DE202015000812U1 - Öl-basierte Bohrflüssigkeit enthaltend Copolymere aus Styrol, Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten und (Meth)acrylsäure - Google Patents

Abstract

Öl-basierte Bohrflüssigkeit enthaltend a) ein Öl, b) ein Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten mindestens ein Copolymer b) enthaltend b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol, b2) 10 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, und b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt, ist.

Description

• Die Erfindung betrifft Öl-basierte Bohrflüssigkeiten enthaltend ein Öl, ein Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weitere Additive, wobei das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure ist.
• Öl-basierte Bohrflüssigkeiten werden beim Bohren von Löchern zur Förderung von Öl eingesetzt, um einerseits den Bohrstrang zu schmieren und andererseits Abrieb am Bohrkopf von diesem weg zu transportieren. Eine Herausforderung beim Bohren von Löchern zur Förderung von Öl besteht darin, in porösen Gesteinsschichten den Verlust von Bohrflüssigkeit zu minimieren oder ganz zu verhindern.
• Zur Optimierung des Bohrprozesses besteht daher ein Bedarf an Öl-basierten Bohrflüssigkeiten, die den Verlust von Bohrflüssigkeit in porösem Gestein minimieren, ohne dass die Eigenschaften der Bohrflüssigkeit, insbesondere die Schmiereigenschaften, nachteilig beeinflusst werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrflüssigkeit mit verringertem Flüssigkeitsverlust in porösem Gestein bereitzustellen.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Öl-basierte Bohrflüssigkeit enthaltend a) ein Öl, b) ein Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weitere Additive, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten mindestens ein Copolymer b) ist enthaltend
• b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol,
• b2) 10 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, und
• b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure,
wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt.
• Bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend 75 bis 85 Gew.-% Styrol, 15 bis 25 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und 0 bis 5 Gew.-% (Meth)acrylsäure, insbesondere besteht das Copolymer aus den genannten Monomeren.
• Besonders bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend 79 bis 81 Gew.-% Styrol, 19 bis 21 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und 0 bis 1 Gew.-% (Meth)acrylsäure, insbesondere besteht das Copolymer aus den genannten Monomeren.
• Ganz besonders bevorzugt ist das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend 79% bis 80% Styrol, 19% bis 20% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und 0% bis 1% (Meth)acrylsäure, insbesondere besteht das Copolymer aus den genannten Monomeren.
• Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich im Allgemeinen um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure der Formel (I) H₂C=CHR₁-C(=O)-O-(CHR₂-CHR₃-O)_x-(CH₂)_y-NR₄R₅ (I) worin
  R₁ = H oder Methyl
  R₂, R₃ = unabhängig voneinander H oder Methyl
  R₄, R₅ = unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl
  x = eine ganze Zahl von 1 bis 10
  y = eine ganze Zahl von 1 bis 4
  bedeuten.
• Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich bevorzugt um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure der Formel (II) H₂C=CHR₁-C(=O)-O-(CHR₂-CHR₃-O)_x-(CH₂)_y-NR₄R₅ (II) worin
  R₁ = H oder Methyl
  R₂, R₃ = unabhängig voneinander H oder Methyl
  R₄, R₅ = unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl
  x = eine ganze Zahl von 1 bis 10
  y = 2
  bedeuten.
• Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich besonders bevorzugt um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure der Formel (III) H₂C=CHR₁-C(=O)-O-(CHR₂-CHR₃-O)_x-(CH₂)_y-NR₄R₅ (III) worin
  R₁ = H oder Methyl
  R₂, R₃ = unabhängig voneinander H oder Methyl
  R₄, R₅ = unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl
  x = 1
  y = 2
  bedeuten.
• Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich ganz besonders bevorzugt um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure der Formel (IV) H₂C=CHR₁-C(=O)-O-(CHR₂-CHR₃-O)_x-(CH₂)_y-NR₄R₅ (IV) worin
  R₁ = H oder Methyl
  R₂, R₃ = H
  R₄, R₅ = unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl
  x = 1
  y = 2
  bedeuten.
• Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich insbesondere um Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure der Formel (V) H₂C=CHR₁-C(=O)-O-(CHR₂-CHR₃-O)_x-(CH₂)_y-NR₄R₅ (V) worin
  R₁ = H oder Methyl
  R₂, R₃ = H
  R₄, R₅ = Methyl
  x = 1
  y = 2
  bedeuten.
• Die Herstellung der Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate erfolgt durch Veresterung von (Meth)acrylsäure oder durch Umesterung von (Meth)acrylsäureestern, wie in WO 2006/012980 , US 7,528,278 und WO 2013/004767 beschrieben.
• Die Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate werden beispielweise von BASF SE, Ludwigshafen, kommerziell angeboten unter der Produktbezeichnung „Lupragen^® 107 MA”.
• Das Copolymer hat im Allgemeinen ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 100 000 bis 750 000, bevorzugt 150 000 bis 500 000, besonders bevorzugt 150 000 bis 250 000.
• Die spezielle Zusammensetzung der Copolymere, insbesondere deren Gehalt an Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten, ist erfindungswesentlich, da diese Zusammensetzung dafür sorgt, dass auf der einen Seite der Verlust von Bohrflüssigkeit in porösem Gestein minimiert und auf der anderen Seite die Eigenschaften der Bohrflüssigkeit, insbesondere die Schmiereigenschaften, nicht nachteilig beeinflusst werden.
• Die Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und die daraus hergestellten Copolymere zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Hydrolysebeständigkeit aus.
• Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven enthalten das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit. Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten in einer Menge von 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit. Besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten in einer Menge von 0,3 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit. Ganz besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten in einer Menge von 0,4 bis 0,8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
• Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven können als Öl beispielsweise Kohlenwasserstoffe enthalten, wie Diesel, Alkylbenzole, lineare alpha-Ölefine, interne Olefine oder lineare Paraffine. Bevorzugt werden lineare Paraffine verwendet. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten enthalten das Öl im Allgemeinen in einer Menge von 1 bis 99 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 5 bis 80 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 20 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
• Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven können als weiteres Additiv c) Wasser enthalten, um die rheologischen Eigenschaften zu verbessern. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten enthalten Wasser im Allgemeinen in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 2 bis 30 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 3 bis 20 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
• Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven können als weiteres Additiv d) Rheologiemodifizierer enthalten, die zur Erhöhung der Viskosität der Bohrflüssigkeiten verwendet werden. Als Rheologiemodifizierer können beispielsweise Tonmineralien eingesetzt werden. Bevorzugt werden aminmodifizierte Tonmineralien eingesetzt, wie Smektite, Attapulgite oder Hektorite. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten enthalten Rheologiemodifizierer im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 3,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 0,3 bis 2,0 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 0,5 bis 1,0 Gew.-%. bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
• Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven können als weiteres Additiv e) Tenside enthalten, beispielsweise Emulgatoren, die für eine Stabilisierung der dispergierten Wassertropfen oder anderer Additive sorgen. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten enthalten Tenside im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 4,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 1,0 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
• Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten bestehend aus einem Öl, einem Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven können als weiteres Additiv f) die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze enthalten, beispielsweise anorganische Salze, wie Bariumsalze, insbesondere Bariumsulfat. Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten enthalten die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze im Allgemeinen in einer Menge von 5 bis 70 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 10 bis 45 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 25 bis 40 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 30 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Bohrflüssigkeit.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch Öl-basierte Bohrflüssigkeiten enthaltend
• a) 1 bis 99 Gew.-% eines Öls,
• b) 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend
• b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol,
• b2) 10 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, und
• b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt,
• c) 0 bis 50 Gew.-% Wasser,
• d) 0 bis 5 Gew.-% Rheologiemodifizierer,
• e) 0 bis 5 Gew.-% Tenside, und
• f) 0 bis 70 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.
• Bevorzugt enthalten die Öl-basierten Bohrflüssigkeiten
• a) 1 bis 93,7 Gew.-% eines Öls,
• b) 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend
• b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol,
• b2) 10 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, und
• b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt,
• c) 1 bis 50 Gew.-% Wasser,
• d) 0,1 bis 5 Gew.-% Rheologiemodifizierer,
• e) 0,1 bis 5 Gew.-% Tenside, und
• f) 5 bis 70 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.
• Besonders bevorzugt enthalten die Öl-basierten Bohrflüssigkeiten
• a) 5 bis 80 Gew.-% eines Öls,
• b) 0,2 bis 5 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend
• b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol,
• b2) 10 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, und
• b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt,
• c) 2 bis 30 Gew.-% Wasser,
• d) 0,2 bis 3 Gew.-% Rheologiemodifizierer,
• e) 0,1 bis 5 Gew.-% Tenside, und
• f) 10 bis 45 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.
• Die erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten werden üblicherweise hergestellt durch Mischen von Öl, optional Wasser, optional Tensiden, optional Rheologiemodifizierern und optional die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhenden Zusätzen mit dem Copolymer enthaltend 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure unter Einsatz von Hochgeschwindigkeitsmischern. Geeignete Hochgeschwindigkeitsmischer sind beispielsweise von der Fa. Silverson, US, verfügbar. Die einzelnen Additive zur Herstellung der erfindungsgemäßen Öl-basierten Bohrflüssigkeiten sind kommerziell verfügbar.
• Die erfindungsgemäßen Copolymere enthaltend 50 bis 90 Gew.-% Styrol, 10 bis 50 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure können durch Polymerisation der entsprechenden Monomere nach dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise beschrieben in WO 00/78891 .
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2006/012980 [0014]
• US 7528278 [0014]
• WO 2013/004767 [0014]
• WO 00/78891 [0029]

Claims (12)

1. Öl-basierte Bohrflüssigkeit enthaltend a) ein Öl, b) ein Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten und optional weiteren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten mindestens ein Copolymer b) enthaltend b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol, b2) 10 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, und b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt, ist.
2. Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend b1) 75 bis 85 Gew.-% Styrol, b2) 15 bis 25 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und b3) 0 bis 5 Gew.-% (Meth)acrylsäure ist.
3. Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zur Verminderung von Flüssigkeitsverlusten ein Copolymer enthaltend b1) 79 bis 81 Gew.-% Styrol, b2) 19 bis 21 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und b3) 0 bis 1 Gew.-% (Meth)acrylsäure ist.
4. Öl-basierte Bohrflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate Verbindungen der Formel (I) H₂C=CHR₁-C(=O)-O-(CHR₂-CHR₃-O)_x-(CH₂)_y-NR₄R₅ worin R₁ H oder Methyl, R₂, R₃ unabhängig voneinander H oder Methyl, R₄, R₅ unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl, x eine ganze Zahl von 1 bis 10, y eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, sind.
5. Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I) y = 2 ist.
6. Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I) x = 1 ist.
7. Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I) R₂, R₃ = H sind.
8. Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I) R₄, R₅ = Methyl sind.
9. Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymer b) in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Bohrflüssigkeit, enthalten ist.
10. Öl-basierte Bohrflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Additive Wasser, Tenside, Rheologiemodifizierer oder die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze enthalten sind.
11. Öl-basierte Bohrflüssigkeiten enthaltend a) 1 bis 99 Gew.-% eines Öls, b) 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol, b2) 10 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, und b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt, c) 0 bis 50 Gew.-% Wasser, d) 0 bis 5 Gew.-% Rheologiemodifizierer, e) 0 bis 5 Gew.-% Tenside, und f) 0 bis 70 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.
12. Öl-basierte Bohrflüssigkeiten enthaltend a) 1 bis 93,7 Gew.-% eines Öls, b) 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Copolymers enthaltend b1) 50 bis 90 Gew.-% Styrol, b2) 10 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, und b3) 0 bis 10 Gew.-% (Meth)acrylsäure, wobei die Summe der Monomere b1), b2) und b3) 100 Gew.-% ergibt, c) 1 bis 50 Gew.-% Wasser, d) 0,1 bis 5 Gew.-% Rheologiemodifizierer, e) 0,1 bis 5 Gew.-% Tenside, und f) 5 bis 70 Gew.-% die Dichte der Bohrflüssigkeit erhöhende Zusätze.