Aditivos de función dual para mejorar el control de perdida de fluido y estabilizar fluidos de tensioactivo viscoelástico.

Un fluido de tensioactivo viscoelástico que comprende un fluido de base acuosa,

un tensioactivo viscoelástico y un aditivo de función dual que comprende un componente de jabón, y en el que al menos una parte del componente de jabón se disuelve en el fluido de tensioactivo viscoelástico, y al menos una parte del componente de jabón no se disuelve en el fluido de tensioactivo viscoelástico, en el que dicha parte del componente de jabón que no se disuelve en el tensioactivo viscoelástico se encuentra presente en una cantidad por encima de 599 g/m3 (5 libras por cada mil galones) del fluido de tensioactivo viscoelástico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2007/004710.

Solicitante: HALLIBURTON ENERGY SERVICES, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: P.O. BOX 1431 DUNCAN, OK 73533 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: WELTON,Thomas D, McMECHAN,David Eugene, BRYANT,Jason E.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C09K8/76 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09K SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE SUSTANCIAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09K 8/00 Composiciones para la perforación de orificios o pozos; Composiciones para el tratamiento de orificios o pozos, p. ej. para las operaciones de terminación o de reparación. › para la prevención o reducción de pérdidas de fluido.

PDF original: ES-2378579_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Aditivos de función dual para mejorar el control de pérdida de fluido y estabilizar fluidos de tensioactivo viscoelástico La presente invención se refiere a fluidos de tensioactivo viscoelástico útiles en operaciones subterráneas, y más particularmente, a aditivos de función dual que mejoran el control de pérdida de fluido y la estabilidad de los fluidos de tensioactivo viscoelástico y a sus métodos asociados de uso .

Los fluidos de tratamiento se pueden usar en una variedad de tratamientos subterráneos, incluyendo, pero sin limitarse a, tratamientos de estímulo y tratamientos de control de arenas. Según se usa en el presente documento, el término "tratamiento" o "tratar" se refiere a cualquier operación subterránea que usa un fluido junto con una función deseada y/o para un fin deseado. Los términos "tratamiento" y "tratar", según se usan en el presente documento, no implican ninguna acción particular por parte del fluido o de algunos de sus componentes. Estas operaciones subterráneas incluyen, pero sin limitarse a, tratamientos hidráulicos de fracturación, tratamientos de acidificación, tratamientos de filtro de grava, tratamientos de control de arenas y similares.

El hecho de mantener la viscosidad suficiente en los fluidos de tratamiento usados en estas operaciones es importante por un número de motivos. Mantener la viscosidad suficiente es importante para la fracturación y los tratamientos de control de arenas para el transporte de partículas y/o con el fin de crear o mejorar la amplitud de fractura. De igual forma, el hecho de mantener una viscosidad suficiente puede resultar importante para controlar y/o reducir la pérdida de fluido hacia el interior de la formación. Al mismo tiempo, al tiempo que se mantienen la viscosidad suficiente del fluido de tratamiento, con frecuencia, resulta también deseable mantener la viscosidad del fluido de tratamiento de tal forma que ésta se pueda reducir fácilmente en un momento particular, entre otros, para la posterior recuperación de fluidos a partir de la formación.

Para proporcionar la viscosidad deseada, se añaden comúnmente agentes poliméricos de formación de gel a los fluidos de tratamiento. La expresión "agente de formación de gel" se define en el presente documento de forma que incluye cualquier sustancia que sea capaz de aumentar la viscosidad del fluido, por ejemplo, mediante la formación de un gel. Ejemplos de agentes poliméricos de formación de gel usados comúnmente incluyen, pero no se limitan a, gomas guar y sus derivados, derivados de celulosa, biopolímeros y similares. Para aumentar más la viscosidad del fluido de tratamiento, con frecuencia el agente polimérico de formación de gel se somete a reticulación con el uso de un agente de reticulación. Los fluidos de tratamiento que comprenden agentes de formación de gel también pueden exhibir propiedades elásticas y/o viscoelásticas, en las que se pueden romper y re-formar las reticulaciones entre las moléculas del agente de formación de gel, permitiendo que la viscosidad del fluido varíe con determinadas condiciones tales como temperatura, pH y similares.

No obstante, el uso de agentes poliméricos de formación de gel, puede resultar problemático. Por ejemplo, los agentes de formación de gel pueden dejar un residuo de gel no deseado en la formación subterránea una vez que han sido utilizados, lo que puede tener un efecto sobre la permeabilidad de la formación. Como resultado de ello, pueden ser necesarias operaciones costosas de reparación con el fin de limpiar la cara de la fractura y el muro de sostén. Se han empleado fluidos de tratamiento con forma de espuma y fluidos de tratamiento basados en emulsiones para minimizar el daño residual, pero el resultado ha sido un coste y complejidad mayores.

Con el fin de solucionar los problemas asociados a los agentes poliméricos de formación de gel, se han usado 45 algunos tensioactivos como agentes de formación de gel. Se entiende bien que, cuando se mezclan con un fluido en una concentración por encima de la concentración de micela crítica, las moléculas (o los iones) de los tensioactivos se pueden asociar para formar micelas. El término "micela" se define de manera que incluye cualquier estructura que minimice el contacto entre la parte liófoba ("que repele el disolvente") de la molécula de tensioactivo y el disolvente, por ejemplo, mediante la agregación de las moléculas de tensioactivo para dar lugar a estructuras tales como 50 esferas, cilindros o láminas, en las que las partes liófobas se encuentran en el interior de la estructura de agregado y las partes liófilas ("que atraen al disolventes") se encuentran sobre el exterior de la estructura. Estas micelas pueden funcionar, entre otros fines, para estabilizar las emulsiones, romper las emulsiones, estabilizar la espuma, modificar la humectabilidad de la superficie, disolver determinados materiales y/o reducir la tensión superficial.

55 Cuando se usa un agente de formación de gel, las moléculas (o los iones) de los tensioactivos se asocian para formar micelas de una estructura micelar concreta (por ejemplo, de tipo bastoncillo, de tipo lombriz, vesículas, etc., que son denominadas en el presente documento "micelas generadoras de viscosidad") que, en determinadas condiciones (por ejemplo, concentración, fuerza iónica del fluido, etc) son capaces, entre otros, de conferir una mayor viscosidad a un fluido particular y/o de formar un gel. Determinadas micelas generadoras de viscosidad 60 pueden conferir una mayor viscosidad al fluido de manera tal que el fluido exhiba una comportamiento viscoelástico (por ejemplo, propiedades reductoras de cizalla) debido, al menos en parte, a la asociación de las moléculas de tensioactivo contenidas en el interior. Según se usa en el presente documento, la expresión "tensioactivo viscoelástico" se refiere a tensioactivos que confieren o que son capaces de conferir un comportamiento viscoelástico al fluido debido, al menos en parte, a la asociación de las moléculas de tensioactivo para formar micelas generadoras de viscosidad. Además, debido a que las micelas generadoras de viscosidad pueden ser sensibles a los hidrocarburos, se puede reducir la viscosidad de estos fluidos de tensioactivo tras la introducción en la formación subterránea sin necesidad de determinados tipos de agentes de ruptura de gel (por ejemplo, oxidantes) . El término "agente de ruptura" se define en el presente documento de manera que incluye cualquier substancia que sea capaz de reducir la viscosidad del fluido. Esto puede permitir la retro-producción de una parte importante de los fluidos de tensioactivo a partir de la formación sin necesidad de costos tratamientos reparadores. Además, puede ser que estos tensioactivos viscoelásticos no dejen el residuo de gel no deseado en la formación subterránea que aparece cuando se usan agentes poliméricos de formación de gel, reduciendo o aliviando la necesidad de costosas operaciones reparadoras.

No obstante, el uso de fluidos de tensioactivo viscoelástico puede resultar problemático en determinadas formaciones subterráneas que exhiben temperaturas elevadas (por ejemplo, por encima de aproximadamente 200 oF, 93, 3 oC) . Muchos fluidos de de tensioactivo viscoelástico se vuelven inestables a estas temperaturas, lo que reduce la viscosidad del fluido. Además, la estabilidad de las micelas generadoras de viscosidad en los fluidos de tensioactivo viscoelástico puede ser extremadamente sensible a varias condiciones (por ejemplo, temperatura, pH, presencia de otros aditivos en el fluido, composición de la formación subterránea, etc.) y de este modo la inclusión de otros aditivos en el fluido de tensioactivo viscoelástico que son necesarios para un tratamiento concreto que usa ese fluido, puede afectar negativamente a las propiedades reológicas (por ejemplo, viscosidad) del fluido. La incapacidad para mantener un nivel deseado de viscosidad a temperaturas elevadas, entre otros problemas, puede aumentar la pérdida de fluido y disminuir la capacidad del fluido para suspender y/o transportar materiales en forma de partículas.

Se usan numerosos aditivos en la técnica para contribuir al control de la pérdida de fluido en operaciones subterráneas. También se usan numerosos aditivos en la técnica para mantener la estabilidad y/o la viscosidad del 25 fluido de tratamiento a temperaturas elevadas. No obstante, el uso de estos aditivos convencionales puede dar lugar a otros problemas. En primer lugar, la necesidad tanto de un aditivo para el control de la pérdida de fluido como de un aditivo estabilizador o generador de viscosidad en el fluido de tratamiento puede aumentar la complejidad y el coste del... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un fluido de tensioactivo viscoelástico que comprende un fluido de base acuosa, un tensioactivo viscoelástico y un aditivo de función dual que comprende un componente de jabón, y en el que al menos una parte del componente de jabón se disuelve en el fluido de tensioactivo viscoelástico, y al menos una parte del componente de jabón no se disuelve en el fluido de tensioactivo viscoelástico, en el que dicha parte del componente de jabón que no se disuelve en el tensioactivo viscoelástico se encuentra presente en una cantidad por encima de 599 g/m3 (5 libras por cada mil galones) del fluido de tensioactivo viscoelástico.

2. El fluido de tensioactivo viscoelástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el componente de jabón es: un ácido carboxílico de cadena larga o una de sus sales; o se escoge entre el grupo que consiste en estearato de sodio, estearato de potasio, estearato de amonio, oleato de sodio, oleato de potasio, oleato de amonio, laurato de sodio, laurato de potasio, miristato de sodio, miristato de potasio, ricinoleato de sodio, ricinoleato de potasio, palmitato de sodio, palmitato de potasio, caprilato de calcio, caprilato de sodio, caprilato de potasio, behenato de sodio, behenato de potasio, behenato de amonio, ácido 4, 7, 10, 13, 16, 19-docosahexanoico, ácido 4, 7, 10, 13, 16-docosapentanoico, ácido 5, 8, 11, 14, 17-eicosapentanoico, ácido 5, 8, 11, 14-eicosatetranoico, ácido 5, 8, 11-eicosatrienoico, ácido 6, 9, 12, 15-octadecatetranoico, ácido 7, 10, 13, 16, 19-docosapentanoico, ácido 7, 10, 13, 16-docosaietetranoico, ácido 8, 11, 14, 17-eicosatetranoico, ácido 8, 11, 14-eicosatrienoico, ácido behénico, ácido cáprico, ácido caprílico, ácido cis11-docosenoico, ácido 11-eicosenoico, ácido cis-11-octadecenoico, ácido cis-15-tetracosenoico, ácido cis-4

decenoico, ácido cis-4-dodecenoico, ácido cis-4-tetradecenoico, ácido cis-5-lauroleico, ácido cis-5-tetradecenoico, ácido cis-6-octadecenoico, ácido cis-9-decenoico, ácido cis-9-dodecenoico, ácido cis-9-eicosenoico, ácido cis-9hexadecenoico, ácido cis-9-tetradecenoico, ácido cis-tetracosenoico, ácido caprílico, ácido decenoico, ácido dihidroxiesteárico, ácido docosadienoico, ácido docosahexanoico, ácido docosapentanoico, ácido dotriacontanoico, ácido eicosadienoico, ácido eicosanoico, ácido eicosapentanoico, ácido eicosatetranoico, ácido eicosatrienoico, ácido eicosenoico, ácido erúcico, ácido heptadecanoico, ácido heptadecenoico, ácido hexacosanoico, ácido hexadecadienoico, ácido hexadecenoico, ácido laurico, ácido linoleico, ácido linolénico, ácido mirístico, ácido nonadecanoico, ácido nonanoico, ácido octacosanoico, ácido octadecatetranoico, ácido octadecatrienoico, ácido oleico, ácido palmítico, ácido pentadecanoico, ácido pentadecenoico, ácido pentatriacontanoico, ácido ricinoleico, ácido esteárico, ácido tetracosanoico, ácido tetradecenoico, ácido tetratriacontanoico, ácido triacontanoico, ácido tridecanoico, ácido tritriacontanoico, sus derivados y sus combinaciones; o se escoge entre el grupo que consisten en behenato de sodio, behenato de potasio, behenato de amonio y sus combinaciones.

3. El fluido de tensioactivo viscoelástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el tensioactivo viscoelástico se escoge entre el grupo que consiste en sulfonatos de éster de metilo, queratina hidrolizada, sulfosuccinatos, tauratos, óxidos de amina, amidas etoxiladas, ácidos grasos alcoxilados, alcoholes alcoxilados, aminas grasas etoxiladas, aminas de alquilo etoxiladas, betaínas, betaínas modificadas, alquilamidobetaínas, compuestos de amonio cuaternarios, sus derivados y sus combinaciones.

4. El fluido de tensioactivo viscoelástico de la reivindicación 1, en el que el fluido de tensioactivo viscoelástico se 40 encuentra libre de aditivos adicionales de control de la pérdida de fluido y/o de estabilizadores de gel.

5. El fluido de tensioactivo viscoelástico de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende un aditivo que se escoge entre el grupo que consiste en sales, co-tensioactivos, ácidos, aditivos adicionales de control de la pérdida de fluido, gas, nitrógeno, dióxido de carbono, agentes de modificación de superficie, agentes adherentes, 45 agentes de formación de espuma, inhibidores de corrosión, inhibidores de incrustación, catalizadores, agentes de control de arcilla, biocidas, agentes de reducción de fricción, agentes anti-espumantes, agentes ligantes, dispersantes, floculantes, eliminadores de H2S, eliminadores de CO2, eliminadores de oxígeno, lubricantes, agentes de generación de viscosidad, agentes de ruptura, agentes lastrantes, modificadores de permeabilidad relativa, resinas, materiales particulados, agentes humectantes, agentes mejoradores de revestimiento, sus derivados y sus

50 combinaciones.

6. El fluido de acuerdo con la reivindicación 1 que además comprende una pluralidad de partículas de sostén.

7. El fluido de acuerdo con la reivindicación 6 en el que el fluido se encuentra libre de aditivos adicionales de control 55 de la pérdida de fluido y/o de estabilizadores de gel.

8. Un método que comprende:

proporcionar un fluido de tensioactivo viscoelástico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1

60 a 4; e introducir el fluido de tensioactivo viscoelástico en el interior de al menos una parte de la formación subterránea.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la temperatura en al menos una parte de la formación

subterránea se encuentra por encima de 200 oF (93 oC) .

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, que además comprende permitir que el componente de jabón del fluido de tensioactivo viscoelástico se disipe y/o se disuelva en el fluido de tensioactivo viscoelástico.

 

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