DE19647598A1 - Verwendung ausgewählter Fettalkohole und ihrer Abmischungen mit Carbonsäureestern als Schmiermittelkomponente in wasserbasierten Bohrspülsystem zum Erdreichaufschluß - Google Patents

Verwendung ausgewählter Fettalkohole und ihrer Abmischungen mit Carbonsäureestern als Schmiermittelkomponente in wasserbasierten Bohrspülsystem zum Erdreichaufschluß

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Description

Die erfindungsgemäße Lehre betrifft das Gebiet der wasserbasierten Spü­ lungssysteme, die im Rahmen des Erdreichaufschlusses durch Erbohrung ins besondere als sogenannte Spülflüssigkeiten zum Einsatz kommen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand solcher rein wäßrigen Bohrspülflüssigkeiten und darauf aufgebauter Bohrspülschlämme beschrieben. Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Abwandlung von Hilfsflüssigkeiten der hier betroffenen Art ist jedoch nicht darauf beschränkt. In Betracht kommen insbesondere auch entsprechende Hilfsflüssigkeiten für Probleme aus dem Bereich des differential sticking, insbesondere spotting fluids, für das work over, die Stimulierung und vergleichbare Einsatzgebiete in solchen Erdbohrungen.
Die einschlägige Technologie des geologischen Aufschlusses von beispiels­ weise Erdöl- und/oder Erdgasvorkommen unterscheidet drei Grundtypen der hier in der Praxis zum Einsatz kommenden Hilfsflüssigkeiten, insbesondere entsprechender Bohrschlämme: Ölbasierte Systeme, die in der Regel eine ge­ schlossene Ölphase in Abmischung mit einer dispersen Wasserphase im Sinne der sogenannten W/O-Invert-Spülungen aufweisen, wasserbasierte Öl/Was­ ser-Systeme, in denen die wäßrige Phase mit ihren gelösten und dispergierten Hilfsstoffen die geschlossene Phase bildet und die Ölphase darin fein emulgiert verteilt ist sowie schließlich die Klasse der rein wasserbasier­ ten Bohrspülungen.
Diese zuletzt genannte Klasse der rein wasserbasierten Spülsysteme reicht in der geschichtlichen Entwicklung der hier betroffenen Arbeitsmittel am weitesten in die Vergangenheit zurück. Ihr Einsatz ist jedoch mit so aus­ geprägten Defiziten verbunden, daß bis heute nur eine beschränkte Anwend­ barkeit möglich ist. Insbesondere die Interaktion der wäßrigen Bohrspül­ flüssigkeit mit zu erbohrenden wassersensitiven Erdreichschichten - insbe­ sondere entsprechenden Tonschichten - führt zu nicht akzeptablen Belastun­ gen des Bohrprozesses.
In jüngster Vergangenheit wird allerdings ein älterer Vorschlag wieder aufgegriffen, der auch in hoch sensitiven shale-Formationen zu hinreichen­ der Stabilität bei Einsatz rein wasserbasierter Spülsysteme führen kann. Hierbei handelt es sich um den Einsatz entsprechender Systeme auf Basis löslicher Alkalisilikate, die auch als Wassergläser beziehungsweise Was­ serglas-basierte Systeme bekannt sind. Verwiesen wird beispielsweise auf die der Öffentlichkeit zugängliche Vortragsveranstaltung "THE PREVENTION Of OIL DISCHARGE FROM DRILLING OPERATIONS", 18./19. Juni 1996, Aberdeen, veranstaltet von IBC Technical Services, London, sowie insbesondere auf die in diesem Zusammenhang erschienenen Veröffentlichungen M. Eigner "FIELD TRIALS WITH A SILICATE DRILLING FLUID IN SHELL-EXPRO", sowie I. WARD und B. Williamson "SILICATE WATER BASED MUDS - A SIGNIFICANT ADVANCE IN WATER BASED DRILLING FLUID TECHNOLOGY".
Das Arbeiten mit rein wasserbasierten Systemen insbesondere der zuletzt genannten Art macht allerdings die Mitverwendung von Komponenten mit Schmiermittelwirkung wünschenswert. Auf das einschlägige Fachwissen kann hier verwiesen werden. Es ist bekannt, daß Carbonsäureestern zum Zweck des Erdreichaufschlusses eine besonders ausgeprägte Schmiermittelwirkung zu­ kommt, von der in vielfacher Weise Gebrauch gemacht wird. Ihr Einsatz in wasserbasierten Systemen und insbesondere in vergleichsweise hochalkali­ schen Wasserglassystemen kann jedoch zu beträchtlichen Schwierigkeiten führen. Durch Esterspaltung können als Sekundärprodukte Komponenten mit starker Tendenz zur Schaumbildung entstehen, die dann unerwünschte Proble­ me in das Spülsysteme einführen. Die zuvor erwähnte Veröffentlichung von I. Ward et al. verweist ausdrücklich auf diese hier bestehende Schwierig­ keit.
Die erfindungsgemäße Lehre geht von der Aufgabe aus, Schmiermittel für wasserbasierte Spülungen und insbesondere für Silikat-haltige Wasserglas­ spülungen dieser Art mit hohem pH-Wert zur Verfügung zu stellen, die we­ nigstens anteilsweise Hydrolyse-stabil sind, gleichzeitig aber gewünsch­ tenfalls die Mitverwendung auch gerade von Carbonsäureestern ermöglichen und dann durch eine ausgesprochen schaumdämpfende Wirkung Negativeffekte einer potentiellen Hydrolyse ausschließen.
Gegenstand der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung ausgewählter geradkettiger und/oder verzweigter Fettalkohole mit wenigstens 12 C-Atomen im Molekül und die Verwendung von Abmischungen dieser Fettalkohole mit Carbonsäuree­ stern als Zusatz mit Schmiermittelwirkung in wasserbasierten Bohrspülsy­ stemen für deren Einsatz beim Erdreichaufschluß durch Erbohrung.
Die Erfindung betrifft dabei insbesondere die Verwendung dieser Fettalko­ hol-basierten Schmiermittel als Zusatz in wasserbasierten Alkalisilikat-Spülungen.
Einzelheiten zur erfindungsgemäßen Lehre
Im Rahmen der Entwicklungsarbeiten für neue wasserbasierte Spülungssysteme zeigte sich, daß speziellen Alkoholen gute Schmiereigenschaften in solchen wasserbasierten Systeme zukommen. Fettalkohole der erfindungsgemäß betrof­ fenen Art haben zusätzlich den Vorteil, das sie auch in hochalkalischen wäßrigen Systemen stabil sind. Sie wurden dementsprechend insbesondere auch in modernen Silikatspülungen (Wasserglassysteme) überprüft.
Überraschend stellte sich hier heraus, daß bestimmten, im nachfolgenden im einzelnen geschilderten Fettalkoholen der erfindungsgemäßen Art ausgespro­ chen gute Schmiereigenschaften zuzuordnen sind, auch wenn sie in anderen, Tone enthaltenden wasserbasierten Spülungen keine besonders ausgeprägt auffallende Schmiermittelwirkung zeigen.
Die der Erfindung zugrundeliegenden positiven Wirkungen der ausgewählten Hilfsstoffe auf Fettalkoholbasis können dadurch noch weiter gesteigert werden, daß diese Fettalkohole zusammen mit Carbonsäureestern guter Schmierfähigkeit eingesetzt werden. Auch hierzu werden nachfolgend weiter­ führende Angaben gemacht. Auffallend ist, daß trotz der hier zu erwarten­ den partiellen Esterspaltung und der damit theoretisch bestehenden Gefahr einer Steigerung der Schaumbildungstendenz unerwünschte Effekte in dieser Richtung ausbleiben. Offensichtlich ist die Entschäumerwirkung der erfin­ dungsgemäß zwingend mitverwendeten Fettalkohole in ihrer innigen Ab­ mischung mit den Estern so stark, daß hier von dem angestrebten Vorteil der gesteigerten Schmierwirkung Gebrauch gemacht werden kann, ohne Nach­ teile in ansteigender Schaumbildung im praktischen Betrieb in Kauf nehmen zu müssen. Bestimmt ausgewählte Ester - s. dazu die nachfolgende Offenba­ rung - geben auch als Hydrolyse-Produkte spezielle Effekte im Sinne der erfindungsgemäßen Zielsetzung.
Im nachfolgenden werden zunächst die erfindungsgemäß einzusetzenden Fett­ alkohole in breiter und in bevorzugten Definitionen beschrieben, anschlie­ ßend werden entsprechende Aussagen zu erfindungsgemäß geeigneten und ins­ besondere bevorzugten Ester-Mischkomponenten gemacht.
Der Begriff der Fettalkohole beschreibt bekanntlich monofunktionelle Alko­ hole mit vergleichsweise langen Kohlenwasserstoffketten, die ihrerseits geradkettig und/oder verzweigt sein können. Geeignet sind insbesondere entsprechende Fettalkohole des Bereichs von C12-30, wobei wiederum bevor­ zugt Fettalkohole des Bereichs der Kohlenstoffketten von C12-24 für den erfindungsgemäßen Einsatz in Betracht kommen.
Die Fettalkohole können dabei natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs sein. Fettalkohole natürlichen Ursprungs werden bekanntlich aus den ent­ sprechenden Fettsäuren durch Reduktion der endständigen Carboxylgruppe zur Alkoholgruppe erhalten. Dabei liegen die Fettsäuren natürlichen Ursprungs im hier betroffenen Bereich der Kohlenstoffkettenlänge in der Regel als Gemische von aliphatisch gesättigten und/oder olefinisch ungesättigten Säuren vor. Im Bereich der olefinisch ungesättigten Säuren mit wenigstens 14-16 C-Atomen im Molekül sind - je nach Naturstoffquelle - unterschied­ liche Anteile von olefinisch einfach- und/oder mehrfach ungesättigten Ver­ bindungen vorgegeben. Durch geeignete Wahl der Reduktionsbedingungen ge­ lingt die wenigstens weitgehend spezifische Reduktion der Carboxylgruppe unter Erhalt der olefinischen Doppelbindungen im Gerüst der Kohlen­ stoffkette, so daß entsprechend 1- und/oder mehrfach ungesättigte Fettal­ kohole, beispielsweise des Bereichs von C16-24 und insbesondere des Be­ reichs von C16/18, zur Verfügung stehen. Zum einschlägigen Fachwissen wird beispielsweise verwiesen auf die in Buchform erschienene Veröffentlichung der Anmelderin "Fettalkohole, Rohstoffe, Verfahren und Verwendung" mit ih­ ren ausführlichen Angaben zu technischen Verfahren zur Herstellung von fettalkoholen, zu Analytik und Kennzahlen von Fettalkoholen und zu den physikalisch-chemischen Eigenschaften dieser Fettalkohole natürlichen Ur­ sprungs. Für den Einsatz im erfindungsgemäßen Rahmen eignen sich hier als Fettalkoholkomponente insbesondere geradkettige olefinisch ungesättigte fettalkohole des Bereichs C16/18 beziehungsweise Gemische von Fettalkoho­ len, die zum wenigstens überwiegenden Anteil durch solche Komponenten ge­ bildet sind. Im Bereich der Raumtemperatur fließfähigen Systemen der hier betroffenen Art kann besondere Bedeutung zukommen, auch wenn die Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist. Entsprechende Handelsprodukte werden von der Anmelderin unter den geschützten Bezeichnungen "HD-OCENOLE" vertrie­ ben.
Fettalkohole mit verzweigter Kohlenstoffkette sind entweder auf rein syn­ thetischem Wege, z. B. unter Einschluß einer Oligomerisation von niederen ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen, zugänglich oder aber auch durch Dimerisierung von Alkoholen natürlichen Ursprungs unter Bildung der verzweigten Fettalkohole vom Guerbet-Typ. Die Kondensation vergleichsweise niedrigerer primärer Alkohole durch Erhitzen in Gegenwart von Alkali, z. B. Kaliumhydroxid oder Kaliumalkoholat, führt bei Temperaturen von 200 bis 300°C zu in 2-Stellung zur Hydroxylgruppe verzweigten Guerbet-Alkoholen. Auch hierzu kann auf die zuvor erwähnte Veröffentlichung der Anmelderin "Fettalkohole . . ." verwiesen werden.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung hat sich gezeigt, daß diesen Guerbet-Alkoholen und insbesondere entsprechenden Alkoholen des Be­ reichs von C12-20 ausgeprägte Wirkung im Sinne der erfindungsgemäßen Ziel­ vorstellung zukommen kann. Besonders wichtige Guerbet-Alkohole sind solche des Bereiches C16-20. Verzweigte Fettalkohole dieser Art sind konstituti­ onsbedingt bei Raumtemperatur fließfähig und besitzen in der Regel Stock­ punkte unterhalb 0°C.
Zusammenfassend kann damit zu der Fettalkoholkomponente im Sinne der er­ findungsgemäßen Lehre gesagt werden: Besonders bevorzugt sind einerseits olefinisch ungesättigte Alkohole, insbesondere des Bereichs C16/18 von der Art der unter dem Handelsnamen "HD-OCENOLE" vertriebenen Art. Insbesondere sind hier Oleylalkohol-basierte Fettalkohole beziehungsweise Fettalkohol­ gemische bevorzugt. Auf der anderen Seite sind Guerbet-Alkohole des Be­ reichs C16-20 und insbesondere C16/18 besonders wichtige Hilfsstoffe im Sinne der Erfindung. Vor allen Dingen gilt das für den heute wieder ange­ strebten Einsatz in hochalkalischen Wasserglas-basierten Silikatspülungen.
Die Erfindung sieht den Einsatz dieser Fettalkohole als alleinige Zusatz­ komponente zu den wasserbasierten Spülungssystemen vor. In einer bevorzug­ ten Ausführungsform werden sie aber wie zuvor angegeben in Abmischung mit Carbonsäureestern eingesetzt. Carbonsäureester unterschiedlichster Art können in an sich bekannter Weise Einfluß auf eine Verbesserung der Schmierfähigkeit in insbesondere wasserbasierten Bohrspülschlämmen nehmen. Auf das allgemeine Fachwissen kann insoweit verwiesen werden. Aus dem jün­ geren druckschriftlichen Stand der Technik sei beispielsweise verwiesen auf die EP 0 713 909.
Als Mischkomponente für die erfindungsgemäß definierten Fettalkohole kom­ men damit grundsätzlich Ester aus 1- und/oder mehrwertigen Carbonsäuren und 1- und/oder mehrwertigen Alkoholen in Betracht. Dabei ist eine bevor­ zugte Klasse solcher Ester auf entsprechenden Umsetzungsprodukten von ge­ radkettigen, gegebenenfalls olefinisch ungesättigten und/oder verzweigten Monocarbonsäuren des Fettbereichs aufgebaut. Bevorzugte Säurekomponenten dieser Esterklasse haben in ihrem Säurerest entsprechende Kohlenwasser­ stoffreste des Bereichs C12-24 und insbesondere des Bereichs C14-20.
Wie zuvor schon im Zusammenhang mit den Fettalkoholen ausgeführt, kann es auch hier bei den Estern wünschenswert sein, im Bereich der Raumtemperatur fließfähige Komponenten einzusetzen. In an sich bekannter Weise ist dieser bevorzugte Stoffparameter auch gerade bei den Estern langkettiger Fettsäu­ ren dadurch einstellbar und regulierbar, daß in der Kohlenwasserstoffkette olefinische Doppelbindungen in hinreichendem Ausmaße vorgesehen sind, und/oder daß die Kohlenwasserstoffketten verzweigte Struktur aufweisen. In Betracht kommen damit entsprechende Ester von Fettsäuren natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs, die den zuvor angegebenen Parametern entsprechen.
Die esterbildenden Alkoholkomponenten können einfunktionell und/oder mehr­ funktionell sein. Im Bereich der monofunktionellen, esterbildenden Alkoho­ le kommt wiederum entsprechenden Fettalkoholen besondere Bedeutung zu. Hier gelten für die allgemeinen und bevorzugten Angaben die zuvor im Zu­ sammenhang mit der Fettalkoholkomponente gemachten speziellen Definitio­ nen. Besonders geeignet sind also Ester von Fettalkoholen des Bereichs C12-24 und insbesondere des Bereichs C14-20. Auch hier kann einfach und/oder mehrfach olefinisch ungesättigten Fettalkoholen wiederum besonde­ re Bedeutung zukommen. Die zuvor gebrachten Angaben zu den von der Anmel­ derin unter dem Handelsnamen "HD-OCENOLE" vertriebenen Produkte gelten hier sinngemäß.
Es leuchtet in diesem Zusammenhang sofort ein: Ester, die nicht nur im Fettsäurerest sondern auch im Alkoholrest entsprechende langkettige Koh­ lenwasserstoffreste aufweisen, zeichnen sich durch eine besonders gute und wirkungsverstärkende Schmierwirkung aus. Darüber hinaus wandeln sich Ester der hier diskutierten Art durch Partialhydrolyse in die eingangs geschil­ derte essentielle Wirkstoffkomponente der erfindungsgemäß eingesetzten Schmiermittel um. Neben den freiwerdenden Fettsäuren, die in den üblicher­ weise basisch eingestellten wäßrigen Spülsystemen in ihre Salze umgewan­ delt werden, entstehen die freien Fettalkohole und damit die essentielle Schmiermittelkomponente im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre. Ein typi­ scher Vertreter dieser Art ist beispielsweise das Oleyloleat, ein weiteres Beispiel ist mit dem Isotridecylstearat gegeben.
Grundsätzlich können allerdings auch Ester von Alkoholen kürzerer C-Kette zum Einsatz kommen, z. B. Fettsäureester des angegebenen Bereichs der Koh­ lenstoffzahlen mit monofunktionellen Alkoholen mit wenigstens 4 C-Atomen, vorzugsweise wenigstens 6 bis 8 C-Atomen. Esteröle dieser Art sind heute in großtechnischem Umfang eingesetzte alternative Ölphasen für den Einsatz im Bereich der ölbasierten Spülsysteme. Zur einschlägigen Literatur wird verwiesen auf die entsprechenden europäischen Schutzrechte der Anmelderin gem. EP 0 374 671, EP 0 374 672, EP 0 386638, EP 0 386 636 aber auch EP 0 535 074, in der insbesondere geeignete Polycarbonsäureester für den Ein­ satz im Rahmen von öl- und/oder wasserbasierten Bohrspülungen beschrieben werden. Weiterführende Angaben zu oleophilen Alkoholen in Bohrspülsystemen finden sich in den EP 0 391 252 und EP 0 472 558.
Geeignete Esterkomponenten sind aber auch entsprechende Verbindungen von insbesondere niederen mehrwertigen Alkoholen, beispielsweise von der Art des Glykols, des Glycerins, des Trimethylolpropans und niederer Alkohole mit insbesondere bis zu 6 C-Atomen und einer entsprechenden Anzahl von Hydroxylgruppen. Als Beispiele seien hier genannt Ester beziehungsweise Partialester von Glykosen beziehungsweise niederen Alkylglykosiden mit insbesondere Fettsäuren der zuvor definierten Strukturen. Bevorzugte mehr­ wertige Alkohole enthalten dementsprechend bis zu 6 C-Atomen und bis zu 6 Hydroxylgruppen im Molekül. Besondere Bedeutung kann im Rahmen der mehr­ wertigen Alkohole Triglyceriden und dabei wiederum entsprechenden Trigly­ ceriden natürlichen Ursprungs zukommen. Sie haben sich als wirkungsvolle Mischkomponenten zur Abmischung mit den eingangs definierten Fettalkoholen geradkettiger und/oder verzweigter Struktur erwiesen.
Fettalkohol-basierte Schmiermittel beziehungsweise entsprechende Schmier­ mittelsysteme im Sinne der zuvor gegebenen Definition liegen in den was­ serbasierten Bohrspülungen im allgemeinen in Mengen von höchstens 10 Gew.-% vor, bevorzugt sind Einsatzmengen die deutlich darunter liegen. Bevor­ zugte Grenzwerte liegen bei beziehungsweise unterhalb etwa 5 Gew.-%, wobei wiederum einer Zusatzmenge von 0,5 bis 3 Gew.-% und dabei insbesondere 1 bis 3 Gew.-% besondere Bedeutung zukommen kann.
Für die gegebenenfalls zum Einsatz kommenden Abmischungen der geradketti­ gen und/oder verzweigten Fettalkohole mit Estern gilt, daß der Estergehalt dieser Abmischungen nicht mehr als etwa 80 Gew.-% und vorzugsweise nicht mehr als 60 bis 70 Gew.-% beträgt - Gew.-% jeweils bezogen auf die Summe von Fettalkohol und Ester. Besonders geeignete Abmischungen von Fettalkohol(en) und Ester(n) liegen im Bereich von etwa 25 bis 55 Gew.-% Ester - Gew.-% auch hier wieder bezogen auf die Abmischung von Fettalkohol und Ester. Abmischungen im Bereich etwa gleicher Gewichtsanteile können beson­ ders zweckmäßig sein.
Wasserbasierte Bohrspülflüssigkeiten und die darin einzusetzenden Zusatz­ stoffe wie Beschwerungsmittel, fluid-loss-Additive, Alkalireserven, Visko­ sitätsregler und dergleichen sind Gegenstand umfangreicher allgemeiner Li­ teratur und einschlägiger Patentliteratur. Ausführliche Sachinformationen finden sich hier beispielsweise in dem Fachbuch George R. Gray und H.C.H. Darley "Composition in Properties of Oil Well Drilling Fluids", 4. Aufla­ ge, 1980/81, Gulf Publishing Company, Houston und die umfangreiche darin zitierte Sach- und Patentliteratur sowie das Handbuch "Applied Drilling Engineering", Adam T. Borgoyne, Jr. et al., First Printing Society of Pe­ troleum Engineers, Richardson, Texas (USA). Das durch die erfindungsgemäße Lehre besonders angesprochene Gebiet der wasserbasierten Silikatspülungen ist ebenfalls allgemeines Fachwissen, vgl. insbesondere die eingangs zi­ tierten, hierauf bezogenen Veröffentlichungen. Grundsätzlich gilt: Als Al­ kalisilikate kommen insbesondere wasserlösliches Natriumsilikat und/oder wasserlösliches Kaliumsilikat mit Modulwerten (Molverhältnis von SiO2 zu Na2O beziehungsweise K2O) von 1,0 bis 3,3, vorzugsweise von 1,5 bis 2,5 in Betracht. Bevorzugte Konzentrationen der Alkalisilikate in den wasserba­ sierten Flüssigkeiten liegen bei maximal etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise in einem etwas niedrigerem Bereich z. B. von etwa 3 bis 8 Gew.-% und insbeson­ dere im Bereich von etwa 4 bis 7 Gew.-%. Zusammen mit den Alkalisilikaten sind üblicherweise hohe Konzentrationen löslicher nichtreaktiver Salze in den wasserbasierten Flüssigphasen vorgesehen. Insbesondere kommen hier Al­ kalichloride und dabei Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid in Betracht. Entsprechend Salz-gesättigte wäßrige Silikatspülungen sind in der Praxis bevorzugte Arbeitsmittel. Die pH-Werte dieser Flüssigphasen sind ver­ gleichsweise im stark alkalischen Bereich und liegen oberhalb pH 10 und insbesondere bei wenigstens pH 11. Es ist diese hier geschilderte Klasse von hochalkalischen Silikatspülungen, in denen sich die erfindungsgemäßen Schmiermittel als Zusatz in geringen Mengen von beispielsweise 1 bis 3 Gew.-% - bezogen auf Gesamtspülung - als besonders wirkungsvoll erwiesen haben. Für den heute wieder interessant gewordenen technischen Einsatz dieser rein wasserbasierten Systeme kann durch die Mitverwendung gering­ ster Mengen an organischen Komponenten, die im Sinne der Erfindung ausge­ wählt sind, eine substantielle Leistungssteigerung eingestellt werden, wie sie für die Mitverwendung von Komponenten mit Schmiermittelwirkung in was­ serbasierten Systemen prinzipiell bekannt ist.
Es kann im Rahmen der Erfindung zweckmäßig sein, die Schmierwirkung des Zusatzes auch unter Arbeitsbedingungen extremer Druckbelastung sicherzu­ stellen und/oder zu verbessern. Der Stand der Technik kennt für diesen Be­ reich der Anwendungsbedingungen eine Mehrzahl von Zusatzstoffen - die so­ genannten E-P-Additive (Extreme-Pressure-Additives) - die auch im hier be­ troffenen Arbeitsbereich wirksam die verbesserte Schmierung sicherstellen.
Zum druckschriftlichen Stand der Technik wird verwiesen auf "Ullmann's En­ cyclopedia of Industrial Chemistry", 5. Edition, Volume A 15, Kapitel "Lubricants and Related Products" mit den zugehörigen Unterkapitel 7.5 "Extreme-Pressure Additives" (a.a.O., Seiten 450/1). Als eine zusätzliche Offenbarung in diesem Zusammenhang wird verwiesen auf die zitierte Litera­ turstelle Unterkapitel 4.4 "Phosphoric Acid Esters" a.a.O., Seite 440/1.
Beschrieben sind hier für dieses Einsatzgebiet der E-P-Lubricants zahlrei­ che Vertreter aus einer Mehrzahl von Stoffklassen wenigstens überwiegend organischer Struktur. Insbesondere sind benannt: P-enthaltende organische Verbindungen, z. B. aromatische und/oder aliphatische Ester - einschließ­ lich entsprechender Partialester - von Säuren des Phosphors und/oder deren Partialsalze, z. B. entsprechende Phosphate und/oder Phosphonate; geschwe­ felte organische Verbindungen, in denen insbesondere polysulfidische Brückenelemente unter Einsatzbedingungen zugänglichen Schwefel für eine Bele­ gung/Abreaktion mit Metalloberflächen anbieten, z. B. geschwefelte Kohlen­ wasserstoffverbindungen, geschwefelte Esteröle, entsprechende Fettalkoho­ le, Fettsäuren und dergleichen; organische Stickstoff-Verbindungen wie Ni­ troaromaten, Aminophenolderivate, Ester von Carbaminsäuren, Salze organi­ scher Basen mit organischen Säuren und schließlich organische Halogenver­ bindungen.
Besonders wirkungsvoll sind dabei Mehrkomponenten-Additive, in denen zwei oder mehr der hier angezogenen Stoffklassen gemischt oder in der Molekül­ struktur verbunden werden. In Betracht kommen hier insbesondere entspre­ chende Kombinationen von Schwefel, Phosphor und/oder Stickstoff enthalten­ den Zusatzstoffen.
Bei der Mitverwendung solcher Hilfsstoffe insbesondere aus der Klasse der E-P-Additive werden diese den erfindungsgemäß zuvor definierten Zusatz­ stoffen bzw. Stoffmischungen mit Schmiermittelcharakter üblicherweise in untergeordneten Mengen zugesetzt.
Beispiele
Die nachfolgenden Beispiele vergleichen die meßtechnisch ermittelten Werte für eine Reihe von Schmiermittelzusammensetzungen im Sinne der erfindungs­ gemäßen Lehre mit entsprechenden meßtechnischen Werten eines Blindversu­ ches, bei dem kein Schmiermittelzusatz erfolgt ist.
Als wasserbasiertes Spülungssystem wird dabei eine - in allen Fällen iden­ tische - Zusammensetzung im Sinne einer Wasserglas-basierten Natriumsili­ katspülung der nachfolgenden Zusammensetzung eingesetzt:
Gesättigte wäßrige Natriumchloridlösung 253 g
40 Gew.-%ige wäßrige Lösung von Wasserglas (Natriumsilikat des Moduls ca. 2)  59,4 g
Xanthan-Polymer   0,4 g
Trockenstärke in Form eines feinteiligen Pulvers   8,5 g
Wasserlösliche Aminkomponente   1,7 g
Barite 176 g
Natriumsulfit   0,4 g
Die zahlenmäßige Ermittlung des jeweiligen Schmiereffektes erfolgt dabei in der im Handel erhältlichen Standardvorrichtung "Reibverschleiß-Waage nach Reichert", die - zusammen mit den erforderlichen Anweisungen für Be­ trieb und Auswertung der Meßergebnisse erhältlich ist durch die Firma "SUR-Berlin", Sommer & Runge KG, D-1000 Berlin 48, Symeonstraße.
Die nachfolgenden Vergleichsversuche bestimmen dabei einerseits die je­ weils gemessene Abriebfläche pro Versuchsansatz in mm2, zusätzlich wird die sich im jeweiligen Versuch einstellende Endtemperatur der getesteten Flüssigkeitsprobe bestimmt.
Die jeweils identischen Betriebsbedingungen in allen Versuchen in der Reibverschleiß-Waage sind: 200 Lauf-Meter bei einer Belastung von 1500 p.
Die in den nachfolgenden Beispielen gem. der Erfindung identifizierten Schmiermittelzusätze werden der wasserbasierten Testflüssigkeit auf Was­ serglasbasis jeweils in einer Menge von 3 Gew.-% zugesetzt. Das Ab­ mischungsverhältnis von Fettalkohol/Ester liegt in allen hier betroffenen fällen bei 1/1 (Gewichtsteile). Im einzelnen gilt:
Vergleichsbeispiel
kein Zusatz von Schmiermittel n.
Beispiel 1
Zusatz eines Schmiermittelgemisches von Guerbet-Alkohol C20/Oleyloleat.
Beispiel 2
Schmiermittelzusatz auf Basis eines Gemisches Oleylalkohol (in Abmischung mit untergeordneten Anteilen an Destillationsrückstand)/Oleyloleat.
Beispiel 3
Schmiermittelzusatz auf Basis Oleylalkohol gem. Beispiel 2/Isotridecyl­ stearat.
Beispiel 4
Schmiermittelzusatz auf Basis Guerbet-Alkohol C16/Isotridecylstearat.
Beispiel 5
Oleylalkohol-basiertes Schmiermittel gem. Beispiel 2, jedoch ohne Zusatz von Oleyloleat.
In der nachfolgenden Tabelle sind die in den jeweiligen Austestungen er­ mittelten Abriebswerte in mm2 (Mittel aus jeweils 3fach Bestimmungen), sowie die im jeweiligen Versuch ermittelten Endtemperaturen der Testflüs­ sigphasen zusammengefaßt.
Die Schmierwirkung der erfindungsgemäßen Zusätze ist sowohl in der Verrin­ gerung der jeweils bestimmten Abriebflächen als auch in der Absenkung der jeweils bestimmten Endtemperatur der getesteten Flüssigphase zu erkennen.

Claims (12)

1. Verwendung geradkettiger und/oder verzweigter Fettalkohole mit we­ nigstens 12 C-Atomen im Molekül und ihrer Abmischungen mit Carbon­ säureestern als Zusatz mit Schmiermittelwirkung in wasserbasierten Bohrspülsystemen für deren Einsatz beim Erdreichaufschluß durch Er­ bohrung.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fettalkohole des Bereichs von C12-30, vorzugsweise des Bereichs von C12-24, ein­ gesetzt werden.
3. Verwendung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettalkohol-basierten Schmiermittel in Mengen bis zu 10 Gew.-% - be­ zogen auf wasserbasiertes Bohrspülsystem - vorzugsweise in Mengen nicht über 5 Gew.-% und insbesondere in Mengen im Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, zum Einsatz kommen.
4. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ole­ finisch 1- und/oder mehrfach ungesättigte Fettalkohole des Bereichs C16-24 und/oder Guerbet-Alkohole des Bereiches C12-20 verwendet wer­ den.
5. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Raumtemperatur fließfähige Fettalkohole oder entspre­ chend fließfähige Abmischungen von Fettalkoholen mit Carbonsäure­ estern eingesetzt werden.
6. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sammen mit den Fettalkoholen Ester 1- und/oder mehrwertiger Carbon­ säuren mit 1- und/oder mehrwertigen Alkoholen verwendet werden, wo­ bei entsprechende Ester von geradkettigen, gegebenenfalls olefinisch ungesättigten Monocarbonsäuren des Fettbereichs - insbesondere C12-24 vorzugsweise C14-20 - bevorzugt sind.
7. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Ab­ mischungen der geradkettigen und/oder verzweigten Fettalkohole mit Estern eingesetzt werden, deren Estergehalt nicht mehr als 80 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 60 Gew.-%, beträgt, - Gew.-% jeweils bezogen auf die Summe von Fettalkohol und Ester - wobei Estergehalte im Gemisch im Bereich von 25 bis 55 Gew.-% bevorzugt sein können.
8. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sammen mit den Fettalkoholen Ester von Monocarbonsäuren des Fettbe­ reichs mit monofunktionellen Alkoholen ebenfalls des Fettbereichs - bevorzugt jeweils C12-20 - und/oder Ester dieser Fettsäuren mit nie­ deren mehrwertigen Alkoholen mit bis zu 6 C-Atomen und bis zu 6 Hydroxylgruppen, bevorzugt entsprechende Triglyceride, eingesetzt werden.
9. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Stoffgemische eingesetzt werden, die zusätzlich Additive für den An­ wendungsbereich extremen Drucks - E-P-Additive - enthalten.
10. Verwendung der Fettalkohol-basierten Schmiermittel nach Ansprüchen 1 bis 9 als Zusatz in wasserbasierten Alkalisilikat-Bohrspülsystemen.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Fettal­ koholkomponenten Gemische geradkettiger olefinisch ungesättigter Fettalkohole des Bereichs C16/18 und/oder Guerbet-Alkohole des Be­ reichs C16-20 eingesetzt werden.
12. Verwendung nach Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Raumtemperatur fließfähige Fettalkohole beziehungsweise Fettal­ kohol/Ester-Abmischungen eingesetzt werden.
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