1 1 are alkali groups containing 1 - 6 carbon atoms, R <1> '' is an alkali group containing 0-6 carbon atoms, R <1> ' <11> is hydrogen or alkyl radicals containing 0-6 carbon atoms, Y is hydrogen or hydroxy, and x is an integer from 1 - 20.

11. Oil-based drilling mud compositions according to claim 10, characterized in that they comprise a ground oil, an emulsifier, a gelatinizing agent, a weighting agent, and where R contains 36 carbon atoms, R' <1> and R'' <1> contain 2-3 carbon atoms, R <1> contains 2 carbon atoms, Y is OH, and R 1 11 1 is hydrogen.

12. Oil-based drilling mud compositions according to claim 1 1, characterized in that they comprise a petroleum, an emulsifier, water-soluble salts, a gelatinizing agent and a weighting agent, and where R' <1> and R <1> " contain 2 carbon atoms.

13. Oil-based drilling mud compositions according to claim 10, characterized in that the petroleum is diesel oil, the emulsifier is a fatty acid emulsifier, the water-soluble salts are sodium or calcium chloride dissolved in water, the gelatinizing agent is an organophilic clay, the heavy materials are barite or an iron ore, and that R contains 36 carbon atoms, R' ' and R" 1 contain 2-3 carbon atoms, R' contains 2 carbon atoms, Y is oH, and R" " is hydrogen.

14. Oil-based drilling mud compositions according to claim 13, characterized in that R is an alkaline residue in a dicarboxylic or tricarboxylic acid containing 36 - 54 carbon atoms, R <11> and R' <1> ' are alkaline residues in dialkanolamines containing 1 - 6 carbon atoms, and R <1> is an alkaline residue in a polyalkylamine containing 1 - 6 carbon atoms.

15. Oil-based drilling mud compositions according to claim 13, characterized in that the crude oil is low-aromatic oil with low viscosity, the emulsifier is a fatty acid emulsifier, the water-soluble salts are sodium or calcium chloride dissolved in water, the gelatinizing agent is an organophilic clay, the heavy materials are barite or an iron ore, and where R contains 36 carbon atoms, R' <1> and R' <11> contain 2 - 3 carbon atoms, R' contains 2 carbon atoms, Y is OH, and R <1> ' <1> ' is hydrogen.

16. Oil-based drilling mud compositions according to claim 15, characterized in that R is an alkaline residue in a dicarboxylic or tricarboxylic acid containing 36 - 54 carbon atoms, R' <1> and R" 1 are alkaline residues in dialkanolamines containing 1 - 6 carbon atoms, and R is an alkaline residue in a polyalkylamine containing 1 - 6 carbon atoms.

17. Method by which an oil-based drilling mud is introduced into a well, characterized by the step comprising adding to the oil-based drilling mud an amidoamine with the formula

where R is an alkali group containing 30 - 54 carbon atoms, R' and R" are alkali groups containing 1 - 6 carbon atoms, R<11> ' is an alkali group containing 0-6 carbon atoms, R<1> ' <1> ' is hydrogen or alkyl radicals containing 0-6 carbon atoms, Y is hydrogen or hydroxy, and x is an integer from 1 to 20.

18. Method according to claim 11, characterized in that R contains 36 carbon atoms, R1' and R"' contain 2-3 carbon atoms, R' contains 2 carbon atoms, Y is OH, and R"" is hydrogen.

19. Method according to claim 18, where an oil-based drilling mud is introduced into a well, characterized by the step comprising adding to the oil-based sludge an amidoamine in which R' 1 and R"' contain 2 carbon atoms.

20. Method according to claim 19, characterized in that R is an alkali residue in a dicarboxylic or tricarboxylic acid containing 36 - 54 carbon atoms, R'' and R" 1 are alkali residues in dialkanolamines containing 1 - 6 carbon atoms, and R' is an alkaline residue in a polyalkylamine containing 1-6 carbon atoms.

21. Process according to claim 20, characterized in that R originates from a dimer acid, R' 1 and R1 1' originate from diethanol or dipropanol amine and R' originates from a polyethylene polyamine containing at least 3 nitrogen atoms.

22. Gelatinizing agent, characterized in that it comprises an organophil clay and an amidoamine having the formula

where R is an alkali group containing 30 - 54 carbon atoms, R' and R1 ' are alkali groups containing 1 - 6 carbon atoms, R <1> '' is an alkali group containing 0-6 carbon atoms, R' <1> ' <1> is hydrogen or alkyl radicals containing 0-6 carbon atoms, Y is hydrogen or hydroxy, and x is an integer from 1 - 20.

23. Gelatinizing agent according to claim 22, characterized in that it comprises an organophilic clay and amidoamine whereby R contains 36 carbon atoms, R1 ' and R" <1> contain 2-3 carbon atoms, R' contains 2 carbon atoms, Y is OH, and R1 ' 1 1 is hydrogen.

24. Gelatinizing agent according to claim 22, characterized in that it comprises an organophilic clay and an amidoamine whereby R is the alkali residue in a dicarboxylic or tricarboxylic acid containing 36 - 54 carbon atoms, R1 ' and R1 1 ' are alkali residues in dialkanolamines containing 1 - 6 carbon atoms, and R' is the alkali residue in a polyalkylamine containing 1 - 6 carbon atoms.

25. Gelatinizing agent according to claim 22, characterized in that the organophilic clay is a reaction product of a smectite clay and a quaternary ammonium salt.

26. Gelatinizing agent according to claim 25, characterized in that the weight ratio between organophilic clay and amidoamine is from approx. 0.1:10 to 10:0.1.

27. Gelatinizing agent according to claim 26, characterized in that R contains 36 carbon atoms, R'' and R11' contain 2-3 carbon atoms, R' contains 2 carbon atoms, Y is OH, and R1''' is hydrogen.

28. Gelatinizing agent according to claim 27, characterized in that R" and R" 1 contain 2 carbon atoms.