Composiciones para la reducción de la viscosidad del petróleo por emisión de gas para estimular la capa productiva de un yacimiento de petróleo.

Sistema químico para el tratamiento térmico de un yacimiento petrolífero por iniciación de una reacción químicaen una zona productiva de dicho yacimiento de petróleo,

de manera que dicho sistema químico comprende, comomínimo, las dos composiciones siguientes:

una composición que genera un gas térmico (TGEC) que es una solución acuosa o suspensión que comprende,como mínimo, un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en nitrato de hidrazina, nitratos de 1,1-diC2-6 alquil hidrazina y nitratos de 1,2-di-C2-6 alquil hidrazina tales como nitrato de 1,1-dimetil hidrazina o nitrato de1,2-dimetil hidrazina, nitrato de guanidina, aducto de ácido nítrico y formamida, aducto de ácido nítrico yacetamida, aducto de ácido nítrico y acetonitrilo, aducto de ácido nítrico y urea, nitrato amónico, nitrato potásico,nitrato sódico, nitrato cálcico, nitratos de mono, di y tri C1-5 alquilamina, nitratos de mono, di y tri C1-5alcanolamina, mono y di nitratos de C2-6 alquilen diamina y polinitratos de poli C1-5 alquilen poliamina; y

un estabilizante iniciador de la reacción (RIS) que es una solución líquida o suspensión líquida y que comprende,como mínimo, un compuesto seleccionado del grupo que consiste en:

- borhidruros metálicos MBH4, en los que M es Li, Na ó K;

- aminoboranos (R1R2R3)N·BH3, en el que R1, R2, R3 son independientemente hidrógeno o C1-10 alquilo, o en elque R1 es un arilo o piridina con hasta 10 átomos de carbono y R1 y R3 son hidrógeno;

- dialquilaluminatos MAIH2R1R2, en la que M es Li, Na ó K, y R1 yR2 son independientemente C1-10 alquilo;

- aminoalanos (R1R2R3)N·AIH3, en la que R1, R2 y R3 son independientemente hidrógeno o C1-10 alquilo; y

- aluminio o aleaciones de aluminio con magnesio.

en los que los TGEC ó RIS contienen adicionalmente una o varias sales solubles de Mn, Fe, Cr, Co, Ni ó V.

Composiciones para la reducción de la viscosidad del petróleo por emisión de gas para estimular la capa productiva de un yacimiento de petróleo 5 Antecedentes de la invención La invención está dirigida a un sistema químico de composiciones para la emisión de gases y disminución de la viscosidad (GEOVDC) para estimular la capa productiva de un yacimiento de petróleo, es decir, composiciones para el tratamiento termoquímico de un yacimiento de petróleo, más específicamente para iniciar una reacción química en la zona de la capa productiva del yacimiento de petróleo para producir calor y emitir gases de manera que se mejore la extracción del petróleo. La invención está dirigida además a un procedimiento para el tratamiento termoquímico de un yacimiento de petróleo por medio de este sistema químico.

La extracción de petróleo de un yacimiento de petróleo empieza habitualmente con procedimientos de recuperación que utilizan presión subterránea en el yacimiento del petróleo, que obligarán al petróleo a subir a la superficie. A lo largo de la vida del pozo de petróleo la presión disminuye y se hace necesario utilizar otros procedimientos de extracción, tales como la utilización de bombas o la inyección de agua, gas natural u otros gases en el pozo de petróleo para impulsar el petróleo a la superficie. Cuando estos procedimientos de recuperación ya no son eficaces, el yacimiento de petróleo contiene habitualmente considerables cantidades de petróleo encerrados en pequeñas cavidades o poros de las rocas o formaciones de arena.

Para recuperar también estas cantidades restantes de petróleo, se han utilizado procedimientos terciarios de recuperación de petróleo que principalmente tienen el objetivo de reducir la viscosidad del petróleo. Un procedimiento habitual consiste en inyectar vapor caliente en el pozo de petróleo para calentarlo y reducir, por lo tanto, su viscosidad. No obstante, este procedimiento es eficiente solamente hasta una profundidad aproximada de 1 km, puesto que de otra manera el vapor caliente se enfría en su descenso antes de alcanzar la zona productiva. Además, con este procedimiento son necesarios de 3 a 5 meses de inyección de vapor caliente para calentar la zona productiva. De manera alternativa, se pueden inyectar tensoactivos o disolventes en el pozo de petróleo para lixiviar el petróleo. Estos procedimientos, no obstante, tienen la desventaja de que el petróleo extraído estará contaminado por estos productos químicos, de manera que son necesarios esfuerzos y costes adicionales para recuperar el petróleo.

Un procedimiento terciario adicional para la recuperación de petróleo se caracteriza por el hecho de que se inicia una reacción química en la zona productiva del yacimiento de petróleo para producir gases calientes que calientan el petróleo en dicha zona productiva para reducir su viscosidad y favorecer la recuperación del petróleo al incrementar la presión en el pozo de petróleo.

En las solicitudes rusas de patente RU 2 100 583 C1, RU 2 126 084 C1 y RU 2 153 065 C1 se dan a conocer composiciones de combustibles y oxidantes (FOC) que son capaces de producir gases calientes después de iniciar una reacción química. Estas composiciones están destinadas a ser introducidas en el pozo de petróleo de un yacimiento petrolífero para un tratamiento termoquímico de la zona productiva. Estas composiciones químicas son soluciones acuosas que contienen grandes cantidades que llegan al 60% de la masa o superiores de nitrato amónico, NH4NO3. Los otros componentes de estos FOC son, por ejemplo, glicerina, ácido nítrico, carbamida,

permanganato potásico, ácido acético, metacarboran isopropilo y acetilsalicilato. Después de la inyección del FOC en el pozo de petróleo, se inicia la combustión provocando la explosión de una espoleta. La descomposición de 1 kg de FOC tiene como resultado la emisión de una cantidad de calor aproximada de 500-1000 kcal.

Estos FOC contienen un exceso de oxígeno y, por lo tanto, tienen un carácter sustancialmente oxidante, de manera que con la mezcla de petróleo se crea una composición explosiva. Además, las soluciones acuosas que contienen cantidades grandes de nitrato amónico son explosivas si el contenido de agua se encuentra por debajo de una cantidad crítica de aproximadamente 16-18 % de la masa. Por lo tanto, a efectos de seguridad en la manipulación de dichas composiciones, el contenido de agua se encuentra por encima del 26-28% de la masa. No obstante, al incrementar el contenido de agua se hace cada vez más difícil conseguir una reacción estable con una alta emisión 55 de calor.

En el documento RU 2 194 156 C1, el FOC contiene principalmente el producto de reacción de ácido nítrico con una alcanolamina, alquil amina o alquil poliamina y hasta 2, 0 a 35, 0 % de la masa de un nitrato inorgánico, tal como nitrato amónico, nitrato potásico, nitrato sódico o nitrato cálcico. Con esta composición se ha conseguido una manipulación más segura, dado que la cantidad de nitrato amónico se puedo reducir sustancialmente.

El documento US 6488086 B1 da a conocer el tratamiento térmico químico de una formación productiva que comporta el bombeo de un compuesto oxidante de combustible (COC) en una zona de tratamiento de la formación productiva e introduciendo un iniciador de la combustión en la zona de tratamiento. El iniciador de la combustión es 65 una composición sólida o líquida que tiene una base compuesta de un hidruro metálico y/o un hidruro metálico de un metaloide.

No obstante, con la forma habitual de ignición del FOC por medio de la explosión de una espoleta, a efectos de seguridad, se puede poner en ignición solamente una masa máxima de 1 a 2 toneladas. Después de la 5 descomposición del FOC, facilitado con una masa de 1 a 2 toneladas, se tiene que repetir toda la operación de suministro de FOC y de inserción de una carga de inicio, de manera que en un pozo de petróleo con una profundidad de 1 a 2 km no se pueden hacer reaccionar pro día más de unas 10 toneladas de FOC. Si la profundidad del pozo de petróleo es de 3 a 4 km, la cantidad de FOC a reaccionar por día con este procedimiento disminuye aproximadamente a unas 5 toneladas. Por lo tanto, la magnitud del calentamiento de la zona productiva y,

por lo tanto, la eficacia de este procedimiento son limitadas.

Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención dar a conocer materiales mejorados y un procedimiento mejorado para superar las limitaciones de la técnica anterior, incrementando considerablemente la cantidad de calor generado en la zona productiva de un pozo de petróleo, permitiendo de esta manera una exploración rentable de las reservas de petróleo.

Resumen de la invención El objetivo antes mencionado es solucionado al prever un sistema químico para tratamiento térmico de una reserva de petróleo al iniciar una reacción química en una zona productiva del yacimiento de petróleo, en el que el sistema químico comprende, como mínimo, las dos composiciones siguientes:

una composición que genera un gas térmico (TGEC) , que es una solución acuosa o suspensión que comprende, como mínimo, un compuesto seleccionado del grupo que consiste en nitrato de hidrazina, nitratos de 1, 1-di C2-6

alquil hidrazinas y nitrato de 1, 2-di C2-6 alquil hidrazinas, tal como nitrato de 1, 1-dimetil hidrazina o nitrato de 1, 2-dimetil hidrazina, nitrato de guanidina, aducto ácido nítrico y formamida, aducto de ácido nítrico y acetamida, aducto de ácido nítrico y acetonitrilo, aducto de ácido nítrico y urea, nitrato amónico, nitrato potásico, nitrato sódico, nitrato cálcico, nitratos de mono, di y tri C1-5 alquil amina, nitratos de mono, di y tri C1-5 alcanol amina, C2-6 alquilen diamina mono y dinitratos y poli C1-5 alquilen poliamina polinitratos; y

un estabilizante iniciador de reacción (RIS) que es un líquido y comprende, como mínimo, compuestos seleccionados entre el grupo que consiste en:

- borohidruros de metal MBH4, en el que M es Li, Na ó K;

- aminoboranos (R1R2R3) N·BH3, en el que R1, R2 y R3 son independientemente hidrógeno o C1-10 alquilo, o en

el que R1 es un arilo o piridina con hasta 10 átomos de carbono y R2 y R3 son hidrógeno; 35 - dialquilaluminatos MAlH2R1R2, en el que M es Li, Na ó K, y R1 y R2 son independientemente C1-10 alquilo;

- aminoalanos (R1R2R3) N·AlH3, en el que R1, R2 y R3 son independientemente hidrógeno o C1-10 alquilo; y

- aluminio o aleaciones de aluminio con magnesio.

En la presente invención se utilizan dos composiciones diferentes para iniciar reacciones químicas en el yacimiento de petróleo, especialmente en la zona productiva del pozo de petróleo. Estas... [Seguir leyendo]

1. Sistema químico para el tratamiento térmico de un yacimiento petrolífero por iniciación de una reacción química en una zona productiva de dicho yacimiento de petróleo, de manera que dicho sistema químico comprende, como 5 mínimo, las dos composiciones siguientes:

una composición que genera un gas térmico (TGEC) que es una solución acuosa o suspensión que comprende, como mínimo, un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en nitrato de hidrazina, nitratos de 1, 1-di C2-6 alquil hidrazina y nitratos de 1, 2-di-C2-6 alquil hidrazina tales como nitrato de 1, 1-dimetil hidrazina o nitrato de 1, 2-dimetil hidrazina, nitrato de guanidina, aducto de ácido nítrico y formamida, aducto de ácido nítrico y acetamida, aducto de ácido nítrico y acetonitrilo, aducto de ácido nítrico y urea, nitrato amónico, nitrato potásico, nitrato sódico, nitrato cálcico, nitratos de mono, di y tri C1-5 alquilamina, nitratos de mono, di y tri C1-5 alcanolamina, mono y di nitratos de C2-6 alquilen diamina y polinitratos de poli C1-5 alquilen poliamina; y

un estabilizante iniciador de la reacción (RIS) que es una solución líquida o suspensión líquida y que comprende, como mínimo, un compuesto seleccionado del grupo que consiste en:

-borhidruros metálicos MBH4, en los que M es Li, Na ó K;

- aminoboranos (R1R2R3) N·BH3, en el que R1, R2, R3 son independientemente hidrógeno o C1-10 alquilo, o en el que R1 es un arilo o piridina con hasta 10 átomos de carbono y R1 y R3 son hidrógeno;

- dialquilaluminatos MAIH2R1R2, en la que M es Li, Na ó K, y R1 yR2 son independientemente C1-10 alquilo;

- aminoalanos (R1R2R3) N·AIH3, en la que R1, R2 y R3 son independientemente hidrógeno o C1-10 alquilo; y

-aluminio o aleaciones de aluminio con magnesio.

en los que los TGEC ó RIS contienen adicionalmente una o varias sales solubles de Mn, Fe, Cr, Co, Ni ó V.

2. Sistema químico, según la reivindicación 1, en el que el TGEC es una solución acuosa o suspensión acuosa que comprende, como mínimo, un compuesto seleccionado de un grupo que consiste en nitrato de hidrazina, nitratos de 1, 1-di C2-6 alquil hidrazina y nitratos de 1, 2-di-C2-6 alquil hidrazina, tales como nitrato de 1, 1-dimetil hidrazina o nitrato de 1, 2-dimetil hidrazina, nitrato de guanidina, aducto de ácido nítrico y formamida, aducto de ácido nítrico y

acetamida, aducto de ácido nítrico y urea y aducto de ácido nítrico y acetonitrilo.

3. Sistema químico, según la reivindicación 1 ó 2, en el que TGEC es un producto de reacción de ácido nítrico con un correspondiente compuesto amino.

4. Sistema químico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el pH del TGEC es aproximadamente 3 a 14.

5. Sistema químico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el RIS es una solución o suspensión

en un disolvente apropiado. 45

6. Sistema químico, según la reivindicación 5, en el que el disolvente para el RIS es agua o un disolvente orgánico seleccionado entre el grupo que consiste en petróleo, ligroína, trementina mineral (“white spirit”) , queroseno y nafta.

7. Sistema químico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el aluminio o las aleaciones de aluminio con magnesio son finamente dispersadas, pirofóricas o granulares.

8. Procedimiento para el tratamiento térmico de un yacimiento de petróleo por iniciación de una reacción química en una zona productiva de dicho yacimiento de petróleo, utilizando un sistema químico que comprende, como mínimo, las dos composiciones siguientes:

una composición que genera gas térmico (TGEC) que es una solución acuosa o suspensión que comprende, como mínimo, un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en nitrato de hidrazina, nitratos de 1, 1-di C2-6 alquil hidrazina y nitratos de 1, 2-di-C2-6 alquil hidrazina, tales como nitrato de 1, 1-dimetil hidrazina o nitrato de 1, 2-dimetil hidrazina, nitrato de guanidina, aducto de ácido nítrico y formamida, aducto de ácido nítrico y acetamida, aducto de ácido nítrico y acetonitrilo, aducto de ácido nítrico y urea, nitrato amónico, nitrato potásico, nitrato sódico, nitrato cálcico, nitratos de mono, di y tri C1-5 alquilamina, nitratos de mono, di y tri C1-5 alcanolamina, mono y di nitratos de C2-6 alquilen diamina y polinitratos de poli C1-5 alquilen poliamina; y

un estabilizante iniciador de la reacción (RIS) que es una solución líquida o suspensión líquida y que comprende, 65 como mínimo, un compuesto seleccionado del grupo que consiste en:

-borhidruros metálicos MBH4, en los que M es Li, Na ó K;

-aminoboranos (R1R2R3) N·BH3, en el que R1, R2, R3 son independientemente hidrógeno o C1-10 alquilo, o en 5 el que R1 es un arilo o piridina con hasta 10 átomos de carbono y R1 y R3 son hidrógeno;

-dialquilaluminatos MAIH2R1R2, en la que M es Li, Na ó K, y R1 yR2 son independientemente C1-10 alquilo;

-aminoalanos (R1R2R3) N·AIH3, en la que R1, R2 y R3 son independientemente hidrógeno o C1-10 alquilo; y 10

- aluminio o aleaciones de aluminio con magnesio.

en el que dicha composición que genera un gas térmico (TGEC) y dicho estabilizante del iniciador de la reacción (RIS) son introducidos separadamente en dicho yacimiento de petróleo y son puestos en contacto en la zona productiva de dicho yacimiento de petróleo para iniciar una reacción química que produce calor y gases, y en el que el TGEC es introducido de manera continua en el yacimiento de petróleo, y el RIS es introducido simultáneamente y de forma continua o intermitente en el yacimiento de petróleo.

9. Procedimiento, según la reivindicación 8, en el que la introducción de TGEC y RIS se efectúa de forma continua 20 durante la reacción química para mantener una reacción continua.

10. Procedimiento, según las reivindicaciones 8 ó 9, en el que el TGEC es una solución o suspensión acuosa que comprende, como mínimo, un compuesto seleccionado del grupo que consiste en nitrato de hidrazina, nitratos de 1, 1-di C2-6 alquil hidrazina y nitratos de 1, 2-di-C2-6 alquil hidrazina, tales como nitrato de 1, 1-dimetil hidrazina o nitrato de 1, 2-dimetil hidrazina, nitrato de guanidina, aducto de ácido nítrico y formamida, aducto de ácido nítrico y acetamida, aducto de ácido nítrico y urea y aducto de ácido nítrico y acetonitrilo.

11. Procedimiento, según las reivindicaciones 8 a 10, en el que el TGEC es el producto de la reacción de ácido nítrico con un correspondiente compuesto amino. 30

12. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que el pH del TGEC es aproximadamente de 3 a 14.

13. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que el RIS es una solución o suspensión 35 en un disolvente apropiado.

14. Procedimiento, según la reivindicación 13, en el que el disolvente para el RIS es agua o un disolvente orgánico seleccionado entre el grupo que consiste en petróleo, ligroína, trementina mineral (“white spirit”) , queroseno y nafta.

15. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, en el que el aluminio o aleaciones de aluminio con magnesio son finamente dispersadas, pirofóricas o granulares.

16. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 15, en el que el TGEC o el RIS contienen adicionalmente una o varias sales solubles de Mn, Fe, Cr, Co, Ni ó V. 45

17. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 16, en el que los TGEC y RIS son bombeados dentro del yacimiento de petróleo con una proporción de unos 4-8 litros por segundo.

18. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 17, que comprende las siguientes etapas:

a) introducir gránulos de aluminio o de una aleación de aluminio y magnesio como RIS en un pozo de petróleo de dicho yacimiento de petróleo manteniendo dicho gránulos en una cámara de reacción situada en el pozo de petróleo;

b) introducir el TGEC en el pozo de petróleo, de manera que establece contacto con dichos gránulos mantenidos en la cámara de reacción para iniciar y mantener una reacción termoquímica que produce calor y gases;

c) hacer pasar los gases calientes producidos hacia dentro de la zona productiva del yacimiento de petróleo;

d) desplazar la reacción termoquímica a la zona productiva del yacimiento de petróleo, permitiendo que dichos gránulos entren en la zona productiva; y

e) establecer contacto de los gránulos en la zona productiva con el TGEC introducido en el pozo de petróleo. 65

19. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que dicha cámara de reacción está situada en la zona productiva o adyacente a la zona productiva del yacimiento de petróleo.

20. Procedimiento, según la reivindicación 18 ó 19, en el que se utiliza como TGEC un aducto de ácido nítrico con 5 urea.

21. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en el que el valor de pH en la cámara de reacción es aproximadamente 3-4 y en el que el gas hidrógeno producido por la reacción termoquímica es oxidado a H2O.

22. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en el que la reacción termoquímica, y por lo tanto, los gránulos, son desplazados hacia dentro de fracturas presentes en la zona de producción forzando los gránulos hacia dentro de las fracturas.

23. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, en el que la reacción termoquímica es desplazada hacia dentro de la zona productiva después de que la zona productiva es calentada hasta unos 300ºC.

24. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, en el que los gránulos de la zona productora establecen contacto adicionalmente con, como mínimo, un agente oxidante fuerte, tal como dicromato potásico 20 K2Cr2O7.

25. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 24, en el que el petróleo del yacimiento de petróleo es sometido a craqueo hidráulico (“hydrocracking”) al incrementar la temperatura a un valor por encima de 300350ºC.

26. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 25, en el que los TGEC y el RIS son introducidos en forma de capas de fluido separadas por capas de un fluido separador.

27. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 17, que comprende las siguientes etapas:

a) introducir gránulos de aluminio o de una aleación de aluminio y magnesio como RIS en un pozo de petróleo de dicho yacimiento de petróleo, manteniendo dicho gránulos en una cámara de reacción situada en el pozo de petróleo;

b) introducir un primer TGEC en el pozo de petróleo, de manera que establece contacto con dichos gránulos mantenidos en dicha primera cámara de reacción para iniciar y mantener una reacción termoquímica que produce energía térmica y calentando las paredes de dicha primera cámara de reacción;

c) introducir un segundo TGEC en el pozo de petróleo, de manera que establece contacto con las paredes 40 calentadas de dicha primera cámara de reacción y entra en ignición;

d) hacer pasar el TGEC en ignición a una segunda cámara de reacción, en la que el TGEC reacciona con producción de calor y gases; y

e) hacer pasar los gases calientes producidos hacia dentro de la zona productiva del yacimiento de petróleo.