NO753602L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåter og tilsetninger for å fjerne oxygen oppløst eller medrevet i væsker som er særlig egnet for å fjerne oppløst og medrevet oxygen fra polymerholdige fluida anvendt ved boring og fullføring av brønnborehull såvel som vannflømming og andre metoder utført på et oljefelt .

Nærværet av oppløst og medrevet oxygen i væsker anvendt i industrien, er ofte skadelig idet oxygenet reagerer med de utsatte overflater av utstyr som kommer i kontakt med væskene eller reagerer med andre bestanddeler som inneholdes i væskene som igjen reagerer med overflatene og bevirker korrosjon og nedbrytning av dem .

Et spesielt problem av denne type forekommer ved boring og fullføring av brønnborehull som trenger gjennom underjordiske

olje- og/eller gassproduserende formasjoner. Dvs. at borefluida som sirkuleres gjennom borestrengen og borehodet i en brønn, ofte inneholder oppløst og medrevet luft som trenger inn i borefluidumet når det sirkuleres gjennom overflateseparerende og siktende utstyr, slambeholdere, etc. Nærværet av oxygen fra luften i bore-fluidumene øker drastisk hastigheten av korrosjon og nedbrytning av metalloverflater i borestrengen, foringen og annet utstyr sammenlignet med borefluida som ikke inneholder oxygen. Anvend-elsen av polymerer i borefluida øker sterkt mengden av medrevet oxygen som føres ned i borehullet under sirkulasjon.

Skjønt en rekke oxygenfjernende tilsetninger har vært utviklet og arivendt med hell med konvensjonelle borefluida inneholdende dispergerte faste stoffer, f.eks. nat riumsulfit katalysert med et overgangsmetall, hydrazin, svoveldioxyd oppløst i en bærervæske og andre, er disse hittil anvendte oxygenfjerningstilset - ninger ineffektive til å fjerne oppløst og medrevet oxygen fra polymertypen av ikke-dispergerte fast st offholdige borefluida.

Vandige borefluida av polymertypen er nylig blitt utviklet

og har flere avgjorte fordeler over konvensjonelle borefluida som inneholder store mengder faststoff dispergert med midler som ligno-sulfonater. Dvs. at vandige'borefluida inneholdende en polymer-bestanddel som en viskositetsøker, en polymer-fluidumtapsbestand-del og en kaliumkloridbestanddel, betegnet i alminnelighet som lavfaststoff-ikke-dispergerte borefluida, er fordelaktige idet mindre viskositetsøker og filtertapsbestanddel kreves enn i høy-fast stoff -fluida, og flisene dannet i boreoperasjonen dispergeres ikke i bo refluidumet og gjør det mulig lett å sikte ut slike borefliser under anvendelse av sikteutstyr utenfor, brønnen, og å holde fast stoffinnholdet av borefluidumet lavt. Et lavt faststoffinn-hold i borefluidumet'er fordelaktig fordi mindre faststoff fra borefluidumet kommer mellom borehodet og jordformasjonen som bores, og derved øker inntrengningshastigheten.

Polymerbestanddelen anvendt i polymer-ikke-dispergerte borefluida omfatter.i alminnelighet en polymer eller copolymer med én eller flere utbyttbare carboxylgrupper. Eksempler på slike polymerer er hydroxyethylcellulose, carboxymethy1-hydroxyethylcellulose, copolymerer av polyvinylacetat og rna leinsyreanhydrid, poly-acrylat, polyacrylamid og blandinger derav. Tilsetningen av disse polymerer til et vandig fluidum gir det viskositet og tixotrope egenskaper, såvel som friksjonstapsegenskaper.

Den viskositetsøkende og fluidumtaps-bestanddelen som i alminnelighet anvendes, er Wyoming bentonit (natrium montmoril-lonit) som når den bringes i det vandige fluidum, hydratiseres og sveller, og øker viskositeten av fluidumet. Dessuten avsetter bentoniten seg på veggene av brønnborehull<p>t og nedsetter derved fluidumtapet.

Kaliumkloridbestanddelen anvendt i vandige polyraerbore-fluida, virker til å forhindre at flisene frembrakt av borehodet sveller og dispergeres i borefluidumet. Dette gjør det mulig lett.' å sikte ut flisene av borefluidumet under anvendelse av konven-sjonelt overflateutstyr, og fa st stoffinnholdet av borefluidumet kan holdes på et ønsket lavt nivå.

Som anført ovenfor, er de hittil anvendte oxygenfjernere ineffektive ved anvendelse i polymerborefluida. Dette skyldes hovedsakelig at den oxygenreaktive bestanddel av fjernemidlet prefetensielt reagerer direkte med de utbyttbare carboxylgrupper 'av polymeren eller katalysatorene inkorporert i fjernemidlet reagerer dermed.

Foreliggende oppfinnelse fremskaffer fremgangsmåter og pre-parater for å fjerne oxygen fra væsker, og er særlig egnet for anvendelse i vandige ikke-dispergerte borefluida av polymertypen og andre polymerfluida anvendt ved brønnboring og avslutnings - met ode r.

Den oxygenfjernende tilsetning ifølge oppfinnelsen omfatter et oxygenreaktivt materiale som er natriumdithionit5natriumdithionat eller blandinger derav.. Disse materialer reagerer selektivt med oppløst oxygen i væsker innbefattende dem som inneholder polymerer med utbyttbare carboxylgrupper. Skjønt natriumdithionit, natriumdithionat og blandinger derav kan tilsettes direkte til væsken fra hvilken oxygen skal fjernes, er slike materialer vanskelige å behandle og utgjør en brannfare når de utsettes for atmosfæren.

I henhold til foreliggende oppfinnelse fremskaffes en oxygenf jernende tilsetning inneholdende nat riumdithionit, natriumdithionat eller blandinger derav, suspendert i en flytende bærer som har egenskapene at den isolerer de oxygenreaktive materialer fra atmosfæren. De erholdte tilsetninger kan behandles med sikkerhet og bekvemt tilsettes til væsker hvorfra ox,ygen skal fjernes.

Skjønt en rekke bærervæsker kan anvendes i den oxygenf jern-ende tilsetning ifølge oppfinnelsen, foretrekkes flytende alifatiske hydrocarboner, flytende aromatiske hydrocarboner og blandinger derav. Den mest foretrukne flytende bærer er dieselolje.

De oxygenreaktive materialer tilsettes fortrinnsvis til bærervæsken i en mengde fra ca. 4o vekt% til ca. 60vekt% . Som det imidlertid vil forståes, kan de oxygenreaktive materialer kombineres med bærervæsken i en hvilken som helst bekvem mengde så lenge som bærervæsken bibeholder sin evne til å isolere de reaktive materialer når tilsetningen utsettes for atmosfæren.

Dé reaktive materialer kan dispergeres i bærervæsken på en hvilken som helst bekvem måte, fortrinnsvis ved å dusje de reaktive materialer inn i bærervæsken under overflaten av denne for å unngå kontakt med luft. For å opprettholde en dispersjon av de reaktive materialer i bærervæsken, kan f o rtykningsmidler som dleofil leire, sintret kiselsyre eller dimeri.serte mettede og umettede fettsyrer tilsettes til oppslemningen. Fortrinnsvis anvendes sintret kiselsyre som fortykningsmiddel for tilsetningen, og den tilsettes i en mengde på ca. 1 vekt% av oppslemningen.

En særlig foretrukken oxygenfjerningstilsetning ifølge oppfinnelsen består av dieselolje som er tilstede i en mengde på -ca. 53 vekt%, en blanding av nat riumdithionit og nat riumdithionat som er tilstede i en mengde på ca. 46 vekt% og sintret kiselsyre som er tilstede i en mengde- på ca . 1 vekt%. Den resulterende tilsetning kan behandles med sikkerhet og utsettes for atmosfæren i tidsperioder uten skadelige virkninger. Dessuten er tilsetningen hellbar slik at den straks og bekvemt kan kombineres med væsken fra hvilken oxygen skal fjernes.

Skjønt oxygenfjerningstilsetningen ifølge oppfinnelsen kan anvendes for å fjerne oxygen fra vandige, hydrocarbon- eller andre væsker, finner den særlig anvendelse som en oxygenfjerner for polymere fluida og boringsfluida som anvendes ved boring og ferdig-gjøring av brønnborehull som trenger gjennom underjordiske formasjoner. Den oxygenreaktive bestanddel av tilsetningen, dvs. nat riumdithionit, nat riumdithionat eller blandinger derav, reagerer preferensielt med oxygen i nærvær av polymerer inneholdende utbyttbare carboxylgrupper og kaliumklorid. Videre krever reak-sjonen ikke katalysering, og man unngår derfor problemet som opp-står ved konvensjonelle overgangsmetallkatalyserte fjernere.

Den oxygenreaktive.bestanddel ifølge oppfinnelsen er effektiv til å nedsette mengden av oppløst oxygen i vandige oppløsninger i en mengde så lav som 11 g pr. fat vandig oppløsning. Økende konsentrasjoner av den reaktive bestanddel i væsken fra hvilken oxygen skal. fjernes , øker imidlertid hastigheten med hvilken oxygenet fjernes.

Ved utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, dvs. fremgangsmåten for å fjerne oppløst oxygen fra en væske, forenes tilsetningen ifølge oppfinnelsen med væsken i en mengde som er effektiv til å fjerne det oppløste oxygeninnhold. Hvis væsken er mettet med oppløst oxygen og inneholder medrevet oxygen eller luft, blir efter som det oppløste oxygen fjernes, det medrevne oxygen oppløst og fjernes også.

Anvendt på brønnboringsoperasjoner, og særlig slike opera - .

sjoner som anvender ikke-dispergerte borevæsker av polymertypen, tilsettes en mengde av tilsetningen ifølge oppfinnelsen til borefluidumet ved satsblanding i slambéholderen eller ved injeksjon

: av tilsetningen oppstrøms eller nedstrøms for slampumpene. En oppløst oxygenmåler kan anvendes for å følge det oppløste oxygeninnhold av borefluidumet som går inn i borestrengen og strømmer gjennom denne inn i borehullet slik at hvis oxygen er medrevet eller oppløst i borevæsken i overflateutstyr , slambeholdere, etc., viser oxygenmåleren dette forhold. I tilfelle av ikke-dispergerte borevæsker av polymertypen hvor faste borefliser siktes ut av borevæsken i overflateutstyr, forekommer lett luftmedrivning slik at på det tidspunkt borevæsken passerer gjennom slambeholderné og annet overflateutstyr til slampumpene, inneholder den ofte både oppløst og medrevet luft. For å overvinne dette problem kan oxygenfjerningstilsetningen ifølge oppfinnelsen kontinuerlig tilsettes til borefluidumet med en tilstrekkelig hastighet til å reagere med og fjerne det oppløste og medrevne oxygen som inneholdes deri. Tilsetningen kan tilsettes til borefluidumet på en hvilken som helst bekvem måte innbefattende periodisk satsblanding av en mengde av tilsetningen med borefluidumet i slambeholderne.

Tilsetningene ifølge oppfinnelsen er nyttige ved en rekke andre anvendelser enn for å fjerne oxygen fra brønnborefluida. Eksempelvis anvendes fluida av polymertypen for tiden i sekundære

og tertiære olje- og gassutvinningsoperasjone r såvel som i andre olje-, gass- og vannbrønnsavsluttende og produksjonsmetoder. Tilsetningene ifølge oppfinnelsen har dessuten en generell anvendelse for å fjerne oxygen fra væsker og derved forhindre korrosjon og kjemisk nedbrytning av overflater som kommer i kontakt med væskene. Tilsetningene er effektive til å fjerne oxygen i små konsentrasjoner og krever ikke katalysatorer eller andre bestanddeler for å påskynde oxygenreaksjonen.

For ytterligere å illustrere fremgangsmåtene og tilsetningene ifølge oppfinnelsen skal gies noen eksempler.

Eksempel 1

Oxygenfjerningstilsetninger ifølge oppfinnelsen fremstilles

i laboratoriet som følger:

Tilsetning 350 g av en blanding av nat riumdithionit og natriumdithionat forenes med.350 ml (294 g) dieselolje under an vendelse åv en magnetisk rører slik at natriumdithionit-dithionat-blandingen i form av et tørt pulver dispergeres i dieseloljen.

10 g oleofil leire tilsettes til blandingen, hvilket gir en oxygenf jerningstilsetning inneholdende 44, 9 vekt% dieselolje,

53,6 vekt% nat riumdithionit-dithionat-blanding og 1 , 5% .. oleof il leire.

Tilsetning " B". 250 g av den samme natriumdithionit-dithionat-blanding beskrevet ovenfor tilsettes til 350 ml (294 g) dieselolje og 6 g sintret kiselsyre-fortykningsmiddel tilsettes til blandingen, hvilket gir en tilsetning inneholdende 53,4 vekt% dieselolje, 46,5 vekt% natriumdithionit-dithionat-blanding og 1,1% sintret kiselsyre.

En mengde vandig oppløsning inneholdende ekvivalenten av 4,5 kg pr. fat Wyoming bentonit, 227 g pr. fat av polyvinylacetat-maleinsyreanhydrid-copolymer og 5,44 kg pr. fat av kaliumklorid fremstilles. Oxygen oppløses i det vandige fluidum i en mengde på 6x ,3 ppm ved 23 o C. Prøver av det vandige fluidum undersøkev s på oxygeninnhold ved tidsintervaller, idet den første prøve ikke inneholder noen tilsetning, den annen prøve inneholder ekvivalenten av 45 g pr. fat av tilsetning"A"beskrevet ovenfor, og den tredje prøve inneholder ekvivalenten av 45 g pr. fat av tilsetning "B" beskrevet ovenfor. Resultatene av disse forsøk er vist i tabell I.

0

Av tabell I vil det sees at tilsetningene ifølge oppfinnelsen, når de tilsettes til vandige polymerbppløsninger i små mengder, effektivt nedsetter innholdet av oppløst oxygen i disse i løpet av kort tid.

Eksempel 2

Forskjellige konvensjonelle oxygenfjernere tilsettes til prøver av de vandige polymerholdige oppløsninger beskrevet i eksempel 1, og likeså forskjellige mengder av.en oxygenfjerningstilsetning ifølge oppfinnelsen, dvs. en tilsetning bestående av 53 vekt% dieselolje, 46 vekt% av en blanding av natriumdithionit og nat riumdithionat og 1 vekt% sintret kiselsyre-fortykningsmiddel. Oxygen oppløses først i de vandige polymerholdige oppløs-ninger i en mengde på 6,6 ppm ved 22°C, tilsetningene forenes med disse, og oppløsningene undersøkes på oppløst oxygeninnhold straks efter foreningen med tilsetningene og på senere tidspunkter. Resultatene av disse forsøk er angitt i tabell II.

Av forsøksresultatene i tabell II fremgår det at de oxygenfjernende tilsetninger ifølge oppfinnelsen er mere virksomme til å fjerne oxygen fra vandige polymer-kaliumkloridoppløsninger enn de andre prøvede fjernere, og at tilsetningene ifølge oppfinnelsen er virksomme til å fjerne oxygen i meget lave konsentrasjoner.

Claims (21)

1. Vandig ikke-dispergert borefluidum inneholdende en polymer-, bestanddel med én eller flere substituerbare carboxylgrupper, en nat rium—montmorillonit-bestanddel og en kaliumkloridbestanddel, karakterisert ved . at borefluidumet inneholder en oxygenfjernende bestanddel som er natriumdithionit, natriumdithionat eller blandinger derav, slik. at oxygen som er oppløst eller medrevet i boref luidumet , reagerer med oxygenf jerneren", hvorved oxygenet forhindres fra å reagere méd andre bestanddeler av borefluidumet eller med overflatene av utstyr som kommer i kontakt med borefluidumet.

2. Borefluidum ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en væske for å bære oxygenfjerningsbestanddelen i suspendert tilstand og for å lette foreningen av oxygenfjerneren med borefluidumet, idet væsken har den egenskap at den isolerer oxygenfjerneren fra kontakt med atmosfæren før oxygenfjerneren forenes med bo refluidumet.

3- Borefluidum ifølge krav 2, karakterisert ved at bærervæsken er et flytende-alifatisk hydrocarbon, et flytende aromatisk hydrocarbon eller blandinger derav.

4. Borefluidum ifølge krav 3, karakterisert ved at bærervæsken og oxygenfjerneren er tilstede i borefluidumet i like vektmengder.

5. Borefluidum ifølge krav 1, karakterisert vedat oxygenfjerneren er tilstede i borefluidumet i en mengde på minst ca. 11 g oxygenfjerner pr. fat borevæske.

6. Oxygenfjerningstilsetning, karakterisert ved at den inneholder et oxygenreaktivt materiale som er nat riumdithionit, natriumdithionat eller blandinger derav, og en bærervæske som har den egenskap at den isolerer det oxygenreaktive materiale fra kontakt méd atmosfæren.

7. Tilsetning ifølge krav 6, karakterisert ved at bærervæsken er alifatiske hydrocarbonvæsker, aromatiske hydrocarbonvæsker eller blandinger derav.

8. Tilsetning ifølge krav 7, karakterisert ved at bærervæsken er dieselolje.

9. Tilsetning ifølge krav 8, karakterisert ved at det oxygenreaktive materiale er suspendert i bærervæsken og er .tilstede i tilsetningen i en mengde fra 40 til 6o vekt% av tilsetningen.

10. Tilsetning ifølge krav 9, karakterisert ved at den innbefatter et fortykningsmiddel som er tilstede i en mengde på minst 1 vekt% av tilsetningen.

11. Tilsetning ifølge krav 10, karakterisert ved at fortykningsmidlet er oleofil leire, sintret kiselsyre eller dimeriserte mettede og/eller umettede fettsyrer.

12. Tilsetning ifølge krav 11, karakterisert ved at det oxygenreaktive materiale er tilstede i tilsetningen i en mengde på ca. 46 vekt% av tilsetningen, at dieseloljen er tilstede i en mengde på ca. 53 vekt% av tilsetningen og at fortykningsmidlet er sintret kiselsyre som er tilstede i tilsetningen i en mengde på ca. 1 vekt% av tilsetningen.

13- Fremgangsmåte for å forhindre korrosjon og nedbrytning av overflater som kommer i kontakt med en vandig oppløsning inneholdende én eller flere polymerer med utbyttbare carboxylgrupper, og-inneholder oppløst oxygen, karakterisert ved at oppløsningen tilsettes en oxygenfjerner som er natfiumdithionit, natriumdithionat eller blandinger derav.

14- Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at oxygenfjerneren først forenes med en bærervæske som har den egenskap at den isolerer oxygenf jerneren fra atmosfæren slik at oxygenfjerneren dispergeres deri, og derpå forenes oxygenf jerner-bærervæske -oppslemningen med oppløsningen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1'4, karakterisert ved at der som .bærervæske anvendes et flytende alifatisk hydrocarbon, et flytende aromatisk hydrocarbon eller blandinger derav.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert' ved at bærervæsken og oxygenfjerneren er tilstede i oppslemningen i like vektmengder.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at oxygenfjerneren forenes med den vandige oppløsning i en mengde på minst 11 g oxygenfjerner pr. fat vandig oppløsning.

18-F remgangsmåte ved fjernelse av oxygen fra en væske, karakterisert ved at væsken forenes med en tilsetning som omfatter et oxygenreaktivt materiale som er nat riumdithionit, natriumdithionat eller en blanding derav, og en bærervæske som har den egenskap at den isolerer det oxygenreaktive materiale fra atmosfæren.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at der som bærervæske anvendes et flytende alifatisk hydrocarbon, et flytende aromatisk hydrocarbon eller en blanding derav.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at bærervæsken og det oxygenreaktive materiale er tilstede i tilsetningen i like store vektmengder.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at tilsetningen forenes med væsken i en mengde slik at væsken inneholder minst 11 g oxygen-reakt ivt materiale pr. fat væske.