201969. lajstromszámú szabadalom • Hő- és elektrolittűrő, agyagásványokat stabilizáló öblítőfolyadékok
HU 201969 B A találmány bentonit alapú, humát típusú adalékokat tartalmazó hő- és elektrolittűrő, agyagásványokat stabilizáló öblítőfolyadékokra vonatkozik. A szénhidrogént kutató és feltáró fúrások mélyítéséhez alkalmazott öblítőfolyadékokkal szemben a korszerű fúrási technológia számos követelményt támaszt. Az általános szempontoknak sok, a jelenlegi gyakorlatban felhasznált termék is megfelel. Ezek közül viszonylag kevés biztosítja azonban a fúrt kút falának síabihtását, ha az agyagásványokat (montmorillonit, illit, klorit stb.) tartalmaz. Az 1 016 352, sz. szovjet leírás szerint oxidált bitument és olajat tartalmazó, 0/V típusú emulziót alkalmaznak öblítőfolyadékként, humátok kiváló emulgeálóhatását kihasználva. A felhasznált humátok növelik az emulzió stabiütását, de más, speciális - például hőstabilitásnövelő - hatásról nem esik szó a leírásban. A szokásos felhasználású humátok nem növelik a falstabilitást. A187164. sz. csehszlovák szabadalmi leírás szerint alkalmazott a-szulfonált fenol/formaldehid gyanta adalék gátolja ugyan a vizes közegben a szerves anyagok termikus bomlását, de fenoltartalma miatt környezetvédelmi szempontból és diszpergáló hatása miatt a falstabilitás szempontjából káros hatású. A 2 304 657. sz. francia leírás fenol-, krezol-, rezorcin-származékok, valamint különböző szerves savak származékainak stabilizáló hatásáról számol be széles körben alkalmazott szulfonált származékok mellett. Azon túlmenően, hogy a fenolos hidroxilcsoportokat tartalmazó vegyületek veszélyesek a környezetre, a lyukfalstabilitást ezzel a diszpergálódást nem gátló kompozícióval sem lehet növelni. A 174 954. sz. magyar szabadalmi leírás szerint előállítható szulfometilezett humáttal kalcium bázisú (például gipszes) öblítőfolyadékok stabilitása növelhető, elsősorban a vízleadás szabályozása révén. Az agyagásványok és az öblítőfolyadék kölcsönhatása során hidratáció, majd ennek hatására térfogatváltozás (duzzadás) következik be, amely rendszerint az agyagásványt tartalmazó kőzetek „széteséséhez”, diszpergálódásához vezethet. Kritikus esetekben ez a jelenség nagytömegű hidratálódott, vízérzékeny kőzetnek a fúrólyukba omlásához vezet, ami viszont súlyos műszaki problémát okoz. Ez a jelenlegi gyakorlatban is rendkívül nagy gondot jelentő folyamat kizárólag az öblítőfolyadék kémiai közegének célszerű megválasztásával akadályozható meg vagy mérsékelhető. Ismert, hogy erre a célra elsősorban különböző káliumvegyületeket alkalmaznak eredményesen (Steiger P.R.: Fundamentals and Use of Potassium/Polymer Drilling Fluids to Minimize Drilling and Completion Problems Associated with Hydratable Clays. SPE Preprint No. 10100 /1981/). Az ún. kálium-bázisú öblítőfolyadékok alaptípusa a kálium-humáttal (60-100 kg/m3) adalékolt bentonit alapú folyadék, amely az eddigi legjobb öblítőfolyadéknak tekinthető. Szükség esetén a káliumion-koncentrációt kálium-klorid-adagolással 1 növelik. így az esetek jelentős részében sikerül a vízérzékeny rétegek stabilitását megőrizni, ugyanakkor ennek a megoldásnak nem elhanyagolható hátrányai vannak. Az öbh'tőfolyadék:- viszonylag érzékeny - különösen ionokat (Ca, Mg stb.) tartalmazó - elektrolitokra;- sűrűsége - a reológiai tulajdonságok nagymérvű romlása miatt - csak korlátozott mértékben növelhető hagyományos nehezítőanyagokkal (barit, mészkőliszt stb.);- hőtűrőképessége korlátozott;- más típusúvá - ha ezt egyéb körülmények megkövetelnék - nem alakítható át. A fenti hiányosságok kiküszöbölése érdekében kísérleteket végeztünk, melyek során kálium-humát helyett nagyobb molekulatömegű humátszármazékokat alkalmaztunk. Azt tapasztaltuk, hogy ha az alkáli-humátok egy része helyett szulfometilezett humátokat vagy ezek formaldehiddel kondenzált termékeit alkalmaztuk, az eddigieknél jobban alkalmazható öblítőfolyadékok keletkeztek. Amennyiben az elektrolitokkal szemben ellenállást és a hőtűrőképességet kívántuk fokozni, az öblítőfolyadékhoz kis molekulatömegű vízoldható polimereket használtunk fel. Nem egyszerű helyettesítésről van tehát szó, hanem szinergizált adalékkombináció alkalmazásáról. Az ily módon nyert adalékanyagnak alkalmazása esetén elérjük, hogy az öblítőfolyadék- megtartotta - esetleg növelte - fúrás közben a harántolt rétegekben levő agyagásványokat stabilizáló ún. inhibitív hatását;- elektrolitokkal (Na, K, Ca, Mg stb.) szembeni érzékenysége nagymértékben csőként;- sűrűségének növelése nem ütközött nehézségbe;- hőstabilitás nagymértékben megnőtt;- bármely más típusú öblítőfolyadékká problémamentesen, sőt előnyösen átalakítható volt. Különösen nagyobb szilárdanyag-tartalom vagy elektrolit tartalom esetén úgy találtuk, hogy célszerű a humát-alapú adalékanyagok mellett kis molekulatömegű (1000 M 10000) szintetikus polimert (pl. poliakrilsavat) is alkalmazni. Ez a megoldás a hőtűrőképességet is növeli. A találmány szerinti megoldás tehát azzal jellemezhető, hogy a bentonit alapú öblítőfolyadékhoz kálium-humát és szulfometilezett, adott esetben formaldehiddel kondenzált kálium-humát kombinációját adjuk, a pH-t KOH-dal 8-11 vagy káliumhidroxid/kalcium-hidroxiddal 10,5-13,0 értékre állítjuk be, és az agyagásványokat stabilizáló hatás fokozására káliumsót (pl. kloridot, szulfátot, foszfátot, szilikátot stb.) alkalmazunk. A gyakorlati megvalósítást - az oltalmi kör korlátozása nélkül - az alábbi példákkal szemléltetjük. 7. Példa 2000 cm3 vízben 110 g bentonitot szuszpendáltunk, majd 30 g kálium humátot, 2 g KOH-ot adtunk a szuszpenzióhoz, amelyet 10 perces intenzív keverés után 1 napig állni hagytunk. Ezt követően a szuszpenziót négy egyenlő részre osztottuk, és az egyes részekhez 22,5 g K-humátot (A); 5 g szulfometilezett, formaldehiddel kondenzált humátot 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
