DE3129543A1

DE3129543A1 - Verfahren zur herstellung einer viskosen homogenen waessrigen loesung in einem bohrloch und bohrfluessigkeit

Info

Publication number: DE3129543A1
Application number: DE19813129543
Authority: DE
Inventors: Lonnie Daniel 77462 Chapel Hill Tex. Hoover; Roy Francis 77035 Houston Tex. House
Original assignee: NL Industries Inc
Current assignee: NL Industries Inc
Priority date: 1980-08-08
Filing date: 1981-07-27
Publication date: 1982-03-25
Also published as: FR2488325A1; IT1137819B; CA1168427A; GB2085048A; FR2488325B1; NO812494L; AU7246481A; MX158191A; GB2085048B; AU547470B2; NL8103523A; IT8123407A0; JPS5753584A

Description

3Ί29543

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Viskosität wässriger Lösungen und zur Verminderung des Verlustes solcher Lösungen. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf gemäß diesem Verfahren hergestellte Bohrf lüss-igkeiten.

Verdickte wässrige Medien, insbesondere lösliche Salze enthaltende Medien, werden in großem Umfang als Hilfsflüssigkeiten verwendet. Beispiele hierfür sind Flüssigkeiten zum Bohren, Bearbeiten von Werkstoffen, Endbehandeln von Oberflächen, Bearbeiten von unterirdischen Formationen, Ausfüllen von Zwischenräumen, Beseitigen von Löchern, für Stopfbüchsenpackurigen sowie andere Flüssigkeiten, in denen eine Erhöhung der Viskosität erwünscht ist.

Es ist bekannt, hydrophile Polymere, wie Hydroxyäthylceliulose (HEC) und synthetische Biopolymere (hergestellt durch Fermentation von Kohlenhydraten) als Verdickungsmittel.für wässrige Medien einzusetzen, die als Bohrflüssigkeiten dienen. Jedoch werden solche Polymere in bestimmten wässrigen Systemen ohne höhere Temperaturen und/oder das Einmischen unter hohen Scherkräften nicht über längere Zeiträume gut hydratisiert, solvatisiert oder dispergiert. Z^B. werden Polymere der Hydroxyäthylcellulose bei Umgebungstemperatur in wässrigen Lösungen schlecht hydratisiert, solvatisiert oder dispergiert, wenn die Lösung ein

^ou oder mehrere wasserlösliche Salze mit mehrwertigen Kationen enthält, wie es bei als Bohrflüssigkeiten dienenden schweren Lösungen mit einer Dichte von über 1,402 g/cm³ (11,7 ppg) der Fall ist. Andere Polymere, wie die vorgenannten synthetischen Biopolymere, er-

fordern höhere Temperaturen sogar bei Lösungen mit geringerer Dichte. In vielen Fällen des Bearbeitens

von Oberflächen gestattet die zur Herstellung der Hilfsflüssigkeit vorhandene Vorrichtung nur schwierig ein Mischen bei höherer Temperatur. Wenn eine Bohrflüssigkeit feststofffrei gewünscht wird, z.B. für gewisse Fertigstellungsarbeiten, kann die Flüssigkeit nicht in dem heißen Bohrloch im Kreislauf geführt werden, um ihre Temperatur zu erhöhen. Deshalb ist es allgemein üblich, die Flüssigkeit im Bohrloch an der gewünschten Stelle, wo die Arbeit ausgeführt werden soll, "punktförmig" einzusetzen. Die Temperatur im Bohrloch reicht aus, das Polymer hydratisieren zu lassen, wenn die Flüssigkeit ein oder mehrere hydrophile Polymere enthält .

Jedoch hat sich gezeigt, daß häufig das Polymer einen Klumpen oder eine Ansammlung von hydratisiertem Polymer bildet, worin eine große Menge des Polymers enthalten ist. Dieses Agglomerat von hydratisiertem Polymer verhindert nicht nur die Erhöhung der Viskosität der Salzlösung durch das Polymer und/oder die Verminderung des Flüssigkeitsverlusts, sondern kann auch die Perforationen in der Bohrung verstopfen und dort Pfropfen bilden, wenn die Flüssigkeit zum Zirkulieren aus der

25 Bohrung herausgeführt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren anzugeben, gemäß dem in einem Bohrloch ein homogenes wässriges Medium hergestellt werden kann, ^ das ein oder mehrere hydrophile Polymere enthält, die bei Umgebungstemperatur in dem wässrigen Medium nicht hydratisieren.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine wässrige poly-

merhaltige Bohrflüssigkeit anzugeben, die beim statischen Altern innerhalb eines Bohrlochs eine homogene

Dispersion von hydratisiertem Polymer ergibt.

Eine Ausfuhrungsform der Erfindung bezieht sich auf c ein Verfahren zur Herstellung einer viskosen homogenen wässrigen Lösung in einem Bohrloch, wobei eine Lösung mit einem hydrophilen Polymer versetzt wird_f das die Viskosität der Lösung bei Umgebungstemperatur erhöht. Außerdem wird der Lösung ein hydrophiles Polymer zugegeben, das die Viskosität der Lösung bei Umgebungstemperatur nicht sehr erhöht, jedoch bei höherer Temperatur unter Erhöhung der Viskosität der Lösung hydratisiert. Die polymerhaltige Lösung wird durchgemischt, um ihre Viskosität zu erhöhen, und dann an die gewünschte Stelle im Bohrloch gempumpt. Dort wird die Lösung gealtert, um aufgrund der höheren Bohrlochtemperatur beide Polymere vollständig in der Lösung hydratisieren zu lassen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Bohrflüssigkeit zur Verfügung gestellt, die sich dadurch auszeichnet, daß sie durch Altern bei einer höheren Temperatur eine viel höhere Viskosität aufweist als vor dem Altern. Die Bohrflüssigkeit enthält eine . wässrige Lösung, ein hydrophiles Polymer, das bei Umgebungstemperatur die Viskosität der Lösung nicht sehr erhöht, jedoch bei höherer Temperatur in der Lösung hydratisiert und deren Viskosität anhebt, sowie ein hydrophiles Polymer, das bereits bei Umgebungstemperatur in der Lösung hydratisiert und deren Viskosität ansteigen läßt, wobei die Menge des letztgenannten Polymers genügend groß ist, um das erstgenannte (bei Umgebungstemperatur nicht hydratisierte) Polymer zu suspendieren.

Die erfindungsgemäße Bohrflüssigkeit erfordert eine wässrige Lösung, ein erstes hydrophiles Polymer (nachfolgend EHP), das bei Umgebungstemperatur in der Lösung nicht sehr hydratisiert und die Viskosität der 'Lösung kaum erhöht, jedoch bei höherer Temperatur hydratisiert und die Viskosität der Lösung anhebt, sowie ein zweites hydrophiles Polymer (nachfolgend ZHP), das bei Umgebungstemperatur hydratisiert und die Viskosität der Lösung erhöht. Auf diese Weise verleiht das ZHP der Lösung eine Anfangsviskosität, bei der das EHP derart suspendiert wird, daß. das EHP nicht in Form eines Agglomerats von Teilchen hydratisiert, das von der Lösung getrennt ist, wenn sie bei erhöhter Temperatur statisch gealtert wird.

Die wässrige Lösung kann jede Lösung sein, welche die gewünschten Eigenschaften einer Bohrflüssigkeit, wie die Dichte,und eine minimale Wirkung auf die Formation, aufweist und für die ein EHP und ZHP gefunden werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält die *5 wässrige Lösung eines der Salze Calciumchlorid, Calciuiiibromid und Zinkbromid sowie Gemische aus mindestens zwei dieser Salze, und hat eine Dichte von etwa 1,288 bis 2,300 g/cm³ (etwa 10,75 bis etwa 19,2

ppg) .-■---

Spezielle Beispiele für solche Lösungen sind in der nächfolgenden Tabelle I angegeben. Lösungen im Dichtebereich von etwa 1,288 bis 1,809 g/cm³ (etwa 10,75 bis etwa 15,1 ppg) enthalten eines der Salze Calcium-

chlorid und Calciumbrömid oder ein Gemisch hiervon.

-ιοί

Lösungen im Dichtebereich von etwa 1,809 bis 2,300 g/cm³ (etwa 15,1 bis etwa 19,2 ppg) enthalten Zinkbromid und eines der Salze Calciumchlorid und Calciumbromid oder ein Gemisch aus diesen beiden Salzen. Lösungen im Dichtebereich von etwa 1,701 bis 1,809 g/cm³ (etwa 14,2 bis. etwa 15,1 ppg) enthalten Zinkbromid sowie eines der Salze Calciumchlorid und CaI-ciumbromid oder ein Gemisch der beiden Salze. In allen diesen Lösungen kann das EHP ein XC-Polymer sein.

	(ppg)	TABELLE I	Prozent	ZnBr₂	H₂O
Dichte	(10,75)		CaBr₂	0	70,8
g/cm³	(11,6)	CaCl₂	0	0	62,4
1 ,288	(14,2)	29,2	0	4	47
1,390	(15,0>	37,6	53	0	40,5
1 ,701	(15,5)	0	43,2	24,0	38,7
1 ,797	(16,0)	16,3	32,9	24,6	36,7
1,857	(17,5)	■ 4,4	38,7	41,3	29,6
1,917	(19,2)	0	29,1	57	23
2,097	0	20
2,300	0

Das XC-Polymer ist ein Heteropolysacharid, das von Bakterien der Art Xanthomonas campestris in einer Nährlösung gebildet wird, die Kohlenhydrate enthält. Es handelt sich um ein bekanntes synthetisches Biopolymer, von dessen viskositätserhöhender Wirkung.bei wässrigen Medien berichtet worden ist (US-PS 3 988 246) . Das XC-Polymer hydratisiert in schweren Salzlösungen, wie solchen gemäß der Tab. I, und erhöht die Viskosität dieser Lösungen bei umgebungstemperatur nur gering oder überhaupt nicht. Dagegen hydratisiert dieses

Polymer in jenen Lösungen bei Temperaturen von über

54,4 C. Wird die Lösung bei einer höheren Temperatur gerührt/ hydratisiert das XC-Polymer und bildet eine homogene viskose Lösung. Jedoch beim statischen Altern hydratisiert das XC-Polymer zu einem Teilchenagglomarat und bildet einen "Klumpen"/ was nur zu einer niedrigviskosen Lösung führt. In Lösungen mit einer Dichte von über 1,737 g/cm (14,5 ppg) kann das EHP-Hydroxy-XO äthylcellulose (HEC) sein. Das bedeutet, daß HEC in Lösungen, die im wesentlichen eines der Salze Calciumchlorid und Calciumbromid oder ein Gemisch dieser Salze enthalten und eine Dichte von etwa 1,737 bis

3 '

etwa 1,809 g/cm (ecwa 14,5 bis 15,1 ppg) aufweisen, bei Raumtemperatur nicht, jedoch bei Temperaturen von

54r4° C und höher leicht hydratisiert. HEC ist auch ;

ein geeignetes EHP in Löungen, die Zinkbromid und eines

der Salze Calciumchlorid und Calciumbromid oder ein I

Gemisch aus diesen Salzen enthalten und eine Dichte von etwa 1 ,713 bis :
ppg) aufweisen.

etwa 1,713 bis 2,300 g/cm (etwa 14,3 bis etwa 19,2

HEC ist ein bekanntes Mittel zur Viskositätserhöhung in wässrigen Medien (US-PS 3 852 201). Die Polymere des HEC sind feste Stoffe, die in Wasser löslich oder dispergierbar sind und beim Lösen oder Dispergieren in einem wässrigen Medium dessen Viskosität anheben. HEC-.Polymere werden im allgemeinen in hohen Ausbeuten erhalten und sind wasserlösliche, nicht-ionische Stoffe.

Die Herstellung geschieht durch Behandeln von Cellulose mit Natriumhydroxid und nachfolgende Umsetzung . mit Äthylenoxid. Jede Anhydroglukoseeinheit im Celluiosemolekül hat drei reaktionsfähige Hydroxylgruppen. Der Substitutionsgrad (SG) gibt die durchschnittliche Anzahl von HydroxyIpositionen an der Anhydroglykoseeinheit an, die mit Äthylenoxid reagiert habender

maximale SG-Wert ist 3. Die molare Substitution (MS) wird als die durchschnittliche Anzahl von Äthylenoxidmolekülen definiert, die mit jeder Anhydroglykoseein-5

hext reagiert hat. Wenn 'Ja.n jede Einheit eine Hydroxy-

äthylgruppe gebunden ist, kann eine weiter Umsetzung mit zusätzlichem Äthylenoxid erfolgen. Eine gute Wasserlöslichkeit wird bei einem SG-Wert von etwa • 0,75 bis 1,75 und einem MS-Wert von etwa 1,75 bis etwa 3,0 erreicht.

In Lösungen mit einer Dichte von weniger als 1,737 g/cm (14,5 ppg) und mit einem Gehalt an einem der Salze Calciumchlorid und Calciumbromid oder einem

Gemisch hiervon kann das ZHP Hydroxyäthylcellulose sein. In solchen Lösungen hydratisiert das HEC leicht bei Umgebungstemperatur und erhöht die Viskosität der Lösung.

Lösungen mit einer Dichte von etwa 1_r737 bis etwa 1,809 g/cm (etwa 14,5 bis etwa 15,1 ppg) und einem Gehalt an einem der Salze Calciumchlorid und Calciumbromid oder einem Gemisch hiervon sowie Lösungen mit einer Dichte von etwa 1,737 bis 2,300 g/cm (etwa 14,5 bis etwa 19,2 ppg) und einem Gehalt an Zinkbromid und einem der Salze Calciumchlorid und Calciumbromid oder einem Gemisch hiervon sind bei Umgebungstemperatur sehr schwer einer Viskositätserhöhung zugänglich.

30" Jedoch konnte gezeigt werden, daß HEC so aktiviert werden kann, daß sie bei Umgebungstemperatur in solchen Salzlösungen leicht hydratisiert und deren Viskosität erhöht. Deshalb ist HEC in diesen Lösungen ein wirksames ZHP, vorausgesetzt, daß es aktiviert worden ist.

Spezielle Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare ZHP-Gemische enthalten Hydroxyäthylcellulose und ein Solvatisierungsmittel, das eine mit Wasser mischbare polare organische Flüssigkeit enthält, die beim gleichmassigen Mischen mit dem HEC in einem Gewichtsverhältnis von 1:2 (HEC zu Solvatisierungsmittel) ein Gemisch bildet, das nach einwöchigem Stehen bei Umgebungs-

,Q temperatur in einem verschlossenen Behälter kein freies Solvatisierungsmittel aufweist. Außerdem enthalten solche ZHP-Gemische ein Verdünnungsmittel, das eine nicht als Solvatisierungsmittel wirkende organische Flüssigkeit enthält. Bevorzugte Solvatisierungsmittel

^5 sind Äthylenglykol, Glyzerin, Propanglykole, Butanglykole und Gemische aus mindestens zwei dieser Verbindungen. Bevorzugte Verdünnungsmittel sind Isopropanol und Niederalkyläthylenglykoläther, wie Äthylenglykol-npropyläther, Äthylenglykol-n-butylather und Äthylen-

20 glykolisobutylather.

Dieses ZHP-Gemisch enthält vorzugsweise etwa 15 bis etwa 25 % HEC, etwa 15 bis etwa 50 % Solvatisierungsmittel und etwa 25 bis 70 % Verdünnungsmittel. Andere erfindungsgemäß verwendbare ZHP-Gemische enthalten HEG, eine wässrige Flüssigkeit und eine wasserlösliche organische Flüssigkeit, die beim gleichmässigen Mischen mit der HEC in einem Gewichtsverhältnis von 1:2 (HEC zu organischer Flüssigkeit) ein Gemisch bildet, das nach einwöchigem Stehen bei Umgebungstemperatur in einem verschlossenen Behälter keine 'freie organische Flüssigkeit aufweist. Spezielle Beispiele für solche organische Flüssigkeiten sind Isopropanol und Niederalkyläther von Äthylenglykol, wie 2-Äthoxyäthanol, 2-Propoxyäthanol und 2-. But.oxyäthanol. Die wässrige Flüssigkeit kann Wasser oder eine saure Lösung sein. Sie ist aber vorzugsweise eine basische Lösung mit einem Ge-

^:- : -.:■ :. 31295A3

halt an gelöstem Hydroxid von unter 3 n. Vorzugsweise enthält dieses ZHP-Gemisch etwa 15 bis 25 % HEC, etwa 15 bis etwa 30 % wässrige Flüssigkeit und etwa 45 bis etwa 70 % wasserlösliche organische Flüssigkeit.

Die Konzentration des ZHP in den erfindungsgemässen Bohrflüssigkeiten muß nur so groß sein, daß eine Viskosität erreicht wird, bei der das EHP dispergiert bleibt, während die Bohrflüssigkeit in einem Bohrloch bei einer höheren Temperatur statisch gealtert wird. Verzugsweise liegt die Konzentration bei einem Wert, der ausreicht, um der Flüssigkeit eine scheinbare Viskosität (API) von mindestens 0,1 Pa.s (ίΟΟ cP) zu verleihen. Die maximale Konzentration wird nur durch die maximale Viskosität der Flüssigkeit begrenzt, die noch mit der vorhandenen Pumpvorrichtung in das Bohrloch an den Ort des Bohrens transportiert werden kann.

Die Konzentration des EHP in der Bohrflüssigkeit hängt von der gewünschten Viskosität nach dem statischen Altern bei erhöhter Temperatur ab. Je mehr EHP in der Flüssigkeit enthalten ist desto größer ist die Viskosität nach dem Altern in der Wärme. Vorzugsweise . liegt die Konzentration des EHP bei etwa 1,426 bis etwa 28,533 g/l, insbesondere 2,853 bis 14,266 g/l (etwa 0,5 bis etwa 10 ppb, insbesondere 1 bis 5 ppb;

ppb = pounds per 42-gallon-barrel). 30

Gemäß einem Merkmal der Erfindung können an der gewünschten Stelle im Bohrloch und bei der dort herrschenden Temperatur relativ hochviskose homogene Lösungen erhalten werden. In solchen Fällen wären bekannte Lösungen zu hochviskos, um sie an der Oberfläche herzustellen und zu pumpen.

"^:-^: ■ ^; -^:. 3 1 295A3

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ausgeführt werden, daß man die Bohrflüssigkeit herstellt, die eine wässrige Flüssigkeit,das EHP und das ZHP enthält, die Flüssigkeit mischt, um ein Hydratisieren des ZHP zu bewirken und • die Viskosität der Flüssigkeit zur Suspendierung des EHP ausreichend zu erhöhen, sowie die Flüssigkeit an die gewünschte Stelle im Bohrloch pumpt und bei der dort herrschenden Temperatur altert.

Der Ausdruck "homogen" bezieht sich in diesem Zusammenhang auf das gesamte Volumen der Bohrflüssigkeit, da die Hydrate des EHP sich in dem begrenzten Bereich der Flüssigkeit befinden, .In dem sie suspendiert sind; daher könnte die viskose Bohrflüssigkeit nach dem Altern im Bohrloch als viskose Suspension eines hydratisierten Polymers und damit mikroskopisch als nicht homogen betrachtet werden.

Ein einfacher Test zur Bestimmung, ob ein hydrophiles Polymer in einem speziellen wässrigen Medium als ein EHP oder ein ZHP wirkt, läuft wie folgtt

1. Das wässrige Medium und das hydrophile Polymer werden bei Raumtemperatur 1 Stunde lang gemischt;

2. das wässrige Medium mit dem Polymer wird über Nacht bei einer Temperatur von etwas 54 bis etwa 121⁰C; vorzugsweise bei der zu erwartenden Temperatur im Bohr-

30 loch, gerührt.

Wenn das Polymer die Viskosität des wässrigen Mediums bei Raumtemperatur gut erhöht, kann das Polymer als ZHP verwendet werden. Wenn das Polymer die Viskosität bei ° - Raumtemperatur nicht sehr, aber bei der erhöhten Temperatur

deutlich erhöht, kann das Polymer als.EHP eingesetzt werden. Bewirkt das Polymer keine Viskositätserhöhung bei der höheren Temperatur, kann es im Rahmen der Erfindung nicht angewandt werden.

Andere hydrophile Polymere, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind z.B. andere Cellulosederivate, wasserdispergierbare Stärkederivate, andere Polysa:cachridderivate, synthetische Acrylpolymere und -copolymere.

Spezielle Beispiele für Cellulosederivate sind Carboxyalkylcelluloseäther, wie Carboxymethylcellulose und Carboxyäthylcellulose, Hydroxyalkylcelluloseäther, wie Hydroxypropy!cellulose, und gemischte Celluloseäther, wie Carboxyalkylhydroxyalkylcellulose, z.B. Carboxymethylhydroxyäthylcellulose, Alkylhydroxyalkylcellulose, wie Methylhydroxyäthylcellulose und .Methylhydroxypropylcellulose, sowie Alkylcarboxyalkylcellulose, wie Äthyl-

carboxymethylcellulose (US-PS 4 110 230). 20

Spezielle Beispiele für Stärkederivate sind Carboxyalkylstärkeäther, wie Carboxymethylstärke und Carboxyäthylstärke, Hydroxyalkylstärkeäther, wie Hydroxyäthylstärke und Hydroxypropylstärke, sowie gemischte Äther, wie Carboxyalkylhydroxyalkylstärke, z.B. Carboxymethylhydroxyäthylstärke, Alkylhydroxyalkylstärke, wie Methylhydroxyäthylstärke, sowie Alkylcarboxyalkylstärke, wie Äthylcarboxymethylstärke.

Spezielle Beispiele für Polysaccharidderivate sind Biopolymere, wie Xanthomonas-Gummen, Galaktomannan-Gummen, wie Guar-Mehl, Johannisbrot bohnen-Gummi und Gummi aus Caesalpinia, Glucomannan-Gummen und Derivate dieser Stoffe, insbesondere die Hydroxyalkylderivate (üS-PSen 4 021 und 4 105 461) .

.■■■■-■· - 17

Insbesondere kann Guar-Mehl als ZHP in Lösungen verwendet werden, die eine Dichte bis zu etwa 1,701 g/cm³ (14,2 ppg) aufweisen und Calciumchlorid, Calciumbromid oder Gemische hiervon enthalten.

Die Beispiele erläutern die Erfindung- Alle Messungen physikalischer Eigenschaften erfolgten in Übereinstimmung mit den API-Testmethoden (Standard Procedure For Testing Drilling Fluid, API RP 133, 7, Auflage, April 1978).

Beispiel 1

Eine wässrige Lösung, die 16,3% .Calciumchlorid, 43,2%

T5 Calciumbromid und 40,5% Wasser enthält sowie eine Dichte von 1,797 g/cm³ (15,0 ppg) hat, wird mit den in der nachfolgenden Tabelle II angegebenen Polymeren 5 Minuten bei einer Umgebungstemperatur von 23,3°C gemischt (Multimixer) . Nach der Bestimmung der rheologischen Vierte (API) wird die jeweilige Flüssigkeit 55 Minuten bei Umgebungstemperatur gewalzt. Dann werden die rheologischen Eigenschaften (API) untersucht. Die Flüssigkeiten werden anschließend 18 Stunden bei etwa "M⁰C statisch gealtert, auf Raumtemperatur abgekühlt und untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II zusammengefaßt. Daraus ist ersichtlich, daß das ZHP-Gemisch die Viskosität der Lösung gut erhöht und bei Umgebungstemperatur eine relativ hochviskose Flüssigkeit bildet. Das EHP erhöhte die Viskosität der Lösung bei Umgebungstemperatur nicht und wirkte nach dem Erhitzen wegen der Bildung eines großen Agglomerats von hydratisiertem Polymer, das beim statischen Altern in der Wärme gebildet wurde, kaum viskositätserhöhend. Die erfindungsgemäße Bohrflüssigkeit mit EHP und ZHP hat bei Umgebungstemperatur eine geringe

"" und nach dem statischen Altern eine sehr hohe Viskosität.

Als EHP wurde eine Hydroxyäthylcellulose (Natrosol 250 HHR; Hercules, Inc.) eingesetzt. Als ZHP diente ein Gemisch, das 20% Hydroxyäthylcellulose (Natrosol 250 HÖR), 25% Glycerin, 54,6% Isopropanol und 0,4% sehr feinkörnige Kieselsäure (CAB-O-SIL M5) enthielt.Die in der Tabelle II angegebene Konzentration bezieht sich auf 100% aktive HEC.

ZHP

EHP

TABELLE II

Gesamtmenge

(ppb)

q 1

HEC (ppb)

11	,41	(4)	0	,71	(0)	11	,41	(4)
5	,71	(2)	5	r41	(2)	11	,42	(4)
0		(0)	11	(4)	11	,41	(4)

Rheologische Eigenschaften

Nach 5 Minuten im Mischer

>300

.125

70

29

Nach 1 Stunde bei Nach 18 Std. Raumtemperatur bei 74°C

>300 3

600

300

1,5 300
61

_p__ 3 6O0 >300. 3_

135 300 300

21 300 300

0 116* 68

* erhalten von der Flüssigkeit/ die von dem großen Agglomerat des HEC dekantiert worden ist

ίο

CN

CO

in

CO

CO' —V K> CO

Beispiel 2

Eine wässrige Lösung, die 38/7% Calciumbromid, 24,6% Zinkbromid und 36,7% Wasser enthält sowie eine Dichte von 1,917 g/cm³ (16,0 ppg) aufweist, wird mit 8,56 g/l (3 ppb) Hydroxyäthylcellulose (Natrosol 250 HHR) gemäß Beispiel 1 gemischt. Beim statischen Altern in der Wärme liegt an der Oberfläche der Lösung eine große Menge von hydratisiertem HEC vor. Beim Mischen dieser Lösung mit 2/85 g/l (1 ppb) der vorgenannten Hydroxyäthylcellulose und 5,71 g/l (2 ppb), bezogen auf 100% aktive HEC, des gemäß Beispiel 1 eingesetzten ZHP-Gemisches, wird eine Bohrflü-isigkeit erhalten, die beim statischen Altern in der Wärme eine homogene viskose Flüssigkeit ergibt.

Beispiel 3

Eine wässrige Lösung, die 37,6% Calciumchlorid und 62,4% Wasser enthält sowie eine Dichte von 1,390 g/cm³ (11,6 ppg) hat, wird mit den in der nachfolgenden Tabelle III angegebenen Polymeren 15 Minuten gemischt (Multimixer) und bei Umgebungstemperatur 45 Minuten gewalzt. Nach der Bestimmung der rheologischen Werte (API) wurde die Flüssigkeit 16 Stunden bei 65°C statisch gealtert, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengefaßt.

Daraus ist ersichtlich, daß die HEC die Viskosität der ^Q Lösung bei Umgebungstemperatur gut erhöht und ein wirksames ZHP ist. Das XC-Polymer erhöhte die Viskosität der Lösung bei Umgebungstemperatur nicht. Beim statischen Altern in der Wärme hydratisierte das Polymer zu einem Agglomerat am Boden des Behälters. Die das HEC und das XC-Polymer enthaltende Bohrflüssigkeit erhöhte wegen der Hydratation der HEC die Anfangsviskosität. Nach dem statischen Altern in der Wärme wurde die Viskosität aufgrund der kombinierten Hydratation der HEC und des XC-Polymers besonders stark angehoben.

TABELLE III

ZHP (Natrosol 250 HHR) " ΕΉΡ (XC-Polymsr)

(PPb)

5,71 (2)
(0)

5,71 (2)

(ppb)

0 (0)

8,56 (3) 8,56 (3)

Rheologische Eigenschaften

Nach 1 Stünde Raumtemperatur	>300	bei
600	146	3
196	δ	24
16	144	0
196	23

Nach 16 Stunden bei

	65°C	3
600	>300	25
229	173	1
30	16	53
300	300

IO

to

CS

CO

co

PsJ CO in

Claims

Patentansprüche

. Verfahren zur Herstellung einer viskosen homogenen wäßrigen Lösung in einem Bohrloch, die ein oder mehrere hydrophile Polymere enthält, die bei Umgebungstemperatur in der wässrigen Lösung nicht hydratisieren, dadurch gekennzeichnet , daß

a) der wässrigen Lösung ein hydrophiles Polymer in einer Menge zugesetzt wird, die zur Erhöhung der Viskosität der Lösung bei Umgebungstemperatur · ausreicht,

b) der wässrigen Lösung ein hydrophiles Polymer zugegeben wird, das die Viskosität der Lösung bei Umgebungstemperatur nicht sehr erhöht, jedoch bei höherer Temperatur in der Lösung hydratisie.rt und dabei deren Viskosität anhebt,

c) die polymerhaltige Lösung zur Erhöhung der Viskosität durch das gemäß a) zugesetzte Polymer gemischt wird,

d) die polymerhaltige Lösung zur gewünschten Stelle im Bohrloch gepumpt wird und

e) die polymerhaltige Lösung gealtert wird, wobei die Polymeren durch die im Bohrloch herrschende Temperatur vollständig hydratisieren und dabei die viskose homogene Lösung bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe a) als hydrophiles Polymer Hydroxyäthylcellulose einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da3 man in der Stufe b) als hydrophiles Polymer XC-Polymer einsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung einsetzt, die eines der Salze Calciumchlorid und Calciumbromid oder

ein Gemisch davon enthält sowie eine Dichte von

etv/a 1,288 bis etwa 1,809 g/an aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 ..· dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung einsetzt, die eines der Salze Calciumchlorid, Calciumbromid und Zinkbromid oder ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Salze enthält scwie eine Dichte von etwa 1,288 bis etwa 2,300 g/cm³ aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß man eine wässrige Lösung mit einer Zusammensetzung einsetzt, bei der Hydroxyäthylcellulose in der Lösung bei Umgebungstemperatur nicht hydrati-

35 ^siert·
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet/ daß man in der Stufe a) als hydrophiles Polymer Hydroxyäthylcellulose einsetzt, die aktiviert worden ist, um in der Lösung bei Umgebungstemperatur zu hydratisieren.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe b) als hydrophiles Polymer im wesentlichen Hydroxyäthylcellulose einsetzt.
.9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung einsetzt, die eines der Salze Calciumchlorid oder Calciumbromid oder ein Gemisch davon enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung einsetzt, die eines der Salze Calciumchlorid, Calciumbromid und Zinkbromid oder ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Salze enthält.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung mit einer Dichte von etwa

25 1,713 bis etwa 2,300 g/cm³ einsetzt.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung mit einer Dichte von etwa

1,737 bis etwa 1,809 g/cm³ einsetzt. 30
13. Bohrflüssigkeit, deren Viskosität durch Altern bei einer höheren Temperatur stark erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie

a) eine wässrige Lösung, 35

b) ein hydrophiles Polymer in einer Menge, die zur

Erhöhung der Viskosität der genannten Lösung bei umgebungstemperatur ausreicht, sowie

c) ein hydrophiles Polymer, das bei Umgebungstemperatur die Viskosität der Lösung nicht sehr erhöht, jedoch in dieser Lösung bei höherer Temperatur hydratisiert und dadurch die Viskosität erhöht,

enthält.
14. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophj
Hydroxyäthylcellulose ist.

zeichnet, daß das hydrophile Polymer gemäß b)
15. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß aas hydrophile Polymer gemäß c) ein XC-Polymer ist.·
16. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung -eines der Salze Calciumchlorid und Calciumbromid oder ein Gemisch.

davon enthält.
17. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung eines der Salze

Calciumchlorid, Calciumbromid und Zinkbromid· oder 25

ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Salze ent-

■ hält.
18. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung eine Dichte von etwa 1,288 bis etwa 2,300 g/cm³ aufweist.
19. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung eine Dichte von

or etwa 1,288 bis etwa 1,809 g/cm³ aufweist.
20. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung eines der Salze Calciumchlorid, Calciumbromid und Zinkbromid oder ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Salze enthält und eine Dichte von etwa 1,737 bis etwa 2.,3QO g/cm³ aufweist.
21. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Polymer gemäß c)

Hydroxyathylcellulose ist.
22. Bohrflüssigkeit nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Polymer gemäß b) Hydroxyathylcellulose ist, die aktiviert worden ist, um in der genannten Lösung bei Umgebungstemperatur zu hydratisieren. ■