NO326824B1 - Anvendelse av emulgatorer eller emulgatorsystemer ved fremstilling og anvendelse av hell- og pumpbare emulsjoner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av emulgatorer eller emulgatorsystemer med en faseinversjonstemperatur (PIT) på 0 til 100°C for den temperaturavhengige dannelse av olje-i-vann- og vann-i-oljeemulsjoner fra vann- og oljebaserte væskefaser (olje-i-vannemulgering ved temperaturer under PIT og vann-i-oljeinvert emulgering ved temperaturer over PIT) ved fremstilling og anvendelse av hell- og pumpbare emulsjoner eventuelt ladet med fin-partikkelfaststoffer for geologisk bruk.

Anvendelsen av flerkomponentblandinger som hellbare borehullbehandlingsmidler har særlig betydning ved utvinning av jordolje og jordgass, særlig i offshore-området. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til dette. Systemene kan generelt også finne anvendelse ved landbaserte boringer, spesielt ved geotermiske boringer, vannboring, ved gjennomføring av geovitenskapelige boringer og ved boring i bergindustrien.

Flytende spylesystemer for nedføring av boringer i stein under samtidig opphenting av utboret kaks omfatter som kjent begrenset fortykkede, hellbare systemer som kan tilordnes en av de tre følgende klasser: Rent vandige borespylevæsker, borespylesystemer på oljebasis, som oftest anvendes som såkalte invert-emulsjonsslam samt de vannbaserte olj e-i-vann-emulsj oner som i den kontinuerlige, vandige fase inneholder en heterogen, findispergert oljefase.

Borespylinger på kontinuerlig oljebasis er generelt bygget opp som et tre-fase-system: olje, vann og finfordelte faststoff. Den vandige fase er derved fordelt heterogent, findispergert i den kontinuerlige oljefase. Det er tatt sikte på et antall tilsetningsstoffer og særlig emulgatorer, tyngdegivende midler, væsketapsadditiver, alkalireserver, visko-sitetsregulatorer og lignende. Når det gjelder enkeltheter på dette området, skal det henvises til en publikasjon av P.A. Boyd et al., "New Base Oil Used in Low-Toxicity Oil Muds", "Journal of Petroleum Technology", 1985,137-142 samt R.B. Bennett, "New Drilling Fluid Technology - Mineral Oil Mud", "Journal of Petroleum Technology", 1984,975-981 samt den deri angitte litteratur.

Borevæsker på basis av vann-baserte olje-i-vann-emulsjonssystemer inntar når det gjelder bruksegenskaper en mellomposisjon mellom de rent vandige systemer og de olje-baserte invertspylinger. Utførlig saksinformasjon på dette området finnes i tilgjengelig faglitteratur og det skal f.eks. henvises til George R. Gray og H.C.H. Darley i "Composition in Properties of Oil Well Drilling Fluids", 4. opplag, 1980/81, Gulf Publishing Company, Houston og den deri angitte og omfangsrike saks- og patent-litteratur, samt til håndboken "Applied Drilling Engineering", Adam T. Borgoyne, jr. et al., "First Printing Society of Petroleum Engineers", Richardson, Texas (USA).

Uten tvil er også i dag de olje-baserte vann-i-olje-invertsystemer det sikreste arbeidsmiddel, særlig ved gjennomboring av vannsensitive leiresjikt. Den kontinuerlige oljefase i vann-i-olje-emulsjonene danner på overflaten av de gjennomborede stensjikt og på overflaten av det i borespylingen innførte kaks, en kontinuerlig, semipermeabel membran slik at det er mulig med styring og kontroll av retningen av en potensiell vandig fusjon. Den optimalisering av arbeidsresultatene som er mulig ved anvendelse av vann-i-olje-invertspylingen oppnås heller ikke i dag av andre spylingstyper.

Borespylinger av den sistnevnte art og borehullbehandlingsmidler som er bygget opp på sammenlignbar måte, benyttet opprinnelig mineraloljefraksjoner som oljefase. Dette er imidlertid forbundet med en ikke ubetydelig belastning av miljøet, når for eksempel boreslammet umiddelbart eller via den utborede kaks kommer ut i det omgivende miljø. Mineraloljer er kun lite og anaerob praktisk talt ikke nedbrytbar og må derved ansees som en relativt permanent forurensning. Særlig i det siste 10-år er fra den angjeldende fagverden kommet et stort antall forslag når det gjelder å skifte ut mineraloljefraksjoner mot økologisk godtabare og lettere nedbrytbare oljefaser. Foreliggende søkere beskriver et stort antall mulige alternativer for oljefasen, hvorved også blandinger av slike utbyttingsoljer kan benyttes. I detalj er det særlig beskrevet utvalgte oleofile monokarboksylsyreestere, polykarboksylsyreestere, i det minste i utstrakt grad vannuoppløselige og under arbeidsbetingelsene hellbare alkoholer, de tilsvarende etere og utvalgte kullsyreestere. Summarisk skal det her vises til de følgende publikasjoner: EP 0 374 671, EP 0374 672, EP 0 386 638, EP 0 386 636, EP 0 382 070, EP 0 382 071, EP 0 391 252, EP 0 391 252, EP 0 391 251, EP 0 532570, EP 0 535 074.

Også fra andre hold er det kommet et stort antall forslag for alternative oljer på det her angjeldende arbeidsområdet. Således er for eksempel de følgende stoffklasser foreslått for utskifting av mineraloljefasen i vann-i-olje-invertspylinger: acetaler, a-olefiner (LAO), poly-a-olefiner (PAO), indre olefiner (IO), (oligo)amider, (oligo)imider og (oligo)ketoner, se til dette: EP 0 512 501, EP 0 627 481, GB 2 258 258, US 5 068 041, US 5 189 012 og WO 95/30643 og WO 95/32260.

I dag blir et stort antall konkrete alternative oljefaser benyttet for det arbeidsområdet som omfattes av oppfinnelsen. Allikevel består det fremdeles et stort behov for en bedre avveining av de tre avgjørende parametere for en fornuftig teknisk oppførsel: optimalisert teknologisk arbeide, optimalisert kontroll av det økologiske problemområdet og til slutt en optimalisering av pris:nytte-forholdet.

Foreliggende oppfinnelse angår i det bredeste kontekst ut fra den oppgave, under opp-rettholdelse og utnyttelse av den i dag foreliggende og omfangsrike tekniske viten på oppfinnelsens saksområde, å tilveiebringe et nytt konsept som muliggjøre den tilstrebede optimalisering av det totale resultat. Høy teknisk ytelsesevne skal være tilgjengelig ved et godtagbart prisrnytte-forhold og samtidig muliggjøre en optimalisert realisering av de i dag bestående, økologiske krav.

Oppfinnelsens lære tar som teknisk løsning for dette konsept utgangspunkt i følgende arbeidselementer: - Anvendelse av emulgatorer eller emulgatorsystemer med en faseinversjonstemperatur (PIT) på 0 til 100°C ved fremstilling og anvendelse av hell- og pumpbare emulsjoner, eventuelt ladet med fin-partikkelfaststoffer, sikrer at det under de konkrete anvendelsesområder og særlig i området for utsatte mineralformasjoner i borehull, dannes vann-i-olje-invertspylinger med den dispergerte, vandige fase i den kontinuerlige oljefase; og - utenfor området av de utsatte formasjoner og særlig innenfor området for opparbeiding og eliminering av cuttings belagt med borespylingsrester, består muligheten for fasereversering under dannelse av en vann-basert olje-i-vann-emulsjonstilstand.

Derved har man tilgang til kombinasjonen av de følgende ønskede arbeidsresultater:

- I arbeidsområdet og særlig innenfor de utsatte formasjoner foreligger det hellbare arbeidsmiddel som vann-i-olje-invertemulsjon som, på kjent måte, på stenoverflaten danner den ønskede lukning i form av dannelsen av en semipermeabel membran. Borehullsstabiliteten blir derved realisert på i dag optimal form. - ved det nedenfor forklarte element av oppfinnelsen med en målrettet fasereversjon til olje-i-vann-emulsjon med kontinuerlig vandig og dispergert oljefase, oppnår man nu imidlertid samtidig de i fagverdenen kjente lettelser ved opparbeid og eliminering av utboret kaks som bringes med av den flytende fase. Den her i dispergert form foreliggende oljefase kan så å si fullstendig og enkelt spyles av fra den utborede kaks, hvorved det, alt etter oljefasens økologiske godtakbarhet, kan tas sikte på en separert vaskeprosess eller kun en enkelt dumping i forbindelse med off-shore-boringer. Den dispergerte oljefase flyter i det minste delvis opp i vaskevæsken og kan her separeres eller er tilgjengelig for lettet aerob nedbrytning på vannoverflaten.

Oppfinnelsens lære virkeliggjør ved dette prinsippet med fasereversjon ved å utnytte en i sirkulasjonsprosessen for borespylingen gitt arbeidsparameter, nemlig temperaturen i spylingen på det angjeldende bruksområdet. Innenfor borehullet opplever man med en økende borehullsdybde, hurtig stigende temperaturer. Den flytende borespylefase, oppvarmet på grunn av varm-cuttings, forlater borehullområdet også med fremdeles vesentlig hevet temperatur. Ved styring og innstilling av på forhånd bestemte fase-reversjons-temperaturer kan man nu bevirke den tilstrebede reversjon av vann-i-olje-invertfasen til olje-i-vann-emulsjonsfase utenfor borehullet. Dette skal beskrives nærmere nedenfor. Ved hjelp av den innenfor oppfinnelsens ramme valgte og i den angjeldende spyling gitte parameter-faseinversjonstemperatur, PIT, sikres at den i sirkulasjon førte borespylevæske i boreprosessen på stedet oppviser den her ønskede tilstand av vann-i-olje-invertemulsjon.

For å homogenisere ikke-blandbare olje-i-vann-faser ved emulgering anvendes det som kjent emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer. Derved gjelder rent generelt: Emulgatorer er forbindelser som i sin molekylstruktur forbinder hydrofile og lipofile oppbyg-gingselemetner. Valg og mengde av de angjeldende byggeelementer i det angjeldende emulgatormolekyl henholdsvis emulgatorsystem kjennetegnes ofte ved den såkalte HLB-verdi som gir et utsagn hva angår den hydrofile-lipofile-balanse. Herved gjelder vanligvis: Emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer med sammenligningsvis sterkt hydrofile andeler fører til høye HLB-verdier og ved deres praktiske anvendelse som regel til de vann-baserte olj e-i-vann-emulsj oner med dispergert oljefase. Emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer med sammenligningsvis sterkt lipofile andeler fører til sammenligningsvis lave HLB-verdier og derved til vann-i-olje-invertemulsjoner med kontinuerlig oljefase og dispergert vannfase.

Denne illustrasjon er imidlertid sterkt forenklet:

På grunn av et stort antall ledsagende faktorer i den totale blanding kan virkningen av de anvendte emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer påvirker og derved endres. Som kjente parametere for disse modifikasjoner skal innenfor oppfinnelsens sakssammenheng særlig nevnes: oppfyllingen av den vandige fase med oppløselige, organiske og/eller uorganiske komponenter, for eksempel vannoppløselige og særlig flerverdige, lavere alkoholer og/eller deres oligomerer, oppløselige uorganiske og/eller organiske salter, mengdeforholdet mellom emulgator/emulgatorsystem og oljemengden og til slutt en konstitusjonsavstemning når det gjelder oppbygningen av emulgator/emulgatorsystemet på den ene side og oljefasens molekylstruktur på den annen.

En innenfor rammen av oppfinnelsens lære særlig viktig parameter for den i konkrete tilfeller gitte emulgatorvirkning, med henblikk på dannelsen av olje-i-vann- eller vann-i-olje-emulsjonstilstanden, kan være den herskende temperatur i flerkomponentsystemet. Særlig i det minste delvis ikke-ioniske emulgatorer/emulgatorsystemer oppviser denne virkning med utpreget temperaturavhengighet i blanding med ikke med hverandre blandbare olje- og vannfaser.

Den tidligere nevnte system-parameter faseinversjonstemperaturen, PIT, får herved en avgjørende betydning: I samvirke med de andre ovenfor nevnte parametere i systemet

fører de anvendte emulgatorer/emulgatorsystemer til de følgende emulsjonstilordninger: Systemtemperaturer under PIT danner olje-i-vann-emulsjonstilstanden, systemtemperaturer over PIT danner vann-i-olje-invertemulsjoner. Ved temperaturforskyvning mot det andre temperaturområdet blir det i hvert tilfelle bevirket en faseinversjon i systemet.

Oppfinnelsens lære gjør fornuftig bruk av dette og benytter derved den naturgitte variasjon for denne arbeidsparameter: I det vanne indre i en boring er, ved valgt av egnede emulgatorer/emulgatorsystemer avstemt mot de andre variabler man her må ta hensyn til, vann-i-olje-inverttilstanden med kontinuerlig oljefase sikret. I de sammenligningsvis kalde ytre områder kan man virkeliggjøre en fasereversjon i spylingen og derved en lettet opparbeiding av deler som skal separeres på i og for seg kjent måte, på grunn av temperatursenkningen til under systemets PIT. Den oppvarming som alltid er forbundet med sirkulasjonsføringen for spylingen i det underjordiske området sikrer det ønskede høye temperaturområdet over systemets PIT på den varme stenoverflate og derved den ønskede inertisering mot den dispergerte vannandel i borespylingen på dette sted.

Før det skal gåes nærmere inn på enkelthetene ved oppfinnelsens tekniske lære, skal det her som en oppsummering henvises til tilgjengelig litteratur og fagviten når det gjelder fenomenet med temperaturavhengig faseinversjon og den dertil hørende parameter PIT. I lys av denne generelt tilgjengelige basisviten muliggjøres forståelsen og erkjennelsen av muligheten for realisering av oppfinnelsens lære.

En meget omhyggelig illustrasjon av faselikevekten for 3-komponentsystemer av vandig fase/oljefase/surfaktant (særlig ikke-ioniske emulgatorer/emulgatorsystemer) finnes i en publikasjon av K. Shinoda og H. Kunieda, "Phase Properties of Emulsions: PIT and HLB" i "Encyclopedia of Emulsion Technology", 1983, vol. 1, 337-367. Forfatterne henviser i sin publikasjon særlig til den tilgjengelige, omfangsrike trykkede kjente teknikk hvorved forståelsen av den nedenfor illustrerte lære ifølge oppfinnelsen og særlig kunnskapen om faseinversjonens temperaturavhengighet for slike emulgatorer i olje/vann-systemer er av betydning. Den nevnte publikasjon av Shinoda et al. går utfør-lig inn på denne temperaturparameter og de effekter som utløses i flerfasesystemer ved en variasjon av parameteren. Derved tas det imidlertid også hensyn til den tidligere fagviten, se for eksempel fra referanselisten (sidene 366/367) de eldre publikasjoner av K. Shinoda et al. i henhold til referansene 7 til 10. Shinoda beskriver her parameteren faseinversjonstemperatur, PIT- eller HLB-temperatur, hvorved effekten av temperaturavhengigheten for det angjeldende system under anvendelse av ikke-ioniske emulgatorer spesielt fremheves i de eldre publikasjoner av Shinoda et al. i henhold til ref. 7 og 8. Beskrevet er, for hellbare materialblandinger på basis av 3-komponentsystemet olje/vann/emulgator, særlig avhengigheten til de faselikevektstilstander som innstiller seg, av temperaturen i flerkomponentsystemet. Den i det sammenligningsvis lavere temperaturområdet stabile tilstand for olje-i-vann-emulsjonen med en dispergert oljefase i den kontinuerlig vannfase, går ved en temperaturøkning over i området for faseinversjon, PIT henholdsvis "middelfase"-området. Ved ytterligere temperaturstigning inver-terer flerkomponentsystemet til stabil vann-i-olje-inverttilstand der vannfasene nu foreligger i dispergert tilstand i den kontinuerlige oljefase.

Shinoda henviser i sin referanseliste, det vises til ref. 31 og 32, til eldre arbeidet av P.A. Winsor. I teksten i den ovenfor nevnte publikasjon (sidene 344-345) settes de av Winsor gitte faselikevektsbetegnelsen Winsor I, Winsor HI og Winsor II, i sammenheng med de temperaturavhengige, stabile faseområder olje-i-vann -»• mellomfase -» vann-i-olje: Winsor I er området for den stabile, vann-baserte olj e-i-vannfase, Winsor JJ tilsvarer området for den stabile invertfase av typen vann-i-olje, mens Winsor HI betegner mellomfasen og tilsvarer derved temperaturområdet for faseinversjon, PIT, innenfor rammen av dagens sprogbruk og oppfinnelsens lære.

Bestemmelsen av dette sistnevnte, noe mer forskjellige faseområde og særlig nettopp bestemmelsen av den i det angjeldende system gitte (mikroemulsjons)mellomfase (Winsor HI) er mulig på to måter, hvorved de to muligheter hensiktsmessig kobles med hverandre: a) Bestemmelse av temperaturavhengigheten og den dermed forbundne faseforskyvning ved eksperimentell utøving av det angjeldende system, særlig ved hjelp av ledningsevnebestemmelse. b) Innledningsvis foreligger det på basis av dagens fagviten en mulighet for regnerisk bestemmelse av PIT for det angjeldende system.

Prinsipielt gjelder det imidlertid innledningsvis det følgende: Fenomenet med faseinversjon og den tilhørende faseinversjonstemperatur, PIT, skjer innenfor et temperaturområdet som på sin side er avgrenset med en nedre grense mot olje-i-vann-emulsjonstilstanden og med den øvre grense, grenser mot vann-i-olje-invertemulsjonstilstanden. Den eksperimentelle utprøving av de angjeldende systemer, særlig ved ledningsevnebestemmelse ved stigende og/eller fallende temperatur, gir måltallet for den angjeldende PIT-undergrense og PIT-overgrense hvorved det her dog kan foreligge lette forskyv-ninger når ledningsevneprøvingen en gang skjer i et stigende temperaturraster og den andre gang i en synkende temperaturraster. Faseinversjonstemperaturen, PIT, eller bedre PIT-området, viser dithen overensstemmelse med definisjonen av den ovenfor beskrevne Winsor HJ (mikroemulsjons)mellomfase. Herved må man imidlertid ta hensyn til følgende: Avstanden mellom PIT-undergrense (avgrensing mot olje-i-vann-) og PIT-overgrensen (avgrensing mot vann-i-olje-invert-) er som regel en styrbar og et ved valg av egnede emulgatorkomponenter henholdsvis -systemer, sammenligningsvis begrenset temperaturområdet. Herved foreligger det temperaturområder som ofte ikke har større differanseverdi enn 20 til 30°C, og særlig 10 til 15°C. Oppfinnelsens lære kan gjøre nytte av dette når det ønskes en klar omdanning av invertspylingen eller separate deler av denne til olje-i-vann-emulsjonstilstand. For spesielle, nedenfor nærmere beskrevne utførelsesformer kan det imidlertid være absolutt interessant å arbeide med sammenligningsvis brede temperaturområder for faseinversjonen så lenge det sikres at den øvre grense av dette PIT-området i arbeidstemperaturområdet ved anvendelse av borespylingen i det jord-indre, innstillingen av vann-i-olje-inverttilstanden, ikke bare nåes, men fortrinnsvis overskrides i tilstrekkelig grad.

Dem regneriske beregning av PIT for det angjeldende system i henhold til b) fører i mot-setning til dette ikke til noen nøyaktig bestemmelse av den ovenfor nevnte tempe-raturrenseverdi for det angjeldende PIT-området, men til en tallverdi som ligger i størrelsesorden for det i praksis så virkelig opptredende PIT-området. Fra dette kan man forstå at kombinasjonen av bestemmelsene for faseforskyvning i henhold til a) og b) kan være hensiktsmessig i praksis. Til dette er i detalj å bemerke: Den eksperimentelle bestemmelse av ledningsevnen for systemet oppviser optimal ledningsevne til området for den vann-baserte olje-i-vann-spyling, mens det i området for vann-i-olje-invertfasen som regel ikke er noen ledningsevne. Måler man ledningsevnen under temperaturvariasjon (stigende og/eller fallende) for en emulsjonsprøve i området for faseinversjonstemperaturen, må man her meget nøyaktig fastslå grense-temperaturene mellom de nevnte tre områder, olje-i-vann/mellomfase/vann-i-olje. For ledningsevnen henholdsvis den ikke lenger foreliggende ledningsevne gjelder det som allerede er sagt for de to grenseområder, mellom disse to områder ligger det temperatur-avsnitt for den faseinversjon for det angjeldende system som her opptrer og som må fastslås nøyaktig med sine temperaturgrenser nedover (med ledningsevne) og oppover (uten ledningsevne).

Denne eksperimentelle bestemmelse av temperaturområdet for faseinversjon ved ledningsevnemålinger er utførlig beskrevet i den her nevnte trykkede, kjente teknikk og det kan henvises til denne. Særlig kan det for eksempel henvises til publikasjonene EP 0 354 586 og EP 0 521 981. Den under faseinversjonstemperaturområdet avkjølte olje-i-vann-emulsjon oppviser ved den elektriske ledningsevnebestemmelse en elektrisk ledningsevne på over 1 mSiemens pr. cm (mS/cm). Ved langsom oppvarming under gitte programbetingelser kan man sette opp et ledningsevnediagram. Temperaturområdet innenfor hvilket ledningsevnen synker til verdier under 0,1 mS/cm angis som faseinversjonstemperaturområdet. For oppfinnelsens formål er det hensiktsmessig å sette opp et tilsvarende ledningsevnediagram for den synkende temperaturraster der ledningsevnen fastslås på en flerkomponentblanding som først er oppvarmet til temperaturer over faseinversjonstemperaturområdet og så avkjøles på forhånd bestemt måte. De her fastlagte øvre og nedre grenseverdier for faseinversjonstemperaturområdet må ikke være helt identisk med de tilsvarende verdier for det ovenfor beskrevne bestemmelses-avsnitt med stigende temperatur for flerkomponentblandingen. Som regel ligger imidlertid de angjeldende grenseverdier så tett ved hverandre at man kan arbeide med enhet-lige måletall, særlig ved gjennomsnittsutregning av de til hverandre hørende grenseverdier. Også i det tilfellet der det her måles store temperaturdifferanser for grense-verdiene for faseinversjonstemperaturområdet, en gang ved bestemmelse ved stigende temperatur og en gang ved bestemmelse ved lavere temperatur, sikres gjennomførbar-heten av den nedenfor i detalj beskrevne tekniske lære fra det her anvendte arbeidsprinsipp. Flerkomponentsystemet må når det gjelder arbeids- og virkningsparametere avstemmes slik at innstillingen av det ovenfor beskrevne, oppfinnelsesmessige arbeidsprinsipp kan realiseres: I det varme indre av en boring sikres vann-i-olje-inverttilstanden med kontinuerlig oljefase. I det sammenligningsvis kalde ytterområdet oppnår man ved temperatursenkning til under systemets PIT en fasereversjon i spylingen og dermed en lettet opparbeiding av separerte andeler på enkel måte.

For å redusere den eksperimentelle innsats kan den regneriske bestemmelse av PIT for det angjeldende flerkomponentsystem være hensiktsmessig. Særlig gjelder dette imidlertid også for potensiell optimalisering ved valg av emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer og deres tilpasning til de øvrige betraktninger når det gjelder teknisk utførelse ved valg og blanding av den vandige fase på den ene side og typen oljefase på den annen side. Tilgjengelig fagviten er særlig i nyere tid utviklet på i og for seg helt andre områder, særlig på området kosmetikafremstilling. Foreliggende oppfinnelse ser her muligheten for anvendelse av denne generelt gyldige fagviten nettopp og akkurat på oppfinnelsens arbeidsområde med underjordiske utboringer henholdsvis behandling av allerede gjennomførte boringer med systemer som inneholder optimaliserte olje- og vannfaser.

Det skal i denne sakssammenheng særlig henvises til en publikasjon av Th. Forster, W. von Rybinski, H. Tesman og A. Wadle, "Calculation of optimum emulsifier mixtures for phase inversion emulsification" i "International Journal of Cosmetic Science", 16, 84-92 (1994). Her beskrives det i detalj hvordan man regnerisk, for gitte 3-komponentsystemer av en oljefase, en vannfase og en emulgator og på basis av den for oljefasen karakteristiske EACN-verdi (equivalent alkane carbon number) kan beregne temperaturområdet for faseinversjonen, PIT, via CAPICO-metoden (calculation of phase inversion in concentrates). Denne Forster et al.-publikasjon trekker i sin tur igjen inn vesentlig litteratur for det her berørte temakompleks, se for eksempel referanselisten a.a.O. sidene 91 og 92, som må sees i sammenheng med det som beskrives i denne Forster et al.-publikasjon. I detalj beskrives det her ved hjelp av tallrike eksempler hvordan man ved hjelp av CAPICO-metoden innenfor rammen av EACN-konseptet har tilgang til utvalget og optimalisering av emulgatorer/emulgatorsystemer for optimal innstilling av gitte verdier for temperaturområdet for faseinversjonen.

Basert på disse basiskunnskaper er det mulig, for de i hvert tilfelle tilsiktet anvendte komponenter, særlig oljefasen og tilhørende emulgatorer/emulgatorsystemer, alt efter type og mengde, på forhånd å kunne bestemme blandinger og blandingsforhold hvis PIT ligger innenfor det ifølge oppfinnelsen tilstrebede temperaturområdet. Fra dette får man for det første en fornuftig begynnelse for gjennomføringen av eksperimentelle arbeider innenfor rammen av bestemmelsemetoden under a). Ut over den regneriske bestemmelse av PIT kan særlig området for dannelsen av mellomfasen med sin temperatur-undergrense og særlig sin temperatur-overgrense, bestemmes. Fullstendig entydig kan man derved fastlegge temperaturgrenseverdiene over hvilke vann-i-olje-invertområdet ligger for spylingen i umiddelbar kontakt med den varme veggoverflate i borehullet for dannelse av en kontinuerlig, semipermeabel membran. Som regel er det derved hensiktsmessig, det henvises til forklaringen nedenfor, i praksis å velge denne øvre temperaturgrense for faseinversjonsområdet med en tilstrekkelig sikkerhetsavstand og å sikre denne for derved å sikre den i det varme området nødvendige vann-i-olje-invertfase.

På den annen side skal det også være mulig, i de nedre temperaturområder, å under-skride vann-i-olje-inverttilstanden i en slik grad at man kan trekke nytte av fordelene ved faseomdanningen helt til olje-i-vann-fasen og den derved som regel lettere opparbeiding av separerte andeler av borespylingen.

For å fullstendiggjøre angivelsene når det gjelder den tilgjengelige fagviten skal det henvises til det følgende: I den senere tid har det vært en betydelig forskningsinnsats med henblikk på å forbedre den såkalte tertiære jordoljeproduksj on ved flømming av oljeholdige formasjoner med emulsjoner av olje-i-vann-typen inneholdende emulgatorer/emulgatorsystemer. Det her tilstrebede mål tar særlig sikte på å kunne anvende tilsvarende systemer i området for emulsjonsmellomfasen (Winsor DI) i formasjonen. Dette er umiddelbart forståelig fra hensikten som er motsatt oppfinnelsens lære: Optimaliseringen av likevekten olje-i-vann/vann-i-olje under dannelse av mikroemul-sjonsfasen i flerkomponentsystemet fører til en økning av virksomheten for den ved flømming krevede vaskeprosess og derved til en økning av utvaskingen av oljefasen fra formasjonen. Avgjørende er her at man med sikkerhet kan forhindre en uønsket tilstop-ping av porevolumet i formasjonen på grunn av større oljedråper på grunn av mikro-emulsjonstilstanden.

Målhensikten med oppfinnelsen er motsatt dette arbeidstrinn ved tertiær oljeproduksjon ved flømming: Oppfinnelsens lære ønsker, innenfor rammen av det kjente arbeid med vann-i-olje-invertemulsjoner, den målrettede lukking av poreoverflatene for formasjonene i borehullet ved hjelp av det kontinuerlige oljesjikt. Samtidig skal man imidlertid utenfor borehullet oppnå en lettet ivaretagelse av borespylingen henholdsvis av andeler av denne ved faseomdanning.

Et første aspekt ved foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av emulgatorer eller emulgatorsystemer med en faseinversjonstemperatur (PIT) på 0 til 100°C for den temperaturavhengige dannelse av olje-i-vann- og vann-i-oljeemulsjoner fra vann- og oljebaserte væskefaser (olje-i-vannemulgering ved temperaturer under PIT og vann-i-oljeinvert emulgering ved temperaturer over PIT) ved fremstilling og anvendelse av hell- og pumpbare emulsjoner eventuelt ladet med fin-partikkelfaststoffer for geologisk bruk.

I en foretrukket utførelsesform ifølge oppfinnelsen anvendes det en multikomponentblanding med en PIT på 5 til 60°C, fortrinnsvis 10 til 50°C og mer foretrukket 15 til 35°C.

Ved temperaturer under PIT er herved den vannbaserte olje-i-vann-emulgering og ved temperaturer over PIT dannelsen av vann-i-olje-invertemulgeringen bestembar på forhånd og også innstillbar. For dette egner seg særlig emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer som i det minste delvis og fortrinnsvis i det minste i overveiende andel er av ikke-ionisk struktur og/eller forbinder både ikke-ioniske strukturelementer og også anioniske strukturelementer i molekylgrunnstrukturen for emulgatoren/emulgatorsystemene.

Når realiseringen av oppfinnelsens arbeidsprinsipp ikke tvingende er bundet til anvendelsen av emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer av ikke-ionisk struktur, skal i det følgende allikevel illustrasjonen av generelle og foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsens lære fremfor alt forklares under anvendelse av slike ikke-ioniske emulgatorer/- emulgatorsystemer. Også for den praktiske virkeliggjøring av oppfinnelsens prinsipp er denne emulgatorklasse spesielt fordelaktig. Innflytelsen av en saltbelastning på den vandige fase med særlig salter av flerverdige kationer på den emulgerende virkning for denne stoffklasse er sammenligningsvis lav. Medanvendelsen av nettopp slike saltfylte, vandige faser i invertspylingen kan imidlertid være av viktig praktisk betydning for reguleringen av likevekten av de osmotiske trykk mellom borespylingen på den ene side og væskefasen i den omgivende formasjon på den annen side. Ikke-ioniske emulgatorer/emulgatorsystemer kan komme til anvendelse for foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsens lære som flytende komponenter også allerede ved romtemperatur eller kun svakt økede temperaturer. Området for egnede ikke-ioniske emulgatorer er så bredt og derved tilgjengelig fra kjemikalier både av naturlig og syntetisk opprinnelse at det kan anvendes optimaliserte emulgatorsystemer fra økoforenelighetssynspunkter og særlig også under hensyntagen til den likeledes viktige marine toksisitet. Samtidig er her de vesentlige komponenter tilgjengelig på meget prisgunstig måte. Avgjørende er imidlertid for det foretrukne valget ifølge oppfinnelsen av ikke-ioniske emulgatorkomponenter, deres utpregede temperaturavhengighet for PIT i det angjeldende olje-system og som i tillegg kan styres på avgjørende måte via mengdeforholdene i blandingen mellom oljefase og emulgator/emulgatorkomponent, det vises til Forster et al., supra.

I en spesielt foretrukket utførelsesform ifølge oppfinnelsen fremstilles og anvendes hell-og pumpbare emulsjonssystemer med et olje-i-vannforhold i volum i de følgende områder: 15-60 deler olje:85-40 deler vann, fortrinnsvis 15-50 deler olje:85-50 deler vann.

En ytterligere utførelsesform ifølge oppfinnelsen er anvendelse hvor det foreligger hovedemulgatorkomponenter med HLB-verdier fra 6 til 20, og fortrinnsvis 7 til 18, som i en foretrukket utførelsesform anvendes sammen med relativt høyt lipofile koemulgatorer med lav HLB-verdi sammenlignet med hovedemulgatorkomponenten(e).

Videre vedrører oppfinnelsen andre utførelsesformer hvor de ikke-ioniske emulgatorkomponentene som er tilstede (hovedemulgatorkomponentene og/eller koemulgatorer) er representative for minst en av de følgende klassene: (oligo)-alkoksylater, mer bestemt etoksylater og/eller propoksylater, av basismolekyler av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse som inneholder lipofile rester og som er i stand alkoksylasjon, alkoksylatene er eventuelt endegruppeavsluttet, delvise estere og/eller delvise etere av polyhydriske alkoholer inneholdende spesielt 2 til 6 karbonatomer og 2 til 6 OH-grupper og/eller oligomerer derav med syrer og/eller alkoholer som inneholder lipofile rester og som også kan inneholde (oligo)-alkoksylatrester, spesielt tilsvarende (oligo)-etoksylatrester, - inkorporert i molekylstrukturen, alkyl(poly)glykosider av langkjedede alkoholer, fettalkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse, alkylolamider, aminoksyder og lecitiner.

En ytterligere utførelsesform ifølge oppfinnelsen vedrører anvendelse hvor emulgatorene/emulgatorsystemene i multi- komponentblandingen er tilpasset i mengde til prosentdelen av oljefasen deri og er tilstede i mengder på fortrinnsvis 1 vekt-% eller større, og mer foretrukket i mengder på 5 til 60 vekt-% (basert på oljefasen), spesielt foretrukne mengdeområder for disse emulgatorer, igjen basert på oljefasen, er definert som følger: 10 til 50 vekt-%, 15 til 40 vekt-% og mer foretrukket 20 til 35 vekt-%.

Foretrukket er den emulgatorfrie oljefase i det minste over-veiende uoppløselig i den vandige emulsjonsfasen og er fortrinnsvis hell- og pumpbar selv ved romtemperatur og har flammepunkt over 60°C, fortrinnsvis i området fra 80 til 100°C eller høyere, og mer foretrukket fra 120°C eller høyere.

Foretrukket har oljefasen en Brookfield (RVT) viskositet ved 0 til 10°C på ikke mer enn 55 mPas, og fortrinnsvis ikke mer enn 45 mPas.

Videre vedrører oppfinnelsen andre utførelsesformer hvor det foreligger oljefase eller blandede oljefaser som tilhører i det minste delvis og fortrinnsvis minst overveiende de følgende klassene: mettede hydrokarboner (linære, forgrenede og/eller cykliske), olefinisk umettede hydrokarboner, mer foretrukket lineære a-olefiner, polymere a-olefiner eller interne olefiner, aromatiske hydrokarboner, naftener, karboksylsyreestere av 1- og/eller flerverdige alkoholer, etere, acetaler, karbonsyreestere, fettalkoholer, silikonoljer, (oligo)amider, (oligo)imider, (oligo)ketoner.

Foretrukket er mengdeforholdet (deler pr. volum) av vannbasert fase (W) til oljefase (olje) i de følgende områder: 90 til 10 W:10 til 90 olje, fortrinnsvis 85 til 20 W:15 til 80 olje.

Videre er det foretrukket at den vannbaserte delen (W) utgjør opp til 30 til 35 volum-% eller mer, fortrinnsvis 40 volum-% eller mer, og mer foretrukket 50 volum-% eller mer av vann-i-oljeblandingen.

En ytterligere utførelsesform vedrører anvendelse ifølge foreliggende oppfinnelse hvor det er formulert som et boreslam for landbasert og/eller fortrinnsvis off-shore-basert boring i jordbunnen, særlig for utvinning av olje- og/eller gassforekomster, hvor boreslam med en PIT på 50°C eller mindre og særlig i området fra 20 til 35°C er spesielt foretrukket.

Foretrukket er PIT til totalsystemet tilpasset til tilstandene under hvilke boreslammet anvendes på en slik måte at, etter separasjon fra boreslammet kan den med boreslam belagte kaks renses ved vasking med kaldt vann, spesielt sjøvann, fortrinnsvis med faseinversjon fra vann-i-olje til olj e-i-vann.

Nok en utførelsesform vedrører anvendelse ifølge foreliggende oppfinnelse hvor blandingen formulert som et boreslam ved en temperatur på 10 til 15°C over grensen mellom den midlere emulsjonsfasen og vann-i-olje-invertfaseområdet har en plastisk viskositet (PV) på ikke mer enn 100 mPas, fortrinnsvis ikke mer enn 80 mPas og mer foretrukket i området fra 30 til 45 mPas, og har en flytgrense (YP) på ikke mer enn 3,9 kg/m<2>, fortrinnsvis ikke mer enn 2,4 kg/m<2> og mer foretrukket i området fra 0,5 til 1,2 kg/m<2>.

En ytterligere utførelsesform vedrører anvendelse ifølge foreliggende oppfinnelse hvor den er formulert som et boreslam, den inneholder ytterligere typiske hjelpestoffer slik som viskositetsdannere, væsketapsadditiver, finfordelte, tyngdegivende stoffer, vannoppløselige organiske og/eller uorganiske hjelpestoffer, slik som lavere flerverdige alkoholer, oligomerer derav og/eller (oligo)-alkoksylater, uorganiske og/eller organiske vannoppløselige salter, eventuelt alkali-reserver og/eller biocider.

En annen utførelsesform vedrører anvendelse ifølge foreliggende oppfinnelse hvor den inneholder polymere forbindelser oppløst i den vandige fasen som ytterligere hindrer separasjon av flerfasesystemet, selv ved temperaturer under PIT (olje-i-vannemulsjon).

Anvendelsen av flerkomponentblandinger ifølge oppfinnelsen, særlig innenfor rammen av utboringer, som hell- og pumpbar borespylevæske, tar sikte på kontinuerlig føring i kretsløp av den flytende fase, i det underjordiske nedover og derfra, lastet med utboret kaks oppover til boreplattformen. På boreplattformen blir utboret kaks, vanligvis etter siling, separert og den gjenvunne hell- og pumpbare væskefase ført til en forråds-beholder hvorfra invertspylingen pumpes ned i borehullet. Innen dette kretsløp gjennomløper borespylingen et betraktelig temperaturfall, også når den med kaks fylte spyling transporteres oppover i varm tilstand. De tekniske trinn ved siling og gjennom-lagring av spylefasen i forrådsbeholdere fører som regel til en reduksjon av egentempe-raturen, for eksempel i størrelsesorden 40 til 60°C.

Ved tilpasning av faseinversjonen henholdsvis PIT til disse begivenheter angår oppfinnelsens lære en foretrukken utførelsesform der faseinversjonen for den i kretsløp førte spyling heller ikke skjer i sammenligningsvis kaldere områder utenfor borings-området. Hvis PIT (PIT-området) for systemet ligger tilstrekkelig under en på forhånd gitt grenseverdi på for eksempel 50°C fastlegges og overholdes kan denne målforestil-ling oppnås med enkle midler. Selv i kalde årstider kan det i spylingskretsløpet, for eksempel ved tilsvarende varmebeholdere i forrådsbeholderen, opprettholdes slike nedre grenseverdier for temperaturen som innstiller seg for den ompumpede invertslamfase i kretsløpet. For opparbeiding og ivaretakelse av den separerte kaks oppnår man nu fordelene ved oppfinnelsens idé: Ved lengregående temperaturreduksjon blir PIT-området nedover oppnådd og eventuelt overskredet slik at spylingsdelene som hefter ved kaksen først innstiller seg i mikroemulsjonsmellomfasen og ved ytterligere temperaturreduksjon går over til en vann-basert olje-i-vann-emulsjonsfase. Det er umiddelbart innlysende at ivaretagelsen av restoljen som hefter ved kaksen kan forenkles vesentlig.

Når det gjelder boreslam for land-baserte og/eller fortrinnsvis off-shore-boringer kan det for eksempel være hensiktsmessig å anvende boreslam med en PIT i temperaturområdet lik mindre enn 50°C og for eksempel med en PIT i området 20 til 35°C. Her har man muligheten til på den ene side å ha spylingskretsløpet uten faseomdanning og derved kontinuerlig arbeide i området for vann-i-olje-invertslam. Den separerte kaks kan imidlertid på forenklet måte, særlig på stedet, underkastes et rensetrinn eller også tas vare på ved umiddelbar dumping. Under anvendelse av den generelle fagviten kan de i ethvert tilfelle optimale, konkrete utførelsesformer finnes for dette trinn, men som et eksempel gjelder følgende: Når kaksen med vedheftende borespylinger umiddelbart dumpes i det omgivende sjø-vann ved off-shore-boringer, innstiller det seg på grunn av avkjøling i sjøvann hurtig en temperaturstyrt inversjonsfase (emulsjonsmellomfase) og derefter går denne over i olje-i-vann-emulsjonstilstanden for spylingsrestene. Fortynningsvirkningen til det omgivende sjøvann kan virke fullt, de dannede oljedråper hefter ikke lenger ved stenen og er derved bevegelige. I det minste delvis vil de i sjøvannet flyte oppover, der nå et område med vesentlig høyere oksygenkonsentrasjon i den vandige fase og de vil der undergå den sammenligningsvis lettere aerobe nedbrytning.

Likeledes kan imidlertid også en delrengjøring av kaksen for oljefase skje i et separat arbeidstrinn, fortrinnsvis på stedet: ved innstilling av temperaturområdet for inversjons-middelfasen har man gitt den i den kjente teknikk, innenfor rammen av tertiær oljeproduksjon, tilstrebede og særlig lett utvaskbarhet av oljefasen slik en tilsvarende vaskeprosess kan skje uten urimelig arbeidsinnsats med vann-basérte vaskevæsker, for eksempel ganske enkelt sjøvann. Ved videreførende temperaturreduksjon innstilles området for olje-i-vann-emulsjonsdannelse. Derved kan en separasjon på den ene side i den vandige fase og oljefasen virkeliggjøres som potensielt arbeidstrinn i et slikt ren-gjøringstrinn.

Under hensyntagen til disse betraktninger forstår man at oppfinnelsens foretrukne boreslam for land-baserte og/eller fortrinnsvis for off-shore-boringer og spesielt for utvinning av olje- og/eller gassforekomster, er tildannet slik at boreslammene har en PIT i temperaturområdet lik mindre enn 50°C, fortrinnsvis lik mindre enn 40°C og aller helst i området 20 til 35°C. PIT for totalsystemet kan særlig være avstemt til anvendelsesbetingelsene for boreslammet på en slik måte at det med boreslam belagte kaks etter separasjon fra slam kan gjøres rent ved vasking med koldt vann, særlig sjøvann, og fortrinnsvis under faseinversjon vann-i-olje -> olj e-i-vann.

Særlig fra disse betraktninger kan man forstå den høye fleksibilitet for oppfinnelsens lære for beskaffenheten i det konkrete tilfellet for oljefasen som anvendes. Også høye krav til den økologiske forenelighet for fremgangsmåten med henblikk på kaksen som må tas vare på, kan oppfylles i vann-i-olje-invertsystemer med slike oljefaser som til nu ikke kunne anvendes på grunn av sin miljø-uforenelighet og særlig på grunn av den utilstrekkelig nedbrytbarhet ved naturlige nedbrytningsprosesser under anaerobe betingelser. Derved oppnår man for oppfinnelsens tilsiktede optimalisering av de tre hovedparametere (teknisk perfeksjonering og full økologisk forenelighet ved rimelig pris:nytte-forhold) helt nye muligheter: Via de ovenfor nevnte muligheter for målrettet og selvstendig rengjøring og befriing av kaks fra vedheftende oljedeler skjer det ved off-shore-ivaretagelse ved dumping til havbunnen ikke lenger noen oppbygning av et stort forråd av oljefase som må brytes ned. Naturlig, aerobe nedbrytningsprosesser i oksygen-rikt område ved havoverflaten trer i virksomhet. Ved hjelp av en enkel forvasking med en vaskevæske på basis av koldt vann kan den i det minste overveiende oljeandel separeres fra kaksen før dumping.

Nu kan man forstå at hele det til nu kjente, brede området av potensielle oljefaser står til disposisjon for oppfinnelsens lære. For oppfinnelsens lære er således oljefaser henholdsvis oljeblandingsfaser egnet som i det minste delvis og fortrinnsvis i det minste over-veiende er tilordnet følgende stoffklasser: Mettede hydrokarboner (rette, forgrenede og/eller cykliske), olefinisk umettede hydrokarboner, særlig av typen LAO (lineære a-olefiner), IO (indre olefiner) og/eller PAO (polymere a-olefiner), aromater, naftener, karboksylsyreestere, etere, acetaler, kullsyreestere, fettalkoholer, silikonolje, (oligo)-amider, (oligo)-imider og/eller (oligo)-ketoner.

De i denne sammenheng ovenfor oppførte begrep karboksylsyreestere omfatter på den ene side tilsvarende estere av monokarboksylsyrer og/eller polykarboksylsyrer, på den annen side tilsvarende estere av monofunksjonelle alkoholer og/eller polyfunksjonelle alkoholer. Det skal nok engang henvises til de innledningsvis siterte publikasjoner med henblikk på anvendelse av tilsvarende esterfaser på det her angjeldende saksområdet, og som går tilbake til foreliggende oppfinneres arbeider. Ut over det som sies i disse litteraturreferanser har, når det gjelder oppfinnelsens varianter, også følgende vist seg: Innenfor oppfinnelsens utforming kan man for første gang anvende estere av flerfunksjonelle alkoholer med monokarboksylsyrer og derved særlig glycerolestere av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse, som oljefase eller som bestanddel i oljefasen, på effektiv måte. I de tilgjengelige publikasjoner over den kjente teknikk har man som kjent for mange år siden satt opp den påstand at olje av naturlige opprinnelser og derved tilsvarende glycerol-baserte triestere av høyere umettede fettsyrer kan anvendes som økologisk godtagbar oljefase i vann-i-olje-invertspylinger. I de innledningsvis nevnte publikasjoner fra foreliggende søkere på dette fagområdet med ester-baserte borespylinger er det vist at disse utsagn i den kjente teknikk er av rent teoretisk art som i praksis ikke har kunnet virkeliggjøres. Overraskende viser det seg nu under anvendelse ifølge oppfinnelsen og som definert nærmere nedenfor i større detalj, at anvendelsen henholdsvis medanvendelsen av slike triglycerider av naturlig og/eller syntetiske opprinnelse er mulig som oljefase eller i oljefasen i de herværende spylinger. Således kan for eksempel triglycerider av vegetabilsk og/eller animalsk opprinnelse, for eksempel av typen beteolje eller fiskeolje, finne anvendelse som kan være høy-interessant både av økologiske betraktninger og ut fra betraktninger med henblikk på prismytte-forholdet. Åpenbart gjelder her at med den tekniske realisering av oppfinnelsens konsept og de dermed forbundne variasjonsmuligheter når det gjelder sammen-setning av spylingene, mulig valg av foretrukne emulgatorer alt etter art og mengde, skaper så endrede grunnforutsetninger at her den i lang tid tilstrebede tekniske anvendelse av slike oljefaser, særlig av naturlig opprinnelse, for første gang virkelig er mulig. Prinsipielt er derved ut fra sin struktur, alle oljefaser egnet som tillater innstillingen av de i den her angjeldende teknologi nødvendige fysikalske parameter, slik det skal disku-teres nærmere nedenfor. Synspunktet med optimalisert økologisk fordragelighet forblir naturlig et viktig synspunkt innenfor rammen av valget av oljefasen, men dette vil ikke lenger ha dagens betydning, heller ikke under hensyntagen til lovgiveres pålegg. Ved anvendelse av den temperatur-styrte, målte faseinversjon muliggjøres den miljø-konforme, økologiske ivaretagelse nettopp av den andel av borespylingen som til i dag har lagt vanskeligheter i veien for arbeidet med spylinger på vann-i-olje-invertbasis.

Ut over disse lettelser muliggjør oppfinnelsens lære også en virkeliggjøring av den tilstrebede miljøbeskyttelse i en til nu ikke kjent grad. Ved valg av særlig miljøvennlige oljefaser for invertspylingen på den ene side og ved oppfinnelsens gitte mulighet i forbindelse med nedbrytningsprosessproblematikken som kan senkes til et minimum, kan man totalt sett innstille et til i dag ikke tenkbart arbeidsresultat når det gjelder oppfinnelsens målsetning. I denne sammenheng må man særlig også ta hensyn til den i og for seg kjente, nu imidlertid ifølge oppfinnelsen med spesiell fordel utnyttbare mulighet til å anvende utsøkte blandinger av forskjellige oljer som oljefase i spylesystemet. Således kan man anvende blandinger på den ene side av sammenligningsvis vanskeligere anaerobt og/eller aerobt nedbrytbare oljer med på den annen side spesielt anaerobt og/eller aerobt nedbrytbare oljer, noe som innenfor oppfinnelsens optimaliserte form av kaksbehandling representerer et viktig skritt i retning av oppfinnelsens tilstrebede mål for totaloptimalisering.

I denne sammenheng skal det først gås inn på en ytterligere mulighet for variasjon i den her angjeldende teknologi for vann-i-olje-invertsystemer. Også her har man muligheter for substansielle utvidelser til teknisk utviklet håndtering i forhold til den tilgjengelige kjente teknikk: Vann-i-olje-invertsystemer av konvensjonell type og særlig de tilsvarende invertborespylinger inneholder, i henhold til dagens praksis, oljefasen (beregnet på volumforholdet mellom summen av olje- og vannfase, i en mengde av minst 50 volum-%. Vanligvis ligger innholdet av oljefasen i praktisk anvendelse tydelig derover, for eksempel i området 70 til 90 volum-% av olje:vann-blandingen. Den tilgjengelige litteratur nevner riktignok oljefattige invertspylinger, i praksis spiller imidlertid dette området for de sammenligningsvis oljefattige blandinger ingen rolle, særlig ikke i dagens benyttede systemer med tilstrekkelig økologisk godtagbarhet.

Allerede innledningsvis er det henvist til at området for faseinversjonstemperaturen også medbestemmes av mengdeforholdet mellom oljefase og særlig ikke-ionisk emulgator/- emulgatorsystem. Derved gjelder følgende: Desto høyere den anvendte mengde av emulgator/emulgatorsystem, beregnet på mengden oljefase, velges, jo sterkere blir som regel temperaturområdet senket for innstilling av PIT. Samtidig blir imidlertid stabili-teten for vann-i-olje-invertemulsjonen hevet så sterkt ved praktisk arbeid at området for praktisk brukbare mengdeforhold i den angjeldende olje:vann-blanding utvides vesentlig. Derved blir, for oppbygning av flerfase- og fortrinnsvis pumpbare blandinger, mengdeforhold (volumdeler) mellom vann-basert fase (W) og oljefase (olje) tilgjengelig i de følgende områder: 90 til 10 W: 10 til 90 olje. Særlig kan mengdeforholdene være 85 til 20 W: 15 til 80 olje. Under hensyntagen til de nedenfor nærmere definerte emulgatorer/emulgatorsystemer er det uten vanskeligheter mulig å arbeide med vanmolje-blandingsforhold der W-fasen inneholder mengder på minst 30 eller 40 volumdeler eller sogar også minst 50 volumdeler og derved for eksempel i mengder på 55 til 85 volumdeler. Oljefasen kan derved også bli til mengdemessig underordnet komponent som for eksempel foreligger i området minst 10 til 15 volumdeler, fortrinnsvis 20 til 50 volumdeler, alt beregnet på summen av W og olje, noe som sikrer stabile vann-i-olje-invert-betingelser i temperaturområdet for praktisk anvendelse i borehullene. Innenfor en slik tenking kan det ifølge oppfinnelsen være foretrukket med flerkomponentblandinger hvis andel av vann-basert fase (volum-% beregnet på blanding W:olje) er lik større enn 30 til 35%, fortrinnsvis lik større enn 40% og aller helst lik større enn 50%. Blandingsområdet med en overveiende vannandel kan få spesiell betydning, hvorved her mengder på opptil 85 volum-% og særlig området fra 55 eller 60 til 80 volum-% for den vann-baserte fase kan være særlig foretrukket. Innenfor rammen av oppfinnelsen ligger derved også vann-i-olje-invertspylinger med sterkt redusert innhold av oljefase som, beregnet på væske-fasene, ikke skal utgjøre mer enn 20 til 40 volum-%, men som allikevel tilfredsstiller de stilte anvendelseskrav. Da også her en ivaretagelse lettes vesentlig, turde være innlysende.

Når det gjelder den kjemiske beskaffenhet for særlig ikke-ioniske emulgatorer som er i stand til en temperaturstyrt faseinversjon henholdsvis når det gjelder beskaffenheten av emulgatorsystemer som inneholder tilsvarende ikke-ioniske komponenter, kan det henvises til den usedvanlig omfangsrike litteratur og til ytterligere tilgjengelig, trykket materiale. Allerede den innledningsvis nevnte publikasjon av Shinoda et al. "Encyclopedia of Emulsion Technology", 1983, vol. 1, 337-367, gir en liste med mer enn 100 spesielle representanter for emulgatorer som i alt overveiende grad er tilordnet klassen ikke-ioniske emulgatorer. Herved er de angjeldende kjemiske komponenter i den tabellariske oppstilling (blant annet tabell 4) også gitt sin HLB-(tall)verdi. Derved omfattes særlig tallområdet 1 til 20. Når det gjelder tilgjengelige publikasjoner skal det videre henvises til en publikasjon av Gordon L. Hollis, "Surfactants Europa", 3. utgave, The Royal Society of Chemistry, og særlig kapitel 4 "Nonionics" (sidene 139-317). Når det gjelder den usedvanlig omfangsrike litteratur, skal det videre for eksempel henvises til de følgende publikasjoner som er kommet i bokform: M.J. Schick, "Nonionic Surfactants", Marcel Dekker, Inc., New York, 1967; H.W. Stache "Anionic Surfactants", Marcel Dekker, Inc., New York, Basel, Hongkong; Dr. N. Schonfeldt "Grenzflachenaktive Ethylenoxid-Addukte", Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH., Stuttgart, 1976.

Fra denne omfangsrike viten med henblikk på emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer med i det minste delvis ikke-ioniske konstitusjon kan man, under anvendelse av den likeledes innledningsvis nevnte fagviten (Shinoda et al. samt Th. Forster et al.) beregne området for faseinversjonstemperaturen for gitte stoffblandinger av oljefase, emulgator henholdsvis emulgatorblandinger og vandig fase. I det følgende skal det i henhold til dette gis enkelte ytterligere foretrukne bestemmelseselementer ifølge oppfinnelsen for valget av emulgatorer henholdsvis emulgatorsystemer.

For styring og tilpasning av det ønskede området for faseinversjonstemperatur (PIT) til den i hvert tilfelle gitte blanding av flerkomponentsystemet, særlig under hensyntagen til valget av oljefase, alt efter art og mengde samt oppfylling av den vandige fase med oppløselige komponenter, har det vist seg nyttig å anvende flerkomponentemulgator-systemer. Derved kan det være foretrukket med blandinger som i det minste inneholder en emulgatorhovedkomponent sammen med koemulgatorer. I en foretrukken utførelses-form taes det derved sikte på emulgatorhovedkomponenter som sammen med at de egner seg for temperaturstyrt faseinversjon sammenligningsvis oppviser høyere tallverdier for HLB-(tall)området. Komponenter med tilsvarende HLB-verdier for området rundt 6 til 20 og fortrinnsvis 7 til 18, har vist seg som egnede, ikke-ioniske emulgator-hovedkomponenter. Disse hovedkomponenter anvendes fortrinnsvis sammen med sterkere lipofile koemulgatorer som, beregnet på den eller de angjeldende emulgator-hovedkomponenter, på sin side har lavere HLB-(tall)verdier. Brukbare koemulgatorer ligger derved i første omgang i tallområdet under de ovenfor nevnte tallområder for emulgatorhovedkomponenten(e). Egnede koemulgatorer kan også falle innenfor dette tallområdet med sine HLB-verdier, men ligger derved som regel ved lavere verdier enn den eller de i blandingen foreliggende emulgatorhovedkomponent(er) med sine i hvert tilfelle individuelle tallverdier.

For den praktiske gjennomføring av oppfinnelsens lære har den følgende variant vist seg spesielt interessant: De i dag i praktiske metoder og særlig i olje-baserte invertspylinger anvendte vann-i-olje-emulgatorer kan i en viktig mulig utførelsesform av oppfinnelsens lære overta funksjonen for den sammenligningsvis sterkere lipofile koemulgator i oppfinnelsens definerte emulgatorblandinger. Fagverdenens viten til nu når det gjelder oppbygning av olje-baserte vann-i-olje-invertemulsjoner henholdsvis tilsvarende boreslam kan i det vesentlige bibeholdes. Kun ved tilsetning av en eller flere ytterligere emulgatorkomponenter av den ovenfor definerte art med evnen til temperaturstyrt faseinversjon i vann-i-olje-invertsystemet muliggjøres realiseringen av oppfinnelsens lære. Omstillingen av i praksis utprøvede flerkomponentsystemer av den her angjeldende art til oppfylling av kravene til oppfinnelsens lære kan derved forenkles i vesentlig grad. Således kan konvensjonelle spylinger, også når de allerede er i bruk, overføres til oppfinnelsens PIT-systemer ved tilsetning av de beskrevne koemulgatorer.

Det følgende saksforhold kan ha særlig betydning for arbeid innenfor rammen av oppfinnelsens lære: Innenfor rammen av egnede oljefaser ligger forbindelser som samtidig har en utpreget koemulgatorvirkning i samspillet emulgatorsystemet/oljefase. Et klassisk eksempel på dette er lipofile fettalkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse. Forutsatt tilstrekkelig hellbarhet under anvendelsesbetingelsene kan de være en verdifull bestanddel av oljefasen og sogar danne oljefasen som helhet, samtidig virker de på tilsatte, sterkere hydrofile emulgatorhovedkomponenter med henblikk på den tilstrebede senking av PIT-området. Alkoholer av denne type er som kjent økologisk godtagbare komponenter. De kan nedbrytes både aerobt og anaerobt. Deres blandinger med andre oljekomponenter som særlig også kan være dårligere nedbrytbare, fører så til verdifulle arbeidsresultater innenfor rammen av oppfinnelsens konsept ved total optimalisering. Imidlertid kan også andre oljefaser som er kjent fra litteraturen og som overveiende oppviser lipofile mole-kylandeler med innbygde grupper med høyere polaritet, kan på tilsvarende måte ha koemulgatorvirkning. Som eksempel skal her nevnes (oligo)-amidene, (oligo)-imidene og (oligo)-ketonene.

Fra det store området av ikke-ioniske emulgatorer kan opprinnelsens spesielt egnede emulgator-hovedkomponenter og/eller koemulgatorer tilordnes minst en av de følgende stoffklasser: (Oligo)-alkoksylater, særlig lavere-alkoksylater, hvorved her tilsvarende etoksylater og/eller propoksylater har en særlig betydning, av grunnmolekyler av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse inneholdende lipofile rester og i stand til alkoksylering. Derved bestemmer på i og for seg kjent måte lengden av alkoksylatresten i forhold til de i mole-kylet foreliggende lipofile rester det i hvert tilfelle gitte blandingsforhold av hydrofil og hydrofob oppførsel og den dermed forbundne tilordning av HLB-verdien. Alkoksylater av den angitte type er som kjent som sådanne, det vil si med endestående fri hydroksyl-gruppe på alkoksylatresten, ikke-ioniske emulgatorer, de tilsvarende forbindelser kan imidlertid også være endegruppe-lukket, for eksempel ved forestring og/eller foretring.

En ytterligere viktig klasse ikke-ioniske emulgatorer for oppfinnelsens formål er partialestere og/eller partialetere av flerfunksjonene alkoholer med særlig 2 til 6 C-atomer og 2 til 6 OH-grupper og/eller deres oligomerer med syrer og/eller alkoholer inneholdende lipofile rester inneholdende syrer og/eller alkoholer. Egnet er derved særlig også forbindelser av denne type som i tillegg i molekylstrukturen inneholder (oligo)-alkoksyrester og derved særlig tilsvarende oligo-etoksyrester. De polyfunksjonelle alkoholer med 2 til 6 OH-grupper i grunnmolekylet henholdsvis de oligomerer som avledes fra disse, kan særlig være dioler og/eller trioler henholdsvis deres oligomeriseringsprodukter, hvorved glykol og glycerol og deres oligomerer kan ha særlig betydning. Imidlertid kan også andre polyfunksjonelle alkoholer av den her sammenfatningsvis nevnte type som tri-metylolpropan, pentaerytritt og til glykosider, henholdsvis deres angjeldende oligomerer, være grunnmolekyler for omsetning med syrer og/eller alkoholer inneholdende lipofile rester som så er viktige emulgatorkomponenter innenfor oppfinnelsens ramme. Til området partialetere av flerfunksjonelle alkoholer hører også kjente ikke-ioniske emulgatorer av typen etylenoksyd/propylenoksyd/butylenoksyd-blokkpolymerer.

Et ytterligere eksempel på tilsvarende emulgatorkomponenter er alkyl(poly)glykosider av langkjedede alkoholer samt de allerede nevnte fettalkoholer av naturlig og/eller syntetiske opprinnelse henholdsvis deres alkylolamider, aminoksyder og lecitiner. Medanvendelsen av i dag kommersielt tilgjengelige alkyl(poly)glykosidforbindelser (APG-forbindelser) som emulgatorkomponenter innenfor oppfinnelsens ramme kan blant annet være av særlig interesse fordi det her dreier seg om en emulgatorklasse med spesielt utpreget øko-godtagbarhet. Derved er det for eksempel også mulig, for å styre faseinversjonen i det ifølge oppfinnelsen beskrevne temperaturområdet, i det minste delvis å medanvende andre emulgatorhovedkomponenter, for eksempel neotensidforbin-delser med sterkt utpreget faseinversjonsoppførsel. I betraktning kommer her for eksempel de allerede flere ganger nevnte oligo-alkoksylatforbindelser og særlig tilsvarende forbindelser av typen oligo-etoksylatkomponenter. Mulig er imidlertid også denne variasjon av den forbedrede styringsmulighet for faseinversjonsoppførselen ved å innstille en tilsvarende oligo-alkoksylering av APG-komponentene. Ved egnet valg av APG-komponenter efter art og mengde som hovedemulgator og koemulgatorer, for eksempel i dag vanlige vann-i-olje-invertemulgatorer, kan også her oppfinnelsens krav oppfylles uten ytterligere hjelpestoffer med emulgatorvirkning.

Uten krav på fullstendighet skal her i tillegg de følgende representanter nevnes fra de oppsummerte stoffklasser for egnede emulgatorkomponenter: (Oligo)-alkoksylater av grunnmolekyler inneholdende lipofile rester kan særlig avledes fra utvalgte representanter fra de etterfølgende klasser av grunnmolekylet inneholdende lipofile rester: fettalkoholer, fettsyrer, fettaminer, fettamider, fettsyre- og/eller fettalkoholestere og/eller -etere, alkanolamider, alkylfenoler og/eller deres omsetningsprodukter med formaldehyd samt ytterligere omsetningsprodukter av bærermolekyler inneholdende lipofile rester med andre alkoksyder. Som angitt kan de angjeldende omsetningsprodukter også i det minste delvis være endegruppe-lukket. Eksempler på partialestere og/eller partialetere av flerfunksjonene alkoholer er særlig de tilsvarende partialestere med fettsyrer, for eksempel av typen glycerolmono- og/eller -diester, glykolmonoester, tilsvarende partialestere av oligomeriserte, flerfunksjonene alkoholer, sorbitanpartialestere og lignende samt tilsvarende forbindelser med etergrupperinger. Det skal her henvises til den omfangsrike fagkunnskap. Slike partialestere og/eller -etere kan særlig være grunnmolekyler for en (oligo)-alkoksylering.

Som nevnt ovenfor er det et vesentlig bestemmelseselement for oppfinnelsens lære at emulgatorene/emulgatorsystemene i sin anvendelsesmengde i flerkomponentblandingen er avstemt til den her foreliggende andel av oljefase. Foretrukne emulgatormengder ligger i henhold til dette i området lik større enn 1 vekt-%, fortrinnsvis i området 5 til 60 vekt-%, alt beregnet på oljefasen. For det praktiske arbeidet har følgende mengdeområder vist seg særlig egnet for oppfinnelsens anvendte emulgatorer/emulgatorsystemer, nok en gang beregnet på oljefasen: 10 til 50 vekt-% og hensiktsmessig 15 til 40 vekt-% og aller helst mengder i området 20 til 35 vekt-%. Her foreligger det altså, sammenlignet med konvensjonelle vann-i-olje-invertemulsjonssystemer på det oppfinnelsesmessige berørte arbeidsområdet, sammenligningsvis høyere emulgatormengder. Dette behøver imidlertid ikke være noen mangel: På den ene side kan man på denne måte, som angitt ovenfor, sterkt redusere den nødvendige oljemengde i vann:oljeblandingen i forhold til dagens praksis uten at det herved må tas mangler med på kjøpet. For det andre må man ta hensyn til det ovenfor beskrevne saksforhold, nemlig at utvalgte oljefaser, for eksempel illustrert med fettalkoholer, kan overta en dobbelt-funksjon og derved være både oljefase og også samtidig virksom koemulgator i systemet som er formulert ifølge oppfinnelsen. Det er innlysende at det fra dette synspunkt avledes en fullstendig ny henvisning til system- og prosessoptimalisering innenfor oppfinnelsens ramme.

Når det gjelder valg av oljefase gjelder de ovenfor gitte utsagn, men også i tillegg de følgende: Den i første omgang emulgatorfrie oljefase bør i det minste overveiende være uoppløselig i den vandige emulsjonsfase og derved fortrinnsvis også være hell- og pumpbar ved romtemperatur. Flammepunkter for oljefasen over 50 til 60°C, fortrinnsvis lik større enn 80 til 100°C og aller helst lik større enn 120°C, er ønsket henholdsvis foretrukket. Det kan videre være hensiktsmessig å anvende oljefaser som i temperaturområdet fra 0 til 10°C har en Brookfield-RVT-viskositet på ikke mer enn 55 mPas og fortrinnsvis ikke mer enn 45 mPas. I denne forbindelse kan det henvises til den siterte tilgjengelige litteratur når det gjelder moderne vann-i-olje-invertemulsjoner. Særlig henvises det her til det som er sagt i de innledningsvis nevnte EP-publikasjoner i forbindelse med foreliggende søkers beskyttelsesretter, det som der er sagt har også her gyldighet.

Tilsvarende gjelder det også for boreslammet i form av blandinger i vandig fase, oljefase, emulgatorer og vanlige tilsetningsstoffer. Her gjelder det særlig at den som boreslam tildannede blanding ikke oppviser noen plastisk viskositet (PV) på mer enn 100 mPas i temperaturområdet på 10 til 15°C over grensetemperatur mellom emulsjonsmellomfasen og vann-i-olje-invertområdet. Foretrukket er slike boreslam hvis PV-verdi ikke er større enn 80 mPas og som særlig ligger i området 30 til 45 mPas. Flytgrensen (YP lik yield point) for boreslam som er bygget opp ifølge oppfinnelsen bør, i temperaturområdet fra 10 til 15°C over grensetemperaturen mellom emulsjonsmellomfase og vann-i-olje-invertområdet, ikke være større enn 50 lb/100 ft<2>. Foretrukne verdier for denne flytgrense, YP, ligger her ved verdier ikke over 50 lb/100 ft<2> og særlig området 4 til 5 lb/100 ft<2>, for eksempel i området 10 til 25 lb/100 ft<2>.

Den i hvert tilfelle hensiktsmessige totaloppbygning av det hellbare hjelpemiddel innenfor rammen av oppfinnelsens lære retter seg forøvrig efter de i dag vanlige praksiskrav. Også her kan det henvises til den omfangsrike publiserte, kjente teknikk som innenfor rammen av opprinnelsens beskrivelse særlig skal nevnes når det gjelder vann-i-olje-invertspylinger. Tilsvarende blandinger innenfor rammen av oppfinnelsen inneholder også for eksempel som boreslam, på dette anvendelsesområdet i tillegg vanlige hjelpestoffer som viskositetsdannere, væsketapadditiver, finfordelte, tyngdegivende stoffer, salter, eventuelt alkalireserver og/eller biocider. Nærmere angivelser slik de også gjelder for oppfinnelsens utforming av borespylinger, finnes for eksempel i EP 374 672. Også medanvendelsen av vannoppløselige metylglykosidforbindelser i den vandige fase faller innenfor rammen av oppfinnelsen, se her for eksempel PCT WO 94/14919.

Det skal i denne forbindelse gåes nærmere inn på et spesielt trekk som støtter seg til i og for seg kjent viten på det her angjeldende fagområdet, men som i sammensetningen av de til nu benyttede vann-i-olje-invertspylinger som regel ikke har spilt noen rolle: Det er kjent at vann-baserte emulsjonsspylinger og særlig spylesystemer av olje-i-vann-typen kan stabiliseres ved medanvendelse av vannoppløselige polymerforbindelser, også i sammenligningsvis lavere temperaturområdet, mot en uønsket avsetning av dispergerte faststoffandeler i spylingen. Egnede vannoppløselige polymerforbindelser av både naturlig og syntetisk opprinnelse er her i prinsippet velegnet. Det skal her henvises til den

tilgjengelige fagviten.

Oppfinnelsens lære tar sikte på muligheten av eventuelt også å avkjøle borespylingen som helhet utenfor anvendelsesområdet i så stor grad at det her skjer en faseinversjon til olje-i-vann-emulsjonsspyling. Her gjelder så de for dette arbeidsområdet gyldige regler for den tilstrekkelig stabilisering av systemet, slik at altså særlig her en medanvendelse av slike stabiliserende, vannoppløselige polymerforbindelser og/eller vannsvellbare leirer, kan taes i betraktning. Deres nærvær i form av vann-i-olje-invertspyling forstyrrer ikke i det varme arbeidsområdet.

Utførlig saksinformasjon når det gjelder oppbygning av arbeidsvæsker på dette området og særlig vann-baserte henholdsvis olje-baserte borespylinger samt opplysninger om de i denne sammenheng i praksis anvendte hjelpestoffer, finnes for eksempel i det innledningsvis nevnte fagverk av George R. Gray og H.C.H. Darley, "Composition in Properties of Oil Well Drilling Fluids", 4. opplag, 1980/81, Gulf Publishing Company, Houston. I den her diskuterte sammenheng henvises det særlig til kapitel 1 "Introduction to Drilling Fluids" og kapitel 11 "Drilling Fluids Components".

Karakteristiske trekk for alle hjelpevæsker og særlig borespylinger innenfor rammen av oppfinnelsens definisjon forblir på tross av medanvendelsen av alle i og for seg kjente hjelpestoffer: Ved riktig valg og avstemning av emulgatorer/emulgatorsystemer i henhold til type og mengde og særlig under hensyntagen til beskaffenheten av den anvendte oljefase, danner det seg i kontakt med det indre av formasjonene og ved den høye arbeidstemperatur som her innstilles, i det minste på kontaktflaten mellom varm formasjon og emulsjon, en vann-i-olje-invertfase over emulsjonsmellomfasen. Utenfor arbeidsområdet i det indre er det tatt sikte på en temperaturreduksjon hvorved nok en gang valget og avstemningen av de ovenfor nevnte parametere kan styre oppførselen for de her foreliggende andeler av borespylingen totalt sett eller i de derfra separerte andeler, på de forskjelligste måter. Til syvende og sist kan derved de innledningsvis nevnte formål ved oppfinnelsen oppnås på til nu ikke kjent måte.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere nedenfor ved konkrete utførelseseksempler på oppfinnelsens lære uten derved å være begrenset til disse.

EKSEMPLER

De etterfølgende eksempler 1 til 7 utgjør i første omgang rammeresepturer som kjennetegnes ved grunnsystemet oljefase/vann henholdsvis vandig fase/emulgator henholdsvis emulgatorsystem. Mens resepturen i eksempel 1 begrenser seg til disse grunnkompo-nenter, anvendes det i de etterfølgende eksempler 2 til 7 i tillegg praksisvanlige tilleggskomponenter fra området borespyleslam.

I de tabellariske sammenfatninger for dette eksempel er det så for det angjeldende system også gitt de oppnådde tallverdier for temperaturområdet for faseinversjonen, PIT/°C. Derved er PIT-området i hvert tilfelle kjennetegnet ved sin temperatur-undergrense og sin temperatur-overgrense.

Den eksperimentelle bestemmelse av faseinversjonstemperaturen skjer derved ved bestemmelse av den elektriske ledningsevne for de vandige emulsjoner avhengig av temperaturen. Enkeltheter når det gjelder forsøksgjennomføringen finnes i den generelle beskrivelse i de allerede nevnte publikasjoner EP 0 345 586 og EP 0 521 981.

I resepturene for disse bestanddeler er enkelte av de anvendte komponenter identifisert ved sine handelsnavn. Detaljene er som følger:

De tilsetningsstoffer som utover dette er oppsummert i tabellene forstås ved den kjemiske identifisering.

Eksempel 1

Man homogeniserer en mengdelik blanding av oljefase på eterbasis og vann henholdsvis en 5 vekt-%-ig vandig oppløsning av CaCk under anvendelse av en ikke-ionisk emulgator, på vanlig måte. På de oppnådde emulsjoner måles så den elektriske ledningsevne avhengig av temperaturen og derved bestemmes temperaturområdet for faseinversjonen. I detalj gjelder her de følgende data:

Eksempel 2

I tre sammenligningsforsøk bestemmes, i avhengighet av PIT-området prinsipielt sammenlignbare, men i detalj noe endrede systemer. Her gjelder i detalj: Eteroljefasen og emulgatorene tilsvarer i alle satser forbindelsene i eksempel 1. Sammen med disse blir det imidlertid iblandet vanlige hjelpestoffer fra området tyngere-gjorte boreslam som tilleggskomponenter. Avviket for de tre satser i dette eksempel kjennetegnes som følger:

Eksempel 2a

Forhold oljefase:vandig fase (5 %-ig CaCk) i like vektmengder.

Eksempel 2b

Andelen oljefase reduseres sterkt i forhold til den vandige fase (12 vektdeler pr. 41 vektdeler vandig fase). I tillegg blir det i begge eksempler 2a og 2b iblandet en koldtvanns-oppløselige polymerforbindelse som fortykker for den vandige fase også i lavere temperaturområde.

Eksempel 2c

Grunnresepturen for eksempel 2b beholdes, dog med følgende endringer: Saltinnholdet i den vandige fase heves fra 5 vekt-% CaCl2 til 30 vekt-% CaCk. Derved medanvendes det ikke noen koldtvannsoppløselig fortykker i resepturen.

For alle stoffblandinger bestemmes temperaturområdet for faseinversjonen (PIT/°C). Utover dette bestemmes viskositeten for stoffblandingene en gang ved en temperatur tydelig under PIT-området, viskositet ved 25°C, og for det andre ved en temperatur tydelig over PIT-området, viskositet ved 70°C.

Enkeltheter er som følger:

Fra disse data kan man tydelig se reduksjonen av PIT-området ved å øke saltkonsentra-sjonen i den vandige fase (eksempel 2c i forhold til eksempel 2b). En lavere viskositet for flerstoffblandingen i form av den vann-baserte olje-i-vann-spyling ved temperaturer under PIT (eksempel 2b) fanges opp ved medanvendelse av små mengder polymer-fortykker på HEC-basis.

Eksempel 3

De etterfølgende eksempler 3a og 3b modifiserer oljefasen for de angjeldende flerkomponentblandinger. Her anvendes nu esteroljen OMC 586. Derved blir, med støtte i grunnresepturen i eksempel 2, oljefasen og vannfasen anvendt i like mengder (eksempel 3a) og deretter (eksempel 3b) blir olje:vann-forholdet igjen sterkt redusert. For begge stoffblandinger bestemmes temperaturområdet for faseinversjonen.

Eksempel 4

Med støtte i resepturen i eksempel 3b settes det sammen en esterolje-basert spyling og temperaturområdet for faseinversjonen bestemmes. I den tabellariske oppsummering nedenfor er de to målte områdeverdier, nemlig i stigende temperaturraster (PIT/°C "oppover") og i det fallende temperaturraster (PIT/°C "nedover") oppført separat.

Ytterligere prøver på denne flerkomponentblanding underkastes så i første rekke en konvensjonell aldring ved behandling i et tidsrom på 16 timer i autoklav, såkalt roller-oven. Derved gjennomføres aldringen på en prøve, eksempel 4b, ved en temperatur av 250°F, mens aldringen av en ytterligere prøve skjer ved en temperatur på 300°F, eksempel 4c.

På de aldrede prøver må så de angjeldende temperaturområder for faseinversjonen ("oppover" og "nedover") bestemmes. Den nedenfor følgende tabellariske oppstilling viser at det riktignok kan fastslås en viss innvirkning av aldringen på PIT-området, men at avviket holder seg innenfor grenser som kan godtas ved praktisk bruk.

Eksempel 5

Ved de to følgende satser blir oljefasen byttet ut nok en gang. Det anvendes nu et lineært a-olefin "LAO (C14/16)", som er kommersielt tilgjengelig på markedet og som anvendes som oljefase for vann-i-olje-invertspylinger i praksis.

I tilknytning til satsene i eksempel 3, blir det ved samme emulgator, sammenlignet to spylingssatser med hverandre, den ene med oljefase:vannfase i forholdet 1:1 (eksempel 5a), den andre med oljefasen i et sterkt redusert mengdeforhold. De bestemte temperaturområder for faseinversjonen, PIT/°C ("oppover") og PIT/°C ("nedover") kan leses fra den følgende tabell for de angjeldende reseptursatser.

Eksempel 6

I de følgende satser blir emulgatorsystemet endret, mens oljefasen fra eksempel 5 beholdes. Her anvendes det en emulgatorkombinasjon av en sammenligningsvis hydrofil polyol-fettsyreester Cetiol HE, som anvendes i kombinasjon med en sterkt hydrofob koemulgator (Dehymuls SML).

Eksemplene 6a og 6b arbeider derved med satser med oljefase:vandig saltfase i forholdet 1:1 og ellers identiske mengder tilsetningsstoffer, forandrer dog blandings-forholdet for de to komponenter i emulgatorkombinasjonen. En sammenligning mellom de fastslåtte temperaturområder for faseinversjonen, PIT/°C ("oppover") og PIT/°C ("nedover"), at det ved å variere mengdeforholdet for emulgatorkomponentene i forhold til hverandre er mulig med en tydelig økning av det PIT-området som innstilles. Den optimaliserte tilpasning av PIT-området eller -områdene til konsepsjonelle krav er derved teknisk mulig.

Satsen i eksempel 6c varierer, innenfor rammen av det forangående eksempel, nok engang olje:vann-forholdet i satsen i retning av en sammenligningsvis oljefattig blanding, men også her er det i praksis krevede vann-i-olje-inversjonsområdet ikke bare i den varme boring, men også i det sammenligningsvis koldere ytre området av kretsløpet for borevæsken, sikret.

Eksempel 7

Under anvendelse av emulgatorblandingene fra eksempel 6 og en oljefase på basis av esteroljen OMC 586 blir to borespylesystemer avpasset på en slik måte til hverandre at faseinversjonstemperaturen ligger innen området rundt 20 til 30°C.

Derved velges det ene spylesystem med like mengdeandeler av olje og vandig 30 vekt-%-ig kalsiumkloridoppløsning, eksempel 7a, mens det i det andre tilfellet arbeides med et vektforhold vannfase:oljefase på rundt 2:1.

Sammensetningen for de angjeldende spylesystemer og det fastslåtte temperaturområdet for faseinversjon, PIT/°C ("oppover") og PIT/°C ("nedover"), er oppsummert i tabellen.

Eksempel 8

Under anvendelse av den sammenligningsvis oljefattige flerkomponentblanding i henhold til eksempel 7b med et faseinversjonstemperaturområde på rundt 20 til 25°C settes det sammen et antall borespylesystemer på basis av i dag kjente oljefaser for området for vann-i-olje-invertborespylinger. Derefter bestemmer man viskositetskjennetallene som følger på ikke-aldret og på aldret materiale: Måling av viskositeten ved 50°C i et Fann-35-viskosimeter fra firma Baroid Drilling Fluids Inc. Man bestemmer på i og for seg kjent måte den plastiske viskositet, PV, flytgrensen, YP, samt gelstyrken (lb/100 ft<2>) efter 10 sekunder og efter 10 minutter. Aldringen av de angjeldende borespylinger i henhold til standard resepturen fra eksempel 7b foregås ved behandling i et tidsrom på 16 timer ved 250°F i autoklav, i en såkalt roller-oven.

Nedenfor identifiseres de i de respektive resepturer anvendte oljefaser og de bestemte kjennetall på ikke-aldret og på aldret materiale er sammenfattet tabellarisk.

De uttestede flerkomponentblandinger tilsvarer derved alltid følgende reseptur:

Eksempel 8a

Som oljefase anvendes her beteolje som triglycerid av naturlig opprinnelse. De på ikke-aldret og på aldret materiale bestemte kjennetall er oppsummert tabellarisk i det følgende.

Eksempel 8b

Som oljefase anvendes her di-n-oktyleter Cetiol OE. De på ikke-aldret og aldret materiale bestemte kjennetall er som følger:

Eksempel 8c

Som kontinuerlig oljefase anvender her isotridecylalkohol. De bestemte verdier er som følger:

Eksempel 8d

Den her anvendte oljefase er det kommersielt tilgjengelige produkt XP07 fra firma Baroid, en hellbar oljefase på basis av mettede paraffiner.

De bestemte kjennetall er som følger:

Eksempel 8e

Som oljefase anvendes her et a-olefin C14/16 (70:30) av LAO-typen. De på ikke-aldret og aldret system bestemte tall er som følger:

Eksempel 8f

Som oljefase anvendes her esteroljen OMC 586. På den ikke-aldrede og på den aldrede spyling fastslår man følgende verdier:

Eksempel 9

Den følgende tabell sammenfatter de i eksemplene 9a, 9b og 9c benyttede resepturer for borespyleemulsjoner, der det som oljefase hele tiden benyttes esteroljen OMC 586 sammen med en 30 %-ig vandig oppløsning av CaCtø. De i hvert tilfelle anvendte emulgatorblandinger av emulgatorhovedkomponenter og koemulgator er angitt på samme måte som de ytterligere vanlige blandingskomponenter i borespyleemulsjonen. I denne tabell angis til slutt de fastslåtte PIT-temperaturer for den angjeldende flerstoffblanding.

Eksempel 10

Forsøkssatsene i dette eksempel, 10a til 10g, anvender på samme måte i alle konkrete resepturer en koemulgator i form av en vann-i-olje-invertemulgator av kommersiell tilgjengelig type (EZ-Mul NTE fra firma Baroid i Aberdeen) som finner anvendelse i dagens stortekniske praksis i invertborespylinger.

Denne koemulgator kombineres med forskjellige emulgatorhovedkomponenter innenfor rammen av oppfinnelsens definisjon. Derved anvendes de nedenfor følgende oljefaser, i hvert tilfelle sammen med 30 vekt-%-ig vandig kalsiumkloridoppløsning:

Eksempel 10a

Mineralol Ha-359

Eksemplene 10b til 10e

Esterol OMC 586

Eksemplene 10f og 10g

Lineært a-olefin (LAO Cn/ie (70/30))

Sammen med disse komponenter iblandes det vanlige blandingskomponenter for borespyleemulsjoner der type og mengde kan leses fra den følgende tabell. I denne tabell angis også de i hvert tilfelle bestemte temperaturområder for faseinversjonen (PIT/°C).

Eksempel 11

Under anvendelse av esteroljefasen OMC 586 og en 30 vekt-%-ig vandig kalsiumklorid-oppløsning som flytende fase, varierer man i 5 forsøkssatser det i forskjellige tilfeller anvendte olje:vann-forhold (volum-%). Man anvender de følgende olje:vann-blandingsforhold: 40:60; 50:50; 60:40, 70:30; 80:20.

Som emulgatorsystem anvendes i alle satser en blanding av Lutensol T05 som emulgatorhovedkomponent og EZ-Mul NTE som koemulgator.

Den følgende tabell sammenfatter de i satsen foreliggende mengdeandeler av de 5 prøvede blandinger. På disse flerkomponentblandinger bestemmer man så før aldring (BHR) samt efter aldring (AHR) reologiverdiene plastisk viskositet (PV i mPas), flyt-punkt (YP i lb/100 ft<2>) og i gelstyrken (gel 10710' i lb/100 ft<2>). Aldringen av den angjeldende borespyling skjer på konvensjonell måte ved 250°C i et tidsrom på 16 timer i roller-oven. Bestemmelsen av viskositetsdata skjer likeledes på konvensjonell måte, det vises her til detaljer som er gitt i eksempel 8.

Eksempel 12

Den følgende tabell viser forsøksrekker innenfor rammen av oppfinnelsen under

anvendelse av emulgatorsystemer som anvender APG-forbindelser som bestanddel av emulgatorhovedkomponenten(e) henholdsvis som eneste emulgatorhovedkomponent. Som APG-komponent anvendes derved det av foreliggende søker markedsførte C12-16-APG-produkt med den kommersielle betegnelsen APG 600. De anvendte produkter inneholder 51 vekt-% aktiv bestanddel. Koemulgatoren er i begge tilfelle her nok engang vann-i-olje-invertemulgatoren EZ-Mul NTE som er i praktisk anvendelse.

Den følgende tabell viser sammensetningen for borespyleemulsjonene i vekt-%. samt temperaturområdet (PIT/°C "oppover") for faseinversjonen.

Eksempel 13

I et ytterligere forsøk undersøkes en borespyle-invertemulsjon under medanvendelse av beteolje som triglycerid av naturlig opprinnelse. Eksemplet anvender en blanding av 1 vektdel beteolje og noe mer enn 4 vektdeler av esteroljen OMC 586 som oljefase.

Vektsammensetningen i g for den prøvede emulsjonssats finnes i tabellen nedenfor. I henhold til det som sies i eksempel 8 aldres borespyleemulsjonen ved 250°F i 16 timer og blir deretter undersøkt ved 50°C på den i eksempel 8 beskrevne måte med henblikk på de vesentlige reologidata. De funne tallverdier før aldring (BHR) og efter aldring (AHR) er oppsummert i den følgende tabell.

Til slutt bestemmes de fastslåtte PIT-temperaturer for aldret og ikke-aldret spylingssats. Derved er det som tallverdi angitt den temperatur der ledningsevnen når 0 mS/cm.

Claims (16)

1. Anvendelse av emulgatorer eller emulgatorsystemer med en faseinversjonstemperatur (PIT) på 0 til 100°C for den temperaturavhengige dannelse av olj e-i-vann- og vann-i-oljeemulsjoner fra vann- og oljebaserte væskefaser (olje-i-vannemulgering ved temperaturer under PIT og vann-i-oljeinvert emulgering ved temperaturer over PIT) ved fremstilling og anvendelse av hell- og pumpbare emulsjoner eventuelt ladet med fin-partikkelfaststoffer for geologisk bruk.

2. Anvendelse ifølge krav 1, hvor det anvendes en multikomponentblanding med en PIT på 5 til 60°C, fortrinnsvis 10 til 50°C og mer foretrukket 15 til 35°C.

3. Anvendelse ifølge krav 1 og 2, hvor det fremstilles og anvendes hell- og pumpbare emulsjonssystemer med et olje-i-vannforhold i volum i de følgende områder: 15-60 deler olje:85-40 deler vann, fortrinnsvis 15-50 deler olje:85-50 deler vann.

4. Anvendelse ifølge krav 1 til 3, hvor det foreligger hovedemulgatorkomponenter med HLB-verdier fra 6 til 20, og fortrinnsvis 7 til 18, som i en foretrukket utførelsesform anvendes sammen med relativt høyt lipofile koemulgatorer med lav HLB-verdi sammenlignet med hovedemulgatorkomponenten(e).

5. Anvendelse ifølge krav 1 til 4, hvor de ikke-ioniske emulgatorkomponentene som er tilstede (hovedemulgatorkomponentene og/eller koemulgatorer) er representative for minst en av de følgende klassene: (oligo)-alkoksylater, mer bestemt etoksylater og/eller propoksylater, av basismolekyler av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse som inneholder lipofile rester og som er i stand alkoksylasjon, alkoksylatene er eventuelt endegruppeavsluttet, delvise estere og/eller delvise etere av polyhydriske alkoholer inneholdende spesielt 2 til 6 karbonatomer og 2 til 6 OH-grupper og/eller oligomerer derav med syrer og/eller alkoholer som inneholder lipofile rester og som også kan inneholde (oligo)-alkoksylatrester, spesielt tilsvarende (oligo)-etoksylatrester, - inkorporert i molekylstrukturen, alkyl(poly)glykosider av langkjedede alkoholer, fettalkoholer av naturlig og/eller syntetisk opprinnelse, alkylolamider, aminoksyder og lecitiner.

6. Anvendelse ifølge krav 1 til 5, hvor emulgatorene/emulgatorsystemene i multi-komponentblandingen er tilpasse i mengde til prosentdelen av oljefasen deri og er tilstede i mengder på fortrinnsvis 1 vekt-% eller større, og mer foretrukket i mengder på 5 til 60 vekt-% (basert på oljefasen), spesielt foretrukne mengdeområder for disse emulgatorer, igjen basert på oljefasen, er definert som følger: 10 til 50 vekt-%, 15 til 40 vekt-% og mer foretrukket 20 til 35 vekt-%.

7. Anvendelse ifølge krav 1 til 6, hvor den emulgatorfrie oljefase er i det minste over-veiende uoppløselig i den vandige emulsjonsfasen og er fortrinnsvis hell- og pumpbar selv ved romtemperatur og har flammepunkt over 60°C, fortrinnsvis i området fra 80 til 100°C eller høyere, og mer foretrukket fra 120°C eller høyere.

8. Anvendelse ifølge krav 1 til 7, hvor oljefasen har en Brookfield (RVT) viskositet ved 0 til 10°C på ikke mer enn 55 mPas, og fortrinnsvis ikke mer enn 45 mPas.

9. Anvendelse ifølge krav 1 til 8, hvor det foreligger oljefasen eller blandede oljefaser som tilhører i det minste delvis og fortrinnsvis minst overveiende de følgende klassene: mettede hydrokarboner (linære, forgrenede og/eller cykliske), olefinisk umettede hydrokarboner, mer foretrukket lineære a-olefiner, polymere a-olefiner eller interne olefiner, aromatiske hydrokarboner, naftener, karboksylsyreestere av 1- og/eller flerverdige alkoholer, etere, acetaler, karbonsyreestere, fettalkoholer, silikonoljer, (oligo)amider, (oligo)imider, (oligo)ketoner.

10. Anvendelse ifølge krav 1 til 9, hvor mengdeforholdet (deler pr. volum) av vannbasert fase (W) til oljefase (olje) er i de følgende områder: 90 til 10 W: 10 til 90 olje, fortrinnsvis 85 til 20 W:15 til 80 olje.

11. Anvendelse ifølge krav 1 til 10, hvor den vannbaserte delen (W) utgjør opp til 30 til 35 volum-% eller mer, fortrinnsvis 40 volum-% eller mer, og mer foretrukket 50 volum-% eller mer av vann-i-oljeblandingen.

12. Anvendelse ifølge krav 1 til 11, hvor det er formulert som et boreslam for landbasert og/eller fortrinnsvis off-shore-basert boring i jordbunnen, særlig for utvinning av olje-og/eller gassforekomster, hvor boreslam med en PIT på 50°C eller mindre og særlig i området fra 20 til 35°C er spesielt foretrukket.

13. Anvendelse ifølge krav 1 til 12, hvor PIT til totalsystemet er tilpasset til tilstandene under hvilke boreslammet anvendes på en slik måte at, etter separasjon fra boreslammet kan den med boreslam belagte kaks renses ved vasking med kaldt vann, spesielt sjøvann, fortrinnsvis med faseinversjon fra vann-i-olje til olj e-i-vann.

14. Anvendelse ifølge krav 1 til 13, hvor blandingen formulert som et boreslam ved en temperatur på 10 til 15°C over grensen mellom den midlere emulsjonsfasen og vann-i-olje-invertfaseområdet har en plastisk viskositet (PV) på ikke mer enn 100 mPas, fortrinnsvis ikke mer enn 80 mPas og mer foretrukket i området fra 30 til 45 mPas, og har en flytgrense (YP) på ikke mer enn 3,9 kg/m<2>, fortrinnsvis ikke mer enn 2,4 kg/m<2 >og mer foretrukket i området fra 0,5 til 1,2 kg/m<2>.

15. Anvendelse ifølge krav 1 til 14, hvor den er formulert som et boreslam, den inneholder ytterligere typiske hjelpestoffer slik som viskositetsdannere, væsketapsadditiver, finfordelte, tyngdegivende stoffer, vannoppløselige organiske og/eller uorganiske hjelpestoffer, slik som lavere flerverdige alkoholer, oligomerer derav og/eller (oligo)-alkoksylater, uorganiske og/eller organiske vannoppløselige salter, eventuelt alkali-reserver og/eller biocider.

16. Anvendelse ifølge krav 1 til 15, hvor den inneholder polymere forbindelser oppløst i den vandige fasen som ytterligere hindrer separasjon av flerfasesystemet, selv ved temperaturer under PIT (olje-i-vannemulsjon).