NO175750B - Vandig polysakkaridpreparat, fremgangsmåte for fremstilling derav og anvendelse av preparatet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder vandige polysakkaridpreparater, fremstilling derav og deres anvendelse i brønnborings-operasjoner.

Det er kjent å anvende vandige polysakkaridpreparater i brønnboringsoperasjoner, f.eks. i olje- og gassbrønner. Eksempler på polysakkarider omfatter cellulosederivater, som f.eks. karboksy-etylcellulose, karboksymetylcellulose, karboksymetylhydroksyetyl-cellulose, alkylhydroksyalkylcelluloser, alkylcelluloser, alkyl-karboksyalkylcelluloser og hydroksyalkylcelluloser (spesielt hydroksyetylcellulose) og mikrobielle polysakkarider som f.eks. suksinoglykanpolysakkarider, skleroglukanpolysakkarider og xantanpolysakkarider.

Suksinoglykanpolysakkarider omfatter glukose og, for hver

7 mol glukose, 0,9 til 1,2 mol galaktose, 0,65 til 1,1 mol pyruvat, 0 til 2 mol suksinat og 0 til 2 mol acetat og fremstilles ved dyrkning av slimdannende arter av Pseudomonas, Rhizobium, Alcaligenes eller Agrobacterium, f.eks. Pseudomonas sp. NCIB 112 64, Pseudomonas sp. NCIB 11592 eller Agrobacterium radiobacter NCIB 11883, eller mutanter derav, som eksempelvis beskrevet i EP-A-40445 eller EP-A-138255.

Skleroglukanpolysakkarider omfatter lineære kjeder av /3-D- (l-*3) -bundne glukoserester med enkle glukosesidekjeder i /3-D- (1-^6) -bindinger, og fremstilles av sopper av slekten sklerotium.

Xantanpolysakkarider inneholder typisk mannose, glukose, glukuronsyre, O-acetylradikaler og acetal-bundet pyrodruesyre i molforhold 2:2:1:1:0,5, og fremstilles ved dyrkning av en art av xantomonas-bakterie, fortrinnsvis Xanthomonas campestris, f.eks. NRRL B-1459, som eksempelvis beskrevet i US-patent 4 299 825, eller Xantomonas campestris NCIB 11854, som beskrevet i EP-A-13 0647.

For å oppnå passende densitet for bruk i brønnboreoperasjoner er det vanlig for de kjente, vandige polysakkaridpreparatene å innblande vannløselige salter, f.eks. som beskrevet i GB-patent 1 549 734. Disse saltene er typisk halogenidsalter (f.eks. klorider og bromider) av en- eller toverdige kationer, som f.eks. natrium, kalium, kalsium og sink, f.eks. natriumklorid, kalium-klorid, kalsiumbromid eller sinkbromid.

Ett problem som oppstår i boreoperasjoner gjelder varmestabiliteten til kompletteringsvæsker, bearbeidingsvæsker og borevæsker. Temperaturene i formasjoner under overflaten stiger generelt omtrent rc pr. 30 meters dybde. Ethvert vandig polysakkaridpreparat har sin egen karakteristiske temperatur over hvilken det gjennomgår alvorlig kjemisk nedbrytning med uønsket reduksjon av viskositet, hvilket medfører begrensninger for dets bruk i boreoperasjoner under en tilsvarende dybde.

Additiver, f.eks. blandinger av polymere, alkaliske materialer som f.eks. det som selges av International Drilling Fluids (UK) Ltd., under varemerket "PTS 200", er brukt for å forbedre varmestabiliteten til vandige polysakkaridpreparater.

Det er nå overraskende funnet at varmestabiliteten til vandige polysakkaridløsninger kan økes signifikant ved innblanding av visse formiatsalter.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes derfor et vandig polysakkaridpreparat omfattende 0,03 til 5 % vekt/volum av et vannløselig suksinoglykan- eller xantan-polysakkarid, 5 til 120% vekt/volum av minst ett salt av minst ett en-eller toverdig kation, hvori minst 0,05 % vekt/volum, basert på preparatet, av det minst ene saltet er formiat, idet resten av det minst ene saltet, om det foreligger noe, minst er ett halogenid.

Halogenidet velges mest hensiktsmessig fra klorid og bromid.

Det foretrekkes at det minst ene kation velges fra gruppen bestående ammonium, barium, cesium, kalsium, bly, litium, magnesium, mangan, kalium, rubidium, sølv, natrium, strontium, tallium og sink. Kalsium, kalium, natrium og sink er meget hensiktsmessige kationer.

Spesielt gode resultater er oppnådd ved bruk av xantanpolysakkarider i preparatene ifølge oppfinnelsen.

Det vannløselige polysakkaridet foreligger fortrinnsvis i en mengde på fra 0,1 til 2% vekt/volum, mer foretrukket 0,25 til 0,75% vekt/volum.

Det foretrekkes at det minst ene saltet foreligger i en mengde på minst 9% vekt/volum, og at formiatet foreligger i en mengde på minst 2% vekt/volum. Foredelaktig foreligger formiatet i en mengde på minst 10% vekt/volum. Om ønsket kan i det vesent-lige alt av det minst ene saltet være formiat.

Det vil være klart for fagmannen at 1% vekt/volum tilsvarer en konsentrasjon på 10 kg m"<3> (10 g/l) av preparatet.

Det vil være klart for fagmannen at tilfeldige mengder av andre salter, som f.eks. sulfater, nitrater og bikarbonater, også kan foreligge i preparatene ifølge oppfinnelsen, og uunngåelig vil foreligge i preparater der sjøvann, eller en annen naturlig fore-kommende saltløsning, anvendes for fremstilling av preparatet for å tilveiebringe minst noe av halogenidsaltet (der det foreligger).

Om ønsket kan preparatet også inneholde en antioksydant, f.eks. 2-merkaptobenzotiazol. Når 2-merkaptobenzotiazol anvendes, kan det hensiktsmessig innblandes i samme mengde vekt/volum, som det vannløselige polysakkaridet.

Det er fordelaktig at pH i preparatet er over 7, fortrinnsvis minst 9, av stabilitetsgrunner og for at preparatet skal være mindre korrosivt. pH kan reguleres ved tilsetning av passende reagenser, f.eks. natriumhydroksyd eller natriumkarbonat. Nærværet av et magnesiumsalt, f.eks. magnesiumklorid, i preparatet kan gjøre det mulig å oppnå en passende buffervirkning.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for fremstilling av et vandig polysakkaridpreparat ifølge oppfinnelsen, hvilken fremgangsmåte omfatter oppløsning av det minst 0,05% vekt/volum av formiatsaltet i et vandig preparat inneholdende det vannløselige polysakkaridet, med det minst ene halogenidet, når det foreligger. Det vil være klart for fagmannen at rekkefølgen for innføring av bestanddelene i preparatet primært er en hensiktsmessighetssak.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes videre anvendelse av et preparat ifølge oppfinnelsen som en kompletteringsvæske, en bearbeidelsesvæske eller en borevæske i en brønnboreoperasjon.

Oppfinnelsen vil forstås bedre ved hjelp av de følgende illustrerende eksemplene.

Eksempler 1 til 4

Til løsninger av "SHELLFLO-XA" (varemerke) biopolymer (xantan-biopolymer) (2,85 kg m"<3> aktiv polymer) i syntetisk sjøvann ble følgende tilsatt: 2-merkaptobenzotiazol 2,85 kg m"<3>, magnesiumklorid 9,5 kg m"<3>, natriumhydroksyd til pH 10,0 (25°C) (dvs. inntil det begynner å vise seg et bunnfall av Mg(OH)2). Natriumformiat ble tilsatt til fem prøver av denne løsningen i følgende mengder: 0, 14,3, 28,5, 57,1 og 142,7 kg m"<3 >sluttløsning.

Syntetisk sjøvann var vann som inneholdt følgende bestand-deler:

Hver av de fem løsningene ble forseglet i glassflasker, og flaskene ble plassert i gasstette trykkbeholdere. Beholderne ble rullet i en ovn ved 140°C i 16 timer. Viskositeten i hver løsning ble målt ved 30°C og 10s "<1> skjærhastighet, ved bruk av et Haake Viskometer (CV 100) før og etter varmrullingen for å bestemme den bibeholdte viskositeten. Resultatene fremgår av tabell 1.

Eksempler 5 til 8

Løsninger i destillert vann ble fremstilt omfattende følgende: "SHELLFLO-XA" (varemerke) biopolymer (2,53 kg m"<3> aktiv polymer), 2-merkaptobenzotiazol 2,53 kg m"<3>, magnesiumklorid 9,5 kg m"<3>, 270 kg m"<3> av en blanding av natriumklorid og natriumformiat, natriumhydroksyd til pH 10,0 (25°C) . Forholdet mellom natriumformiat og natriumklorid ble variert for å gi syv prøver som varierer fra 0 til 101 kg m"<3> natriumf ormiat. Løsningene ble forseglet i glassflasker i gasstette trykkbeholdere og varmrullet i en ovn ved 150°C i 16 timer. Viskositeter før og etter rulling ble bestemt ved 30°C og 10 s"<1> skjærhastighet som i eksempler 1 til 4. Resultatene fremgår av tabell 2.

Eksempel 9

"SHELLFLO-XA" (varemerke) biopolymer ble brukt for å fortykke to borevaesker med forskjellig sammensetning, men med samme densitet ved 20°C (1,23 kg m"3) . Sammenligningsvæske C omfattet: "SHELLFLO-XA" (7,1 kg m"<3> aktiv polymer), "PTS 200" (varemerke) stabilisator 11,4 kg m"<3> ("PTS 200" stabilisator er en blanding av polymere, alkaliske materialer og selges av International Drilling Fluid (UK) Ltd.), kalsiumklorid 300 kg m"<3-> Eksempel 9-væsken omfattet: SHELLFLO-XA (7,1 kg m"<3> aktiv polymer), 2-merkaptobenzotiazol 7,1 kg m"<3>, magnesiumklorid 9,5 kg m"<3>, kaliumformiat 460 kg m"<3>, natriumhydroksyd til pH 10,0 (25°C) . Hver væske ble forseglet i en glassflaske inne i en gasstett trykkbeholder og

varmrullet i en ovn ved 153°C. Viskositeter ble målt ved 3 0°C og 10 s"<1> skjærhastighet før og etter rulling. Resultatene fremgår av tabell 3.

Eksempler 10 til 12

Løsninger i destillert vann ble fremstilt omfattende følgende: 2,53 kg m"<3> av "KELZAN XC" (varemerke) biopolymer, "KELZAN XCD" (varemerke) biopolymer eller "SHELLFLO-XA" (varemerke) biopolymer (alle xantanbiopolymerer), 2-merkaptobenzotiatzol 2,53 kg m"<3>, magnesiumklorid 9,5 kg rn"3, magnesiumklorid 9,5 kg m"<3>, kaliumformiat 500 kg m"<3>, natriumhydroksyd til pH 10,0 (25°C) . Løsningene ble forseglet i glassflasker inne i gasstette trykkbeholdere og varmrullet i en oven i 16 timer ved enten 13 0, 150 eller 160°C. Viskositeter før og etter rulling ble bestemt ved 30°C og 10 s"<1> skjærhastighet som i eksempler 1 til 4. Resultatene fremgår av tabell 4, hvor eksempel 10 gir resultatene for "KELZAN XC" biopolymer, eksempel 11 gir resultatene for "KELZAN XCD" biopolymer og eksempel 12 gir resultatene for "SHELLFLO-XA" biopolymer.

Eksempel 13 og 14

Løsninger ble fremstilt av "SHELLFLO-S" (varemerke) biopolymer (suksinoglykanbiopolymer) (2,53 kg m"<3> aktiv polymer) i destillert vann inneholdende 2-merkaptobenzotiatzol 2,53 kg m"<3>, magnesiumklorid 9,5 kg m'<3>, natriumhydroksyd til pH 10,0 (25°C) . Kaliumformiat ble tilsatt til prøver av denne løsningen i følgende mengder: 100, 200 kg m"<3> sluttløsning. Sammenligning D inneholder intet kaliumformiat. Løsningene ble forseglet i glassflasker inne i gasstette trykkbeholdere og varmrullet i en ovn i 16 timer ved 85°C. Viskositeter før og etter rulling ble bestemt ved 30°C og 10 s"<1> skjærhastighet som i eksempler 1 til 4. Resultatene fremgår av tabell 5.

Eksempler 15 og 16

Løsninger i destillert vann ble fremstilt omfattende

følgende: "SHELLFLO-XA" (varemerke) biopolymer (2,53 kg m"<3> aktiv polymer), magnesiumklorid 9,5 kg m"<3>, natriumhydroksyd til pH 10,0 (25°C) . Kaliumformiat ble tilsatt til prøver av denne løsningen i følgende mengde: 400 og 600 kg m"<3> sluttløsning. Sammenlignings-løsninger E og F ble fremstilt med samme sammensetning bortsett fra at kaliumformiat ble erstattet med kaliumacetat. Løsningene ble så forseglet i glassflasker inne i gasstette trykkbeholdere og varmrullet i en ovn i 16 timer ved 165°C. Viskositeter før og etter rulling ble bestemt ved 3 0°C og 10 s"<1> skjærhastighet som i eksempler 1 til 4. Resultatene fremgår av tabell 6.

Claims (11)

1. Vandig polysakkaridpreparat, karakterisert ved at det omfatter 0,03 til 5% vekt/volum av et vannløselig suksinoglykan- eller xantan-polysakkarid, 5 til 12 0% vekt/volum av minst ett salt av minst ett en- eller toverdig kation, hvori minst 0,05% vekt/volum, basert på preparatet, av det minst ene saltet er formiat, idet resten av det minst ene saltet, om det forekommer noe av det, er minst ett halogenid, og at preparatet har en pH-verdi på minst 7.

2. Preparat ifølge krav 1, karakterisert ved at pH-verdien er minst 9.

3. Preparat ifølge krav 1, karakterisert ved at halogenidet velges blant klorid og bromid.

4. Preparat ifølge krav 1 til 3, karakterisert ved at det minst ene kationet er valgt fra gruppen bestående av amonium, barium, cesium, kalsium, bly, litium, magnesium, mangan, kalium, rubidium, sølv, natrium, strontium, talium og sink.

5. Preparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at det vannløselige polysakkaridet er et mikrobielt polysakkarid.

6. Preparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at det vannløselige polysakkaridet er et xantan-polysakkarid.

7. Preparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at det vannløselige polysakkaridet foreligger i en mengde fra 0,1 til 2% vekt/volum, fortrinnsvis fra 0,25 til 0,75% vekt/volum.

8. Preparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at det minst ene saltet er tilstede i en mengde på minst 9% vekt/volum, og formiatet er tilstede i en mengde på minst 2% vekt/volum.

9. Preparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at formiatet foreligger i en mengde på minst 10% vekt/volum.

10. Fremgangmåte for fremstilling av et preparat ifølge ett av kravene 1 til 9, karakterisert ved at formiatsaltet i en mengde på minst 0,05% vekt/volum oppløses i et vandig preparat inneholdende det vannløselige polysakkaridet, med, når det foreligger, det minst ene halogenidet.

11. Anvendelse av et preparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9 som en kompletteringsvæske, en bearbeidelsesvæske eller borevæske i en brønnboreoperasjon.