COMPOSICIONES VISCOELÁSTICAS POLICATIÓNICAS.

La presente solicitud reivindica los derechos de prioridad de la solicitud provisional US nº de serie 60/734.465 en trámite. Campo de la invención La tecnología descrita en la presente invención se refiere de forma general a la utilización de una composición viscoelástica para el tratamiento de perforaciones de pozo, comprendiendo dicha composición agua y, por lo menos, un compuesto de amonio cuaternario policatiónico. Una o más de las composiciones viscoelásticas policatiónicas preferidas descritas en la presente memoria proporcionan propiedades reológicas útiles a soluciones acuosas en concentraciones relativamente bajas de los principios activos (por ejemplo, compuestos cuaternarios diméricos). Las propiedades reológicas útiles proporcionadas por una o más de las composiciones preferidas descritas en la presente memoria incluyen, por ejemplo, la viscoelasticidad, el aumento de la viscosidad, el comportamiento pseudoplástico y la reducción de la resistencia al avance en los líquidos en movimiento. Antecedentes de la invención Se han estudiado y documentado algunos ejemplos de compuestos de amonio bis-cuaternario o cuaternario policatiónico. Por ejemplo, la patente US nº 4.734.277, de Login, presentada el 29 de marzo de 1988, describe la preparación de determinados compuestos bis-cuaternarios por reacción de aminas terciarias con un epóxido adecuado, tal como la epiclorhidrina, y da a conocer que los compuestos de amonio bis-cuaternario resultantes tienen utilidad como aditivos en aplicaciones cosméticas, tales como acondicionadores del cabello, lociones para la piel, etc. En otro ejemplo, la solicitud de patente US 2004/0067855, de Hughes et al, publicada el 8 de abril de 2004, describe algunos compuestos bis-cuaternarios o compuestos de amonio cuaternario catiónicos oligoméricos útiles en un líquido viscoelástico de tratamiento de perforaciones de pozo para controlar la viscoelasticidad de dicho líquido. Algunos hidrocarburos, como el petróleo, el gas natural, etc., se obtienen a partir de una formación geológica subterránea mediante la perforación de un pozo que penetra en dicha formación que contiene hidrocarburos. Dicha perforación proporciona una ruta de flujo parcial para que el hidrocarburo, generalmente petróleo, alcance la superficie. Para que el petróleo viaje desde la formación hasta la perforación de pozo (y finalmente hasta la superficie), debe existir una ruta de flujo suficientemente libre de obstáculos a través de la formación rocosa (por ejemplo, arenisca o carbonatos), lo que generalmente ocurre cuando la roca presenta poros de tamaño y número suficientes. Un obstáculo habitual en la producción de petróleo son los daños ocasionados a la formación, que obstruyen los poros de la roca e impiden el flujo del crudo. Además, el agotamiento de las zonas más próximas a la perforación de pozo provoca una disminución progresiva de la producción. Habitualmente, las técnicas utilizadas para aumentar la permeabilidad de la formación y proporcionar conductos prolongados en la perforación de pozo se conocen como estimulación. A menudo, en diferentes procesos de estimulación de pozos se utilizan geles acuosos. Por ejemplo, en un proceso de fractura, que es un tipo de técnica de estimulación de pozos, se generan grietas o fisuras (fracturas) en las formaciones subterráneas. En dichos procesos de fractura se utilizan geles como medios para transferir energía desde el exterior de la formación subterránea a lugares específicos del interior de la misma con el fin de generar las fracturas deseadas. La energía necesaria para generar las fracturas se transfiere principalmente en forma de presión contra la formación bombeando el líquido de fractura al interior de la perforación de pozo, donde se dirige hacia las partes deseadas de la formación subterránea. Los geles son líquidos relativamente incompresibles y la presión se ejerce contra la formación subterránea hasta que la fuerza resulta suficiente para fracturar la formación. Una vez creada la fractura, resulta importante la elevada viscosidad del gel, ya que el mismo fluye hacia las grietas y fisuras recién formadas. A medida que el líquido discurre hacia el interior de la fractura, proporciona un agente de sostén (por ejemplo, pequeñas partículas de arena, cerámica u otros materiales duros). Una vez que se retira la fuerza de bombeo del líquido de fractura, el agente de sostén permanece en las fracturas, lo que evita que se cierren. A continuación, se extrae el líquido de fractura de la perforación de pozo y el mismo se prepara para la extracción de cantidades adicionales de hidrocarburos. La tecnología más antigua utiliza polímeros de polisacáridos para formar los geles acuosos utilizados como líquidos de fractura. A menudo, dichos geles de polisacáridos se reticulan utilizando aditivos tales como titanatos, circonatos o boratos. Normalmente, una vez completado el proceso de fractura, estos geles requieren un proceso independiente para eliminarlos de la perforación de pozo, lo que suele requerir una cantidad significativa de tiempo y sustancias químicas de tratamiento de pozos adicionales. Además, rara vez se consigue la eliminación completa del 2 E06844281 25-10-2011   gel polimérico y el polímero que permanece dentro de la perforación de pozo puede obstruir los poros de la formación rocosa, impidiendo que los hidrocarburos fluyan a través de los poros y desde los mismos. Los gelificantes no poliméricos (NPG) constituyen desarrollos tecnológicos más recientes que ofrecen alternativas a los geles de polisacáridos. Los NPG son tensioactivos y, por lo general, son compuestos de amonio cuaternario (catiónicos) o compuestos anfóteros. Los NPG particularmente deseables forman soluciones viscoelásticas (VES), ya que ciertas propiedades de las VES se han revelado útiles en los procesos de estimulación de pozos. Una de estas propiedades es la capacidad de las VES para aceptar agente de sostén a viscosidades menores que una solución polimérica. Otra propiedad útil es la reducción de la fricción entre el líquido en movimiento y las superficies en contacto con el mismo. Una característica especialmente útil de los geles VES consiste en que, al entrar en contacto con los hidrocarburos, se rompen y experimentan una disminución brusca de la viscosidad. A menor viscosidad, la extracción del líquido de fractura de la perforación de pozo no requiere sustancias químicas de tratamiento de pozos adicionales y conlleva menos tiempo y equipos que los gelificantes poliméricos. Los geles tensioactivos NPG también se pueden romper por otros medios. Además, a diferencia de los gelificantes de polisacáridos, los NPG tienen una tendencia significativamente menor a obstruir los poros productores de hidrocarburos en la formación subterránea. Los NPG también son útiles en otras aplicaciones de tratamiento de pozos. Por ejemplo, pueden reducir la pérdida de líquido de fractura en las formaciones subterráneas; reducir la producción de agua de los pozos; formar geles para la limpieza de la perforación de pozo; y reducir la fricción entre las soluciones que fluyen y los objetos sólidos. La aplicación de tensioactivos viscoelásticos en líquidos espumados y no espumados utilizada para fracturar formaciones subterráneas ha sido descrita en diversas patentes, por ejemplo en el documento EP 0 835 983 B1, de Brown et al, presentada el 17 de diciembre de 2003; la patente US nº 5.258.137, de Bonekamp et al, presentada el 2 de noviembre de 1993; la patente US nº 5.551.516, de Norman et al, presentada el 3 de septiembre de 1996; la patente US nº 5.964.295, de Brown et al, presentada el 12 de octubre de 1999; y la patente US nº 5.979.557, de Card et al, presentada el 16 junio 1999. La utilización de tensioactivos viscoelásticos en tratamientos de cierre de agua y acidificación selectiva se describe en la solicitud de patente británica GB 2332224 A, de Jones et al, publicada el 16 de junio de 1999; y en Chang F. F., Love T., Affeld C. J., Blevins J. B., Thomas R. L. y Fu D. K., Case study of a novel acid diversion technique in carbonate reservoirs, Society of Petroleum Engineers, 56529, (1999). Se pueden encontrar desarrollos más recientes en este campo en la publicación de solicitud de patente US 2004/0102330 A1, de Zhou et al, publicada el 27 de mayo de 2004, que describe tensioactivos VES monoméricos disociables; y la publicación de solicitud de patente US 2004/0067855 A1, de Hughes et al, publicada el 8 de abril de 2004, que describe tensioactivos VES aniónicos o catiónicos oligoméricos (incluidas formas diméricas y triméricas). Los NPG catiónicos convencionales utilizados en el campo de la extracción de hidrocarburos utilizan alquilaminas con una única cadena de carbonos hidrofóbica. Para que sean útiles en aplicaciones de fractura, las cadenas... [Seguir leyendo]

1. Utilización de una composición viscoelástica para el tratamiento de perforaciones de pozo, comprendiendo dicha composición agua y por lo menos un compuesto de amonio cuaternario policatiónico para controlar la viscoelasticidad de la composición, en la que dicho por lo menos un compuesto de amonio cuaternario policatiónico comprende un compuesto bis-cuaternario que presenta la fórmula general siguiente: en la que R2, R3, R4 y R5 son miembros seleccionados independientemente de entre el grupo constituido por: (a) grupos hidrocarbilo que presentan de 1 a 4 átomos de carbono; y (b) grupos hidrocarbilo sustituidos que presentan de 1 a 4 átomos de carbono; o alternativamente en la que R2 y R3 son miembros de un anillo heterocíclico, y R4 y R5 son miembros de un anillo heterocíclico diferente o se seleccionan independientemente de entre el grupo (a), tal como se ha definido anteriormente, o el grupo (b), tal como se ha definido anteriormente; en la que R7 se selecciona de entre el grupo constituido por grupos hidrocarbilo sustituidos que presentan de 2 a 30 átomos de carbono y que presentan uno o más sustituyentes seleccionados de entre el grupo constituido por hidroxilo, alcoxi, ariloxi, éster de carbonato, carbamato, ácido sulfónico, sulfonato, ácido fosfínico, fosfinato, ácido fosforoso, fosfito, ácido fosfórico, fosfato, fosfonato y combinaciones de los mismos; en la que R1 y R6 se seleccionan independientemente de entre (c) grupos hidrocarbilo que presentan de 13 a 40 átomos de carbono o grupos hidrocarbilo sustituidos que presentan de 13 a 40 átomos de carbono, en la que los grupos hidrocarbilo o grupos hidrocarbilo sustituidos del grupo (c) comprenden carboxamidas, carboximidas, policarboxamidas, policarboximidas, carboxamidinas, carboximidinas, ésteres carboxílicos, ésteres policarboxílicos, ácidos carboxílicos, ácidos policarboxílicos, carboxilatos, policarboxilatos o combinaciones de los mismos; y en la que A1 - y A2 - se seleccionan independientemente de entre el grupo constituido por: (i) iones inorgánicos cargados negativamente; (ii) moléculas orgánicas con uno o más grupos funcionales cargados negativamente; y (iii) grupos funcionales cargados negativamente que forman parte de R1, R2, R3, R4, R5, R6 o R7. 2. Utilización según la reivindicación 1, en la que R2 y R3 son miembros de un anillo heterocíclico, en la que el anillo heterocíclico contiene 5 ó 6 átomos de carbono. 3. Utilización según la reivindicación 2, en la que R4 y R5 son miembros de un anillo heterocíclico, en la que el anillo heterocíclico contiene 5 ó 6 átomos de carbono. 4. Utilización según la reivindicación 1, en la que por lo menos uno de entre R1 o R6 comprende además un anillo ciclohidrocarbilo o un anillo heterocíclico. 5. Utilización según la reivindicación 1, en la que dicho por lo menos un compuesto de amonio cuaternario policatiónico es inferior a 10% en peso sobre la base del peso total de la composición. 6. Utilización según la reivindicación 1, en la que la composición mantiene la viscoelasticidad a una temperatura superior a 110ºC. 7. Utilización según la reivindicación 1, en la que los grupos hidrocarbilo sustituidos del grupo (b) presentan uno o más sustituyentes de entre hidroxilo, alcoxi, ariloxi, éster de carbonato, carbamato, sulfonato, fosfinato, fosfito, fosfato, fosfonato y combinaciones de los mismos. 8. Utilización según la reivindicación 1, en la que por lo menos uno de entre R1 o R6 es obtenido a partir de un ácido carboxílico que presenta de 13 a 40 átomos de carbono. 36 E06844281 25-10-2011   9. Utilización según la reivindicación 1, en la que R7 es hidrófilo. 10. Utilización según la reivindicación 1, en la que R7 comprende grupos hidrocarbilo sustituidos que presentan de 3 a 8 átomos de carbono. 11. Utilización según la reivindicación 1, en la que R7 comprende grupos hidrocarbilo sustituidos que presentan de 9 a 21 átomos de carbono. 12. Utilización según la reivindicación 11, en la que R7 presenta una configuración que comprende un anillo. 13. Utilización según la reivindicación 1, en la que la composición comprende además por lo menos un aditivo seleccionado de entre el grupo constituido por sales inorgánicas, ácidos orgánicos, sales de ácidos orgánicos, poliácidos, sales de poliácidos, diácidos, sales de diácidos, tensioactivos aniónicos, hidrotropos aniónicos y combinaciones de los mismos. 14. Utilización según la reivindicación 13, en la que la sal inorgánica se selecciona de entre el grupo constituido por cloruro de sodio, cloruro de potasio, cloruro de amonio, cloruro de calcio, bromuro de sodio, bromuro de calcio, bromuro de cinc, formiato de potasio, cloruro de cesio, bromuro de cesio y combinaciones de los mismos. 37 E06844281 25-10-2011   38 E06844281 25-10-2011   39 E06844281 25-10-2011   E06844281 25-10-2011   41 E06844281 25-10-2011   42 E06844281 25-10-2011   43 E06844281 25-10-2011   44 E06844281 25-10-2011   E06844281 25-10-2011   46 E06844281 25-10-2011   47 E06844281 25-10-2011   48 E06844281 25-10-2011   49 E06844281 25-10-2011   E06844281 25-10-2011   51 E06844281 25-10-2011   52 E06844281 25-10-2011