188014. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kisszilárdanyag-tartalmú, agyagmentes, nagy hőstabilitású öblítőiszap előállítására
1 188 014 2 A találmány vízben nem vagy egészen kis mértékben oldódó fémoxid-fémhidroxid alapú fúrási öblítőfolyadékok előállítására vonatkozik. A kutatás ez ideig olyan természetes anyagokkal folyt, illetve folyik, amelyek a természetben viszonylag nagy mennyiségben fordulnak elő, belőlük stabil diszperziók (szuszpenziók) készíthetők és ezek a diszperziók megfelelő adalékokkal alkalmas fúrási öblítőfolyadékokat képeznek. Igen alkalmasnak bizonyultak a felhasználás során is a bentonittartalmú öblítőfolyadékok. De a bentonitkészletek szűkössége, a környezetvédelmi előírások szigorodása, s nem utolsósorban a gazdaságossági megfontolások a fúrási öblítőfolyadék-kutatásban is új anyagok felhasználásának irányában hatottak. A jelenleg alkalmazott természetes anyagok (bentonit, attapulgit, szepiolit stb.) többé-kevésbé hidrofil tulajdonságúak és belőlük viszonylag könnyen készíthetők stabil szuszpenziók. Ugyanakkor a fúrás folyamán felfúrt egyes, nem agyagos kőzetekből nagyon bomlékony durva diszperziók keletkeznek. A diszpergált, szilárd, nem agyagos részecskék az ilyen rendszerben gyorsan kiülepszenek és meglehetősen tömör üledéket alkotnak. Főként szovjet szerzők munkái (Szemenko, N. F.: Regulirovanie szvojsztv burovüh rasztvorov íz neglinisztüh porod.' Moszkva, 1971. 55-101. oldal) alapján nyilvánvalóvá vált, hogy ezek a többnyire karbonátos, szulfátos és más, nem agyagos ásványokból álló, nem állandó vizes szuszpenzíók stabil öblítőfolyadékká alakíthatók különböző felületaktív anyagok és egyéb „aktív” adalékok segítségével. Az ilyen típusú öblítőfolyadék-rendszerek elterjedésének legfőbb akadálya az volt, hogy az egyik alapvető követelményt, a kis szilárdanyag-tartalmat ezekkel nem lehetett biztosítani. A rendelkezésünkre álló irodalmi adatok alapján egy másik lehetőség olyan diszperz rendszerek előállítása, amelyekben az agyagásványokat megfelelő mértékben diszpergálható, illetve peptizálható, egyébként vízoldhatatlan fémoxidokkal, fémhidroxidokkal helyettesítik. Ilyen diszperziók alkalmazása a fúrási gyakorlatban ismert, pl. a 2 356 439. számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírásból. Ugyancsak fémoxid alapú fúrófolyadékot ír le a C. A. 54, 25 741a. hivatkozása, eszerint magnézium-oxid, illetve magnézium-hidroxid és gipsz keverékét, vagy telített MgCl2—NaCl oldatban szuszpendált magnézium-oxidot használnak. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy a kapott newtoni folyadék fúrási célra nem nagyon alkalmas és a kiszűrődés szabályozása sem megoldott. Előnye, hogy a belőle keletkezett szűrőlepény savazással könnyen eltávolítható. Használnak még magnéziumsókat a gyengébb minőségű bentonitok tulajdonságainak megjavítására (C. A. 74, 91 646g) vagy szerves anyagok, pl. lignoszulfátok „kisózására”, hogy agyagmentes fúrási folyadékokat állítsanak elő (C. A. 81. 51 944r). Égetett magnézium-oxidot vagy magnéziumhidroxidot alkalmaznak nátronlúgos közegben a C. A. 188 986y idézet szerint. Ennek a folyadéknak az a hátránya, hogy a nátriumionok az agyagok és márgák előnytelen diszpergálódását segítik elő. Ezzel szemben kísérleteink során arra jöttünk rá, hogy a fentieknél sokkal előnyösebb tulajdonságú folyadék állítható elő, ha az alkáliföldfém-oxidot vagy -fémhidroxidot vízoldható Mg-sókkal nem utólagosan peptizáljuk, hanem magában a folyadékban „in situ” állítjuk elő. Ha az alkáliföldfémhidroxid „in situ” előállításához nem NaOH-t, hanem KOH-t vagy adott esetben Ca(OH)2-t használunk, úgy a cserebomlás során olyan vegyületek keletkeznek, amelyek önmagukban is inhibitáló hatást gyakorolnak az agyagokra. Eljárásunk segítségével a hivatkozott irodalmi helyeken ismertetett iszapokkal szemben, azoktól eltérő, alábbi előnyös tulajdonságokkal rendelkező öblítőfolyadékokhoz jutunk: 1. KOH használata esetén az öblítőfolyadék oldott formában nem tartalmaz kétértékű kationokat, emiatt vízleadása a fúrási gyakorlatban használt vízleadás-szabályozó anyagok bármelyikével megoldható. Az alkáliföldfém-hidroxid előállítása során a cserebomlás eredményeként keletkező K2S04 rendkívül jó inhibitáló tulajdonságokkal rendelkezik, és nagymértékben gátolja a fúrás során az iszappal érintkező agyagos-márgás kőzetek hidratálódását és diszpergálódását. Ebben a rendszerben tehát az inhibitáló hatást részben az előállítás során keletkező K-sók fejtik ki, amelyek hatását még fokozni lehet azáltal, hogy a kész rendszerhez még további K-sót, célszerűen KCl-t vagy K2S04-ot adagolunk. 3. A fenti „in situ” módon előállított alkáliföldfém-hidroxid önmagában is eléggé hidrofil ahhoz, hogy belőle a fúrási folyadék Teológiai tulajdonságait szabályozó diszperz rendszer legyen létrehozható. A találmány szerinti eljárással előállított öblítőiszap diszperz fázisát tehát az „in situ” előállított magnézium-hidroxid alkotja, melyet a fúrás helyszínén MgCl2, MgS04, illetve más, vízben oldható Mg-sóból állítunk elő oly módon, hogy sztöchiometrikus mennyiségű lúgot - célszerűen KOH-ot - adunk a Mg-iont tartalmazó diszperzióhoz. Az ily módon előállított gélek szilárdanyag-tartalma ennek megfelelően célszerűen megválasztható a megfelelő 0,01-0,027 kg/kg koncentrációk között. Ezek a gélek reológiailag kedvező tulajdonságúak, még 240°C-on végzett 16 órás hőkezelés után is. A mérési eredményeket az 1. táblázat szemlélteti. Az ily módon előállított gélek vízleadása azonban végtelen nagy. Ezért a gélhez valamilyen, a fúrási gyakorlatban alkalmazott vízleadásszabályozó polimert adagolunk és ily módon stabil fúrási öblítőfolyadékot kapunk. Az öblítőfolyadékok vízleadásának szabályozása pl. az alábbi polimerekkel, illetve polimerkeverékekkel oldható meg: keményítő, CMC (karboxi-metil-cellulóz), keményítő + CMC, keményítő + karbamid, keményítő + karbamid + PVA /poli(vinil-alkohol )/, keményítő + karbamid + PVA + CMC. Emellett természetesen felhasználhatók más polimerek, illetve polimerkeverékek is. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 T
