167060. lajstromszámú szabadalom • Fehér, olajbázisú és/vagy inverz emulziós fúróiszap, valamint eljárás azok előállítására
3 167060 4 A fúróiszapnak olyan reológiai tulajdonságokkal kell rendelkezni, amelyek a fúrást elősegítik (jó szivattyúzhatóság, megfelelő: legfeljebb 250 din/cm2 , de legalább 25 din/cm 2 folyáshatár stb.), tág határok (1,00-2,50 g/cm3 ) között vál toztatható fajsúly, amellyel a nagy mélységű fúrásoknál a rétegnyomást ellensúlyozni lehet, megfelelő víz felvevőképesség (vízbetörés esetén) tulajdonságainak lényegesebb megváltozása nélkül, ugyanakkor nem szabad az iszapnak nagy nyomáson és magas hőmérsékleten folyadékot (olajat, vizet) leadnia, tehát nagy hőmérsékleti gradiensnél is stabilisnak kell lennie, tulajdonságait csak kis mértékben szabad változtatnia. Súlyos technológiai problémát jelent mindegyik iszaptípusnál, hogy a megfelelő fajsúly biztosítása érdekében igen sok, esetenként az iszap összsúlyára számított 60 súly% úgynevezett nehezítőanyagot, pl. kalciumkarbonátot, báriumszulfátot, magnetitet (pl. 2 994 019 sz. amerikai szabadalmi leírás), vagy 4,00 g/cm3 nagyobb fajsúlyú fémoxidot kell hozzáadni. Ezek a nehezítőanyagok poláris-hidrofil felületűek, emellett mindig tartalmaznak abszorbeált vizet, ezért az olajban kifejezetten rosszul nedvesednek (oleofobok), s így koagulálnak. Kis fajsúlyú iszapoknál gyorsan kiülepednek, nagy fajsúlyúak esetén pedig olyan nagy viszkozitást, folyáshatárt eredményeznek, amely lehetetlenné teszi az iszap használatát. A feladatok megoldásához, különösen a nagy mélységű fúrásokhoz tehát olyan iszapok szükségesek, amelyeknek fajsúlya tág határok között (1,00-2,50 g/cm3 ) változtatható úgy, hogy az előnyös reológiai tulajdonságai jelentékenyen ne változzanak. Tehát, ha az iszap Bingham féle folyáshatárát (mozgási ellenállását) megvizsgáljuk nyírás után 10 másodperccel, majd 10 perccel, annak értéke 25-250 din/cm2 közé kell esnie. Ugyanakkor az iszapnak stabilisnak kell lennie magasabb nyomáson és hőmérsékleten, s nem szabad folyadékot csak kis mértékben leadnia (100 ml iszap 7 atm. nyomáson, 30 perc alatt legfeljebb 7 ml folyadékot adhat le), nem ülepedhet ki belőle nehezítőanyag (a maximális iszaplepény vastagsága 2,5 mm lehet). Ezen túlmenően a tartós, magasabb hőmérsékletű (220 C°, vagy a fölött, 16 órán át) igénybevétel esetén nem romolhatnak a reológiai sajátságai, nem csökkenhet sem a látszólagos viszkozitása, sem a differenciális viszkozitása. A találmány kidolgozására irányuló kísérleteink során azt találtuk, hogy a fenti követelményeket teljesen kielégítő fúróiszapot kapunk, ha a fajsúly beállításához használt nehezítőanyagot az olajos fázisba történő bekeverés előtt oleofilizáljuk. Azt találtuk, hogy az oleofilizálás mértékétől függően különböző mennyiségű nehezítőanyagot vesz fel a többi adalék-anyaggal előkészített fúróiszap úgy, hogy az nem ülepszik ki magas hőmérsékleten és nyomáson, ugyanakkor a kívánalmaknak megfelelő reológiai tulajdonságokat érjük el. A nehezítőanyagok oleofilizálása történhet kationaktív, anionaktív, vagy nem-ionos tenzidekkel. attól függően, hogy a nehezítőanyag milyen felületi töltéssel rendelkezik. Pozitív töltésű nehezítőanyagok, mint pl. a báriumszulfát, kalciumkarbonát, fémoxidok, fémhidroxidok, anionaktív tenzidekkel oleofilizálhatók. Negatív felületi 5 töltésű nehezítőanyagok, mint pl. a kvarc, szilikátok, kationaktív tenzidekkel oleofilizálhatók. Kettős felületi töltésű nehezítőanyagok, mint pl. szennyezéseket tartalmazó fémoxidok, nemionos tenzidekkel oleofilizálhatók. Azt találtuk, hogy a 10 nehezítőanyagok oleofilizálására előnyösen alkalmas anionaktív tenzid a nátriumokat, nátrium-laurilszulfát, nátriumsztearát, a kationaktív tenzidek közül pedig előnyösen alkalmazható a cetiltrimetilammóniumklorid, a cetilpiridiniumklorid és 15 a dodecil-benzil-ammóniumklorid. A nehezítőanyagok oleofilizálása különböző módon történhet. Célszerűen úgy járunk el, hogy a szilárd nehezítőanyagból vizes szuszpenziót ké-20 szítunk, amelyhez intenzív keverés közben adjuk a számított mennyiségű tenzidet, amikor is az oleofilizált nehezítőanyag kicsapódik, amelyet leszűrjük, mossuk, szárítjuk és dezintegráljuk. A nehezítőanyag szükséges oleofilizálásának mértékét 25 az adszorpció, az üledéktérfogat, az ülepedési sebesség, valamint a reológiai tulajdonságok szabják meg. Ennek megfelelően igen nagyszámú vizsgálatot végeztünk különböző mértékben oleofilizált felületű báriumszulfát, kalciumkarbonát, 30 kvarc és egyéb nehezítőanyagok gázolajos szuszpenzióival, valamint ezen anyagok organofil agyagféleségek és organofil huminsavak keverékeivel készített szuszpenzióikkal. 35 A találmány kidolgozására irányuló kísérleteink azt mutatták, hogy az oleofilizálással módosított felületű nehezítőanyagok alkalmazása gyökeresen megváltoztatja s szuszpenziók stabilitását, olajtartó képességét és reológiai sajátosságait (folyáshatárát, 40 viszkozitását, tixotrópiáját stb.), amelyek fúrástechnológiai szempontból alapvető pontosságúak. Az oleofilizálás mértékével ezek a tulajdonságok a szükséglet szerint széles intervallumban változtathatók. 45 Az oleofilizált felületű nehezítőanyagok a fúróiszapban jól „összeférnek" az organofil agyagféleségekkel és organofil huminsavakkal, amelyeknek a szuszpenzió szerkezet-kialakítására van igen nagy befolyásuk. 50 Ha a nehezítőanyag részecskék felületének csak egy részét (0,2—0,3 g tenzid/100 g nehezítőanyag) borítják be az oleofilizáló tenzid molekulái, s így az oleofil-oleofób mikromozaik szerkezetű, akkor 55 a nehezítőanyag részecskéi között gázolajban viszonylag jelentős adhéziós erők alakulnak ki, amelyek a szükséges struktúr-szilárdságot és stabilitást biztosítják az iszapnak. Erre a viszonylag kisebb fajsúlyú (1,00-1,70g/cm3 ) olajos kőzegű 60 iszapnál van szükség, amelynek nehezítőanyaga tehát 0,2-0,3 súly% tenziddel oleofilizált. Minél nagyobb fajsúlyú fúróiszapra van szükségünk (1,70-2,50g/cm3 ), annál több nehezítő-65 anyagot kell annak tartalmaznia, amelyet a ne-2
