NO793203L - Vann-i-olje emulsjonsborevaeske. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår forbedrede vann-i-olje-emulsjoner som er særlig nyttige som borevæsker, og emulgatorer for fremstilling av slike emulsjoner. Emulgatorene ifølge oppfinnelsen er frittrislende pulvere hovedsakelig bestående av oleylamid adsorbert på en fast bærer.

01je-bannemulsjontypen av boreslam har vært anvendt med fordel i oljebrønnboringsindustrien i mange år. Slike emulsjonsborevæsker har mange fordeler over vanlig slam som å bevirke økede borehastigheter, lengre liv av borekroner, forbedrede hulltilstan-der, etc. De mest vanlig anvendte emulsjonsborevæsker er olje-i-vanntypene hvor oljen er den dispergerte fase og vannet den kontinuerlige fase.v Inverterte eller vann-i-oljeemulsjoner hvori oljen er den kontinuerlige fase og vannet er den dispergerte vannfase,

har også vært anvendt med fordel. Slike inverterte emulsjonsborevæsker har imidlertid hittil vært relativt dyre og har krevet en nøye kontroll med deres fremstilling og anvendelse. Videre har slike vann-i-oljeemulsjoner hittil vært ustabile ved høyere temperaturer, dvs. ved temperaturer over ca. 93° C går emulsjonene over til olje-i-vannemulsjoner eller bryter ned og skiller seg, og ved temperaturer over ca. 260° C forblir emulsjonene i alminnelighet ikke flytende. Dessuten bringer den hurtige tilsetning av vektøk-ende materialer til de mere inverterte emulsjonsborevæsker ofte væskene til å bli meget viskøse og/eller å bryte ned og skille seg.

Emulgatorene som anvendes for å danne tidligere inverterte emulsjonsborevæsker omfatter i alminnelighet både faste og flytende komponenter eller tilsetninger som må forsendes separat og blandes på bruksstedet for fremstilling av emulsjonen.

Ved foreliggende oppfinnelse fremskaffes forbedrede inverterte emulsjonsborevæsker med utmerket temperaturstabilitet og andre ønskelige egenskaper. De forbedrede-vann-i-oljeemulsjoner fremstilles ved -anvendelse av nye emulgatorer ifølge foreliggende oppfinnelse som er enhetlige frittrislende pulvere. Emulgatorene kan anvendes til å fremstille inverterte emulsjoner fra ferskvann eller saltlake og ren rekke oljer. Videre kan de forbedrede emulsjonsborevæsker fremstilt med emulgatorene gjøres tyngre med en rekke konvensjonelle vektøkende materialer med stor hastighet uten skade-lige resultater.

Emulgatorene ifølge oppfinnelsen består i det vesentlige av oleylamid adsorbert på en pulverisert fast bærer valgt fra gruppen bestående av kalk og diatoméjord, idet oleylamidet er tilstede i en mengde fra ca. 1 % til ca. 20 vekt%. Uttrykket "kalk" er her anvendt for å betegne kalsiumoxyd, kalsiumhydroxyd, magnesiumoxyd eller blandinger av disse forbindelser.

En spesifik foretrukket emulgator ifølge oppfinnelsen består av oleylamid og dimerisert oljesyre adsorbert på en pulverisert bærer valgt fra gruppen bestående av kalk og diatoméjord hvori oleylamidet er tilstede i en mengde på ca. 1 % til ca. 20 vekt% av emulgatoren, og den dimeriserte oljesyre er tilstede i en mengde på fra 2 % til ca.. 20 vekt% av emulgatoren.

Oleylamidet som er nyttig i henhold til foreliggende oppfinnelse, kan fremstilles ved å kondensere reaksjonsproduktet av oljesyre og ethanolamin. Det nedsetter interfasespenningene mellom olje og vann i en slik grad at når blandingen omrøres, dannes lett en vann-i-oljeemulsjon med stabile egenskaper. Ved konsentrasjoner av oleylamid i emulgatoren under ca. 1. vekt%, skjer der liten reduksjon av interfasespenningene når emulgatoren tilsettes til og blandes med olje og vann. Ved oleylamidkonsentrasjoner over ca. 20 vekt% i emulgatoren, fåes for stor dispersjon av den dispergerte vannfase.

Den dimeriserte oljesyre i emulgatorpreparatet virker til å gi den dermed fremstilte vann-i-oljeemulsjon tiksotrope egenskaper. Uten tiksotrope egenskaper kan ikke tilsetning av vektøkende materialer til emulsjonen utføres tilfredsstillende. Ved en konsentrasjon av dimerisert oljesyre under ca. 2 vekt% i emulgatoren, får den fremstilte emulsjon ikke tiksotrope egenskaper, og konsentrasjoner over ca. 20 vekt% i emulgatorpreparatet nedsetter de ønskede frittrislende egenskaper av denne. For å nedsette totalomkostnin-gene av emulgatorpreparatet kan udestillert dimerisert oljesyre anvendes i stedet for ren dimerisert oljesyre.

Som nevnt ovenfor bevirker oleylamidet en reduksjon av interfasespenningene mellom vannet og oljen for å danne den ønskede vann-i-oljeemulsjon. Mens imidlertid oleylamid lett gir emulsjoner når rent vann anvendes, såvel som når kalsium- og magnesiumlaker anvendes, har det vist seg at oleylamid ikke er så effektivt som ønsket ved dannelse av vann-i-oljeemulsjoner under anvendelse av natriumkloridlaker. For å fremskaffe et emulgeringspreparat som kan anvendes for å fremstille de forbedrede vann-i-oljeemulsjoner , ifølge oppfinnelsen under anvendelse av natriumkloridlaker såvel som andre laker, anvendes oljesyre i emulgatoren i en mengde fra ca. 3 % til ca. 40 vekt% av emulgatoren. Ved en konsentrasjon under ca. 3 vekt%, vil oljesyren ikke effektivt emulgere natriumkloridlaker, og ved en konsentrasjon over ca. 4 0 % i emulgatorpreparatet skades de frittrislende egenskaper av preparatet.

For å nedsette omkostningene ved emulgatorpreparatet kan udestillert mørk oljesyre i blanding med "red oil" anvendes isteden for ren oljesyre. Udestillert mørk oljesyre inneholder ca. 75 % oljesyre og mindre mengder av linolsyre, linolensyre, palmitolsyre, palmitinsyre, myristinsyre, myristolinsyre og stearinsyre. "Red oil"-residuet dannet ved en konvensjonell oljesyredestillasjonspro-sess, og inneholder oljesyre såvel som mengdér av andre syrer nevnt ovenfor innbefattende noen dimeriserte syrer. Fortrinnsvis innbefat-ter emulgeringspreparatet udestillert oljesyre og "red oil" tilstede i emulgatoren i like store mengder.

For å fremstille en forbedret vann-i-oljeemulsjon ifølge oppfinnelsen særlig egnet for anvendelse som borevæske eller boreslam, inkluderes et middel for å lette dispergering av partikkelfor-mige faste vektøkende materialer i olje, i emulgeringspreparatet.

En rekke dispergeringsmidler for konvensjonelle vektøkende materialer kan anvendes med en viss gunstig virkning. Eksempelvis er dispergeringsmidler som sulfonerte paraffiner, harpikssyrer og harpiks-såper, når de tilsettes til emulgatoren i mengder i området fra ca. 0,5 % til ca. 20 vekt% av emulgatoren, virksomme til å lette dispergering av konvensjonelle vektøkende materialer som kalcitt, barytt, etc. i den fremstilte inverterte emulsjon.

Et særlig nyttig og foretrukket dispergeringsmiddel for anvendelse i henhold til foreliggende oppfinnelse er et produkt fremstilt ved omsetning av oleylklorid med n-methyltaurin, blande, det dannede oleylamid-reaksjonsprodukt med avfalls-sulfitlut i en mengde i området fra ca. 25 % til ca. 75 vekt% av blandingen, fortrinnsvis i en like stor mengde, og sprøytetørke blandingen. Uttrykket "avfalls-sulfitlut" er her anvendt for å betegne avfalls-luten dannet i sulfittpapirfremstillingen og inneholdende ligninsul-fonater. Det dannede tørr,e produkt tilsettes til emulgeringspreparatet i den ovenfor angitte mengde. Dette foretrukne dispergeringsmiddel tillater at konvensjonelle vektøkende materialer som partikkelformig fast kvarts, kalcitt, barytt, jernoxyd, etc, hurtig kan dispergeres i inverterte emulsjons-borevæsken fremstilt under anvendelse av emulgatorpreparatet. Ved konsentrasjoner under 0,5 vekt%

i emulgatorpreparatet, har dispergeringsmidlet vist seg å være relativt ineffektivt, og ved konsentrasjoner over ca. 20 vekt% i emulgatoren, blir den dannede emulsjon for tynn til å bære de vektøkende materialer.

For å meddele væsketapsregulering ved høye temperaturer

til emulsjonene fremstilt under anvendelse av emulgatorpreparatene ifølge oppfinnelsen, kan et konvensjonelt partikkulært fast asfaltisk materiale tilsettes til preparatet i en mengde fra ca. 1 % til ca. 30 vekt% av den dannede emulgatorblanding.

Et særlig foretrukket emulgatorpreparat for fremstilling av de forbedrede vann-i-olje-emulsjoner ifølge oppfinnelsen som er særlig nyttige som borevæsker, består av pulverisert kalk tilstede i preparatet i en mengde fra ca. 60 % til ca. 65 vekt%, oleylamid tilstede i en mengde på ca. 2 % til ca. 5 vekt%, oljesyre tilstede i en mengde fra ca. 3 % til ca. 30 vekt%, dimerisert oljesyre til stede i. en mengde fra ca. 8 % til ca. 12 vekt%, det foretrukne dispergeringsmiddel for å lette dispergering av partikkelformig fast vektøkende materiale i olje beskrevet ovenfor tilstede i emulgatoren i en mengde fra ca. 1 % til ca. 10 vekt% og partikkelformig fast asfaltisk harpiks tilstede i en mengde fra.ca. 5 % til ca. 15 vekt%. Videre er oljesyren som anvendes i emulgatorpreparatet, fortrinnsvis en blanding av udestillert oljesyre og "red oil" tilstede i like store mengder.

Det mest foretrukne emulgatorpreparat ifølge oppfinnelsen består av pulverisert kalk tilstede i preparatet i en mengde på ca. 61,6 vekti, oleylamid tilstede i en mengde på 3,9 vekt%, udestillert oljesyre tilstede i en mengde på ca. 5,1 vekt%, "red oil" tilstede i en mengde på ca. 5,1 vekt%, udestillert dimerisert oljesyre tilstede i en mengde på ca. 10,3 vekt%, et dispergeringsmiddel fremstilt ved å blande oleylamid med en like stor mengde avfalls-sulfittlut og sprøytetørre blandingen, idet dispergeringsmidlet er tilstede i en mengde på ca. 2 vekt%; og partikkelformig fast asfaltisk harpiks tilstede i en mengde på ca. 12 vekt%.

Ved fremstilling av emulgatorpreparatene ifølge oppfinnel-' sen sprøytes det flytende'oleylamid på den pulveriserte kalk eller diatoméjord under blanding slik at oleylamidet absorberes. Oljesyren og dimerisert oljesyre (fortrinnsvis udestillert oleinsyre, "red oil" og udestillert dimerisert oleinsyre) blandes sammen og oppvarmes til en temperatur fra ca. 4 9° C til ca. 66° C for å lette deres lette adsorpsjon. Den oppvarmede flytende blanding sprøytes så på kalk eller diato. éjorden under blanding slik at den adsorberes derpå, og kalken eller diatoméjorden forblir i en frittrislende pulverisert tilstand. Det anvendte dispergeringsmiddel og den par-tikkelf ormige asfaltiske harpiks forenes så med blandingen for å danne sluttpreparatet. Konvensjonell blandingsapparatur kan anvendes for å utføre de ovenfor beskrevne prosesser, og det dannede endelige emulgatorpreparat er et tørt frittrislende pulver som kan skives og lagres i papirsekker eller andre konvensjonelle beholdere for tørt materiale.

Ved anvendelse av emulgatorpreparatet for fremstilling av de forbedrede vann-i-oljeemulsjoner ifølge oppfinnelsen anbringes en mengde olje som kan være dieselolje, råolje, kerosen, andre ali-fatiske hydrocarboner eller blandinger av disse materialer, i en blandegrop eller -beholder og omrøre med konvensjonell blandeappa-ratur. Emulgatorpreparatet tilsettes langsomt og blandes med oljen i en totalmengde på ca. 6,8 til ca. 22,7 kg emulgator pr. fat anvendt olje/ Det anvendte vann, i alminnelighet en mengde fra ca. 5 % til ca. 60 velum% av den anvendte olje, tilsettes til blande-gropen eller -beholderen og blandingen omrøres kontinuerlig i 30 minutter til en time etter at alt vann er tilsatt. Det anvendte vektøkende materiale tilsettes dernest til blandingen og blandingen fortsettes i 30 minutter til én time etter tilsetning av alt vekt-økende materiale. Når vann-i-oljeemulsjonen er fremstilt med den ønskede vekt og andre egenskaper, anvendes den i boreoperasjoner på konvensjonell måte.

For å illustrere de forskjellige forbedrede vann-i-olje-emulsjons-borevæsker som kan fremstilles, såvel som mengden av olje, vann og andre bestanddeler som kreves for å fremstille borevæsken, er tabell I nedenfor innført. I tabell I er vist mengdene av barytt (bariumsulfat), kalsiumkloridlake og nr. 1 dieselolje for fremstilling av 100 fat av forskjellige vekter av invertert emulsjons-borevæske såvel som mengdene av emulgatorpreparat som er nødvendig. Tabell I er basert på følgende emulgatorpreparat:

Claims (2)

1. En vann-i-olje emulsjonsborevæske, inneholdende olje, vann og en emulgator,karakterisert vedat den som emulgator inneholder 50 - 90 vekt% kalk, 1-20 vekt% oleylamid og 2 - 20 vekt% dimerisert oljesyre, alt beregnet på vekten av emulgatoreno

2. Emulsjonsborevæske ifølge krav 1,karakterisert vedat emulgatoren dessuten inneholder et dispergeringsmiddel for å lette dispergering av partikkelformig fast vektøkende materiale i emulsjonen, idet dis-r~ pergeringsmidlet er tilstede i en mengde på 0,5 - 20 vekt% av emulgatoren.

0 3. Emulsjonsborevæske ifølge krav 2,karakterisert vedat den dessuten inneholder en ønsket mengde partikulært fast vektøkende materiale dispergert deri. 4. Emuls jonsborevæske^ ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat dispergeringsmidlet er et produkt fremstilt ved å blande oleylamid med avfalls-sulfittlut og tørre blandingen» 5o Emulsjonsborevæske ifølge krav 4,karakterisert vedat avfalls-sulfittluten og reaksjonsproduktet blandes i like mengder før tørring. 6. Emulsjonsborevæske ifølge krav 1-5,karakterisert vedat emulgatoren er tilstede i borevæsken i en mengde på 6,8 - 22,7 kg emulgator pr. fat anvendt olje. 7°Emulsjonsborevæske ifølge krav 1-6,karakterisert vedat emulgatoren dessuten inneholder 3 - 40 vekt% oleinsyre, beregnet på emulgatoren. 8- Emulsjonsborevæske ifølge krav 7,karakterisert vedat oljesyren er en blanding av udestillert oljesyre og "red oil". 9. Emulsjonsborevæske ifølge krav $,karakterisert vedat den inneholder partikkelformig fast asfaltisk materiale i en mengde på 1 - 30 vekt%, beregnet på emulgatoren.