DE4012105A1

DE4012105A1 - Verwendung von hydriertem rizinusoel als viskositaetsbildner in oelbasierten bohrspuelsystems

Info

Publication number: DE4012105A1
Application number: DE19904012105
Authority: DE
Inventors: Heinz Mueller; Claus-Peter Dr Herold; Stefan Dr Tapavicza
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1990-04-14
Filing date: 1990-04-14
Publication date: 1991-10-17
Also published as: CA2080484A1; EP0524995A1; WO1991016391A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung auf dem Gebiet der ölbasierten Bohrspülungen für die Erschließung geologischer Vorkommen und betrifft insbesondere ölbasierte, übliche Be schwerungsmittel wie Baryt enthaltende Bohrschlämme, die frei sind von den heute in großem Umfang eingesetzten oleophilen, mit quartären N-Verbindungen ausgerüsteten Tonen.

Die Praxis der Erschließung geologischer Vorkommen durch Land- und/oder See-gestützte Bohrungen unterscheidet bekanntlich zwischen den beiden Systemen der wasserbasierten Bohrspül systeme einerseits und den ölbasierten Bohrspülungen bzw. Bohrspülsystemen andererseits. Die Erfindung beschäftigt sich mit der zuletzt genannten Stoffklasse und betrifft dabei Spülungen der genannten Art, die - wenigstens bei Beginn ihres Einsatzes - praktisch wasserfrei sein können oder als sogenannte Invert- Spülungen vom Typ der W/O-Emulsionen ausgebildet sind.

Bohrspülsysteme der hier betroffenen Art enthalten gelöst und/oder dispergiert in fließfähigen Ölphasen ausgewählter Rheologie eine Mehrzahl von Zusatzstoffen, deren Gegenwart die Brauchbarkeit des jeweiligen Systems unter Praxisbedingungen erst sicherstellt. Verwiesen wird auf die einschlägige Fach literatur, beispielsweise auf die Veröffentlichung Adam T. Bourgoyne Jr. et al. APLIED DRILLING ENGINEERING, SPE TEXTBOOK SERIES, VOL. 2, SOCIETY OF PETROLEUM ENGINERS, Richardson, TX 1986, dort insbesondere das Unter kapitel 2.5 Oil Muds, a.a.O. Seiten 75 bis 81.

Ein wesentlicher Bestandteil solcher ölbasierten Spülsysteme ist der Viskositätsbildner. Seine Auswahl und Kontrolle bestimmen zu einem ganz erheblichen Anteil die rheologischen Eigenschaften der Spülung im praktischen Gebrauch, die ihrerseits wiederum auf eine Mehrzahl von Parametern einwirken. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit seien hiervon aufgezählt: die Betriebskosten für das Umpumpen der Bohrspülung, das Erfordernis, die einge brachten Beschwerungsmittel, insbesondere Baryt, sicher in Suspension zu halten, das erbohrte Gestein sicher an die Oberfläche zu tragen, hier gleichzeitig aber die rasche Trennung von erbohrtem Gestein und gegebenenfalls gasförmigen Anteilen einerseits und zurückzuführender Bohrspülflüssigphase an dererseits zu gewährleisten.

Als besondere Erschwernis für die praktische Brauchbarkeit der Viskositäts-bildenden Zusatzstoffe ist der nachfolgende Sachverhalt zu berücksichtigen: Die vorwärtsschreitende Bohrung fordert die ständige Nach- und Zudosierung zusätzlicher Anteile der Bohrspülung. In der Praxis werden hierzu vor Ort die er forderlichen zusätzlichen Anteile als Frischansatz hergestellt und in das System eingespeist. In diesem Zusammenhang stellt sich an den Viskositäts-aufbauenden Zusatzstoff die Forderung der sich praktisch spontan aufbauenden erhöhten Viskosität in der öl basierten Flüssigphase. Nur bei der Gewährleistung eines solchen spontanen Viskositätsaufbaus auch unter den Umgebungsbedin gungen gelingt die sichere Einarbeitung anderer zwingender Komponenten des Bohrspülsystems, insbesondere der Beschwe rungsmittel. Ein verzögerter Viskositätsaufbau, wie er mit einer ganzen Reihe von bekannten Viskositätsbildnern festzustellen ist, führt zu einer nicht akzeptablen Phasentrennung in den frisch bereiteten Anteilen der Bohrspülung und verhindert damit deren störungsfreien Einsatz im laufenden Betrieb.

In der Praxis der heute im großen Umfang eingesetzten Bohr spülsysteme auf Basis ölbasierter Wirkstoffgemische kommt den hydrophobierten Tonen, insbesondere oleophil ausgerüstetem Bentonit, überragende Bedeutung zu. Als oleophile Ausrüstung wird eine Beladung des quellfähigen Schichtsilikats mit quartären Ammoniumverbindungen vorgesehen, die das ursprünglich hydro phile mineralische Einsatzmaterial zu einem oleophilen Wirkstoff umwandeln. Hydrophobierte Tone dieser Art erfüllen die viel gestaltigen Anforderungen an den Viskositätsbildner in ölbasierten Spülsystemen nach heutiger Vorstellung optimal. Aufgrund ihrer raschen und gleichmäßigen Verteilbarkeit in der geschlossenen Ölphase stellen sie insbesondere auch beim Frischansatz die geforderte spontane Ausbildung des gewünschten Viskositäts grades sicher.

Erkenntnisse der jüngeren Vergangenheit lassen jedoch eine Ein schränkung des Einsatzes solcher quarternierten Tone in großen Mengen als wünschenswert erscheinen. Insbesondere im Gebiet See-gestützter Bohrungen ist davon auszugehen, daß beträcht liche Anteile dieses Verdickungsmittels in die marine Umgebung gelangen und dann in eine sekundäre Interaktion mit dem marinen Ökosystem treten. Quartäre Ammoniumverbindungen werden heute als nicht unbedenkliche Komponenten für den ungestörten Ablauf des Stoffwechsels im marinen Ökosystem angesehen, so daß ein zunehmendes Bedürfnis besteht, den Einsatz von Viskositäts bildnern auf Basis quartärer Stickstoffverbindungen zu ver meiden. Aber auch aus rein praktischen Gründen können die hydrophobierten oleophilen Tone des Standes der Technik zu Schwierigkeiten führen. Bei der Interaktion der Bohrspülung mit dem zu erbohrenden Gestein treten gelegentlich Fällungsreaktionen auf, die zu einer Flockung der Viskositätsbildner der hier be sprochenen Art führen. Auch in diesen Fällen scheidet der Ein satz der oleophilen Tone zum angegebenen Zweck schon aus rein praktischen Gründen aus.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Austausch der Viskosi tätsbildner in ölbasierten Spülsystemen der hier geschilderten Art und insbesondere mit dem Einsatz von N-freien alternativen Vis kositätsbildnern. Die Erfindung will dabei insbesondere in ver besserter Weise die Teilaufgabe der von der Praxis geforderten Spontanausbildung hinreichender Viskosität beim Frischansatz von Bohrspülungen auch und gerade unter den Praxisbedingungen lö sen.

Die erfindungsgemäße Lehre geht von der Erkenntnis aus, daß der Einsatz von hydriertem Rizinusöl - und insbesondere einer ausgewählten bestimmten Qualität des hydrierten Rizinusöls - alleine oder auch zusammen mit weiteren N-freien an sich be kannten Viskositätsbildnern zu einer Viskositätseinstellung in der Ölphase des ölbasierten Spülungssystems führt, die allen An forderungen der Praxis gerecht wird. Es wird nicht nur die Einstellung und Kontrolle der Viskosität im Dauerbetrieb er möglicht, insbesondere ermöglicht der Einsatz des hydrierten Rizinusöls als Austauschmaterial gegen die bisher verwendeten hydrophobierten Bentonite auch die spontane Ausbildung der angestrebten Viskosität beim Frischansatz. Das erfindungsgemäß eingesetzte hydrierte Rizinusöl unterscheidet sich damit von den bisher bekannten Viskositätsbildnern beispielsweise auf Basis N-freier Wachse, höhere Fettsäuren und/oder deren Salze.

Die erfindungsgemäße Lehre

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend in einer ersten Ausführungsform die Verwendung von hydriertem Rizinusöl an stelle organophiler quaternierter Tone zur Viskositätskontrolle und insbesondere zum spontanen Viskositätsaufbau in Öl-basierten Bohrspülungen für die Erschließung geologischer Vorkommen.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung öl basierte Bohrspülungen für die Erschließung geologischer Vorkommen, enthaltend in der Ölphase gelöste Viskositätsbildner, dispergierte Beschwerungsmittel, fluid-loss-Additive und ge wünschtenfalls weitere Zusatzstoffe wie Emulgatoren, Alkalien und gelöste Salze, wobei diese Bohrspülungen dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als öllöslichen Viskositätsbildner hydriertes Rizinusöl gewünschtenfalls zusammen mit weiteren bekannten N-freien Viskositätsbildnern enthalten und von quaternierte N-Verbindungen enthaltenden öldispergierbaren, feindispersen Feststoffen, insbesondere entsprechend ausgerüsteten Tonen, frei sind.

Die Erfindung betrifft schließlich auch das Verfahren zum Frischansatz von ölbasierten Bohrspülungen unter Umgebungsbe dingungen, wobei diese Bohrspülungen Viskositätsbildner, Be schwerungsmittel, fluid-loss-Additive und gewünschtenfalls weitere Zusatzstoffe enthalten. Das Verfahren ist dadurch gekennzeich net, daß man Viskositätsbildner auf Basis von hydriertem Rizinusöl in Abwesenheit öldispergierbarer und mit quartären N-Verbindungen oleophil ausgerüsteter feinstteiliger Feststoffe einsetzt.

Hydriertes Rizinusöl ist als Handelsprodukt des Marktes bekannt. Es wird in der Regel als Feststoff mit Schmelzpunkten oberhalb 80°C, insbesondere oberhalb 85°C angeboten. Für die Zwecke der Erfindung eignen sich insbesondere Materialien, die nicht nur - beispielsweise durch Feinmahlung - besonders feinteilig sind, sondern die sich darüber hinaus durch eine vergleichsweise hohe Hydroxylzahl auszeichnen. Erfindungsgemäß geeignet sind ins besondere pulverförmige feinteilige hydrierte Rizinusöltypen mit einer OH-Zahl von wenigstens 150, wobei besondere Bedeutung den Typen zukommt, deren OH-Zahl den Wert von 154 überschrei tet. Es hat sich gezeigt, daß für die praktische Brauchbarkeit bei der spontanen Ausbildung der angestrebten Viskosität beim Frischansatz das Quell- und Löseverhalten der hier definierten Typen des hydrierten Rizinusöls zu einem optimalen technischen Handeln führt.

Einzelheiten zur erfindungsgemäßen Lehre

Hydriertes Rizinusöl löst sich in den in der Praxis eingesetzten Ölphasen von Bohrspülsystemen der hier betroffenen Art. Gleich wohl wird der angestrebte Effekt des Viskositätsaufbaus im Sinne des zu ersetzenden hydrophobierten Bentonits erreicht. Das hy drierte Rizinusöl kann dabei alleine als Viskositätsgeber zum Einsatz kommen, in einer bevorzugten Ausführungsform wird es allerdings als Mischungsbestandteil in Abmischung mit anderen Viskositäts-erhöhenden Zusatzstoffen eingesetzt. Diese weiteren Mischungskomponenten können ihrerseits ebenfalls öllöslich, gegebenenfalls aber auch öldispergierbar sein. Übereinstimmend gilt für sie, daß sie ebenso wie das hydrierte Rizinusöl von unerwünschten N-Verbindungen und dabei insbesondere quartären Stickstoffverbindungen frei sind.

Beispiele für solche Zusatzkomponenten sind Wachse und Wachs artige Verbindungen wie Montanwachs und Tallpech, höhere, ins besondere bei Umgebungstemperatur feste Fettsäuren und/oder deren Salze. Im Bereich solcher Salze sind insbesondere ent sprechende Verbindungen mit mehrwertigen Kationen bevorzugt, wobei hier zwei- und/oder dreiwertigen Kationen von der Art des Magnesiums, Calciums und/oder Aluminiums wiederum besondere Bedeutung zukommt.

In Mischsystemen des hydrierten Rizinusöls mit solchen zu sätzlichen Viskositäts-bildenden Komponenten beträgt der Anteil des hydrierten Rizinusöls üblicherweise wenigstens etwa 20 Gew.-% und liegt insbesondere bei wenigstens etwa 25 bis 45 Gew.-% - Gew.-% jeweils bezogen auf das Viskositäts-ausbildende Wirkstoffgemisch.

Neben oder anstelle solcher öllöslichen Mischungskomponenten kann das hydrierte Rizinusöl aber auch zusammen mit öldisper gierbaren Feststoffkomponenten zum Einsatz kommen, die zum Viskositätsaufbau des ölbasierten Spülsystems beitragen. In Betracht kommen hier organophil hydrophobierte feinstteilige Feststoffe, wobei jetzt aber im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre auf oleophile Ausrüstungen auf Basis quartärer Stick stoffverbindungen verzichtet wird. In Betracht kommen hier bei spielsweise feinstteilige Kieselsäuren, die an ihrer Oberfläche durch Kohlenwasserstoff-Gruppen enthaltende Silylreste oleophil ausgerüstet sind. Solche Produkte sind beispielsweise unter der Bezeichnung "Hydrophobes AEROSIL®" bekannt und können durch Behandlung der Oberfläche feinteiliger Kieselsäuren mit Halogensilanen, Alkoxysilanen, Silazanen, Siloxanen und derglei chen erhalten werden. Ein anderes Beispiel für solche ökologisch unbedenklich ausgerüsteten oleophilen Feinstmaterialien sind die in der älteren Patentanmeldung P 39 14 916.1 (D 8636 "Mittel zum Viskositätsaufbau in nicht-wäßrigen Flüssigphasen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung") der Anmelderin ge schilderten polykationischen Schichtverbindungen auf Basis 2-dimensionaler anorganischer Polykationen und 1- und/oder mehrbasischen Säureanionen ausgeprägt oleophilen Charakters. Auch bei der Mitverwendung von solchen unlöslichen Mischungs komponenten gelten die zuvor angegebenen Zahlenbereiche für den Mindestgehalt des hydrierten Rizinusöls im Stoffgemisch für den Viskositätsaufbau.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Zusatzstoffe zum Viskositäts aufbau auf Basis hydriertes Rizinusöl werden üblicherweise in Mengen von etwa 1 bis 10 Gew.-% - bezogen auf das Gewicht der Ölphase aus der ölbasierten Spülung - verwendet. Besonders geeignet können Zusatzmengen im Bereich von etwa 2 bis 5 Gew.-% liegen.

Als ölbasierte Spülsysteme kommen sowohl entsprechende Stoff mischungen auf Basis praktisch wasserfreier Öle bzw. Ölfrak tionen geeigneter Rheologie als auch ölbasierte Spülsysteme auf Basis von W/O-Invertemulsionen, insbesondere mit Gehalten der dispergierten wäßrigen Phase bis zu etwa 40 bis 45 Gew.-%, in Betracht. Zum Aufbau, zur Beschaffenheit und zum Anforde rungsprofil an solche ölbasierten Bohrspülsysteme wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Bohrspülungen dieser Art bestehen bekanntlich aus einem Mehrphasensystem, das Öl, gegebenenfalls Wasser und feinteilige Feststoffe aufweist. Zur Stabilisierung der feindispers in der geschlossenen Ölphase verteilten wäßrigen Phase und zur Stabilisierung des Gesamt systems sowie zur Einstellung der gewünschten Gebrauchseigen schaften ist eine Mehrzahl von Zusatzstoffen vorgesehen. Zu nennen sind hier insbesondere die Beschwerungsmittel, insbe sondere Baryt, zur Regulierung der Dichte der Bohrspülung, Emulgatoren, fluid-loss-Additive, Alkalireserven und dergleichen. Zusätzlich zu der bereits zitierten Literatur sei beispielsweise verwiesen auf die Veröffentlichung P. A. Boyd et al. "New Base Oil Used in Low-Toxicity Oil Muds" Journal of Petroleum Technology, 1985, 137 bis 142 sowie R. B. Bennett "New Drilling Fluid Technology - Mineral Oil Mud" Journal of Petroleum Technology, 1984, 975 bis 981 sowie die darin zitierte Literatur.

Als Ölphase werden ausgewählte Dieselölfraktionen sowie insbe sondere in letzter Zeit zunehmend wenigstens weitgehend aroma tenfreie reine Paraffinöle eingesetzt. Die einschlägige Technologie hat seit einiger Zeit die Bedeutung der durch diese Ölphasen ausgelösten Umweltproblematik erkannt. Hieraus erklärt sich die zunehmende Bedeutung der Ölspülungen auf Basis sogenannter nonpolluting oils. Zu der Klasse der nonpolluting oils werden neben den aromatenfreien Mineralölfraktionen insbesondere Öl phasen auf Esterbasis gerechnet. Brauchbare und gerade aus dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes deutlich verbesserte Esteröle bzw. Invert-Bohrspülsysteme auf Basis von Esterölen sind Gegen stand einer Reihe von älteren Anmeldungen der Anmelderin. Ver wiesen wird hier insbesondere auf die Anmeldungen P 38 42 659.5 und P 38 42 703.6, die älteren Patentanmeldungen P 39 07 391.2 und P 39 07 392.0 sowie auf die damit im Zusammenhang stehende Weiterentwicklung solcher Invert-Bohrspülungen auf Esterölbasis aus der älteren Anmeldung P 39 03 785.1 der Anmelderin. Die Offenbarung aller dieser älteren Anmeldungen hat prinzipiell Gültigkeit auch für die im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschriebene Modifikation bezüglich der Viskositäts-aufbauenden Zusatzstoffe.

Zu berücksichtigen sind in diesem Zusammenhang schließlich auch noch die älteren Anmeldungen P 39 11 238.1 sowie P 39 11 299.3, die ebenfalls neuartige Systeme auf W/O-Basis für den Zweck der Bohrspülungen betreffen, sich durch erhöhte Umweltverträglich keit auszeichnen und die Verwendung ausgewählter oleophiler Alkohole und/oder Ether als Ölphase beschreiben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch beliebige Abmischungen der zuvor aufgezählten Öl-Typen.

Übereinstimmend gilt für alle diese Möglichkeiten ölbasierter Bohrspülsysteme, daß durch Einsatz der erfindungsgemäßen Lehre praktisch unter beliebigen Umgebungs- und Arbeitsbedingungen die spontane Viskositätsausbildung beim Ansatz der Ölspülung ermöglicht wird. Die gute Löslichkeit und hohe Quellfähigkeit des erfindungsgemäß ausgewählten hydrierten Rizinusöls, das ins besondere als feinteiliger Feststoff mit der Ölphase vermischt werden kann und sich rasch darin löst, stellt sicher, daß eine zuverlässige Suspendierung auch hoher Anteile an Beschwerungs mittel unmittelbar beim Frischansatz gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird damit ein problemloses Arbeiten auch bei niederen Temperaturen, beispielsweise in Permafrostgebieten er möglicht, so daß auch insoweit ein vollwertiger Ersatz für die mit quartären Ammoniumverbindungen ausgerüsteten oleophilen Bentonite gewährleistet ist.

Weiterhin gilt das Folgende:
Invert-Bohrspülschlämme der hier betroffenen Art sind entweder wasserfrei oder praktisch wasserfrei (Wassergehalt in der Ölphase maximal bei etwa 5 Gew.-%) oder sie enthalten üblicherweise zusammen mit der geschlossenen Ölphase die feindisperse wäßrige Phase in Mengen von etwa 5 bis 50 Gew.-% und vorzugsweise in Mengen von etwa 5 bis 25 Gew.-%. Für die Rheologie bevorzugter Invert-Bohrspülungen gelten die folgenden rheologischen Daten: Plastische Viskosität (PV) im Bereich von etwa 10 bis 60 mPas, bevorzugt von etwa 15 bis 40 mPas, Fließgrenze (Yield Point YP) im Bereich von etwa 5 bis 40 lb/100 ft², bevorzugt von etwa 10 bis 25 lb/100 ft² - jeweils bestimmt bei 50°C. Für die Be stimmung dieser Parameter, für die dabei eingesetzten Meß methoden sowie für die im übrigen übliche Zusammensetzung der hier beschriebenen Invert-Bohrspülungen gelten im einzelnen die Angaben des Standes der Technik, die eingangs zitiert wurden und darüber hinaus ausführlich beispielsweise beschrieben sind in dem Handbuch "Manual Of Drilling Fluids Technology" der Firma NL-Baroid, GB, dort insbesondere unter Kapitel "Mud Testing - Tools and Techniques" sowie "Oil Mud Technology", das der in teressierten Fachwelt frei zugänglich ist. Zusammenfassend kann hier zum Zwecke der Vervollständigung der Erfindungsoffen barung das folgende gesagt werden:

Für die Praxis brauchbare Emulgatoren sind Systeme, die zur Ausbildung der geforderten W/O-Emulsionen geeignet sind. In Betracht kommen insbesondere ausgewählte oleophile Fettsäure salze, beispielsweise solche auf Basis von Amidoaminverbindungen.

Beispiele hierfür werden in der US-PS 43 74 737 und der dort zitierten Literatur beschrieben. Ein besonders geeigneter Emulgatortyp ist das von der Firma NL-Baroid unter dem Han delsnamen "EZ-MUL" vertriebene Produkt.

Emulgatoren der hier betroffenen Art werden im Handel als hochkonzentrierte Wirkstoffaufbereitungen vertrieben und können beispielsweise in Mengen von etwa 2,5 bis 5 Gew.-%, insbesondere in Mengen von etwa 3 bis 4 Gew.-% - jeweils bezogen auf die Ölphase - Verwendung finden.

Als fluid-loss-Additiv und damit insbesondere zur Ausbildung einer dichten Belegung der Bohrwandungen mit einem weitgehend flüssigkeitsundurchlässigen Film wird in der Praxis insbesondere hydrophobierter Lignit eingesetzt. Geeignete Mengen liegen bei spielsweise im Bereich von etwa 15 bis 20 lb/bbl oder im Bereich von etwa 5 bis 7 Gew.-% - bezogen auf die Ölphase.

Die Menge des Beschwerungsmittels - in der Praxis üblicherweise Baryt - zur Einstellung des erforderlichen Druckausgleiches wird den jeweils zu erwartenden Bedingungen der Bohrung angepaßt. Es ist beispielsweise möglich, durch Zusatz von Baryt das spe zifische Gewicht der Bohrspülung auf Werte im Bereich bis etwa 2,5 und vorzugsweise auf Werte im Bereich von etwa 1,3 bis 1,6 zu erhöhen.

Die disperse wäßrige Phase wird in Invert-Bohrspülungen der hier betroffenen Art üblicherweise mit löslichen Salzen beladen. Überwiegend kommt hier Calciumchlorid und/oder Kaliumchlorid zum Einsatz, wobei die Sättigung der wäßrigen Phase bei Raum temperatur mit dem löslichen Salz bevorzugt ist.

Die zuvor erwähnten Emulgatoren bzw. Emulgatorsysteme dienen gegebenenfalls auch dazu, die Ölbenetzbarkeit der anorganischen Beschwerungsmaterialien zu verbessern. Neben den bereits ge nannten Aminoamiden sind als weitere Beispiele Alkylbenzol sulfonate sowie Imidazolinverbindungen zu nennen. Stickstoff-freie Emulgatorsysteme und ihre Verwendung in ölbasierten Bohr schlämmen sind in der älteren Patentanmeldung P 40 03 028.8 (D 8158 "Verwendung ausgewählter Emulgatoren auf Etherbasis für ölbasierte Invert-Emulsionen") der Anmelderin beschrieben.

Beispiele Beispiele 1 und 2

Es wird eine wasserfreie, mit Baryt beschwerte reine Ölspülung auf Basis eines handelsüblichen Mineralöls (BP 83 HF) gemäß der folgenden Rezeptur hergestellt und ausgeprüft:

340 ml Mineralöl
266 g Baryt
20 g organophiler Lignit ("DURATONE" der Fa. NL-Baroid)
3 g Türkischrotöl als Emulgator
x g hydriertes Rizinusöl ("Thixcin" der Fa. Kronos Titan)

Beispiel 1 enthält in der angegebenen Rezeptur 8 g des hy drierten Rizinusöles, in Beispiel 2 wird dieser Viskositätsbildner in der Menge von 5,4 g eingesetzt.

Als Prüfparameter wurden gemessen: Plastische Viskosität (PV) in cP und Yield Point (YP) in lb/100 ft² sowie die Gelstärke (GS) in lb/100 ft² für 10 sec. und 10 min., wobei sich jeweils die erste Angabe in der Tabelle auf den Wert nach der Herstellung der Spülung und die zweite Angabe auf den Wert nach Alterung (16 Stunden bei 250°F) beziehen. Die bestimmten Werte sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.

Beispiele 3 bis 6

Es werden ölbasierte, mit Baryt beschwerte Bohrspülsysteme auf Basis Dieselöl gemäß der folgenden Rezeptur durch Einrühren bei Raumtemperatur hergestellt:

300 ml Dieselöl
5 ml Seewasser
220 g Baryt
2 g organophiler Lignit (OPX der Fa. Hughes Drilling Fluids)
8 g Kalk
x g hydriertes Rizinusöl ("Rilanit spez. mikro" der Anmelderin)
y g Stearinsäure
z g eines pulverförmigen Wirkstoffgemisches aus Montanwachs (40 Gew.-%), Kalk (30 Gew.-%), Aluminiumstearat (10 Gew.-%), Stearinsäure (20 Gew.-%)

Für die Zusatzmengen gemäß x, y und z gelten dabei die folgenden Angaben.

Beispiel 3: x=1,7; y=1,7; z=4,6
Beispiel 4: x=2,1; y=2,1; z=5,7
Beispiel 5: x=2,6; y=2,6; z=6,9
Beispiel 6: x=3,4; y=3,4; z=9,1

Wie in Beispiel 1 und 2 werden die Plastische Viskosität (PV), der Yield Point (YP) sowie die Gelstärke (GS) für 10 sec. und 10 min. bestimmt. Die im Temperaturbereich von 29 bis 32°C im Sinne der Angaben der Beispiele 1 und 2 bestimmten Parameter vor und nach der 16stündigen Alterung bei 250°F sind die fol genden:

Beispiel 7

Es wird eine ölbasierte Invertspülung auf Basis eines Esteröles (zum überwiegenden Anteil Ethylhexylester von C₁₀/C₁₂-Carbonsäuren) gemäß der nachfolgenden Rezeptur zusammengestellt und im Frischzustand sowie nach einer Alterung für 16 Stunden bei 250°C ausgetestet.

239 ml Esteröl
20 g gesättigte wäßrige Calciumchloridlösung
150 g Baryt
20 g oleophiler Lignit (OPX der Fa. Hughes Drilling Fluids)
4 g Kalk
2 g hydriertes Rizinusöl (gemäß Beispiel 6)
5 g Tallpech

Die vor und nach Alterung bestimmten Werte zur Plastischen Viskosität, zum Yield Point sowie zur Gelstärke (10 sec und 10 min) sind die folgenden:

Claims

1. Verwendung von hydriertem Rizinusöl anstelle organophiler quaternierter Tone zur Viskositätskontrolle und insbesondere zum spontanen Viskositätsaufbau in Öl-basierten Bohrspü lungen für die Erschließung geologischer Vorkommen.

2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man hydriertes Rizinusöl mit einer OH-Zahl von we nigstens 150, vorzugsweise oberhalb 154, eingesetzt, das zweckmäßigerweise als feinst-gemahlenes Material vorliegt.

3. Ausführungsform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das hydrierte Rizinusöl zusammen mit anderen bekannten N-freien Viskositätsbildnern wie Wachsen, höheren Fettsäuren und/oder deren Salzen verwendet werden, wobei der Anteil des hydrierten Rizinusöls im Viskositäts-aus bildenden Wirkstoffgemisch wenigstens etwa 20 Gew.-% ausmacht und vorzugsweise bei wenigstens etwa 25 bis 45 Gew.-% - bezogen auf Wirkstoffgemisch - liegt.

4. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Viskositätsbildner auf Basis des hydrierten Rizinusöls in Beschwerungsmittel, wie Baryt, enthaltenden ölbasierten Bohrspülungen eingesetzt und dabei insbesondere beim Frischansatz der Spülungen verwendet werden.

5. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der N-freie Viskositätsbildner in praktisch wasserfreien Ölspülungen und/oder Invertspülsystemen vom W/O-Typ zum Einsatz kommen.

6. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die N-freien Viskositätsbildner auf Basis hydriertes Rizinusöl zum Viskositätsaufbau bei Umgebungs temperaturen oder nur mäßig erhöhten Temperaturen, ins besondere auch in Permafrostgebieten, zum Einsatz kommen.

7. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Viskositäts-ausbildende Zusatz auf Basis des hydrierten Rizinusöls in Mengen von etwa 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere in Mengen von etwa 2 bis 5 Gew.-% verwendet wird.

8. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Viskositätsbildner auf Basis hydriertes Rizinusöl zusammen mit N-frei hydrophobierten feinteiligen Feststoffen zum Einsatz kommen.

9. Ölbasierte Bohrspülungen für die Erschließung geologischer Vorkommen, enthaltend in der Ölphase gelöste Viskositäts bildner, dispergierte Beschwerungsmittel, fluid-loss-Additive und gewünschtenfalls weitere Zusatzstoffe wie Emulgatoren, sowie gegebenenfalls eine disperse wäßrige Phase, Alkalien und gelöste Salze, dadurch gekennzeichnet, daß sie als öl löslichen Viskositätsbildner hydriertes Rizinusöl mit einer OH-Zahl von wenigstens 150, gewünschtenfalls zusammen mit weiteren bekannten N-freien Viskositätsbildnern, enthalten und von quaternierte N-Verbindungen enthaltenden öldisper gierbaren, feindispersen Feststoffen, insbesondere ent sprechend ausgerüsteten Tonen, frei sind.

10. Ölbasierte Bohrspülungen nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß sie die Viskositätsbildner auf Basis hydriertes Rizinusöl (OH-Zahl oberhalb 154) in Mengen von etwa 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von etwa 2 bis 5 Gew.-% - bezogen auf Ölphase - enthalten.

11. Ölbasierte Bohrspülungen nach Ansprüchen 9 und 10, da durch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit dem hydrierten Rizinusöl Wachse wie Montanwachs oder Tallpech, öllösliche und bei Umgebungstemperatur insbesondere feste Fettsäuren und/oder deren Salze mit insbesondere mehrwertigen Kat ionen als Viskositätsbildner enthalten.

12. Ölbasierte Bohrspülungen nach Ansprüchen 9 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß das hydrierte Rizinusöl im Vis kositätsbildner-System wenigstens etwa 20 Gew.-%, vorzugs weise wenigstens etwa 25 bis 45 Gew.-% ausmacht.

13. Ölbasierte Bohrspülungen nach Ansprüchen 9 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß sie auf Basis Dieselöl, naph thenisches und/oder paraffinisches Mineralöl, Paraffinöl, Esteröle, oleophile Alkohole und/oder oleophile Ether als Ölphase aufgebaut sind.

14. Verfahren zum Frischansatz unter Umgebungsbedingungen von ölbasierten Bohrspülungen enthaltend Viskositätsbildner, Beschwerungsmittel, fluid-loss-Additive und gewünschtenfalls weitere Zusatzstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß man zur spontanen Viskositätsausbildung auch bei tiefen Tempera turen, z. B. in Permafrost-Gebieten, Viskositätsbildner auf Basis von hydriertem Rizinusöl in Abwesenheit öldisper gierbarer und mit quartären N-Verbindungen oleophil aus gerüsteter feinstteiliger Feststoffe einsetzt.