191289. lajstromszámú szabadalom • Bórax és/vagy bórsavval gélesített kompozíciók mélyfúrási célokra
1 191 289 2 A találmány javított tulajdonságokkal rendelkező, szilárdanyagot és nehézfém-ionokat nem tartalmazó kompozíciókra vonatkozik, melyek elsősorban mélyfúrási célokra használhatók fel. A szénhidrogén-, víz-, illetve ásványt kutató fúrásokban alkalmazott mélyítési technológia számos követelményt támaszt a fúrási folyadékokkal szemben. A hagyományos funkciók (furadékkiszállítás, lyukegyensúly biztosítása stb.) betöltése mellett lehetővé kell tenniük a fúrási sebesség növelését, biztosítaniuk kell a lyukfal stabilitását, s megfelelő hőtűrőképességgel kell rendelkezniük. Ugyanakkor mind nagyobb jelentőséget kell tulajdonítani a tárolórétegek, továbbá az élő környezet védelmének. Az előbbi követelményeknek számos szilárdanyagmentes öblítőfolyadék megfelel (pl. Dormán, J,-Katona, J.: Nemdiszperzív öblítőfolyadékok előállításának elvi és gyakorlati tapasztalatai. Kőolaj és Földgáz i977. 10. sz. 306—310.; Dormán, J.—Hegmann G.-né: Hidroxialumínium-alapú, szilárdanyagmentes kompozíciók mélyfúrási célokra. 1010/81 sz. szabadalmi bejelentés stb.). Ezen folyadékok mindegyike tartalmaz az élő környezetre káros nehézfém- (Cr, A1 stb.) ionokat, ami azért jelent problémát, mert a fúrási folyadékok nagy tömegű kontaktusa az élő környezettel gyakorlatilag egyetlen esetben sem kerülhető el. Az ismert szilárdanyagmentes rendszerekben polimerként guargyantát vagy ennek kémiailag módosított változatát a hidroxipropil-guart (HPG) alkalmazzák. Ezen folyadéktípus nagy hátránya azonban a korlátozott hőstabilitás, amely legfeljebb 370-375 K-re tehető (White, J. L.: Polysaccharide derivatives provide high viscosity and low friction at low surface temperature. JPT. 1975. szeptember, 1067—1073.). Más szilárdanyagmentes rendszerekkel szemben a találmány szerinti folyadék előnye az, hogy nem tartalmaz a környezetre veszélyes nehézfém- (pl. Cr+Hj ionokat. Célunk az volt, hogy olyan mélyfúrásokhoz használható kompozíciót állítsunk össze, melyben nehézfémionok egyáltalán nincsenek. Ismeretes, hogy a szilárdanyagmentes fúrási folyadékok alapja valamely hidrofil polimer(ek) vizes oldata. Az oldat reológiai és filtrációs jellemzői számottevően javíthatók nehézfém-ionoknak szerves vagy szervetlen vegyületek formájában történő bevitelével, komplexképzés útján történő gélszerkezet kialakításával. Ez a megoldás azonban a fentiekben ismertetett hátránnyal jár. Kísérleteink során azonban azt tapasztaltuk, hogy az alapvetően hidroxil funkciós csoportokat tartalmazó hidrofil polimerek (keményítő, hidroxi-etil-cellulóz —HEC, karboximetil-hidroxictil-cellulóz — CMHEC, polianionos cellulóz (PAC), dextrán, poli-(vinil-alkohol) — PVA stb.) a pH-érték megfelelő beállításával bórax-szal, illetve bórsavval is gélesíthetők, ami azt jelenti, hogy a polimer alapoldat viszkozitása ily módon megtöbbszörözhető és igy minden tekintetben megfelelő tulajdonságokkal rendelkező szílárdanyagmentes fúrási folyadék állítható elő. A találmány szerinti kompozíciók vízben oldódó, hidrofil polimerként célszerűen keményítőt, dextránt, HEC-t, CMHEC-t, PAC-ot, adott esetben poli-(vinilalkohol)-t tartalmazhatnak, célszerűen 2—60 kg/m3 koncentrációban. A folyadék reológiai és filtrációs jellemzőinek javítására gélesítő szerként 1—30 kg/m3 bóraxot és/vagy bórsavat adunk, s a kívánt 7—12 pH-értéket adott esetben nátrium-hidroxid és/vagy kálium-hidroxid hozzáadásával állítjuk be. Az adagolási sorrendnek nincs túlzott jelentősége, de tapasztalataink szerint általában előnyösebb a lúgot adagolni. Ha a lyukfal stabilitása vagy a folyadék sűrűségének növelése szükségessé teszi, a rendszerhez — korlátozás nélkül — nátrium-klorid vagy kálium-klorid adható. Ez utóbbi különösen poli-(vinil-alkohol) használata esetén növeli a kompozíció hőtűrőképességét. A találmányunk szerinti kompozícióval a fentiek szerint biztosítható: — a fúrási sebesség növelése, — a lyukfal stabilitása, — az agyaggal szennyezett tárolórétegek védelme, — az élő környezet védelme. Megoldásunk előnye még az is, hogy az általunk kidolgozott kompozíciók adalékanyagok koncentrációjának változtatásával tetszőleges tulajdonságok elérését teszik lehetővé, ezért a mélyfúrási technológia bármely területén — fúrás, lyukbefejezés, kútjavítás, hidraulikus rétegrepesztés stb. — eredményesen alkalmazhatók. A találmány szerinti kompozíciók összetételét, előállítását és alkalmazástechnológiai jellemzőit — az oltalmi kör korlátozása nélkül — az alábbi példákban részletesen Ismertetjük. 1. példa 1000 ml vízben feloldottunk 25 g keményítőt, majd 5 g NaOH-ot és végül 7,5 g bórsavat adtunk hozzá intenzív keverés közben. A kapott folyadék alkalmazástechnológiái jellemzőit (hőkezelés előtt és után) az 1. táblázatban foglaltuk össze : 1. táblázat Hő-Plasztikus Folyási pH mérséklet K viszkozitás mN'S'm"2 határ N-in7 cm3 300 42 19,38 8,0 11 410 13 5,61 14,0 11 2. pclda 1000 ml vízben feloldottunk 25 g keményítőt, majd 5 g NaOH-ot, valamint 2 g bórsavat és 8 g bóraxot adtunk hozzá intenzív keverés közben. 5 10 15 20 25 30 35 4C 45 50 E5 60 »35 2
