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DE1232896B - Emulsion drilling fluid - Google Patents

Emulsion drilling fluid

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Publication number
DE1232896B
DE1232896B DEH51129A DEH0051129A DE1232896B DE 1232896 B DE1232896 B DE 1232896B DE H51129 A DEH51129 A DE H51129A DE H0051129 A DEH0051129 A DE H0051129A DE 1232896 B DE1232896 B DE 1232896B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
acids
content
emulsion
drilling fluid
alkaline earth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEH51129A
Other languages
German (de)
Inventor
Raymond W Hoeppel
Donald D Lloyd
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DONALD D LLOYD
Original Assignee
DONALD D LLOYD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DONALD D LLOYD filed Critical DONALD D LLOYD
Publication of DE1232896B publication Critical patent/DE1232896B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/32Non-aqueous well-drilling compositions, e.g. oil-based
    • C09K8/36Water-in-oil emulsions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Emulsionsbohrspülung Die Erfindung bezieht sich auf eine Emulsionsbohrspülung, die auch als Packerflüssigkeit bei der Komplettierung von Bohrlöchern Verwendung finden kann.Emulsion drilling fluid The invention relates to an emulsion drilling fluid, which is also used as a packer fluid when completing boreholes Can be found.

Beim Tiefbohren ist es erwünscht, eine Spülung mit niedriger Viskosität zu verwenden, um die Pumpendrücke zu erniedrigen, den Bohrfortschritt zu erhöhen, den Austrag des Bohrkleins zu erleichtern und die Leichtigkeit der Handhabung sowie die Speicherung der Spülung zu verbessern. Dünnflüssige Spülungen dieser Art können jedoch schweres Material nicht ausreichend suspendieren, was oft zur Verstopfung führt. Wenn aber solche Spülungen mit niedriger Viskosität thixotrop gemacht werden können, so läßt es sich erreichen, daß sie schweres Material in ausreichendem Maß suspendieren.When drilling deep, it is desirable to use a low viscosity mud to be used to lower pump pressures, increase drilling progress, to facilitate the discharge of the cuttings and the ease of handling as well to improve the retention of the flush. You can use thin rinses of this type however, do not suspend heavy material adequately, which often leads to constipation leads. But when such low viscosity rinses are made thixotropic can, it can be achieved that they heavy material to a sufficient extent suspend.

Eine Bohrspülung darf nur einen geringen Flüssigkeitsverlust auch bei erhöhter Temperatur haben. Bei vielen bisher entwickelten Bohrspülungen auf Ölbasis wurde ein niedriger Flüssigkeitsverlust durch den Zusatz großer Mengen von in Öl dispersiblen Kolloiden, wie Seifen oder asphalthaltigen Materialien, sowie durch den Zusatz von Ton od. dgl. erreicht; dies alles läuft aber auf die Erzeugung einer hohen Viskosität hinaus, was unvorteilhaft ist, besonders wenn die Spülung durch Hinzufügen von schwerem Material eine größere Dichte erhalten soll.A drilling fluid must also have only a slight loss of fluid have at elevated temperature. In many previously developed drilling fluids Oil base became a low fluid loss through the addition of large amounts of Colloids dispersible in oil, such as soaps or materials containing asphalt, as well as achieved by the addition of clay or the like; but all this depends on the generation a high viscosity, which is unfavorable, especially when the conditioner should be given a greater density by adding heavy material.

Eine ideale Bohrspülung soll eine niedrige Viskosität, einen niedrigen Flüssigkeitsverlust selbst bei erhöhten Temperaturen und genügende Thixotropie haben, um in der Lage zu sein, schweres Material zu suspendieren. Ist die Spülung eine Wasser-in-Öl-Emulsion, so muß die Emulsion über den ganzen Temperaturbereich, dem sie ausgesetzt wird, stabil bleiben.An ideal drilling fluid should have a low viscosity, a low one Have fluid loss even at elevated temperatures and have sufficient thixotropy, to be able to suspend heavy material. Is the flush a Water-in-oil emulsion, the emulsion must be used over the entire temperature range it is exposed to remain stable.

Zweck der Erfindung ist es hauptsächlich, eine Emulsionsspülung der eingangs genannten Art mit niedriger Viskosität zu schaffen, die hinreichend thixotrop ist, um schweres Material zu suspendieren, und einen niedrigen Flüssigkeitsverlust sowohl bei erhöhten als auch bei niedrigen Temperaturen hat, und zwar auch bei Abwesenheit von Filterkuchen bildenden Materialien, wie z. B. Asphalt.The main purpose of the invention is to provide an emulsion rinse To create the type mentioned at the beginning with low viscosity, which is sufficiently thixotropic is to suspend heavy material and low fluid loss has at both elevated and low temperatures, even in the absence of filter cake-forming materials, such as. B. Asphalt.

Es ist bereits eine Emulsionsbohrspülung bekannt, die neben Öl und Wasser in Kombination Erdalkaliseifen von Fettsäuren und Tallöl mit hohem Harzgehalt und Erdalkalien zur Erhöhung des pH-Wertes des Wassers enthält, insbesondere bei Verwendung von Fettsäuren- und Abietinsäureseifen, wobei die letzteren den Hauptbestandteil darstellen. Dabei sind 32 bis 65% der gesamten vorhandenen Säuren Abietinsäuren. Auch die Verwendung von teilweise polymerisierten Fettsäuren ist für die Herstellung von Bohrspülungen bekannt, allerdings nur in Verbindung mit heftig oxydierenden Agenzien wie Natriumdichromat. Das Oxydationsmittel verändert die ungesättigten Verbindungen der Fettsäuren und bringt sie in die Form von Aldehyden, die wiederum polymerisiert werden und Verbindungen ergeben, welche weniger öllöslich sind als die ursprünglichen Fettsäurepolymere. Es werden die Alkalimetallseifen der oxydierten Säuren verwendet.An emulsion drilling fluid is already known which, in addition to oil and Water in combination with alkaline earth soaps of fatty acids and tall oil with a high resin content and alkaline earths to increase the pH of the water, especially in Use of fatty acid and abietic acid soaps, the latter being the main ingredient represent. 32 to 65% of the total acids present are abietic acids. Also the use of partially polymerized fatty acids is for the production known from drilling fluids, but only in connection with violently oxidizing fluids Agents such as sodium dichromate. The oxidizing agent changes the unsaturated ones Compounds of fatty acids and brings them into the form of aldehydes, which in turn are polymerized and give compounds which are less oil-soluble than the original fatty acid polymers. It becomes the alkali metal soaps of the oxidized Acids used.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Emulsionsbohrspülung der eingangs genannten Art, die aus einer Wasser-in-Öl-Emulsion mit Erdalkaliseifen von Fettsäuren und Tallölen mit hohem Harzgehalt und Erdalkalien zur Erhöhung des pH-Wertes des Wassers besteht, und ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch 2 bis 65% einer wässerigen Phase mit darin gelösten Erdalkalien, um den pH-Wert auf über 9 anzuheben, 3,5 bis 53 g/1 einer Erdalkaliseife eines Fettsäurerückstandes mit einem Gehalt an polymerisierten Fettsäuren und 1,75 bis 35 g/1 einer Erdalkaliseife eines gereinigten Tauöls mit einem Gehalt von 15 bis 45 % Harzsäuren, welche zwischen 3 und 304/o- der gesamten in den Seifen vorhandenen organischen Säuren ausmachen. Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß eine Emulsion mit einer solchen Zusammensetzung sehr stabil ist, sich durch eine ausgeprägte Gelbildung auszeichnet und eine gute Tragfähigkeit aufweist. Diese Eigenschaften sind für eine Emulsionsbohrspülung außerordentlich wichtig. Flüssigkeitsphasen Es kann jede Art von Öl verwendet werden, einschließlich Rohölen und gereinigten Erdölprodukten, wie Dieseltreibstoff, Vergasertreibstoff und Heizöle. Das Öl befindet sich stets in der äußeren oder kontinuierlichen Phase.The invention relates to an emulsion drilling fluid of the initially mentioned called type, which consists of a water-in-oil emulsion with alkaline earth soaps of fatty acids and tall oils with high resin content and alkaline earths to increase the pH of the Water, and is characterized according to the invention by 2 to 65% of an aqueous Phase with dissolved alkaline earths in it to raise the pH to above 9, 3.5 to 53 g / 1 of an alkaline earth soap of a fatty acid residue with a content of polymerized Fatty acids and 1.75 to 35 g / 1 of an alkaline earth soap of a purified dew oil with a content of 15 to 45% resin acids, which between 3 and 304 / o- of the total make up organic acids present in the soaps. The invention is based on the surprising finding that an emulsion with such a composition is very stable, characterized by pronounced gel formation and good Has load-bearing capacity. These properties are extraordinary for an emulsion drilling fluid important. Liquid Phases Any type of oil can be used, including Crude oils and purified petroleum products such as diesel fuel, carburetor fuel and heating oils. The oil is always in the outer or continuous phase.

Die wäßrige innere Phase soll in einer Menge von mindestens 2% und darf für manche Fälle in Mengen bis zu 65 % vorhanden sein. Die wäßrige Phase kann reines Wasser sein, sie kann aber auch einen oder mehrere Elektrolyte gelöst enthalten, wie Natrium-oder Calciumchlorid. Solche Salze können in Mengen bis zur Sättigung anwesend sein. Sie dienen als Mittel zur Erhöhung der Dichte und Verbesserung der Stabilität der Flüssigkeit ohne Zusatz fester Partikeln. Polymerisierter Säurerest Hinreichend polymerisierte Säurerückstände sind solche, die aus der Reinigungsdestillation von Fettsäuren bei Temperaturen über 70° C gebildet sind. Der Speisevorrat für den Destillierapparat soll im wesentlichen ungesättigte Fettsäuren enthalten, welche vorzugsweise 16 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen. Harzsäuren sollen nicht 4% überschreiten; demgemäß ist Tallöl als Speisevorrat ungeeignet. Der Speisevorrat kann auch Farbkörper, Glyzeride, Unverseifbares und kleinere Mengen von Seifen enthalten, von denen einige von einem Schwermetalltyp sein können.The aqueous inner phase should be in an amount of at least 2% and may be present in amounts of up to 65% in some cases. The aqueous phase can be pure water, but it can also contain one or more electrolytes in solution, like sodium or calcium chloride. Such salts can be used in amounts up to saturation to be present. They serve as a means of increasing the density and improving the Stability of the liquid without the addition of solid particles. Polymerized acid residue Sufficiently polymerized acid residues are those from purification distillation are formed by fatty acids at temperatures above 70 ° C. The food supply for the The still should contain essentially unsaturated fatty acids, which preferably have 16 to 18 carbon atoms. Resin acids should not exceed 4%; accordingly tall oil is unsuitable as a food supply. The food supply can also contain color bodies, Contain glycerides, unsaponifiables, and minor amounts of soaps, some of which may be of a heavy metal type.

Ein zu bevorzugender Fettsäure-Speisevorrat wird gebildet aus einem Rohseifevorrat, der durch reinigende Behandlung von rohen pflanzlichen ölen mit einer wäßrigen AIkalilösung erzeugt wird, wobei ein solcher wäßriger Seifenvorrat Fettsäureseifen, Farbkörper und einige Glyzeride enthält. Nach der Trennung von dem öl wird der Seifenvorrat mit Schwefelsäure od. dgl. neutralisiert; das nichtwäßrige Produkt enthält dann im wesentlichen Fettsäuren zusammen mit einigem Unverseifbaren, Farbkörpern und Glyzeriden.A preferred fatty acid food supply is formed from a raw soap supply, which is produced by the cleaning treatment of raw vegetable oils with an aqueous alkali solution, such an aqueous soap supply containing fatty acid soaps, pigments and some glycerides. After separation from the oil , the soap stock is neutralized with sulfuric acid or the like; the non-aqueous product then contains essentially fatty acids along with some unsaponifiables, coloring matter and glycerides.

Ein anderer zufriedenstellender Fettsäure-Speisevorrat wird abgeleitet aus dem Fettsäureprodukt, das aus der Hochdruckdampfabstreifung von fetten ölen herrührt, wobei das Glyzerin abgetrennt wird und ein Fettsäureprodukt zurückbleibt, das im wesentlichen freie, monomere Säuren mit kleineren Mengen von Glyzeriden und Unverseifbaren enthält.Another satisfactory fatty acid food supply is derived from the fatty acid product that results from the high-pressure steam stripping of fatty oils originates from, whereby the glycerine is separated and a fatty acid product remains, the essentially free, monomeric acids with minor amounts of glycerides and Contains unsaponifiables.

Jeder dieser Säurespeisevorräte oder Mischungen davon wird bzw. werden dann einer Reinigungsdestillation unterworfen, um gereinigte Fettsäuren zu erzeugen, wobei ein dunkelfarbiger Rückstand übrigbleibt, der monomere Monocarbonfettsäuren, polymere Polycarbonfettsäuren, Farbkörper, Glyzeride und Unverseifbares enthält. Rückstände dieser Art sind als einer der Bestandteile der Emulsionsbohrspülung gemäß der Erfindung benutzbar.Any of these acid feed stocks or mixtures thereof will be or will be then subjected to purification distillation to produce purified fatty acids, leaving a dark-colored residue, the monomeric monocarboxylic fatty acids, contains polymeric polycarbonate fatty acids, color bodies, glycerides and unsaponifiables. Residues of this type are disclosed as one of the components of the emulsion drilling fluid of the invention usable.

Tallölfraktion Die in Verbindung mit den restlichen polymerisierten Säuren gemäß der Erfindung verwendeten Tallölsäuren müssen aus Tallöl, das durch Säureveredelung oder vorzugsweise durch Destillation gereinigt wurde, abgeleitet werden. Dieses gereinigte Tallöl muß zwischen 15 und 45% Harzsäuren enthalten, wobei die übrigen Säuren stark ungesättigte Fettsäuren vom Ölsäure-Leinölsäuretyp sind. Dieses gereinigte Produkt soll nicht mehr als 16% Unverseifbares und vorzugsweise weniger als 6% davon enthalten. Die Säurezahl dieses Produktes liegt normalerweise zwischen 1..50 und 190 und die Jodzahl zwischen 130 und 180.Tall oil fraction The polymerized in conjunction with the remaining Acids used according to the invention tall oil acids must be derived from tall oil, which by Acid upgrading or preferably purified by distillation derived will. This purified tall oil must contain between 15 and 45% resin acids, whereby the remaining acids are highly unsaturated fatty acids of the oleic-linoleic acid type. This purified product should not have more than 16% unsaponifiable and preferably contain less than 6% of it. The acid number of this product is normally between 1..50 and 190 and the iodine number between 130 and 180.

Verfahren zur Herstellung der Emulsionsbohrspülung Bei der Herstellung der Emulsionsbohrspülung werden normalerweise die polymerisierten Säurerückstände und die gereinigten Tallölsäuren der Ölphase zugesetzt. Die Menge der verwendeten Säurerückstände liegt im Bereich von 3,5 bis 53 g/1, bezogen auf das Endvolumen der Bohrspülung. Die Menge der Tallölsäuren liegt im Bereich von 1,75 bis 35 g/1. Die Säurerückstände und Tallölsäuren können gewünschtenfalls miteinander vermischt werden, bevor sie der Bohrspülung zugesetzt werden.Method of making the emulsion drilling fluid in manufacture The emulsion drilling fluid will normally remove the polymerized acid residues and the purified tall oil acids added to the oil phase. The amount of used Acid residue is in the range from 3.5 to 53 g / l based on the final volume the drilling fluid. The amount of tall oil acids is in the range from 1.75 to 35 g / l. The acid residues and tall oil acids can, if desired, be mixed together before they are added to the drilling fluid.

Die wäßrige Phase wird der Ölphase zugesetzt, nachdem in ihr zunächst etwaige Salze, die zugesetzt werden sollen, aufgelöst sind. Dann wird, um die Erdalkaliseife zu bilden, ein Überschuß einer Erdalkalibase zu der Vereinigung von Öl und wäßriger Phase zugesetzt. Zur Bildung der Emulsion ist starkes Rühren notwendig.The aqueous phase is added to the oil phase after initially in it any salts to be added are dissolved. Then, order the alkaline earth soap to form an excess of an alkaline earth base to the union of the oil and aqueous Phase added. Vigorous stirring is necessary to form the emulsion.

Erdalkalibasen wie Calciumhydroxyd, Calciumoxyd, Magnesiumoxyd u. dgl. sind geeignet zur Erzeugung der ErdalkaIiseife in der Flüssigkeit. Es soll genügend Base zugesetzt werden, um alle sauren Komponenten voll in Seife umzuwandeln und den pH-Wert der wäßrigen Phase auf mindestens 9 anzuheben. Ein Überschuß an Base über dieses Minimum hinaus ist vorteilhaft. Es können auch Basengemische verwendet werden.Alkaline earth bases such as calcium hydroxide, calcium oxide, magnesium oxide and the like. The like. Are suitable for producing the alkaline earth soap in the liquid. It should enough base can be added to completely convert all acidic components to soap and to raise the pH of the aqueous phase to at least 9. An excess of Base beyond this minimum is beneficial. Mixtures of bases can also be used will.

Gewünschtenfalls können die sauren Komponenten zunächst in Erdalkaliseifen umgewandelt werden, was durch Zusatz der Basen direkt zu den Säuren geschieht. Die resultierenden Seifen können dann später zu der Bohrspülung während deren Herstellung zugesetzt werden. In diesem Fall soll der Spülung eine kleine zusätzliche Menge Erdalkalibase zugesetzt werden, um einen Überschuß des Erdalkaliions zu gewährleisten.If desired, the acidic components can first be added to alkaline earth soaps are converted, which is done by adding the bases directly to the acids. the resulting soaps can then later be added to the drilling fluid during its manufacture can be added. In this case, you should add a small extra amount of conditioner Alkaline earth base can be added in order to ensure an excess of the alkaline earth metal ion.

Gewünschtenfalls kann die Erdalkalibase in der Bohrspülung durch den Zusatz eines wasserlöslichen Erdalsalisalzes, wie Calciumchlorid, erzeugt werden, worauf eine Alkalimetallbase, wie Natriumhydroxyd, zugesetzt wird.If desired, the alkaline earth base in the drilling fluid can through the Addition of a water-soluble alkaline earth salt, such as calcium chloride, can be generated, whereupon an alkali metal base such as sodium hydroxide is added.

Die Menge der sauren Komponenten, die der Spülung zugesetzt werden, hängt ab von den erwünschten Sollwerten des Flüssigkeitsverlustes der Spülung und ihrer Viskosität, wobei zu beachten ist, daß größere Mengen von Seifen kleinere Flüssigkeitsverluste, aber auch eine höhere Viskosität zur Folge haben, besonders wenn viel Wasser anwesend ist. Im allgemeinen werden kleinere Mengen von sauren Komponenten zugesetzt, wenn viel Wasser vorhanden ist oder wenn die Menge des festen schweren Materials groß ist. Es wurde gefunden, daß ein Verhältnis von einem Teil Tallölsäuren zu zwei Teilen von Säurerückständen befriedigende Resultate ergibt, aber dieses Verhältnis kann in ziemlich weiten Grenzen verändert werden, um die thixotrope Eigenschaft und den Flüssigkeitsverlust cler Emulsionsbohrspülung zu ändern.The amount of acidic components added to the conditioner depends on the desired setpoints for the fluid loss of the irrigation and their viscosity, it should be noted that larger amounts of soaps are smaller Fluid losses, but also a higher viscosity result, especially when there is a lot of water. In general, smaller amounts of acidic Components added when there is a lot of water or when the amount of solid heavy material is great. It was found that a ratio of one part Tall oil acids give satisfactory results to two parts of acid residues, but this ratio can be changed within fairly wide limits to the thixotropic property and the fluid loss of the emulsion drilling fluid to change.

Bei der Herstellung der Emulsionsbohrspülung können die Bestandteile in beliebiger Reihenfolge zugesetzt werden, jedoch ist die oben angegebene Reihenfolge zu bevorzugen.In the preparation of the emulsion drilling fluid, the components can be added in any order, but is the order given above to prefer.

Wertungsmethoden Die Viskositäten aller Bohrspülungen wurden bei den hier beschriebenen Versuchen entweder mit einem Stormer-Viskosimeter oder mit einem Marsh-Trichter bei einer Temperatur von 49° C bestimmt. Alle Flüssigkeitsverluste wurden bestimmt bei einem Druck von 35 at, wobei eine Baroid-Filterpresse (High Pressure Wall Building Tester) benutzt wurde. Die Flüssigkeitsverluste wurden über einen Zeitraum von 30 Minuten bei einer Temperatur zwischen 70 und 120° C gemessen, da die Flüssigkeitsverluste ölbasischer Bohrspülungen, gemessen bei Raumtemperatur, oft unerheblich sind. In manchen Fällen wurde die Emulsionsstabilität durch Messen der Spannung des 60-Hz-Wechselstroms bestimmt, die erforderlich war, um einen Strom zwischen in die Emulsionsbohrspülung eingetauchten Elektroden mit 12,5 mm Abstand fließen zu lassen. Jegliches Wasser, das während des Flüssigkeitsverlustes in dem Filtrat auftritt, zeigt eine Unstabilität der Emulsion an.Scoring methods The viscosities of all drilling fluids were with the Tests described here either with a Stormer viscometer or with a Marsh funnel determined at a temperature of 49 ° C. All fluid losses were determined at a pressure of 35 at, using a baroid filter press (High Pressure Wall Building Tester) was used. The fluid losses were over measured for a period of 30 minutes at a temperature between 70 and 120 ° C, since the fluid losses of oil-based drilling fluids, measured at room temperature, are often irrelevant. In some cases, the emulsion stability was determined by measuring the voltage of 60 Hz alternating current determined that was required to generate a current between electrodes immersed in the emulsion drilling fluid at a distance of 12.5 mm to let flow. Any water left in the Filtrate occurs, indicates instability of the emulsion.

Beispiel 1 Um den synergistischen Effekt einer Calciumseife von gereinigtem Tallöl auf eine Spülung mit einem Gehalt an Calciumseife von polymerisierten Säurerückständen zu erläutern, wurde eine Versuchsreihe mit Spülungen nach der obengenannten Methode durchgeführt, und zwar in Dieseltreibstoff mit einer Dichte von 0,8448 (bei 15° C) und einem Gehalt von 47 0/0 einer gesättigten Salzwasserlösung und abgewogen auf 1350 g/1 mit Bargt. Es wurde Kalk zugesetzt, um die Erdalkaliseifen zu bilden.Example 1 To the synergistic effect of a calcium soap of purified Tall oil on a rinse containing calcium soap from polymerized acid residues To explain, a series of experiments with rinsing according to the above-mentioned method was carried out carried out in diesel fuel with a density of 0.8448 (at 15 ° C) and a content of 47 0/0 of a saturated salt water solution and weighed to 1350 g / 1 with bargt. Lime was added to make the alkaline earth soaps.

Bei diesen Versuchen waren die polymerisierten Säurerückstände aus der Destillationsreinigung eines angesäuerten Seifenvorrates abgeleitet. Das benutzte Tallöl war durch Destillation gereinigt und enthielt 28 % Harzsäuren. Säure- Tallölsäure 1mulsions- Stormer-Werte 30' Flüssigkeitsverlust bei 35 at rückstand Stabilität Viskosität 0' Gel 10' Gel Temperatur g/1 g/1 V CP g g ml i o C Bemerkungen 12,2 0 350 24 0 Spuren 1,8 95 setzt sich ab 1,9 135 setzt sich ab 0 12,2 170 28 2 3 3,0 *) 95 8,8 3,5 440 25 0 7 1,5 95 1,4 135 *) Emulsionsaufbruch (Wasser im Filtrat). Wie ersichtlich, waren diejenigen Emulsionsbohrspülungen, welche nur die Seite eines Säurerückstandes oder nur die Tallölsäureseife enthalten, gegenüber Spülungen, die diese Seifen beide enthielten, bedeutend unterlegen. Wenn die Seife des Säurerückstandes allein verwendet wurde, setzte sich Bargt in der Zelle hoher Temperatur ab, und wenn die Tallölsäureseife allein vorhanden war, war die Thixotropie schlecht; der Flüssigkeitsverlust war hoch, und die Emulsion war schwach und brach bereits auf bei der vergleichsweise niedrigen Temperatur von 95° C. Waren dagegen die Seifen beider Säuren anwesend, so war die Emulsion besonders stabil, der Flüssigkeitsverlust war äußerst gering, und die Thixotropie war selbst bei 135° C ausgezeichnet.In these experiments, the polymerized acid residues were derived from the distillation purification of an acidified soap supply. The tall oil used was purified by distillation and contained 28% resin acids. Acid tall oil emulsion Stormer values 30 'fluid loss at 35 at residue stability viscosity 0 'gel 10' gel temperature g / 1 g / 1 V CP gg ml io C remarks 12.2 0 350 24 0 tracks 1.8 95 settles 1.9 135 settles 0 12.2 170 28 2 3 3.0 *) 95 8.8 3.5 440 25 0 7 1.5 95 1.4 135 *) Emulsion breakup (water in the filtrate). As can be seen, those emulsion drilling fluids containing only the acid residue side or only the tall oil acid soap were significantly inferior to fluids containing both of these soaps. When the residual acid soap was used alone, Bargt settled in the high temperature cell, and when the tall oil acid soap was used alone, the thixotropy was poor; the fluid loss was high and the emulsion was weak and broke open at the comparatively low temperature of 95 ° C. If, on the other hand, the soaps of both acids were present, the emulsion was particularly stable, the fluid loss was extremely low, and the thixotropy was itself excellent at 135 ° C.

In einem vierten Versuch wurde eine Emulsion wie oben hergestellt mit 90 g/1 eines Tallölsäurerückstandes und 3,5 g/1 von destillierter Tallölsäure, wie vorher beschrieben. Der verwendete Tallölsäurerückstand enthielt 10% Fettsäuren, 24%. Harzsäuren und 28 % Unverseifbares und wurde aus der fraktionierten Destillationsreinigung von Tallöl gewonnen. Die resultierende Emulsionsbohrspülung hatte eine Emulsionsstabilität von 170 Volt, eine Viskosität von 26 Centipoise, eine Gelstärke von 1 bzw. 6 g und einen Flüssigkeitsverlust von 3,3 ml bei 95° C mit einer beträchtlichen Wassermenge in dem Filtrat als Anzeichen für den Emulsionsaufbruch in der Zelle. Es ist somit ersichtlich, daß Tallölsäurerückstandseifen für Emulsionsbohrspülungen unbefriedigend sind. Beispiel 2 Es wurde ein Konzentrat mit einem Gehalt von 2 Teilen Säurerückstand und 1 Teil destillierter Tallölsäuren hergestellt, wobei die Säuren die gleichen waren wie bei den ersten drei Versuchen im Beispiel 1. Dies wird nachstehend als Konzentrat A bezeichnet.In a fourth experiment an emulsion was prepared as above with 90 g / 1 of a tall oil acid residue and 3.5 g / 1 of distilled tall oil acid, as previously described. The tall oil acid residue used contained 10% fatty acids, 24%. Resin acids and 28% unsaponifiables and was obtained from fractional distillation purification extracted from tall oil. The resulting emulsion drilling mud had emulsion stability of 170 volts, a viscosity of 26 centipoise, a gel strength of 1 and 6 g, respectively, and a fluid loss of 3.3 ml at 95 ° C with a significant amount of water in the filtrate as an indication of emulsion breakdown in the cell. So it is can be seen that tall oil residue soaps are unsatisfactory for emulsion drilling fluids are. Example 2 A concentrate containing 2 parts of residual acid was obtained and 1 part of distilled tall oil acids, the acids being the same were as in the first three attempts in Example 1. This is hereinafter referred to as Concentrate A is called.

Es wurde eine Bohrspülung aus Coalinga-Rohöl mit einer Dichte von 0,9440 (bei 15° C) hergestellt, und die wäßrige Phase enthielt 5 % einer 4%igen Lösung von Natriumchlorid. Die Bohrspülung enthielt 28 g/1 des Konzentrates A und 35 g/1 Kalk. 'Es wurde mit Calciumcarbonat abgewogen auf ein Gewicht von 265 g/1. Nach eintägiger Zirkulation in einem Bohrloch hatte die Bohrspülung eine Marsh-Trichter-Viskosität von 116 Sekunden bei einem Flüssigkeitsverlust während 30 Minuten von 0 ml bei 35 at und 70° C. Feststoff setzte sich nicht in der Zelle ab.A Coalinga crude oil drilling fluid with a density of 0.9440 (at 15 ° C) produced, and the aqueous phase contained 5% of a 4% Solution of sodium chloride. The drilling fluid contained 28 g / l of concentrate A and 35 g / 1 lime. It was weighed with calcium carbonate to a weight of 265 g / l. After circulating in a borehole for one day, the drilling fluid had a Marsh funnel viscosity of 116 seconds with fluid loss over 30 minutes of 0 ml at 35 at and 70 ° C. Solid did not settle in the cell.

Beispiel 3 Es wurde eine Bohrspülung aus Ventura-Rohöl mit einer Dichte von 0,8789 (bei 15° C) und einem Gehalt von 25 % Frischwasser, 28 g/1 des Konzentrates A und 35 g/1 Kalk hergestellt. Sie wurde auf 1280 g/1 mit Bargt abgewogen. Die fertige Emulsionsbohrspülung hatte eine Marsh-Trichter-Viskosität von 70 Sekunden und einen Flüssigkeitsverlust während 30 Minuten von 1,0 ml bei 35 at und 115° C. Feststoff setzte sich in der Zelle nicht ab. Beispiel 4 Es wurde eine Bohrspülung zubereitet aus Canadian-Dieseltreibstoff mit einer Dichte von 0,8275 (bei 15° C) und einem Gehalt von 55 % Frischwasser. Sie wurde behandelt mit 28 g/1 des Konzentrates A und 28 gil Kalk und wurde abgewogen mit Baryt auf 1180 g/l. Die Spülung hatte eine Marsh-Trichter-Viskosität von 70 Sekunden und einen Flüssigkeitsverlust während 30 Minuten von 0,5 ml bei 35 at und 76° C. Feststoff setzt sich nicht ab in der Zelle. Beispiel 5 Es wurde eine Bohrspülung hergestellt mit einem Gehalt von 30 % eines Heizöles mit einer Dichte von 0,8109 (bei 15' C), 20% einer gesättigten Salzlösung und 30% einer 30%igen Calciumchloridlösung. Sie enthielt kein schweres Feststoffmaterial. Sie wurde behandelt mit 18 g/1 des Konzentrates A und 35 gll Kalk. Obwohl sie keine Feststoffe enthielt, hatte sie ein Gewicht von 1080 g/1. Sie hatte eine Marsh-Trichter-Viskosität von 53 Sekunden und einen Flüssigkeitsverlust während 30 Minuten von 0,5 ml bei 35 at und 70° C. Diese Eigenschaften wurden gemessen, nachdem die Emulsionsbohrspülung mehrere Tage lang in einem Bohrloch benutzt worden war. Konzentrate Der bequemen Handhabung halber ist es erwünscht, ein Bohrspülungskonzentrat mit einem Gehalt sowohl an Fettsäurerückständen als auch an gereinigten Tallölsäuren zuzubereiten. Diese Säuren müssen in dem richtigen Gewichtsverhältnis anwesend sein; es kann Öl zugesetzt werden, um die Viskosität zu erniedrigen und dadurch die Handhabung zu erleichtern. Normalerweise wird ein Mineralöl verwendet. Ein Verhältnis von 2 Anteilen an Säurerückständen und 1 Teil Tallölsäuren hat sich für die meisten Fälle als zufriedenstellend erwiesen, doch kann dieses Verhältnis ziemlich weit schwanken, je nach den chemischen Besonderheiten der Säuren und den bei Bohrspülungen erwünschten Eigenschaften, in welchen das Konzentrat verwendet werden soll. Das Verhältnis von Fettsäurerückständen zu Tallölsäuren kann schwanken von 0,5 bis 10,0. Beim Gebrauch wird eine Menge des flüssigen Konzentrates zu einem größeren Teil von Bohrspülung zugesetzt, wobei dafür gesorgt wird, daß ein Überschuß einer Erdalkilibase in der Spülung nach dem Zusatz und der Reaktion des Konzentrates verbleibt.Example 3 A drilling fluid was produced from Ventura crude oil with a density of 0.8789 (at 15 ° C.) and a content of 25% fresh water, 28 g / l of concentrate A and 35 g / l lime. It was weighed to 1280 g / l with Bargt. The finished emulsion drilling fluid had a Marsh funnel viscosity of 70 seconds and a fluid loss over 30 minutes of 1.0 ml at 35 atm and 115 ° C. Solids did not settle in the cell. Example 4 A drilling fluid was prepared from Canadian diesel fuel with a density of 0.8275 (at 15 ° C.) and a content of 55% fresh water. It was treated with 28 g / l of concentrate A and 28 gil of lime and was weighed with barite to 1180 g / l. The rinse had a Marsh funnel viscosity of 70 seconds and a fluid loss over 30 minutes of 0.5 ml at 35 atm and 76 ° C. Solid does not settle in the cell. Example 5 A drilling fluid was prepared containing 30% of a heating oil with a density of 0.8109 (at 15 ° C.), 20% of a saturated salt solution and 30% of a 30% strength calcium chloride solution. It did not contain any heavy solid material. It was treated with 18 g / l of concentrate A and 35 g / l of lime. Although it did not contain solids, it weighed 1080 g / l. It had a Marsh funnel viscosity of 53 seconds and a 30 minute fluid loss of 0.5 ml at 35 atm and 70 ° C. These properties were measured after the emulsion drilling fluid had been used in a well for several days. Concentrates For convenience, it is desirable to prepare a drilling fluid concentrate containing both fatty acid residues and purified tall oil acids. These acids must be present in the correct weight ratio; oil can be added to lower the viscosity and thereby facilitate handling. Usually a mineral oil is used. A ratio of 2 parts of residual acid and 1 part of tall oil acids has been found to be satisfactory in most cases, but this ratio can vary considerably depending on the chemical characteristics of the acids and the properties desired in drilling fluids in which the concentrate is to be used . The ratio of fatty acid residues to tall oil acids can vary from 0.5 to 10.0. In use, an amount of the liquid concentrate is added to a major portion of the drilling fluid, ensuring that an excess of an alkaline earth base remains in the fluid after the addition and reaction of the concentrate.

Wenn ein trockenes Konzentrat gewünscht wird, können die Fettsäurerückstände und Tallölsäuren in dem obengenannten Verhältnis gemischt und von einem feinverteilten Feststoff-Absorptionsträger absorbiert werden, indem genug Trägermaterial verwendet wird, um ein frei fließendes Produkt zu gewährleisten. Zufriedenstellende Trägermaterialien sind z. B. Ton, Diatomeenerde, Aluminiumsilicate, Sägemehl oder Calciumcarbonat in einer seiner verschiedenen Formen. Es können Kalk oder Erdalkalibasen in dem trockenen Konzentrat vorhanden sein. Anwendungen der Emulsionsbohrspülung Die Emulsionsbohrspülungen nach dieser Erfindung können zum Bohren, als Komplettierungsflüssigkeit oder für Sondenaufarbeitungen verwendet werden. Da die Emulsion stabil ist, berührt nur Öl die Formation, wodurch ein Verlust an ölpermeabilität der Schicht vermieden wird, wie er sonst oft vorkommt, wenn wäßrige Spülungen benutzt werden.If a dry concentrate is desired, the fatty acid residues can and tall oil acids mixed in the above ratio and of a finely divided one Solid absorption carriers are absorbed by using enough carrier material to ensure a free flowing product. Satisfactory carrier materials are z. B. clay, diatomaceous earth, aluminum silicates, sawdust or calcium carbonate in one of its various forms. There can be lime or alkaline earth bases in the dry concentrate. Applications of the emulsion drilling fluids The emulsion drilling fluids According to this invention can be used for drilling, as a completion fluid or for Probe reprocessing can be used. Since the emulsion is stable, only touches oil the formation, thereby avoiding a loss of oil permeability of the layer, as it often occurs when aqueous rinses are used.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Emulsionsbohrspülung, die auch als Packerflüssigkeit bei der Komplettierung von Bohrlöchern Verwendung finden kann, bestehend aus einer Wasser-in-Öl-Emulsion mit Erdalkaliseifen von Fettsäuren und Tallölen mit hohem Harzgehalt und Erdalkalien zur Erhöhung des pH-Wertes des Wassers, gekennzeichnet d u r c h 2 bis 65 Gewichtsprozent einer wäßrigen Phase mit darin gelösten Erdalkalien, um den pH-Wert auf über 9 anzuheben, 3,5 bis 53 g/1 einer Erdalkaliseife eines Fettsäurerückstandes mit einem Gehalt an polymerisierten Fettsäuren und 1,75 bis 35 gll einer Erdalkaliseife eines gereinigten Tallöls mit einem Gehalt von 15 bis 45% Harzsäuren, welche zwischen 3 und 30% der gesamten in den Seifen vorhandenen organischen Säuren ausmachen. Claims: 1. Emulsion drilling fluid, also known as a packer fluid in the completion of boreholes can be used, consisting of a Water-in-oil emulsion with alkaline earth soaps of fatty acids and tall oils with high Resin content and alkaline earths to increase the pH value of the water d u r c h 2 to 65 percent by weight of an aqueous phase with alkaline earths dissolved therein, to raise the pH to above 9, 3.5 to 53 g / 1 of an alkaline earth soap of a fatty acid residue with a content of polymerized fatty acids and 1.75 to 35 gll of an alkaline earth soap a purified tall oil with a content of 15 to 45% resin acids, which between Make up 3 and 30% of the total organic acids present in the soaps. 2. Zusatzstoff zur Herstellung einer Emulsionsbohrspülung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mischung von Fettsäurerückständen und gereinigten Tauölen, wobei die Tauöle einen Gehalt von 15 bis 45% Kolophoniumsäuren (Harzsäuren) aufweisen. 2. Additive for the production of an emulsion drilling fluid according to Claim 1, characterized through a mixture of fatty acid residues and purified dew oils, whereby the Dew oils have a content of 15 to 45% rosin acids (resin acids). 3. Zusatzstoff nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an Mineralöl. 3. Additive according to Claim 2, characterized by an additional mineral oil content. 4. Zusatzstoff nach den Ansprüchen 2 und 3, , gekennzeichnet durch eine Mischung von Fettsäurerückständen und gereinigten Tauölen, welche von einem feinverteilten Absorbiermittel, z. B. Diatomeenerde, absorbiert sind. 4. Additive according to claims 2 and 3, characterized by a mixture from fatty acid residues and purified dew oils, which from a finely divided Absorbents, e.g. B. diatomaceous earth, are absorbed. 5. Zusatzstoff nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt einer Erdalkalibase. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 793 996, 3 044 959.5. Additive according to claim 4, characterized by an additional content of an alkaline earth base. Into consideration Drawn pamphlets: U.S. Patent Nos. 2,793,996, 3,044,959.
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