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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 1. Februar 1952 Bekanntgemacht am 5. Januar 1956Registration date: February 1, 1952. Advertised on January 5, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Bei der Durchführung von Tiefbohrungen in, der Erdölindustrie werden in Abhängigkeit von den örtlichen Verhältnissen Spülungsflüssigkeiten verschiedener Zusammensetzung, z. B. in Form von Öl- oder Emulsions- oder Wasserglas- oder Tonspülungen, angewendet, um ein Hochfördern von Gesteinsplittern: und. Bohrschmand zu erzielen, sowie außerdem noch andere Zwecke wie z. B. ein Schmieren der Sonde und der Bohrgestänge, ein Belegen und Abdichten der Sondenwand gegen Wasser und Gas, eine Verhinderung des Nachstürzens von gebrächem Gestein oder eine Erzeugung eines genügend, hohen hydrostatischen Druckes gegen Gasausbrüche zu verwirklichen.When performing deep drilling in, the petroleum industry will be dependent on the local conditions rinsing liquids of various compositions, e.g. B. in the form of Oil or emulsion or water glass or clay rinses, used to raise the Rock splinters: and. To achieve drilling smudge, as well as other purposes such. B. smearing the probe and the drill pipe, a covering and sealing of the probe wall against water and Gas, the prevention of the falling rock or the generation of sufficient, to realize high hydrostatic pressure against gas bursts.

Die am häufigsten bei Tiefbohrungen benutzte Spülungsflüssigkeit besteht aus einer Aufschlämmung von plastischem Ton in, Wasser, die entweder aus natürlichem, beim Durchteufen angetroffenem Ton und Wasser oder aber durch Zusatz hochquellfähiger Tone, wie z. B. von Bentonit oder Tixoton zu Wasser aufgebaut wird. Als kolloide Systeme werden solche Spülungsflüssigkeiten beim Durchteufen der verschiedenen Formationen unter dem Einfluß 'hinzutretender Elektrolyte verschlechtert, und unter Umständen wird ihr kolloider Zustand ganz zerstört. Um sie gegen diese Elektrolyteiriflüsse zu stabilisieren, setzt man ihnen kleinere Mengen eines Alkalisalzes der Celluloseglykolsäure mit verschiedenen Verätherungs- und Viskositätsgraden zu. Jedoch wird auch eine in dieser Weise stabilisierte normale Tonspülungsflüssigkeit, nicht allen bei Tiefbohrungen auftretenden Anforderun-The most common mud fluid used in deep drilling is a slurry of plastic clay in water, either natural or found when drilling through Clay and water or by adding highly swellable clays, such as. B. of bentonite or Tixoton is built into water. Such mud fluids are called colloidal systems when they are penetrated the various formations worsened under the influence of electrolytes, and under certain circumstances their colloidal state is completely destroyed. To them against these electrolyte flows To stabilize them, they are given smaller amounts of an alkali salt of cellulose glycolic acid with different degrees of etherification and viscosity. However, one will also do this in this way stabilized normal clay mud fluid, not all requirements occurring in deep drilling

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gen gerecht, insbesondere dann nicht, wenn ihr Calciumgehalt zu stark ansteigt oder wenn hochquellfähiger, in seinem Quellvermögen durch Calciumionen herabzusetzender Ton durchteuft wird. Lgen fair, especially not if their calcium content rises too much or if it is more swellable, its swelling capacity through Calcium ions degrading clay is penetrated. L.

Systematische Versuche haben nun zu der Erkenntnis geführt, daß sich eine praktisch allen Anforderungen genügende Spülungsflüssigkeit aus Wasser, Ton, gebranntem Kalk und einem Alkalisalz der Celluloseglykolsäure unter Einhaltung ganz bestimmter Herstellungsbedingungen, gewinnen läßt. Es hat sich gezeigt, daß ein aus diesen Bestandteilen bestehendes Bohrspülungsmittel, während eine Kalk-Tonspülungsflüssigkeit bei Zusatz eines Alkalisalzes der Celluloseglykolsäure, z. B. von celluloseglykolsaurem Natrium, nur eine verhältnismäßig geringe Verbesserung der Spülungseigenschaften aufweist, durch eine überraschende Abhängigkeit vom p_H-Wert hinsichtlich ihrer Spülungseigenschaften, gekennzeichnet ist. Wie die Versuche erwiesen haben, tritt, wenn man den p_H-Wert eines aus Ton, Kalk, Wasser und einem celluloeeglykolsauren Alkalisal'z gebildeten Spülungsflüssigkeit durch Zugabe bekannter Mittel, wie z. B. von Natronlauget erhöht, mit dem Ansteigen des p_H-Wertes zunächst eine unerwartete Verbesserung und dann nach Durchschreiten eines Optimums bei weiterer Zunahme des p_H-Wertes eine ebenso auffallende Verschlechterung der Spülungseigenschaften ein.Systematic experiments have now led to the discovery that a rinsing liquid that meets practically all requirements can be obtained from water, clay, quicklime and an alkali salt of cellulose glycolic acid, provided that very specific production conditions are observed. It has been shown that a drilling fluid consisting of these components, while a lime clay fluid with the addition of an alkali salt of cellulose glycolic acid, z. B. cellulose glycolic acid sodium, only a relatively small improvement in the conditioning properties comprising, by a surprising function of the _pH value with respect to their conditioning properties, is characterized. As the experiments have proved, occurs when the _pH value of a rinsing liquid formed of clay, lime, water and a celluloeeglykolsauren Alkalisal'z known by the addition of agents such. B. increased from Natronlauget, with the increase of p _H -value initially an unexpected improvement, and then after passing through an optimum with further increase of p _H -value as a striking deterioration of a conditioning properties.

Das Ergebnis dieser Versuche, bei denen, die Beurteilung der Güte des Spülungsmittels in der bei der Tiefbohrtechnik üblichen Art durch Messung der Auslauf viskosität nach Marsh und des Wasseirabgabewertes oder Ringtestes in Sekunden sowie des Preßwassers in cm³ und der Filterkuchendicke in mm bei 7 atü und 30 Minuten Druckdauer vorgenommen worden ist, gibt die folgende Aufstellung wieder, welche für eine auf den Liter 5 g CaO enthaltende Kalk-Tonspülungsflüssigkeit die Abhängigkeit ihrer Eigenschaften von dem durch wachsenden Zusatz von Natronlauge veränderten p_H-Wert ohne und mit Zugabe von 1 °/o Carboxymethylcellulose'veranschaulicht: The result of these tests, in which the assessment of the quality of the flushing agent in the manner customary in deep drilling technology by measuring the outlet viscosity according to Marsh and the water release value or ring test in seconds as well as the press water in cm ³ and the filter cake thickness in mm at 7 atmospheres and 30 minutes pressing time has been made, the following table reproduces, which containing a g to the liter 5 CaO lime Tonspülungsflüssigkeit the dependence of their properties from the modified by increasing the addition of sodium hydroxide solution _pH value without and with addition of 1 ° / o Carboxymethyl cellulose 'illustrates:

pH-WertPH value ohne
CMC
9,5without
CMC
9.5 mit
CMC
IOWith
CMC
IO mit
CMC
10,8With
CMC
10.8 mit
CMCWith
CMC Auslauf-Viskosität nach
Marsh in Sekunden
Wasserabgabe-Wert
oder Ring-Test in Se-
55 künden
Preßwasser in cm⁸ bei
7 atü während 30 Mi
nuten
60 Filterkuchendicke
in mm bei 7 atü wäh
rend 30 Minuten. ...Outlet viscosity according to
Marsh in seconds
Water release value
or ring test in se-
55 announce
Press water in cm ⁸ at
7 atü during 30 Wed
grooves
60 filter cake thickness
in mm at 7 atm
rend 30 minutes. ... 34
34
87
1234
34
87
12th 34
260
20
2,034
260
20th
2.0 35
1800
14
i,535
1800
14th
i, 5 36
400
26
4,o 36
400
26th
4, o

Wie diese Tabelle erkennen läßt, erreichen die Eigenschaften der Spülung mit Steigerung der zugefügten Menge Natronlauge ihr Optimum bei einem p_H-Wert von 10,8, d. h. von rund 11, um bei weiterer Erhöhung des p_H-Wertes wieder eine bald einsetzende, auffallende Verschlechterung zu erfahren. Diese Feststellung wird nach der Erfindung dadurch für die Gewinnung eines auch gegen Elektrolyteinflüsse einen hohen Gütegrad beständig bewahrenden Bohrspülungsmittels nutzbar gemacht, da,ß ein aus Wasser, Ton, Kalk und einem Alkalisalz der Celluloseglykolsäure gebildetes flüssiges Gemisch auf einem p_H-Wert zwischen 10 und 12, " vorzugsweise 11, eingestellt wird.
. Für diese Spülungsflüssigkeit eignen sich als Celluloseglykolate vor allem die technisch leicht zugänglichen Natriumsalze der Celluloseglykolsäure in verschiedenen Viskositätsstufen und Verätherungsgraden. Der Verätherungsgrad kann einem Nätriumgehalt vorzugsweise zwischen 3 und 10% entsprechen. Hinsichtlich der Wasserbindung zeitigen im allgemeinen die hochviskosen Typen de:r Celluloseglykolate die besten Ergebnisse, wenn auch mittel- und niedrigviskose Celluloseglykolate ohne weiteres verwendbar sind. Als besonders zweckmäßig erweist es sich, die Celluloseglykolate in der Form der technisch ungereinigten. Produkte, z. B. ein technisches celluloseglykolsaures Natrium, zu verwenden.How can this table realize achieve the properties of flushing with increase of the added amount of sodium hydroxide their optimum at a _pH value of 10.8, ie approximately 11 to with a further increase of the p _H -value another soon-onset, striking To experience deterioration. This determination is thus made according to the invention for obtaining an even against electrolyte influences a high grade resistant preserving Bohrspülungsmittels usable because, ß a polymer formed from water, clay, lime and an alkali metal salt of cellulose glycolic acid liquid mixture at a _pH value between 10 and 12, "preferably 11, is set.
. The most suitable cellulose glycolates for this rinsing liquid are the technically easily accessible sodium salts of cellulose glycolic acid in various viscosity levels and degrees of etherification. The degree of etherification can correspond to a sodium content preferably between 3 and 10%. With regard to water binding, the high-viscosity types of cellulose glycolates generally give the best results, even if medium- and low-viscosity cellulose glycolates can be used without further ado. It proves to be particularly expedient to use the cellulose glycolates in the form of the technically unpurified. Products, e.g. B. a technical cellulose glycolate to use sodium.

Vorteilhaft ist es ferner, mit' dem Kalkgehalt der Spülungsflüssigkeit nach der Erfindung nicht unter einen bestimmten Wert herunterzugehen. Wie sich gezeigt hat, steigt die Viskosität der Tonspülungsflüssigkeit mit zunehmendem Zusatz von Kalk zunächst sehr stark an, um dann, bei weiterer. Kalkzugabe auch wieder rasch abzufallen und praktisch auf die Ausgangsviskosität zurückzugehen. Die zur Klärung dieser Zusammenhänge angestelltem. Versuche haben ergeben, daß es günstig ist, der Tonspülungsflüssigkeit im allgemeinen mehr als etwa 3 bis 5 g Kalk auf den Liter zuzugeben, daß aber dabei die notwendige Kalkmemge vom Tongehalt der Spülungsflüssigkeit und der Art des zu deren Herstellung benutzten Tones abhängig ist.It is also advantageous not to reduce the lime content of the mud fluid according to the invention go down a certain value. It has been shown that the viscosity of the clay rinse increases with increasing addition of lime at first very strongly, and then, with further addition. Addition of lime also to drop again quickly and to practically go back to the initial viscosity. The for Clarification of these relationships employed. Tests have shown that it is beneficial to use the clay washing liquid In general, more than about 3 to 5 g of lime to add to the liter, but that the necessary amount of lime from the clay content the rinse fluid and the type of clay used to make it depends.

Example \

¹¹

. Eine Tonspülungsflüssigkeit, die einen Tongehalt von 7,9% und eine nachMarsh bestimmte Viskosität von 35 Sekunden aufweist, wird unter Rühren mit 7 g Kalk auf den Liter versetzt. Dabei ist deutlich zu bemerken, wie die Viskosität mit wachsender Kalkzugabe zunächst zunimmt und bis auf über 100 Sekunden ansteigt, um bei weiterem Kalkzu'satz wieder auf den Ausgangswert von 35 Sekunden abzusinken. Diesem flüssigen Gemisch wird nun in einer Menge von 10 g auf den Liter hochviskoses technisches celluloseglykolsaures Natrium mit einem 8% Natrium entsprechenden Verätherungsgrad zugefügt. Dabei ist hinsichtlich der Eigenschaften der Flüssigkeit, die deren Güte als Spülungsmittel bestimmen, noch keine Verbesserung zu beobachten. Wird aber die Menge der zugesetzten Natronlauge. A clay rinsing liquid with a clay content of 7.9% and a viscosity determined by Marsh of 35 seconds, 7 g of lime per liter are added with stirring. It is clear to notice how the viscosity initially increases with increasing addition of lime and up to over 100 seconds, and with further addition of lime it falls back to the initial value of 35 seconds. This liquid mixture is now highly viscous in an amount of 10 g per liter Technical celluloseglycolic acid sodium with a degree of etherification corresponding to 8% sodium was added. With regard to the properties of the liquid, which determine its quality as a flushing agent, no improvement to be observed yet. But the amount of caustic soda added

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so weit erhöht, bis ein p_H-Wert von 10,8 erreicht ist, so ist eine deutliche und erhebliche Verbesserung der Eigenschaften der Spülungsflüssigkeit festzustellen. Wenn dagegen der pfj-Wert über dieses Maß hinaus gesteigert wird, so tritt rasch wieder eine Verschlechterung ein.is increased so far achieved until a _pH value of 10.8, a clear and significant improvement in the properties of the lavage fluid is determined. If, on the other hand, the pfj value is increased beyond this level, it quickly deteriorates again.

Führt man den gleichen Versuch mit der gleichen Flüssigkeit, jedoch ohne Kalkzusatz durch, so erhält man ein Spülungsmittel, dessen. Viskosität nach Marsh nicht mehr meßbar ist und das auch .'hinsichtlich der anderen für seine Güte maßgeblichen Eigenschaften als schlecht anzusprechen ist.If you carry out the same experiment with the same liquid, but without the addition of lime, you get one a rinse, whose. Marsh viscosity is no longer measurable and that too the other properties that are decisive for its quality can be described as bad.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Drilling fluid consisting of water, Clay, quick lime (CaO) and an alkali salt of cellulose glycolic acid consists and their pH between 10 and 12, preferably on 11, is set.

2. drilling fluid according to claim 1, whose lime content is more than 3 g CaO per liter.

3. drilling fluid according to claim 1 and 2, wherein the cellulose glycolic acid used has a degree of etherification corresponding to 3 to ι o ° / o sodium.

4. drilling fluid according to claim 1 to 3, wherein the alkali salt of cellulose glycolic acid a sodium salt is used.

5. The drilling fluid of claim 1 to 4, in which the cellulose glycolic acid is sodium in the form of a technically unpurified product is used.

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