BRPI0604762B1 - methods of treating underground formation and facilitating runoff through a conduit - Google Patents

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Rajesh K Saini
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Abstract

métodos de tratar uma formação subterrânea e de facilitar escoamento através de um conduto, composição e fluido de tratamento subterrâneo são proporicionados fluidos de tratamento que compreendem um fluido base e um tensoativo à base de ortoéster. em algumas circunstâncias, o fluido de tratamento pode possuir um ph de cerca de 8,5 ou acima. são proporcionados também fluidos de tratamento emulsificados que compreendem uma fase oleaginosa, uma fase aquosa possuindo um ph de cerca de 8,5 ou acima, e um tensoativo à base de ortoéster. são proporcionados ainda métodos para uso do fluido de tratamento e métodos para facilitar o escoamento através de um conduto.Methods of treating an underground formation and facilitating flow through an underground conduit, composition and treatment fluid are provided treatment fluids comprising a base fluid and an orthoester-based surfactant. In some circumstances, the treatment fluid may have a pH of about 8.5 or above. Also provided are emulsified treatment fluids comprising an oleaginous phase, an aqueous phase having a pH of about 8.5 or above, and an orthoester-based surfactant. Also provided are methods for using the treatment fluid and methods for facilitating flow through a conduit.

Description

“MÉTODOS DE TRATAR UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA E DE FACILITAR ESCOAMENTO ATRAVÉS DE UM CONDUTO” FUNDAMENTOS A presente invenção está relacionada a tensoativos à base de ortoéster. De modo mais particular, a presente invenção está relacionada a fluidos de tratamento compreendendo tensoativos à base de ortoéster e a métodos associados."Methods of Treating Underground Formation and Facilitating Flow Through a Conduct" BACKGROUND The present invention relates to orthoester-based surfactants. More particularly, the present invention relates to treatment fluids comprising orthoester-based surfactants and associated methods.

Os tensoativos podem ser usados em uma grande variedade de aplicações. Essas aplicações podem ser acima ou abaixo do solo, como por exemplo, em uma formação subterrânea penetrada por um furo de poço. Quando usado em aplicações acima do solo, os tensoativos podem ser usados, por exemplo, para emulsificar um fluido oleaginoso (por exemplo, um óleo pesado) para facilitar o transporte em um oleoduto. Os tensoativos podem ser usados também em aplicações subterrâneas, como por exemplo, em operações de perfuração, tratamentos de estímulo (por exemplo, tratamento de fraturamento), limpeza de furos de poços, varreduras viscosas, e operações de complementação (por exemplo, tratamentos para controle de areia, compactação de cascalho). Nessas aplicações, os tensoativos podem ser usados para numerosas finalidades, incluindo o uso como agentes emulsificantes, agentes não-emulsificantes, agentes espumantes, agentes removedores de espuma, dispersantes, agentes umectantes, e similares.Surfactants can be used in a wide variety of applications. These applications may be above or below ground, for example in an underground formation penetrated by a wellbore. When used in above-ground applications, surfactants may be used, for example, to emulsify an oilseed fluid (eg, a heavy oil) to facilitate transport in an oil pipeline. Surfactants can also be used in underground applications such as drilling operations, stimulus treatments (eg fracture treatment), well hole cleaning, viscous sweeping, and complementing operations (eg treatment for sand control, gravel compaction). In such applications, surfactants may be used for numerous purposes, including use as emulsifying agents, non-emulsifying agents, foaming agents, foaming agents, dispersants, wetting agents, and the like.

Embora uma grande variedade de tensoativos tenha sido usada em aplicações subterrâneas, problemas têm sido associados com seu uso. Por exemplo, determinados tensoativos usados até o presente podem apresentar características ambientais indesejáveis e/ou podem ser limitados por rígidas restrições ambientais em determinadas áreas do mundo. Assim sendo, os tensoativos biodegradáveis têm sido usados para reduzir o potencial de bioacúmulo e/ou persistência desses tensoativos no meio ambiente. Os tensoativos biodegradáveis disponíveis correntemente, tais como ésteres, amidas, e acetais, possuem características que podem limitar sua utilidade em aplicações subterrâneas. Por exemplo, ésteres e amidas podem não degradar conforme desejado nas condições que podem vir a ser encontradas no interior do furo. Mais ainda, a degradação dos ésteres e das ãmidas éTmais lenta nos pHs encontrados no ambiente subterrâneo, podendo resultar assim em tempos de persistência inaceitavelmente longos. Do mesmo modo, podem ser encontrados problemas também com o uso de acetais em aplicações subterrâneas. Embora os acetais sejam usualmente estáveis em valores elevados de pH (por exemplo, > cerca de 6), valores baixos de pH (por exemplo, cerca de 1-4) podem ser requeridos para que suas degradações venham a ocorrer em razões desejáveis. Isto requer tipicamente a exposição do tensoativo a um ácido, para facilitar a degradação do mesmo, após a introdução na formação subterrânea, o que poderá adicionar despesas e complexidades indesejáveis à aplicação subterrânea.Although a wide variety of surfactants have been used in underground applications, problems have been associated with their use. For example, certain surfactants used to date may have undesirable environmental characteristics and / or may be limited by strict environmental restrictions in certain areas of the world. Therefore, biodegradable surfactants have been used to reduce the potential for bioaccumulation and / or persistence of these surfactants in the environment. Currently available biodegradable surfactants, such as esters, amides, and acetals, have characteristics that may limit their utility in underground applications. For example, esters and amides may not degrade as desired under conditions that may be encountered within the bore. Moreover, the degradation of esters and wetlands is slower at the pHs found in the underground environment and may thus result in unacceptably long persistence times. Similarly, problems may also be encountered with the use of acetals in underground applications. Although acetals are usually stable at high pH values (eg,> about 6), low pH values (e.g., about 1-4) may be required for their degradation to occur at desirable ratios. This typically requires exposure of the surfactant to an acid to facilitate its degradation after introduction into underground formation, which may add undesirable expense and complexities to underground application.

SUMÁRIO À presente invenção está relacionada a tensoativos à base de ortoéster. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a fluidos de tratamento compreendendo tensoativos à base de ortoéster, e a métodos associados. Conforme aqui usado, o termo “tensoativo à base de ortoéster” se refere a compostos anfifílicos que contêm um ou mais grupos funcionais ortoéster.SUMMARY The present invention relates to orthoester based surfactants. More particularly, the present invention relates to treatment fluids comprising orthoester-based surfactants, and associated methods. As used herein, the term "orthoester-based surfactant" refers to amphiphilic compounds containing one or more orthoester functional groups.

Em uma forma de realização, a presente invenção proporciona um método que compreende: proporcionar um fluido de tratamento que compreende um fluido base e um tensoativo à base de ortoéster; e introduzir o fluido de tratamento em uma formação subterrânea.In one embodiment, the present invention provides a method comprising: providing a treatment fluid comprising a base fluid and an orthoester-based surfactant; and introduce the treatment fluid into an underground formation.

Outra forma de realização da presente invenção proporciona um método que compreende: proporcionar um fluido de tratamento emulsificado compreendendo uma fase oleaginosa, uma fase aquosa possuindo um pH de cerca de 8,5 ou mais, e um tensoativo à base de ortoéster; e introduzir o fluido de tratamento emulsificado em uma formação subterrânea.Another embodiment of the present invention provides a method comprising: providing an emulsified treatment fluid comprising an oleaginous phase, an aqueous phase having a pH of about 8.5 or more, and an orthoester-based surfactant; and introducing the emulsified treatment fluid into an underground formation.

Outra forma de realização da presente invenção proporciona um método para facilitar o escoamento através de um conduto, método esse que compreende: proporcionar um fluido de tratamento, emulsificado, que compreende um tensoativo à base de ortoéster, uma fase oleaginosa, e uma fase aquosa que possui um pH de cerca de 8,5 ou mais; escoar o fluido de tratamento, emulsificado, através do conduto; e reduzir o pH da fase aquosa de modo a facilitar a degradação de pelo menos uma parte do tensoativo à base de ortoéster, facilitando deste modo a separação da fase oleaginosa da fase aquosa.Another embodiment of the present invention provides a method for facilitating flow through a conduit, which method comprises: providing an emulsified treatment fluid comprising an orthoester-based surfactant, an oleaginous phase, and an aqueous phase which has a pH of about 8.5 or more; flowing the emulsified treatment fluid through the conduit; and reducing the pH of the aqueous phase to facilitate degradation of at least a portion of the orthoester-based surfactant, thereby facilitating the separation of the oil phase from the aqueous phase.

Ainda outra forma de realização da presente invenção proporciona um método para sintetizar um tensoativo à base de ortoéster, método esse que compreende: proporcionar um diceteno acetal ou um multiceteno acetal, e reagir o diceteno acetal ou o multiceteno acetal com um ou mais álcoois hidrofóbicos e um ou mais álcoois hidrofílicos.Still another embodiment of the present invention provides a method for synthesizing an orthoester-based surfactant, which method comprises: providing an acetal diketene or acetal multicetene, and reacting acetal diketene or acetal multicetene with one or more hydrophobic alcohols and one or more hydrophilic alcohols.

Em outra forma de realização, a presente invenção proporciona um fluido de tratamento subterrâneo que compreende um fluido base, e um tensoativo à base de ortoéster.In another embodiment, the present invention provides an underground treatment fluid comprising a base fluid and an orthoester-based surfactant.

Outra forma de realização da presente invenção proporciona um fluido de tratamento subterrâneo emulsificado que compreende uma fase oleaginosa, uma fase aquosa que possui um pH de cerca de 8,5 ou mais, e um tensoativo à base de ortoéster. -Ainda outra forma de realização da presente invenção proporciona uma composição compreendendo um tensoativo à ”base~3è ortoéster sintetizado de um diceteno acetal ou multiceteno acetal pela adição de um ou mais álcoois hidrofóbicos e um ou mais álcoois hidrofílicos.Another embodiment of the present invention provides an emulsified underground treatment fluid comprising an oleaginous phase, an aqueous phase having a pH of about 8.5 or more, and an orthoester-based surfactant. Yet another embodiment of the present invention provides a composition comprising a 3'-orthoester based surfactant synthesized from an acetal diketene or acetal multicetene by the addition of one or more hydrophobic alcohols and one or more hydrophilic alcohols.

Os aspectos e vantagens da presente invenção estarão de pronto evidentes para aqueles especializados nesta tecnologia quando da leitura da descrição das formas de realização preferidas que se seguem, DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS A presente-invenção esta relacionada a tensoativos à base de ortoéster. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a~flüidõs de tratamento compreendendo tensoativos à base de ortoéster e a métodos associados. Esses fluidos de tratamento podem ser apropriados para uso em uma variedade de aplicações subterrâneas, incluindo, mas não limitadas a, operações de perfuração, tratamentos de estímulo (por exemplo tratamento de um ífaturamento), limpezas de furos de poços, varreduras viscosas, e operações de complementação (por exemplo, tratamentos para controle de areia, compactação de cascalho). Esses fluidos de tratamento podem ser usados também acima do solo, como por exemplo, para facilitar o transporte de um fluido oleaginoso. Conforme aqui utilizado, o termo “tratamento”, ou “tratar”, se refere a qualquer operação que utiliza um fluido em conjunto com uma função _desejada e/ou para uma finalidade desejada. O termo “tratamento”, ou “tratar”, não implica em qualquer "ação em particular pelo fluido. I. Fluidos de tratamento da Presente Invenção Os fluidos de tratamento, da presente invenção, compreendem em geral um fluido base e um tensoativo à base de ortoéster, Esses fluidos de tratamento podem incluir fluidos aquosos, geles aquosos, geles tensoativos viscoelásticos, geles de óleo, geles em espuma, e emulsões (por exemplo, água-em-óleo ou óleo-em-água). Os tensoativos à base de ortoéster incluídos nesseslEImdõsifeiratamento-são^m geral degradáveis. onde a degradação das ligações do ortoéster ali deverão resultar geralmente na destruição, ou redução, da atividade de superfície do tensoativo. As razões de degradação do tensoativos à base de ortoéster deverão aumentar com a diminuição do pH e aumento da temperatura. No entanto, esses tensoativos à base de ortoéster são geralmente estáveis em um pH de cerca de 8,5 ou acima. Entre outras coisas, os tensoativos à base de ortoéster podem ser incluídos nos fluidos de tratamento da presente invenção para qualquer uma de numerosas finalidades, rinduirrdo como agentes emulsificantes, agentes não-emulsificantes, agentes espumantes, agentes redutores de espuma, dispersantes, agentes umectantês7 as combinações das mesmas, e similares.Aspects and advantages of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art upon reading the description of the following preferred embodiments. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to orthoester-based surfactants. More particularly, the present invention relates to treatment fluids comprising orthoester-based surfactants and associated methods. These treatment fluids may be suitable for use in a variety of underground applications, including, but not limited to, drilling operations, stimulus treatments (eg treatment of an invoicing), well hole cleaning, viscous sweeping, and operations. (eg sand control treatments, gravel compaction). Such treatment fluids may also be used above ground, for example to facilitate the transport of an oleaginous fluid. As used herein, the term "treating" or "treating" refers to any operation that utilizes a fluid in conjunction with a desired function and / or for a desired purpose. The term "treating" or "treating" does not imply any "particular action by the fluid. I. Treatment Fluids of the Present Invention Treatment fluids of the present invention generally comprise a base fluid and a base surfactant. Such treatment fluids may include aqueous fluids, aqueous gels, viscoelastic surfactant gels, oil gels, foam gels, and emulsions (for example, water-in-oil or oil-in-water). orthoesters are generally degradable, where degradation of orthoester bonds therein will generally result in the destruction, or reduction, of surfactant surface activity. The degradation ratios of orthoester-based surfactants should increase with decreasing However, these orthoester-based surfactants are generally stable at a pH of about 8.5 or above. However, orthoester-based surfactants may be included in the treatment fluids of the present invention for any of a number of purposes, including emulsifying agents, non-emulsifying agents, foaming agents, foaming agents, dispersants, wetting agents, combinations of the same. same, and similar.

Os fluidos base incluídos nos fluidos de tratamento da presente invenção podem incluir qualquer fluido que possa ser usado para preparar um fluido de tratamento apropriado. Os exemplos de fluidos base apropriados incluem, mas não se limitam a, fluidos aquosos, fluidos oleaginosos e combinações dos mesmos. Os exemplos de fluidos oleaginosos incluem, mas não se limitam a, olefinas, olefinas internas, alcanos, solventes aromáticos, cicloalcanos, gás liquefeito de petróleo, querosene, óleos diesel, óleos brutos, óleos pesados, gasóleos, óleos combustíveis, óleos parafínicos, óleos minerais, óleos minerais de baixa toxidez, olefinas, ésteres, amidas, óleos sintéticos (por exemplo, poliolefinas), polidiorganosiloxanos, siloxanos, organosiloxanos, éteres, acetais, dialquilcarbonatos, hidrocarbonetos, diesel, óleo bruto, solventes orgânicos, óleo e as combinações dos mesmos. Uma vez que os tensoativos à base de ortoéster geralmente se degradam com um pH reduzido, um tratamento com um fluido de base aquosa deverá, na maioria das formas de realização, possuir um pH de cerca de 8,5 ou mais. Os líquidos aquosos apropriados poderão incluir, mas não se limitando a, água doce, água do mar, água salgada, salmouras (por exemplo, salmouras naturais ou formuladas), e as combinações dos mesmos. O líquido aquoso poderá ser de quãl^erfonte,-desde-que-ele_nIo_ contenha um excesso de compostos que venham a afetar de forma adversa o fluido de tratamento emulsificado. Em algumas formas de realização, fluidos não-aquosos poderão ser usados também como fluido base. Em determinadas formas de realização, o líquido aquoso poderá compreender um agente geleificante (por exemplo, tensoativos viscoelásticos, polímeros naturais ou sintéticos, etc.) para geleifícar o líquido aquoso e aumentar a sua viscosidade, e, opcionalmente, um agente de reticulação para reticular o agente geleifícante, aumentando ainda mais a viscosidade doJluido.__ ___ __ Os tensoativos à base de ortoéster úteis na presente invenção podem ser em geral quaisquer tensoativos à base de ortoéster apropriados. Em determinadas formas de realização, pelo menos uma parte dos tensoativos à base de ortoéster são com a Fórmula I: Fórmula I onde R é hidrogênio ou um grupo alquila possuindo de 1 a 4 1 Λ 1 átomos de carbono, R é um grupo hidrofóbico, R é um grupo hidrofílico, R é CHj, C2H5, C3H7 ou C4H9, x é um número inteiro de 1 a 2, y é um número inteiro de 0 a 2, e z é um número inteiro de 0 a 2, onde a soma de x, y e z é igual a 3. De preferência, R3 é CH3 ou C2H5.Base fluids included in the treatment fluids of the present invention may include any fluid that may be used to prepare an appropriate treatment fluid. Examples of suitable base fluids include, but are not limited to, aqueous fluids, oleaginous fluids and combinations thereof. Examples of oleaginous fluids include, but are not limited to, olefins, internal olefins, alkanes, aromatic solvents, cycloalkanes, liquefied petroleum gas, kerosene, diesel oils, crude oils, heavy oils, gas oils, fuel oils, paraffin oils, oils minerals, low toxicity mineral oils, olefins, esters, amides, synthetic oils (eg polyolefins), polydiorganosyloxanes, siloxanes, organosiloxanes, ethers, acetals, dialkylcarbonates, hydrocarbons, diesel, crude oil, organic solvents, oil and combinations of these. same. Since orthoester-based surfactants generally degrade at low pH, treatment with an aqueous based fluid should, in most embodiments, have a pH of about 8.5 or more. Suitable aqueous liquids may include, but are not limited to, freshwater, seawater, saltwater, brines (e.g., natural or formulated brines), and combinations thereof. The aqueous liquid may be of any source, provided that it contains an excess of compounds that will adversely affect the emulsified treatment fluid. In some embodiments, non-aqueous fluids may also be used as the base fluid. In certain embodiments, the aqueous liquid may comprise a gelling agent (e.g. viscoelastic surfactants, natural or synthetic polymers, etc.) to gel the aqueous liquid and increase its viscosity, and optionally a crosslinking agent to crosslink. the gelling agent, further increasing the viscosity of the liquid. The orthoester-based surfactants useful in the present invention may generally be any appropriate orthoester-based surfactants. In certain embodiments, at least a portion of the orthoester-based surfactants are of Formula I: Formula I wherein R is hydrogen or an alkyl group having from 1 to 4 1 Λ 1 carbon atoms, R is a hydrophobic group, R is a hydrophilic group, R is CH 1, C 2 H 5, C 3 H 7 or C 4 H 9, x is an integer from 1 to 2, y is an integer from 0 to 2, and z is an integer from 0 to 2, where the sum of x, y and z is equal to 3. Preferably R3 is CH3 or C2H5.

Em determinadas formas de realização, os tensoativos à base de ortoéster apropriados poderão ser sintetizados a partir de diceteno acetais ou multiceteno acetais. Em determinadas formas de realização, os tensoativos à base de ortoéster não-iônicos ou catiônicos apropriados contendo uma amina poderão ser sintetizados pela transesterifícação de uma alcanolamina e um álcool hidrofóbico com um ortoéster de baixo peso molecular, ou pela reação deumaaícãnolamina e um alcüol hidrofóbietreemum4icetcno-acetai ou multiceteno acetal. Os tensoativos à base de ortoéster apropriados e métodos de síntese estão descritos na Patente US No. 6653395, sendo a divulgação relevante da mesma aqui incorporada como referência. Outros tensoativos à base de ortoéster apropriados e métodos de síntese se acham descritos no WO 03/018534 e no PG Pub. US No. 2004/0039235, sendo as divulgações relevantes dos mesmos aqui incorporadas como referência.In certain embodiments, appropriate orthoester-based surfactants may be synthesized from diketene acetals or multicetene acetals. In certain embodiments, appropriate nonionic or cationic orthoester based surfactants containing an amine may be synthesized by the transesterification of an alkanolamine and a hydrophobic alcohol with a low molecular weight orthoester, or by the reaction of an aminolamine and a hydrophobiciethyl alcohol. acetal or acetal multicetene. Suitable orthoester-based surfactants and synthesis methods are described in US Patent No. 6653395, the relevant disclosure thereof being incorporated herein by reference. Other suitable orthoester-based surfactants and synthesis methods are described in WO 03/018534 and PG Pub. US No. 2004/0039235, the relevant disclosures thereof being incorporated herein by reference.

Os grupos hidrofóbicos contidos nos tensoativos à base de ortoéster podem ser quaisquer grupos hidrofóbicos derivados de álcoois hidrofóbicos qüê sejam capazes de sofrer uma reação de transesterificação com ortoésteres. Em determinadas formas de realização os grupos hidrofóbicos podem compreender monoálcoois derivados de álcoois graxos, etoxilatos de álcool graxo, poli(óxidos de alquileno), poli(tetraidrofiirano) e polibutadieno, com capeamento terminal de cadeia e hidrofóbicos terminados em hidroxila. Os exemplos de poli(óxidos de alquileno) hidrofóbicos apropriados incluem, por exemplo, poli(óxido de butileno) com capeamento terminal de cadeia, e poli(óxido de propileno) com capeamento terminal de cadeia. Os grupos hidrofóbicos apropriados incluem, por exemplo, grupos alquila com 8 ou mais átomos de carbono. Os exemplos apropriados de grupos alquila com 8 ou mais carbonos incluem, mas não se limitam a, 2-etil-hexila, octila, decila, coco alquila, laurila, oleila, colza alquila, e sebo alquila. Aqueles com uma especialização normal nesta tecnologia, "com o benefício desta divulgação, serão capazes de determinar grupos hidrofóbicos apropriados, com base entre outras coisas, no balanço hidrofílíco-lipofílico e na função particular que o tensoativo irá desempenhar.The hydrophobic groups contained in the orthoester-based surfactants may be any hydrophobic groups derived from hydrophobic alcohols that are capable of undergoing an orthoester transesterification reaction. In certain embodiments the hydrophobic groups may comprise fatty alcohols mono-alcohols, fatty alcohol ethoxylates, poly (alkylene oxides), poly (tetrahydrofiirane) and polybutadiene, chain-capped and hydroxyl-terminated hydrophobes. Examples of suitable hydrophobic poly (alkylene oxides) include, for example, chain capped poly (butylene oxide) and chain capped poly (propylene oxide). Suitable hydrophobic groups include, for example, alkyl groups of 8 or more carbon atoms. Suitable examples of alkyl groups of 8 or more carbons include, but are not limited to, 2-ethylhexyl, octyl, decyl, coconut alkyl, lauryl, oleyl, alkyl rape, and alkyl tallow. Those of ordinary skill in the art will, with the benefit of this disclosure, be able to determine appropriate hydrophobic groups based, among other things, on the hydrophilic-lipophilic balance and the particular function that the surfactant will perform.

Os grupos hidrofílicos contidos nos tensoativos à base de ortoéster podem ser derivados de álcoois hidrofílicos. Os álcoois hidrofílicos apropriados incluem, por exemplo, poli(óxido de etileno) com capeamento terminal de cadeia e alcanolaminas. Os exemplos de alcanolaminas apropriadas incluem, mas não se limitam a, Ν,Ν-dimetiletanolamina; N,N-dietiletanolamina; N-metildietanolamina; N-metil-hidroxietil piperazina; 1,4-bis(2-hidroxietil) piperazina; N,N-dimetil-N’ ,N’-bis(2-hidroxietil) propilenodiamina; N,N-dietil-N’,N,-bis(2-hidroxietil) propilenodiamina; 3-dimetilamino-l-propanol; 3-dietilamino-l-propanol; e trietanolamina. Em determinadas formas de realização, os grupos hidrofílicos podem ser derivados de aminas terciárias. Os grupos hidrofílicos derivados de aminas terciárias podem ser apropriados em determinadas formas de realização, uma vez que a amina terciária pode ser menos propensa a causar reações colaterais indesejáveis na síntese do tensoativo à base de ortoéster. Èm algumas formas de realização, o tensoativo à base de ortoéster contendo aminas terciárias pode ser quatemizado por alquilação para formar um composto de amônio quaternário um tensoativo à base de ortoéster catiônico.Hydrophilic groups contained in the orthoester-based surfactants may be derived from hydrophilic alcohols. Suitable hydrophilic alcohols include, for example, chain-capped poly (ethylene oxide) and alkanolamines. Examples of suitable alkanolamines include, but are not limited to, α, β-dimethylethanolamine; N, N-diethylethanolamine; N-methyldiethanolamine; N-methylhydroxyethyl piperazine; 1,4-bis (2-hydroxyethyl) piperazine; N, N-dimethyl-N ', N'-bis (2-hydroxyethyl) propylenediamine; N, N-diethyl-N ', N, -bis (2-hydroxyethyl) propylenediamine; 3-dimethylamino-1-propanol; 3-diethylamino-1-propanol; and triethanolamine. In certain embodiments, hydrophilic groups may be derived from tertiary amines. Hydrophilic groups derived from tertiary amines may be appropriate in certain embodiments, as tertiary amine may be less likely to cause undesirable side reactions in orthoester-based surfactant synthesis. In some embodiments, the tertiary amine-containing orthoester-based surfactant may be quaternized by alkylation to form a quaternary ammonium compound or a cationic orthoester-based surfactant.

Em determinadas formas de realização, os tensoativos à base de ortoéster, com a Fórmula 1, apropriados, podem ser sintetizados reagindo, em uma ou mais etapas, um ortoéster de baixo peso molecular, com a Fórmula II, como ilustrada abaixo, com álcoois hidrofílicos e álcoois hidrofóbicos, na presença de um catalisador ácido: Fórmula II onde R possui o mesmo significado da Fórmula I e R4 é um grupo alquila possuindo de 1 a 6 átomos de carbono. Os exemplos de catalisadores ácidos apropriados incluem ácido metanosulfônico, ácido p-toluenosulfônico e ácido cítrico. Os exemplos de ortoésteres de baixo peso molecular, com a Fórmula II, apropriados, incluem ortoformiato de trimetila, ortoacetato de trimetila, ortoformiato de trietila, ortoacetato de trietila, ortoformiato de tripropila e ortoacetato de tripropila. Os ortoésteres-4e-bako peso_mojeçuLar--podem-ser-usadõ's "devido à facilidade de transesterificação sofrida por essas moléculas com álcoois de alto peso molecular. Os exemplos de álcoois hidrofóbicos e álcoois hidrofílicos apropriados se encontram descritos acima. Em uma forma de realização, um tensoativo à base de ortoéster, com a Fórmula I, apropriado, pode ser sintetizado reagindo ortoformiato de trimetila com uma mistura de álcoois hidrofílicos e hidrofóbicos, na presença de um catalisador ácido, conforme ilustrado no Esquema de Reação I: Esquema de Reação I onde R possui o mesmo significado como na Fórmula I, R5 é um grupo hidrofóbico, R6 é um grupo hidrofílico, r é um número inteiro de 1 a 2, p é um número inteiro de0a2,eqéum número inteiro de 0 a 2, e onde a soma de r, p e q é igual a 3. Uma vez que a molécula do ortoformiato de trimetila possui três posições que podem ser substituídas pelos reagentes, o produto da reação mostrado no Esquema de Reação I é uma mistura de vários produtos da reação diferentes. Algumas moléculas terão um grupo hidrofóbico substituinte e um grupo hidrofílico substituinte. Algumas moléculas terão dois grupos hidrofóbicos substituintes. E algumas moléculas terão dois grupos hidrofílicos substituintes. A atividade de superfície dos produtos da reação vai depender, entre outras coisas, dos substituintes, como por exemplo, as moléculas contendo um grupo hidrofóbico e um grupo hidrofílico na mesma molécula deverão apresentar atividade de superfície, De modo geral, os produtos da reação contendo somente grupos hidrofílicos ou grupos hidrofóbicos vão apresentar uma atividade de superfície desprezível ou mesmo nenhuma atividade.In certain embodiments, the appropriate Formula 1 orthoester-based surfactants may be synthesized by reacting, in one or more steps, a low molecular weight orthoester of Formula II as illustrated below with hydrophilic alcohols. and hydrophobic alcohols, in the presence of an acid catalyst: Formula II where R has the same meaning as Formula I and R4 is an alkyl group having from 1 to 6 carbon atoms. Examples of suitable acid catalysts include methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and citric acid. Examples of suitable low molecular weight orthoesters of Formula II include trimethyl orthoformate, trimethyl orthoacetate, triethyl orthoformate, triethyl orthoacetate, tripropyl orthoformate and tripropyl orthoacetate. The orthoesters-4e-bako weight-loss-may be used due to the ease of transesterification of such molecules with high molecular weight alcohols. Examples of suitable hydrophobic alcohols and hydrophilic alcohols are described above. In one embodiment , an appropriate Formula I orthoester-based surfactant can be synthesized by reacting trimethyl orthoformate with a mixture of hydrophilic and hydrophobic alcohols in the presence of an acid catalyst as illustrated in Reaction Scheme I: Reaction Scheme I where R has the same meaning as in Formula I, R 5 is a hydrophobic group, R 6 is a hydrophilic group, r is an integer from 1 to 2, p is an integer from 0 to 2, and any integer from 0 to 2, and where the sum of r, p and q is 3. Since the trimethyl orthoformate molecule has three positions that can be replaced by the reactants, the reaction product shown in Reaction Scheme I is a mixture of several different reaction products. Some molecules will have a hydrophobic substituent group and a hydrophilic substituent group. Some molecules will have two hydrophobic substituent groups. And some molecules will have two substituent hydrophilic groups. The surface activity of the reaction products will depend, among other things, on substituents, such as molecules containing a hydrophobic group and a hydrophilic group in the same molecule should exhibit surface activity. In general, reaction products containing Only hydrophilic groups or hydrophobic groups will exhibit negligible surface activity or even no activity at all.

Em determinadas formas de realização, os tensoativos à base de ortoéster apropriados podem ser sintetizados reagindo, em uma ou mais etapas, um díceteno ou multiceteno acetal com um ou mais álcoois hidrofóbicos e um ou mais álcoois hidrofílicos. Os exemplos de álcoois hidrofóbicose de álcoois hidrofílicos que podem ser usados na síntese dejim tensoativo à base de ortoéster, a partir de um diceteno ou multiceteno acetal, estão descritos anteriormente. Exemplos de diceteno ou multiceteno acetais, apropriados, podem ser sintetizados como descrito na Patente US No. 4304767, sendo as divulgações relevantes da mesma incorporadas aqui como referência. Em uma forma de realização, conforme ilustrado abaixo no Esquema de Reação II, um diceteno acetal pode ser sintetizado reagindo pentaeritritol e cloroacetaldeído dimetil acetal, na presença de ácido p-toluenosulfônico ou de ácido metanosulfônico, para produzir 2, o qual por desidrogenação, na presença de t-butóxido em t-butanol, produz o diceteno acetal 3, e um tensoativo à base de ortoéster apropriado 4 pode ser sintetizado reagindo o diceteno acetal resultante com um equivalente mol de cada um de álcoois hidrofóbico e hidrofílico, na presença de uma pequena quantidade de iodo dissolvido em piridina. Em algumas formas de realização, o tensoativo à base de ortoéster pode ser sintetizado misturando os álcoois hidrofóbicos e hidrofílicos com o diceteno acetal sem o auxílio de um catalisador iodo/piridina, desde que os álcoois e os diceteno acetais sejam extremamente puros.In certain embodiments, the appropriate orthoester-based surfactants may be synthesized by reacting in one or more steps an acetal diketene or multicetene with one or more hydrophobic alcohols and one or more hydrophilic alcohols. Examples of hydrophobic alcohols of hydrophilic alcohols which may be used in the synthesis of an orthoester-based surfactant from a diketene or acetal multicetene are described above. Suitable examples of acetal diketene or multicetene may be synthesized as described in US Patent No. 4,304,767, the relevant disclosures thereof being incorporated herein by reference. In one embodiment, as illustrated below in Reaction Scheme II, an acetal diketene may be synthesized by reacting pentaerythritol and chloroacetaldehyde dimethyl acetal in the presence of p-toluenesulfonic acid or methanesulfonic acid to produce 2, which by dehydrogenation in t-butoxide in t-butanol yields acetal diketene 3, and an appropriate orthoester-based surfactant 4 can be synthesized by reacting the resulting acetal diketene with a mol equivalent of hydrophobic and hydrophilic alcohols each in the presence of a small amount of iodine dissolved in pyridine. In some embodiments, the orthoester-based surfactant may be synthesized by mixing hydrophobic and hydrophilic alcohols with acetal diketene without the aid of an iodine / pyridine catalyst, provided that the acetal alcohols and diketene are extremely pure.

Esquema de Reação II onde R7 é um grupo hidrofóbíco e R8 é um grupo hidrofílico. Conforme aqueles com uma especialização normal nesta tecnologia irão observar, o produto da reação mostrado no Esquema de Reação II é uma mistura de vários e diferentes produtos de reação. Algumas moléculas terão um grupo hidrofóbíco substituinte e um grupo hidrofílico substituinte. Algumas moléculas terão dois grupos hidrofóbicos substituintes. E algumas moléculas terão dois grupos hidrofílicos substituintes. A atividade de superfície dos produtos da reação vai depender, entre outras coisas, dos substituintes, como por exemplo, as moléculas contendo um grupo hidrofóbíco e um grupo hidrofílico na mesma molécula deverão apresentar atividade de superfície. De modo geral, os produtos da reação contendo somente grupos hidrofílicos ou somente grupos hidrofóbicos, deverão apresentar uma atividade de superfície desprezível ou mesmo nenhuma atividade.Reaction Scheme II wherein R7 is a hydrophobic group and R8 is a hydrophilic group. As those of ordinary skill in this technology will observe, the reaction product shown in Reaction Scheme II is a mixture of several different reaction products. Some molecules will have a hydrophobic substituent group and a hydrophilic substituent group. Some molecules will have two hydrophobic substituent groups. And some molecules will have two substituent hydrophilic groups. The surface activity of the reaction products will depend, among other things, on substituents, such as molecules containing a hydrophobic group and a hydrophilic group in the same molecule should exhibit surface activity. In general, reaction products containing only hydrophilic groups or only hydrophobic groups should have negligible surface activity or no activity at all.

Em determinadas formas de realização, um tensoativo à base de ortoéster apropriado, contendo uma amina, pode ser sintetizado por uma reação de transesterificação de uma alcanolamina e um álcool hidrofóbíco com um ortoéster de baixo peso molecular da anteriormente listada Fórmula II, ou pela reação de uma alcanolamina e um álcool hidrofóbíco com um diceteno acetal ou um multiceteno acetal. Em determinadas formas de realização, o tensoativo à base de ortoéster contendo uma amina pode ser sintetizado a partir de uma amina terciária. Em algumas formas de realização, o tensoativo à base-de ortoéster contendo uma amina terciária pode ser quatemizado por alquilação para formar um composto de amônio quaternário, como por exemplo, um tensoativo à base de ortoéster, catiônico.In certain embodiments, an appropriate amine-containing orthoester-based surfactant may be synthesized by a transesterification reaction of an alkanolamine and a hydrophobic alcohol with a low molecular weight orthoester of the above listed Formula II, or by the reaction of an alkanolamine and a hydrophobic alcohol with an acetal diketene or an acetal multicetene. In certain embodiments, the amine-containing orthoester-based surfactant may be synthesized from a tertiary amine. In some embodiments, the tertiary amine-containing orthoester-based surfactant may be quaternized by alkylation to form a quaternary ammonium compound, such as a cationic orthoester-based surfactant.

Em algumas formas de realização, a amina pode ser uma amina terciária ou um sal de amônio quaternário. Por exemplo, uma amina terciária pode ser quatemizada reagindo o tensoativo à base de ortoéster contendo uma amina terciária com um agente alquilante (por exemplo, metil cloreto ou dimetilsulfato) para obter um tensoativo à base de ortoéster catiônico. As alcanolaminas e os ortoésteres de baixo peso molecular, e os diceteno acetais, estão descritos anteriormente. A função particular que os tensoativos à base de ortoéster úteis na presente invenção irão desempenhar vai depender uma diversidade de fatores. Esses fatores podem incluir, mas não se limitam a, escolha dos grupos hidrofóbicos e hidrofílicos, as quantidades relativas desses grupos hidrofóbicos e hidrofílicos, e da temperatura. Por exemplo, se uma emulsão óleo-em-água (“o/w”) ou uma emulsão água-em-óleo (“w/o”) vai ser formada, pode ser determinado pela hidrofobicidade da extremidade do tensoativo e a hidrofilicidade do grupo da cabeça. O balanço hidrofílico/lipofílico (“HLB”) do tensoativo pode proporcionar uma previsão quantitativa de se o tensoativo vai facilitar a formação de uma emulsão o/w ou uma emulsão w/o. O HLB pode ser determinado da fórmula química do tensoativo usando números de ~gmpos determinados de~ forma empírica- Mesmo o método pelo HLB é somente semi-empírico e outros fatores (tal como os volumes relativos das fases de óleo e de água) podem possuir uma considerável influência no tipo de emulsão formada.In some embodiments, the amine may be a tertiary amine or a quaternary ammonium salt. For example, a tertiary amine may be quaternized by reacting the orthoester-based surfactant containing a tertiary amine with an alkylating agent (e.g. methyl chloride or dimethylsulfate) to obtain a cationic orthoester-based surfactant. Low molecular weight alkanolamines and orthoesters, and diketene acetals are described above. The particular function that orthoester-based surfactants useful in the present invention will perform will depend on a variety of factors. These factors may include, but are not limited to, the choice of hydrophobic and hydrophilic groups, the relative amounts of these hydrophobic and hydrophilic groups, and temperature. For example, if an oil-in-water (“o / w”) emulsion or a water-in-oil (“w / o”) emulsion is to be formed, it can be determined by the hydrophobicity of the surfactant end and the hydrophilicity of the Head group. The hydrophilic / lipophilic balance (“HLB”) of the surfactant may provide a quantitative prediction of whether the surfactant will facilitate the formation of an o / w emulsion or a w / o emulsion. HLB can be determined from the surfactant chemical formula using empirically determined numbers of ~ gms. Even the HLB method is only semi-empirical and other factors (such as the relative volumes of the oil and water phases) may have considerable influence on the type of emulsion formed.

Pela variação dos fatores acima listados, as propriedades específicas do tensoativo à base de ortoéster, tais como a solubilidade, capacidade de molhamento, de emulsificação, formação de espuma, remoção de espuma, ponto de névoa, geleificaçao, detergência, e similares, podem ser variadas. Por exemplo, quando usado como um agente emulsifícante, um tensoativo à base de ortoéster possuindo um HLB de cerca de 3 a cerca de 6 pode ser apropriado para estabilizar uma emulsão w/o. Em outras formas de realização, para estabilizar uma emulsão o/w, um tensoativo à base de ortoéster possuindo um HLB de cerca de 8 a cerca de 18 pode ser apropriado. Aqueles com uma especialização normal nesta tecnologia, com o benefício desta divulgação, serão capazes de determinar o tensoativo à base de ortoéster apropriado para uso em uma aplicação particular. A quantidade dos tensoativos à base de ortoéster, úteis na presente invenção, para incluir nos fluidos de tratamento da presente invenção, vai variar dependendo, entre outras coisas, da aplicação particular. Em determinadas formas de realização, os tensoativos à base de ortoéster deverão estar presentes em uma quantidade na faixa de cerca de 0,01 % a cerca de 5 % em peso do fluido. Em determinadas formas de realização, os tensoativos à base de ortoéster deverão estar presentes em uma quantidade na faixa de cerca de 0,05 % a cerca de 2 % em peso do fluido.By varying the factors listed above, specific properties of the orthoester-based surfactant, such as solubility, wetting, emulsification, foaming, foaming, misting, gelling, detergency, and the like, may be varied. For example, when used as an emulsifying agent, an orthoester-based surfactant having an HLB of from about 3 to about 6 may be suitable for stabilizing a w / o emulsion. In other embodiments, to stabilize an o / w emulsion, an orthoester-based surfactant having an HLB of from about 8 to about 18 may be appropriate. Those of ordinary skill in the art with the benefit of this disclosure will be able to determine the appropriate orthoester-based surfactant for use in a particular application. The amount of orthoester-based surfactants useful in the present invention to include in the treatment fluids of the present invention will vary depending upon, among other things, the particular application. In certain embodiments, orthoester-based surfactants should be present in an amount in the range of from about 0.01% to about 5% by weight of the fluid. In certain embodiments, orthoester-based surfactants should be present in an amount ranging from about 0.05% to about 2% by weight of the fluid.

Em algumas formas de realização, quando um fluido de base aquosa é usado, o pH dos fluidos de tratamento da presente invenção pode, entre outras coisas, afetar a degradação dos tensoativos à base de ortoéster. Os tensoativos à base de ortoéster úteis na presente invenção são geralmente estáveis em um pH de cerca de 8,5 ou mais. No entanto, a degradação da ligação ortoéster deverá resultar em geral na destruição da atividade de superfície dos tensoativos. Em um pH de cerca de 8 ou menos os tensoativos à base de ortoéster deverão degradar em razões razoáveis. De modo geral, uma redução do pH para um valor neutro (cerca de pH 7) deverá permitir que o tensoativo à base de ortoéster venha a degradar de forma relativamente rápida. As razões de degradação deverão aumentar com a diminuição do pH e com aumento da temperatura. Em aplicações subterrâneas, a ação de tamponamento da formação juntamente com a temperatura poderá, em algumas formas__de realização, proporcionar a degradação desejada do tensoativo à base de ortoéster. Em geral o pH de um fluído de tratamento particular da presente invenção pode ser mantido a cerca de 8,5 ou mais. Nas formas de realização onde um fluido base não-aquoso é usado, o tensoativo à . base de ortoéster presente no fluido de tratamento deverá iniciar a degradar pela interação com os fluidos da formação (por exemplo, salmouras da formação).In some embodiments, when an aqueous based fluid is used, the pH of the treatment fluids of the present invention may, among other things, affect the degradation of orthoester based surfactants. The orthoester-based surfactants useful in the present invention are generally stable at a pH of about 8.5 or more. However, degradation of the orthoester bond should generally result in the destruction of surfactant surface activity. At a pH of about 8 or less, orthoester-based surfactants should degrade on reasonable grounds. Generally, a reduction in pH to a neutral value (about pH 7) should allow the orthoester-based surfactant to degrade relatively quickly. Degradation ratios should increase with decreasing pH and increasing temperature. In underground applications, the buffering action of formation together with temperature may in some embodiments provide the desired degradation of the orthoester-based surfactant. In general the pH of a particular treatment fluid of the present invention may be maintained at about 8.5 or more. In embodiments where a non-aqueous base fluid is used, the surfactant is. The orthoester base present in the treatment fluid should start to degrade by interaction with the formation fluids (eg formation brines).

Para manter o pH dos fluidos de tratamento da presente invenção em uma faixa desejada, caso necessário, os fluidos podem compreender opcionalmente um tampão para pH e/ou uma base forte. O tampão para pH e/ou a base forte podem ser incluídos nos fluidos de tratamento para ajustar o pH para, e/ou manter o pH em, uma faixa desejada, entre outras coisas para a estabilidade dos tensoativos à base de ortoéster degradáveis. Em algumas formas de realização, um tampão para pH pode ser usado, como por exemplo, quando um ácido for usado para diminuir o pH do fluido de tratamento em um momento desejado. Os exemplos de tampões para pH apropriados incluem, mas não se limitam a, carbonato de sódio, carbonato de potássio, diacetato de sódio ou de potássio, fosfato de sódio ou de potássio, hidrogênio fosfato de sódio ou de potássio, e combinações dos mesmos. Em algumas formas de realização, uma base forte pode ser usada, como por exemplo, quando o efeito de tamponamento da formação for usado para hafxar o-pW-de fluido-de-tratamento. Os exemplos de bases fortes apropriadas incluem, mas não se limitam a, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, e combinações dos mesmos. O tampão para pH e/ou a base forte podem estar presentes nos fluidos de tratamento da presente invenção em uma quantidade suficiente para manter o pH do fluido de tratamento em, ou acima de, cerca de 8,5, conforme desejado. Uma pessoa com especialização normal nesta tecnologia, com o benefício desta divulgação, irá reconhecer o tampão para pH e/ou a base forte apropriados, bem como a quantidade dos mesmos, para uso em uma aplicação selecionada.To maintain the pH of the treatment fluids of the present invention within a desired range, if necessary, the fluids may optionally comprise a pH buffer and / or a strong base. The pH buffer and / or strong base may be included in the treatment fluids to adjust the pH to and / or maintain the pH within a desired range, among other things for the stability of degradable orthoester based surfactants. In some embodiments, a pH buffer may be used, such as when an acid is used to lower the pH of the treatment fluid at a desired time. Examples of suitable pH buffers include, but are not limited to, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium or potassium diacetate, sodium or potassium phosphate, sodium or potassium hydrogen phosphate, and combinations thereof. In some embodiments, a strong base may be used, for example, when the buffering effect of the formation is used to bleach the β-pW-of treatment fluid. Examples of suitable strong bases include, but are not limited to, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and combinations thereof. The pH buffer and / or strong base may be present in the treatment fluids of the present invention in an amount sufficient to maintain the pH of the treatment fluid at or above about 8.5 as desired. A person of ordinary skill in this technology, with the benefit of this disclosure, will recognize the appropriate pH buffer and / or strong base, and the amount thereof, for use in a selected application.

Embora os tensoativos à base de ortoéster incluídos nos fluidos de tratamento da presente invenção sejam geralmente degradáveis, ou cliváveis, poderá ser desejado, em algumas formas de realização, uma degradação mais rápida. Assim sendo, em algumas formas de realização, para facilitar a degradação dos tensoativos à base de ortoéster e deste modo geralmente destruir ou reduzir suas atividades de superfície, o pH do fluido de tratamento pode ser diminuído no momento desejado. De modo geral, em um pH de cerca de 8 ou menos, os tensoativos à base de ortoéster deverão degradar em razões razoáveis. Em aplicações subterrâneas, a ação de tamponamento da formação juntamente com a temperatura pode, em algumas formas de realização, proporcionar a degradação desejada. Em algumas formas de realização, os tensoativos à base de-ortoéster podem ser incluídos no fluido de tratamento para facilitar a formação de uma emulsão. Em um momento desejado, a emulsão pode ser quebrada pela diminuição do pH da fase aquosa do fluido de tratamento, o suficiente para permitir a degradação do tensoativo à base de ortoéster. Pela degradação das ligações ortoéster, a redução da atividade de superfície do tensoativo à base de ortoéster vai facilitar a quebra da emulsão. A separação das duas fases de uma emulsão é referida comumente como “quebrar” a emulsão.Although the orthoester-based surfactants included in the treatment fluids of the present invention are generally degradable, or cleavable, in some embodiments, faster degradation may be desired. Accordingly, in some embodiments, to facilitate degradation of orthoester-based surfactants and thus generally destroy or reduce their surface activities, the pH of the treatment fluid may be decreased at the desired time. Generally, at a pH of about 8 or less, orthoester-based surfactants should degrade on reasonable grounds. In underground applications, buffering action of formation together with temperature may, in some embodiments, provide the desired degradation. In some embodiments, orthoester-based surfactants may be included in the treatment fluid to facilitate the formation of an emulsion. At a desired time, the emulsion may be broken by decreasing the pH of the aqueous phase of the treatment fluid sufficiently to allow degradation of the orthoester-based surfactant. By degrading orthoester bonds, reducing the surface activity of the orthoester-based surfactant will facilitate breakdown of the emulsion. Separation of the two phases of an emulsion is commonly referred to as "breaking" the emulsion.

Para reduzir o pH do fluido de tratamento em um momento desejado, numerosos métodos podem ser empregados. Em algumas formasufe realização, o fluido de tratamento pode ser colocado em contato com um ácido após a introdução do fluido de tratamento na formação subterrânea. Os exemplos de ácidos apropriados incluem, mas não se limitam a, ácido clorídrico, ácido fluorídrico, ácido fórmico, ácido fosfórico, ácido sulfamico, ácido acético, derivados dos mesmos e misturas dos mesmos.To reduce the pH of the treatment fluid at a desired time, numerous methods can be employed. In some embodiments, the treatment fluid may be contacted with an acid upon introduction of the treatment fluid into the underground formation. Examples of suitable acids include, but are not limited to, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, formic acid, phosphoric acid, sulfamic acid, acetic acid, derivatives thereof and mixtures thereof.

Em outras formas de realização, um ácido com liberação retardada, tal como um material degradável que libera ácido, ou um ácido encapsulãdõ, pode ser incluído no^fluido de tratamento de modo a reduzir o pH do fluido de tratamento em um momento desejado, como por exemplo, após a introdução do fluido de tratamento na formação subterrânea. Os ácidos encapsulados apropriados que podem ser incluídos nos fluidos de tratamento da presente invenção incluem, mas não se limitam a, ácido fúmárico, ácido fórmico, ácido acético, anidrido acético, anidridos, ácido clorídrico, ácido fluorídrico, ácido hidroxifluorobórico, combinações dos mesmos, e similares. Os exemplos de metodologia para encapsulamento estão descritos nas Patentes US Nos. 5373901; 6444316; 6527051; e 6554071, sendo as divulgações relevantes das mesmas incorporadas aqui como referência. Materiais degradáveis que liberam ácidos podem ser incluídos também nos fluidos de tratamento da presente invenção, para diminuir o pH do fluido. Os materiais degradáveis que liberam ácido, apropriados, que podem ser usados em conjunto com a presente invenção são aqueles materiais que são substancialmente insolúveis em água, de tal modo que eles se degradam ao longo do tempo, em vez de instantaneamente, em um ambiente aquoso, para produzir um ácido. Os exemplos de materiais degradáveis que liberam ácido, apropriados, incluem ésteres, poliésteres, ortoésteres, poliortoésteres, lactídeos, polilactídeos, glicolídeos, poliglicolídeos, lactídeos substituídos onde o grupo substituído compreende hidrogênio, alquila, arila, alquilarila, acetil heteroátomos e misturas dos mesmos, anidridos substancialmente insolúveis ern águã. ^if^ldridosVfr raisfoi^e-capolímeros dos mesmos. Os materiais apropriados para uso como um material degradável que libera ácido da presente invenção podem ser considerados degradáveis caso a degradação seja devida, iníer alia, a processos químicos tais como hidrólise, oxidação ou decomposição enzimátíca. O agente para ajuste de pH ou o material para liberação de ácido apropriados, e a quantidade dos mesmos, pode depender das características e condições da formação, do tensoativo à base de ortoéster particular selecionado, e de outros fatores conhecidos daqueles especializados nesta tecnologia, cõm o benefrcio desta divulgação.In other embodiments, a delayed release acid such as an acid releasing degradable material or an encapsulated acid may be included in the treatment fluid to reduce the pH of the treatment fluid at a desired time, such as for example after the introduction of the treatment fluid into the underground formation. Suitable encapsulated acids which may be included in the treatment fluids of the present invention include, but are not limited to, fumaric acid, formic acid, acetic acid, acetic anhydride, anhydrides, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, hydroxyfluoroboric acid, combinations thereof, and the like. Examples of encapsulation methodology are described in US Pat. 5,373,901; 6444316; 6527051; and 6554071, the relevant disclosures thereof being incorporated herein by reference. Degradable acid-releasing materials may also be included in the treatment fluids of the present invention to lower the pH of the fluid. Suitable acid-releasing degradable materials which may be used in conjunction with the present invention are those materials which are substantially insoluble in water such that they degrade over time rather than instantaneously in an aqueous environment. , to produce an acid. Examples of suitable acid-releasing degradable materials include esters, polyesters, orthoesters, polyorthoesters, lactides, polylactides, glycolides, polyglycolides, substituted lactides where the substituted group comprises hydrogen, alkyl, aryl, alkylaryl, acetyl heteroatoms and mixtures thereof, substantially insoluble anhydrides in water. The hydrocarbons were capolymers thereof. Materials suitable for use as an acid releasing degradable material of the present invention may be considered degradable if the degradation is due, inter alia, to chemical processes such as hydrolysis, oxidation or enzymatic decomposition. The appropriate pH adjusting agent or acid releasing material, and the amount thereof, may depend upon the characteristics and conditions of the formation, the particular orthoester-based surfactant selected, and other factors known to those skilled in the art, such as the benefit of this disclosure.

Dependendo da aplicação particular, os fluidos de tratamento da presente invenção podem compreender ainda qualquer um de uma variedade de aditivos adicionais. Os exemplos de aditivos apropriados incluem, mas não se limitam a, particulados para escora, particulados de cascalho, agentes para formação de peso, argilas organofílicas, agentes para formação de pontes, agentes para controle de perda de fluido, agentes umectantes, inibidores de corrosão, inibidores de incrustações, aditivos para controle de perda de fluido, gases, inibidores de parafina, inibidores de asfaltenos, catalisadores, inibidores de hidrato, agentes para controle de ferro, agentes para controle de argila, biocidas, redutores de atrito, combinações dos mesmos e similares. Os aditivos particulares incluídos nos fluidos de tratamento não deverão afetar de forma adversa os outros componentes do fluido de tratamento ou o tensoativo à base de ortoéster. Os indivíduos com especialização nesta tecnologia, com o beneficio desta divulgação, vão reconhecer os tipos de aditivos a serem incluídos para uma aplicação em particular.Depending on the particular application, the treatment fluids of the present invention may further comprise any of a variety of additional additives. Examples of suitable additives include, but are not limited to, anchor particles, gravel particles, weighting agents, organophilic clays, bridging agents, fluid loss control agents, wetting agents, corrosion inhibitors. , scale inhibitors, fluid loss control additives, gases, paraffin inhibitors, asphaltenes inhibitors, catalysts, hydrate inhibitors, iron control agents, clay control agents, biocides, friction reducers, combinations thereof and the like. Particular additives included in treatment fluids should not adversely affect the other components of the treatment fluid or the orthoester-based surfactant. Individuals skilled in this technology, with the benefit of this disclosure, will recognize the types of additives to be included for a particular application.

Os fluidos de tratamento da presente invenção podem ser usados em qualquer aplicação subterrânea apropriada. Essas aplicações podem incluir, mas não se limitam a, operações de perfuração, tratamentos para estímulo (por exemplo, tratamentos para fraturamento), e operações de complementaçãõ (por exemplo,—tratamentos_________para controle de areia, compactação de cascalho, etc.). Um exemplo de método da presente invenção compreende: proporcionar um fluido de tratamento da presente invenção que compreende um fluido base e um tensoativo à base de ortoéster, introduzir o fluido de tratamento em uma formação subterrânea. A introdução do fluido de tratamento no fluido subterrâneo pode incluir a introdução do fluido de tratamento em um furo de poço que penetra na formação subterrânea. Em algumas formas de realização, o método pode compreender ainda permitir que pelo menos uma partedo tensoativo-à base de ortoéster venha a se degradar. Conforme anteriormente discutido, em um momento desejado, o pH do fluido de tratamento pode ser reduzido para facilitar a degradação do tensoativo à base de ortoéster, destruindo ou reduzindo deste modo a atividade de superfície do tensoativo.The treatment fluids of the present invention may be used in any suitable underground application. These applications may include, but are not limited to, drilling operations, stimulus treatments (eg, fracturing treatments), and complementing operations (eg —treatments _________ for sand control, gravel compaction, etc.). An example method of the present invention comprises: providing a treatment fluid of the present invention comprising a base fluid and an orthoester-based surfactant, introducing the treatment fluid into an underground formation. Introduction of the treatment fluid into the underground fluid may include introducing the treatment fluid into a wellbore that penetrates the underground formation. In some embodiments, the method may further comprise allowing at least one orthoester-based surfactant to degrade. As discussed above, at a desired time, the pH of the treatment fluid may be reduced to facilitate degradation of the orthoester-based surfactant, thereby destroying or reducing surface activity of the surfactant.

Em formas de realização de perfuração, os fluidos de tratamento podem ser usados na perfuração em pelo menos uma parte do furo do poço que penetra na formação subterrânea. Por exemplo, os fluidos de tratamento podem ser usados como fluido para perfuração ou um fluido na perfuração. Em outra forma de realização, os fluidos de tratamento da presente invenção podem ser usados em um tratamento para controle de areia (por exemplo, como um fluido para compactação de cascalho). Nas formas de realização para controle de areia, os fluidos de tratamento podem compreender também particulados de cascalho, onde pelo menos "uma parte dos particulados de cascalho pode ser depositada dentro ou adjacente a uma porção da formação subterrânea, para formar um compactado de cascalho. Conforme referido aqui, o termo “compactado de cascalho” se refere a particulados de cascalho que foram depositados em um furo de poço de modo a proporcionar algum grau de controle da areia, tal como compactando o espaço anular entre o furo do poço e uma tela disposta no furo do poço com particulados de cascalho de um tamanho específico, projetados para evitar a passagem" dã ~ãrêTa~Hã^fbrmação.-~Em -algumas formas de realização^ os compactados de cascalho sem tela podem ser empregados também. Nas formas de realização para ffaturamento, o fluido de tratamento pode ser introduzido na formação subterrânea em uma pressão, ou acima dela, suficiente para criar ou acentuar uma ou mais fraturas na formação subterrânea. II. Formas de Realização Emulsiflcadas dos Fluidos de tratamento da Presente Invenção Para as- formas- d# realização, em emulsão, os fluidos de tratamento da presente invenção podem ser um fluido de tratamento, emulsificado, que compreende uma fase oleaginosa, uma fase aquosa possuindo um pH de cerca de 8,5 ou mais, e um tensoativo à base de ortoéster. Conforme aqui referido, o termo “fluido de tratamento emulsificado” se refere a qualquer fluido emulsificado que possui uma fase contínua e uma fase descontínua, seja uma emulsão w/o ou uma emulsão o/w. Em uma emulsão o/w, a fase aquosa é a fase contínua (ou externa) e a fase oleaginosa é a fase descontínua (ou interna). Em uma emulsão w/o (ou emulsão invertida), a fase aquosa é a fase descontínua e a fase oleaginosa é a fase contínua.In drilling embodiments, treatment fluids may be used to drill at least a portion of the wellbore that penetrates the underground formation. For example, treatment fluids may be used as a drilling fluid or a drilling fluid. In another embodiment, the treatment fluids of the present invention may be used in a sand control treatment (e.g., as a gravel compaction fluid). In sand control embodiments, treatment fluids may also comprise gravel particulates, where at least a portion of the gravel particulates may be deposited within or adjacent to a portion of the underground formation to form a gravel compact. As referred to herein, the term "gravel compaction" refers to gravel particulates that have been deposited in a wellbore to provide some degree of sand control, such as compacting the annular space between the wellbore and a screen arranged in the wellbore with gravel particulates of a specific size designed to prevent the passage of "gravel". In some embodiments the screenless gravel compaction may be employed as well. In the billing embodiments, the treatment fluid may be introduced into the underground formation at or above a pressure sufficient to create or accentuate one or more underground formation fractures. II. Emulsified Embodiments of the Treatment Fluids of the Invention For emulsion embodiment, the treatment fluids of the present invention may be an emulsified treatment fluid comprising an oil phase, an aqueous phase having a pH about 8.5 or more, and an orthoester-based surfactant. As referred to herein, the term "emulsified treatment fluid" refers to any emulsified fluid that has a continuous phase and a discontinuous phase, either a w / o emulsion or an o / w emulsion. In an o / w emulsion, the aqueous phase is the continuous (or external) phase and the oilseed phase is the discontinuous (or internal) phase. In a w / o emulsion (or inverted emulsion), the aqueous phase is the discontinuous phase and the oil phase is the continuous phase.

De modo geral, os fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção são apropriados para uso em uma diversidade de aplicações onde uma emulsão o/w ou uma emulsão w/o é apropriada. Por exemplo, os tensoativos à base de ortoéster podem ser úteis para facilitar a formação de emulsões w/o que podem ser usadas em uma diversidade de operações subterrâneas incluindo, operações de perfuração (por exemplo, um fluido para perfuração ou um fluido na perfuração), tratamento para fraturamento (por exemplo, como fluido para fraturamento), limpezas de furos de poços, varreduras viscosas e tratamentos para controle de areia (por exemplo, como um fluido para compactação de cascalho). Um fluido na perfuração é um fluido p^r^êrfnrãçãõ ίοηηπίηάο-ρηρ^ρ^τίΐΐι^^ porção de reservatório de uma formação subterrânea. Além disso, os tensoativos à base de ortoéster podem ser úteis para facilitar a formação de uma emulsão o/w que pode ser usada para uma diversidade de aplicações subterrâneas, incluindo limpeza de furos de poços, tal como para a remoção de depósitos de parafina, asfaltenos, e/ou incrustações. Em outra forma de realização, o tensoativo à base de ortoéster pode ser usado para formar um fluido de tratamento, emulsifícado, que pode ser usado para facilitar o transporte da fase oleaginosa, como por exemplo, para facilitar o escoamento de um óleo pesado através de um oleoduto. Conforme aqui usado, o termo “óleo pesado” se refere a qualquer petróleo com uma gravidade API menor que 28 graus ou uma densidade específica elevada. A fase oleaginosa dos fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção pode compreender qualquer fluido oleaginoso apropriado para uso em uma emulsão usada em aplicações subterrâneas. O fluido oleaginoso pode ser de fontes naturais ou sintéticas. Os exemplos de fluidos oleaginosos apropriados incluem, mas não se limitam a, a-olefinas, definas internas, alcanos, solventes aromáticos, cicloalcanos, gás liquefeito de petróleo, querosene, óleos diesel, óleos brutos, óleos pesados, gasóleos, óleos combustíveis, óleos parafínícos, óleos minerais, óleos minerais de baixa toxidez, olefinas, ésteres, amidas, óleos sintéticos (por exemplo, poliolefinas), polidiorganosiloxanos, siloxanos, organosiloxanõs, éteres, ãcetais, dialquilcarbonatos, hidrocarbonetos, e combinações dos mesmos. A quantidade de fase oleaginosa a incluir no fluido de tratamento emulsifícado depende de numerosos fatores, incluindo o tensoativo à base de ortoéster particular usado, o tipo de emulsão (por exemplo, o/w ou w/o), a aplicação desejada e da reologia. Por exemplo, em determinadas formas de realização, tal como a estimulação, o fluido de tratamento emulsifícado deverá possuir uma viscosidade suficiente para franspor-tar-T) material de escora. Em algumas formas de realização, para uma emulsão o/w, a fase oleaginosa pode estar presente em uma quantidade na faixa de cerca de 10 % a cerca de 65 % em volume, do fluido de tratamento emulsifícado. Em algumas formas de realização, para uma emulsão w/o, a fase oleaginosa pode estar presente em uma quantidade na faixa de cerca de 20 % a cerca de 90 % em volume, do fluido de tratamento emulsificado.Generally, the emulsified treatment fluids of the present invention are suitable for use in a variety of applications where an o / w emulsion or a w / o emulsion is appropriate. For example, orthoester-based surfactants may be useful in facilitating the formation of emulsions w / o which may be used in a variety of underground operations including drilling operations (for example, a drilling fluid or a drilling fluid). , fracture treatment (eg as fracturing fluid), well hole cleaning, viscous sweeping and sand control treatments (eg as a gravel compaction fluid). A drilling fluid is a fluid in the reservoir portion of an underground formation. In addition, orthoester-based surfactants may be useful in facilitating the formation of an o / w emulsion that can be used for a variety of underground applications, including well-hole cleaning, such as paraffin removal, asphaltenes, and / or scale. In another embodiment, the orthoester-based surfactant may be used to form an emulsified treatment fluid which may be used to facilitate transport of the oil phase, such as to facilitate the flow of a heavy oil through an oil pipeline. As used herein, the term "heavy oil" refers to any petroleum with an API gravity of less than 28 degrees or a high specific gravity. The oleaginous phase of the emulsified treatment fluids of the present invention may comprise any oleaginous fluid suitable for use in an emulsion used in underground applications. Oil fluid can be from natural or synthetic sources. Examples of suitable oleaginous fluids include, but are not limited to, α-olefins, internal oils, alkanes, aromatic solvents, cycloalkanes, liquefied petroleum gas, kerosene, diesel oils, crude oils, heavy oils, gas oils, fuel oils, oils paraffinics, mineral oils, low toxicity mineral oils, olefins, esters, amides, synthetic oils (e.g. polyolefins), polydiorganosiloxanes, siloxanes, organosiloxanes, ethers, ketals, dialkylcarbonates, hydrocarbons, and combinations thereof. The amount of oil phase to be included in the emulsified treatment fluid depends on a number of factors, including the particular orthoester-based surfactant used, the type of emulsion (eg o / w or w / o), the desired application and rheology. . For example, in certain embodiments, such as stimulation, the emulsified treatment fluid should have a viscosity sufficient to carry (T) anchor material. In some embodiments, for an o / w emulsion, the oil phase may be present in an amount in the range of from about 10% to about 65% by volume of the emulsified treatment fluid. In some embodiments, for a w / o emulsion, the oil phase may be present in an amount in the range of from about 20% to about 90% by volume of the emulsified treatment fluid.

Para formas de realização emulsifícadas, os fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção podem compreender também uma fase aquosa. Em geral, a fase aquosa pode compreender um líquido aquoso. Os líquidos aquosos apropriados podem incluir, mas não se limitam a, água doce, água do mar, água salgada, salmouras (por exemplo, salmouras naturais ou formuladas), e combinações dos mesmos. O líquido aquoso pode ser de qualquer fonte, desde que ele não contenha um excesso de compostos que possam vir a afetar de forma adversa o fluido de tratamento emulsificado. A quantidade de fase aquosa a incluir no fluido de tratamento emulsificado depende de numerosos fatores incluindo o tensoativo à base de ortoéster particular usado, o tipo de emulsão (por exemplo, o/w ou w/o), a aplicação desejada e da reologia. Em algumas formas de realização, para uma emulsão o/w, a fase aquosa pode estar presente em uma quantidade na faixa de cerca de 35 % a cerca de 90 % em volume, do fluido de tratamento emulsificado. Em algumas formas de realização, para uma emulsão w/o, a faseaquosa pode estar géralmente presente em uma quantidade na-faixa de cerca de 10 % a cerca de 80 % em volume, do fluido de tratamento emulsificado.For emulsified embodiments, the emulsified treatment fluids of the present invention may also comprise an aqueous phase. In general, the aqueous phase may comprise an aqueous liquid. Suitable aqueous liquids may include, but are not limited to, freshwater, seawater, saltwater, brines (e.g., natural or formulated brines), and combinations thereof. The aqueous liquid may be from any source as long as it does not contain an excess of compounds that may adversely affect the emulsified treatment fluid. The amount of aqueous phase to be included in the emulsified treatment fluid depends on numerous factors including the particular orthoester-based surfactant used, the type of emulsion (e.g. o / w or w / o), the desired application and rheology. In some embodiments, for an o / w emulsion, the aqueous phase may be present in an amount in the range of from about 35% to about 90% by volume of the emulsified treatment fluid. In some embodiments, for a w / o emulsion, the phasase may generally be present in an amount in the range of from about 10% to about 80% by volume of the emulsified treatment fluid.

De modo geral, o tensoativo à base de ortoéster deve ser incluído nos fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção de modo a reduzir a tensão superficial entre a fase oleaginosa e a fase aquosa, e de modo a facilitar a formação e a estabilização dos fluidos de tratamento emulsifícados da presente invenção. Conforme anteriormente discutido, o tensoativo à base de ortoéster pode ser sob medida para facilitar a formação de uma emulsão o/w ou w/o. O tensoativo à base de ortoéster pode estar presente nos fluidos de tratamento emulsifícados da presente invenção em uma quantidade na faixa de cerca de 0,01 % a cerca de 5 % em peso dos fluidos de tratamento emulsifícados. Em outra forma de realização, o tensoatívo à base de ortoéster pode estar presente nos fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção em uma quantidade na faixa de cerca de 1 % a cerca de 3 % em peso dos fluidos de tratamento emulsificados.In general, the orthoester-based surfactant should be included in the emulsified treatment fluids of the present invention in order to reduce the surface tension between the oil phase and the aqueous phase, and in order to facilitate the formation and stabilization of emulsified treatments of the present invention. As previously discussed, the orthoester-based surfactant may be tailored to facilitate the formation of an o / w or w / o emulsion. The orthoester-based surfactant may be present in the emulsified treatment fluids of the present invention in an amount ranging from about 0.01% to about 5% by weight of the emulsified treatment fluids. In another embodiment, the orthoester-based surfactant may be present in the emulsified treatment fluids of the present invention in an amount ranging from about 1% to about 3% by weight of the emulsified treatment fluids.

Conforme anteriormente discutido, os tensoativos à base de ortoéster incluídos nos fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção são geralmente estáveis em um pH de cerca de 8,5 ou mais. Como resultado, para estabilização dos tensoativos à base de ortoéster, a fase aquosa dos fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção devem possuir um pH de cerca de 8,5 ou maior. Para manter o pH dos fluidos de tratamento da presente invenção em uma faixa desejada, a fase aquosa pode compreender opcionalmente um tampão de pH e/ou uma base forte. O tampão de pH e/ou a base forte podem ser incluídos na fase aquosa para ajustar o pH, e/ou manter o pH em uma faixa desejada, entre outras coisas, para a estabilidade dos tensoativos à base de ortoéster degradáveis. Em algumas formas de realização, um tampão de pH pode ser usado, como por exemplo, quando um ácido for usado para baixar o pH do fluido de tratamento em um momento desejado. Em algumas formas de realização, uma base forte pode-ser usada, como por exemplo, quando o efeito de tampão da formação for usado para baixar o pH do fluido de tratamento. Os tampões de pH e as bases fortes podem incluir aquelas anteriormente descritas. O tampão de pH e/ou a base forte podem estar presentes na fase aquosa da presente invenção em uma quantidade suficiente para manter o pH do fluido de tratamento em 8,5, ou acima, conforme desejado. Uma pessoa com especialização normal nesta tecnologia, com o benefício desta divulgação, vai reconhecer o tampão de pH ãpronriado-e/ou-a-base forte Joem como as quantidades dos mesmos para uso em uma aplicação selecionada.As previously discussed, orthoester-based surfactants included in the emulsified treatment fluids of the present invention are generally stable at a pH of about 8.5 or more. As a result, for stabilization of orthoester-based surfactants, the aqueous phase of the emulsified treatment fluids of the present invention should have a pH of about 8.5 or greater. To maintain the pH of the treatment fluids of the present invention within a desired range, the aqueous phase may optionally comprise a pH buffer and / or a strong base. The pH buffer and / or strong base may be included in the aqueous phase to adjust the pH, and / or maintain the pH within a desired range, among other things, for the stability of the degradable orthoester based surfactants. In some embodiments, a pH buffer may be used, such as when an acid is used to lower the pH of the treatment fluid at a desired time. In some embodiments, a strong base may be used, such as when the buffering effect of the formation is used to lower the pH of the treatment fluid. PH buffers and strong bases may include those previously described. The pH buffer and / or strong base may be present in the aqueous phase of the present invention in an amount sufficient to maintain the pH of the treatment fluid at 8.5 or above as desired. A person of ordinary skill in this technology, with the benefit of this disclosure, will recognize Joem's strong proprietary and / or base-based pH buffer as the amounts thereof for use in a selected application.

Uma vez que os tensoativos à base de ortoéster atuam no sentido de estabilizar os fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção, os fluidos de tratamento emulsificados deverão apresentar uma quebra retardada, devido à degradação dos tensoativos ali, sem a necessidade da inclusão neles de quebradores de emulsão convencionais (por exemplo, precursores ácidos). Nas aplicações subterrâneas, a ação de tampão da formação juntamente com - a temperatura jiodem, em algumas formas de realização, proporcionar a degradação desejada. No entanto, em “algumas formas de realização, uma quebra mais rápida pode ser desejada, de tal modo que um ácido para liberação retardada, tal como um material degradável que libera ácido ou um ácido encapsulado, pode ser incluído nos fluidos de tratamento emulsificados. Os ácidos para liberação retardada apropriados podem incluir aqueles descritos anteriormente. Em algumas formas de realização, os fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção podem ser colocados em contato com um ácido após a introdução do fluido de tratamento emulsificado, no furo do poço. Os exemplos de ácidos apropriados incluem, mas não se limitam a, ácido clorídrico, ácido fluorídrico, ácido fórmico, ácido fosfórico, ácido sulfamico, ácido acético, derivados dos mesmos e misturas dos mesmos.Since orthoester-based surfactants act to stabilize the emulsified treatment fluids of the present invention, the emulsified treatment fluids should break down due to the degradation of the surfactants therein without the need for inclusion of breaker breakers therein. conventional emulsion (e.g. acid precursors). In underground applications, the formation buffer action together with the temperature may in some embodiments provide the desired degradation. However, in some embodiments, a faster break may be desired such that a delayed release acid such as an acid releasing degradable material or an encapsulated acid may be included in the emulsified treatment fluids. Suitable delayed release acids may include those described above. In some embodiments, the emulsified treatment fluids of the present invention may be contacted with an acid upon introduction of the emulsified treatment fluid into the well bore. Examples of suitable acids include, but are not limited to, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, formic acid, phosphoric acid, sulfamic acid, acetic acid, derivatives thereof and mixtures thereof.

Dependendo da aplicação particular õs fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção podem compreender também uma diversidade de aditivos adicionais. Os exemplos de aditivos apropriados incluem, mas não se limitam a, particulados de material de escora, particulados de cascalho, agentes para formação de peso, argilas organofílicas, agente formadores de pontes, agente para controle de perda de fluido, agentes umectantes, inibidores de corrosão, inibidores de incrustações, aditivos para controle de perda de fluido, gases, inibidores de parafina, inibidores deãsfalfenosr catalisadores, Jmbidores de hidrato, agentes para controle de ferro, agentes para controle de argila, biocidas, redutoresriiTatrito, as combinações dos mesmos e similares. Os aditivos particulares incluídos nos fluidos de tratamento não deverão afetar de forma adversa outros componentes do fluido de tratamento emulsificado. Os indivíduos especializados nesta tecnologia, com o benefício desta divulgação, irão reconhecer os tipos de aditivos a serem incluídos para uma aplicação particular.Depending on the particular application the emulsified treatment fluids of the present invention may also comprise a variety of additional additives. Examples of suitable additives include, but are not limited to, anchor material particulates, gravel particulates, weight-forming agents, organophilic clays, bridging agents, fluid loss control agents, wetting agents, corrosion, fouling inhibitors, fluid loss control additives, gases, paraffin inhibitors, catalysts, catalysts, hydrate bulbs, iron control agents, clay control agents, biocides, reducerstriite, combinations thereof and the like . Particular additives included in treatment fluids should not adversely affect other components of the emulsified treatment fluid. Individuals skilled in this technology, with the benefit of this disclosure, will recognize the types of additives to be included for a particular application.

Os fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção podem ser usados em qualquer aplicação subterrânea apropriada onde uma emulsão pode ser usada, incluindo, mas não limitada a, operações de perfuração (por exemplo, um fluido para perfuração ou um fluido na perfuração), tratamento para fraturamento (por exemplo, como fluido para fraturamento), limpezas de furos de poços, varreduras viscosas e tratamentos para controle de areia (por exemplo, como um fluido para compactação de cascalho). Um exemplo de método da presente invenção compreende: proporcionar um fluido de tratamento emulsificado da presente invenção que compreende um tensoativo à base de ortoéster, uma fase oleaginosa, e uma fase aquosa que possui um pH de cerca de 8,5 ou mais; e introduzir o fluido de tratamento emulsificado em uma formação subterrânea. Introduzir o fluido de tratamento emulsificado em uma formação subterrânea inclui introduzir o fluido de tratamento emulsificado em um furo de poço que-penetra em uma formação subterrânea. Conforme anteriormente discutido, o fluido de tratamento emulsificado pode ser uma emulsão o/w ou w/o.The emulsified treatment fluids of the present invention may be used in any suitable underground application where an emulsion may be used, including, but not limited to, drilling operations (for example, a drilling fluid or a drilling fluid), treatment for fracturing (eg as fracturing fluid), well hole cleaning, viscous sweeping and sand control treatments (eg as a gravel compaction fluid). An example method of the present invention comprises: providing an emulsified treatment fluid of the present invention comprising an orthoester-based surfactant, an oleaginous phase, and an aqueous phase having a pH of about 8.5 or more; and introducing the emulsified treatment fluid into an underground formation. Introducing the emulsified treatment fluid into an underground formation includes introducing the emulsified treatment fluid into a well borehole that penetrates an underground formation. As discussed above, the emulsified treatment fluid may be an o / w or w / o emulsion.

Nas formas de realização para perfuração, os fluidos de tratamento emulsificados podem ser usados na perfuração de pelo menos uma parte de um furo de poço que penetra na formação subterrânea. Por exemplo, os fluidos de tratamento emulsificados podem ser usados como fluido para perfuração ou fluído na perfuração. Em outra forma de realização, os fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção podem ser usados em um tratamento para controle de areia (por exemplo, como um fluido para compactação de cascalho). Nas formas de realização para controle de areia, os fluidos de tratamento emulsificados podem compreender ainda particulados de cascalho, onde pelo menos uma parte dos particulados de cascalho pode ser depositada dentro ou adjacente a uma porção da formação subterrânea para formar um compactado de cascalho, Nas formas de realização para fraturamento, o fluido de tratamento emulsificado pode ser introduzido na formação^ subterrânea com uma pressão suficiente, ou acima dela, para criar ou acentuar uma ou mais fraturas na formação subterrânea, Outro exemplo de método da presente invenção compreende utilizar os fluidos de tratamento emulsificados da presente invenção para facilitar o escoamento da fase oleaginosa através de um conduto, como por exemplo, para facilitar o escoamento de um óleo pesado através de um oleoduto. Um exemplo desse método pode compreender: proporcionar uma fluido de tratamento emulsificado da presente invenção que compreende um tensoativo à base de ortoéster, uma fase oleaginosa, e uma fase aquosa possuindo um pH de cerca de 8,5 ou mais; escoar o fluido de tratamento emulsificado através do conduto; reduzir o pH da fase aquosa de modo a facilitar a degradação de pelo menos uma parte do tensoativo à base de ortoéster, facilitando deste modo a separação da fase oleaginosa da fase aquosa. Uma vez que o fluido de" tfatamento emulsificado pode ser quebrado pela degradação do tensoativo à base de ortoéster, quando o pH da fase aquosa é reduzido, a fase oleaginosa e a fase aquosa devem se separar. Entre outras coisas, isto pode permitir a recuperação do fluido oleaginoso em um local desejado. Na maioria das formas de realização, o pH da fase aquosa pode ser reduzido na ponta de recebimento do oleoduto onde é desejado recuperar o fluido oleaginoso. Em certas forma de realização, a fase oleaginosa pode ser um óleo pesado. Quando um óleo pesado é usado, o ffmrio de tratamento emulsificado pode ser usado para facilitar o escoamento do óleo pesado através do conduto, tal como êm”umõlêddutdr Para facilitar um melhor entendimento da presente invenção, os exemplos a seguir de formas de realização preferidas são fornecidos. De maneira alguma deverão os exemplos a seguir serem lidos como limitando ou definindo o escopo da invenção. EXEMPLO 1 Uma emulsão 75/25 o/w foi preparada de acordo com o seguinte procedimento. Primeiro, 2 gramas (g) de um tensoativo à base de ortoéster de acordo com a Fórmula I (R1 = octadecila, R2 = MFEG-35Q” e R3 = CH3) foram dissolvidos em 50 mililitros (ml) de uma solução compreendendo 0,05 % de hidróxido de sódio por peso da solução. À solução resultante, 150 ml de óleo mineral (HDF-2000) foram adicionados enquanto agitando em um misturador para formar uma emulsão o/w. A reologia da emulsão o/w preparada de acordo com o procedimento acima foi medida em um viscosímetro FANN® 35 adaptado com adaptador de tensão de escoamento. Os adaptadores de tensão de escoamento estão descritos na Patente US No. 6874353, cujas divulgações relevantes são aqui incorporadas como referência. A análise dos dados foi feita com o modelo Casson para determinar que: tensão de escoamento = 13 Pascais; viscosidade em razão de arrasto infinita = 97 centipoise; e r2 = 0,99, onde r é o coeficiente de correlação. EXEMPLO 2 Uma emulsão 75/25 w/o foi preparada de acordo com o seguinte procedimento. Primeiro, 4 gramas (g) de um tensoativo à base de ortoéster de acordo com a Fórmula I (R1 = PPO-2500 com capeamento terminal de butila, R2 - MPEG-350, e R3 = CH3) foram dissolvidos em 50 ml de um óleo mineral (HDF-2000) contendo 10 % de óleo base de fluido de perfuração ACCOLADE™ em volume. O óleo base de fluido de perfuração ACC0LADE-T-M _se,acha disponível comercialmente da Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. À solução resultante' T5ÍTml" ~ãc~tgaa foram adicionados enquanto agitando em um misturador para formar uma emulsão w/o. A reologia da emulsão w/o preparada de acordo com o procedimento acima foi medida em um viscosímetro FANN® 35 adaptado com adaptador de tensão de escoamento. Os adaptadores de tensão de escoamento estão descritos na Patente US No. 6874353, cujas divulgações relevantes são aqui incorporadas como referência. A análise dos dados foi feita corrLO modelo Casson para determinar que: tensão de escoamento = 40 Pascais; viscosidade em razão de arrasto infinita = 153 centipõisere r2 = 0,99, onde r é o coeficiente de correlação.In drilling embodiments, emulsified treatment fluids may be used to drill at least a portion of a wellbore that penetrates underground formation. For example, emulsified treatment fluids may be used as drilling fluid or drilling fluid. In another embodiment, the emulsified treatment fluids of the present invention may be used in a sand control treatment (e.g., as a gravel compaction fluid). In the sand control embodiments, the emulsified treatment fluids may further comprise gravel particulates, where at least a portion of the gravel particulates may be deposited within or adjacent to a portion of the underground formation to form a gravel compact. In embodiments for fracturing, the emulsified treatment fluid may be introduced into the underground formation at or above sufficient pressure to create or accentuate one or more underground formation fractures. Another exemplary method of the present invention comprises utilizing the fluids. Emulsified treatment plants of the present invention to facilitate the flow of the oil phase through a conduit, such as to facilitate the flow of a heavy oil through an oil pipeline. An example of such a method may comprise: providing an emulsified treatment fluid of the present invention comprising an orthoester-based surfactant, an oleaginous phase, and an aqueous phase having a pH of about 8.5 or more; flowing emulsified treatment fluid through the conduit; reducing the pH of the aqueous phase to facilitate the degradation of at least a portion of the orthoester-based surfactant, thereby facilitating the separation of the oil phase from the aqueous phase. Since emulsified treatment fluid can be broken down by degradation of the orthoester-based surfactant, when the pH of the aqueous phase is reduced, the oil phase and the aqueous phase must separate. Among other things, this may allow recovery. In most embodiments, the pH of the aqueous phase may be reduced at the receiving end of the pipeline where it is desired to recover the oleaginous fluid. In certain embodiments, the oil phase may be an oil. When a heavy oil is used, the emulsified treatment medium may be used to facilitate the flow of the heavy oil through the duct, such as to facilitate a better understanding of the present invention, the following examples of embodiments In no way should the following examples be read as limiting or defining the scope of the invention. 75/25 o / w was prepared according to the following procedure. First, 2 grams (g) of an orthoester-based surfactant according to Formula I (R1 = octadecyl, R2 = MFEG-35Q ”and R3 = CH3) were dissolved in 50 milliliters (ml) of a solution comprising 0, 05% sodium hydroxide by weight of the solution. To the resulting solution, 150 ml of mineral oil (HDF-2000) was added while stirring in a mixer to form an o / w emulsion. The rheology of the o / w emulsion prepared according to the above procedure was measured on a FANN® 35 viscometer adapted with yield strength adapter. Flow voltage adapters are described in US Patent No. 6874353, the relevant disclosures of which are incorporated herein by reference. Data analysis was performed using the Casson model to determine that: yield stress = 13 Pascals; viscosity due to infinite drag = 97 centipoise; and r2 = 0.99, where r is the correlation coefficient. EXAMPLE 2 A 75/25 w / o emulsion was prepared according to the following procedure. First, 4 grams (g) of an orthoester-based surfactant according to Formula I (R1 = PPO-2500 with butyl capping, R2 - MPEG-350, and R3 = CH3) were dissolved in 50 ml of a mineral oil (HDF-2000) containing 10% by volume ACCOLADE ™ drilling fluid base oil. ACC0LADE-T-M_se drilling fluid base oil is commercially available from Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. To the resulting solution was added while stirring in a mixer to form a w / o emulsion. The rheology of the w / o emulsion prepared according to the above procedure was measured on an adapter-adapted FANN® 35 viscometer. The yield stress adapters are described in US Patent No. 6874353, the relevant disclosures of which are incorporated herein by reference.The data analysis was performed with the Casson model to determine that: yield stress = 40 Pascals; in infinite drag ratio = 153 centipõisere r2 = 0.99, where r is the correlation coefficient.

Assim sendo, apresente invenção é bem adaptada para obter os fins e as vantagens mencionados, bem como aqueles que são dela inerentes. As formas de realização particulares divulgadas acima são somente ilustrativas uma vez que a presente invenção pode ser modificada e praticada de maneiras diferentes mas equivalentes, evidentes para aqueles com uma especialização nesta tecnologia e possuindo os benefícios dos ensinamentos aqui contidos. Além disso, nenhuma limitação é pretendida para detalhes de construção ou de projeto aqui mostrados, outros que não como descrito nas reivindicações abaixo. É portanto evidente que as formas de realização ilustrativas particulares divulgadas acima podem ser alteradas ou modificadas e todas essas variações são consideradas cõmodentro do escopo e do espírito da presente invenção. Em particular, todas as faixas de valores (com a forma, “de cerca de a, a cerca de b”, ou de forma equivalente, “de aproximadamente a, a b”, ou de forma equivalente, “de aproximadamente a-b”) aqui divulgadas devem ser entendidas como referindo ao estabelecimento (o estabelecimento de todos os sub-estabelecimentos) da respectiva faixa de valores, e estabelecendo todas as faixas como englobadas dentro da faixa mais ampla dos valores. Além disso, os termos nas reivindicações possuem seus significados normais, simples, a menos que de outra forma explicitamente e claramente definido pelo pleiteante da patente.Accordingly, the present invention is well adapted to obtain the purposes and advantages mentioned, as well as those inherent thereto. The particular embodiments disclosed above are illustrative only since the present invention may be modified and practiced in different but equivalent ways, apparent to those skilled in the art and having the benefits of the teachings herein. In addition, no limitation is intended for construction or design details shown herein other than as described in the claims below. It is therefore evident that the particular illustrative embodiments disclosed above may be altered or modified and all such variations are considered to be within the scope and spirit of the present invention. In particular, all value ranges (in the form, "from about a to about b", or equivalently, "from about a, ab", or equivalent, "from about ab") here Disclosed should be understood as referring to the establishment (the establishment of all sub-establishments) of the respective range of values, and establishing all ranges within the broader range of values. Further, the terms in the claims have their normal, simple meanings, unless otherwise explicitly and clearly defined by the applicant.

Claims (18)

1. Método de tratar uma formação subterrânea, caracterizado pelo fato de que compreende: proporcionar um lluído de tratamento compreendendo um fluido base e um tensoativo à base de ortoéster, em que pelo menos uma porção do tensoativo à base de ortoéster é da seguinte fórmula: em que R1 é um grupo hidrofóbico e R2 é um grupo hidrofílico; e, introduzir o fluido de tratamento em uma formação subterrânea.A method of treating an underground formation comprising: providing a treatment fluid comprising a base fluid and an orthoester-based surfactant, wherein at least a portion of the orthoester-based surfactant is of the following formula: wherein R1 is a hydrophobic group and R2 is a hydrophilic group; and introducing the treatment fluid into an underground formation. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido de tratamento é uma emulsão que possui um pH de 8,5 ou acima.Method according to claim 1, characterized in that the treatment fluid is an emulsion having a pH of 8.5 or above. 3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido base é selecionado do grupo que consiste de: um fluído aquoso, um fluido oleaginoso, e combinações dos mesmos.Method according to claim 1, characterized in that the base fluid is selected from the group consisting of: an aqueous fluid, an oleaginous fluid, and combinations thereof. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensoativo à base de ortoéster é um agente emulsificanie, um agente não-emulsificante, um agente formador de espuma, um agente para remoção de espuma, um dispersante, um agente umectante, ou uma combinação dos mesmos.Method according to claim 1, characterized in that the orthoester-based surfactant is an emulsifying agent, a non-emulsifying agent, a foaming agent, a foam remover, a dispersant, a humectant, or a combination thereof. 5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensoativo à base de ortoéster é sintetizado de um diceteno acetal ou um mullieeteno acetal pela adição de um álcool hidrofóbico e um á I c u o 1 h i d ro líl i c o,A method according to claim 1, characterized in that the orthoester-based surfactant is synthesized from an acetal diketene or an acetal mullietetene by the addition of a hydrophobic alcohol and a hydrophobic alcohol, 6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensoativo à base de ortoéster contém uma amina e é sintetizado pela reação de uma alcanolamina e um álcool hidrofóbíco com um díceteno aeetal ou um multiceteno acetal, ou por transesterificação de uma alcanolamina e um álcool hidrofóbíco com um ortoéster de baixo peso molecular da seguinte Fórmula II: Fórmula II onde R é hidrogênio ou um grupo alquila possuindo de 1 a 4 carbonos, e R4 é um grupo alquila possuindo de I a 6 carbonos.Method according to claim 1, characterized in that the orthoester-based surfactant contains an amine and is synthesized by the reaction of an alkanolamine and a hydrophobic alcohol with an aeetal diketene or an acetal multicetene, or by transesterification of a alkanolamine and a hydrophobic alcohol with a low molecular weight orthoester of the following Formula II: Formula II wherein R is hydrogen or an alkyl group having from 1 to 4 carbons, and R4 is an alkyl group having from I to 6 carbons. 7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensoativo à base de ortoéster contém uma amina terciária.Method according to Claim 1, characterized in that the orthoester-based surfactant contains a tertiary amine. 8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensoativo à base de ortoéster está presente no fluido de tratamento em uma quantidade na faixa de 0,01 % a 5 % em peso do fluido de tratamento,Method according to claim 1, characterized in that the orthoester-based surfactant is present in the treatment fluid in an amount in the range 0.01% to 5% by weight of the treatment fluid, 9. Método dc acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de: reduzir o pH do fluido de tratamento de modo a facilitar a degradação de pelo menos uma parte do tensoativo à base de ortoéster.A method according to claim 1, further comprising the step of: reducing the pH of the treatment fluid to facilitate degradation of at least a portion of the orthoester-based surfactant. 10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de reduzir o pH do fluido de tratamento compreende a etapa de: colocar em contato o fluido de tratamento com um ácido.Method according to claim 9, characterized in that the step of reducing the pH of the treatment fluid comprises the step of: contacting the treatment fluid with an acid. 11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido de tratamento é introduzido na formação subterrânea em uma pressão suficiente, ou acima dela, para criar ou acentuar unia ou mais fraturas na formação subterrânea.A method according to claim 1, characterized in that the treatment fluid is introduced into the underground formation at or above sufficient pressure to create or accentuate one or more fractures in the underground formation. 12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de: perfurar pelo menos parte de um furo de poço que penetra na formação subterrânea usando o fluido de tratamento.A method according to claim 1, further comprising the step of: drilling at least part of a wellbore that penetrates the underground formation using the treatment fluid. 13. Método de tratar uma formação subterrânea, caracterizado pelo fato de que compreende: proporcionar um fluido de tratamento emuísificado que compreende uma fase oleaginosa, uma fase aquosa possuindo um pH de 8,5 ou acima, e um tensoativo à base de ortoéster, em que o tensoativo à base de ortoéster é sintetizado de um diceteno acetal ou um multiceteno acetal pela adição de um álcool hidrofóbico e um álcool hidrofOico, em que pelo menos uma porção do tensoativo à base de ortoéster é da seguinte fórmula: em que R1 é um grupo hidrofóbico cR’é um grupo hidrofílico; c, introduzir o fluido de tratamento emuísificado em uma formação subterrânea.A method of treating an underground formation, characterized in that it comprises: providing an emulsified treatment fluid comprising an oil phase, an aqueous phase having a pH of 8.5 or above, and an orthoester-based surfactant in that the orthoester-based surfactant is synthesized from an acetal diketene or an acetal multicetene by the addition of a hydrophobic alcohol and a hydrophobic alcohol, wherein at least a portion of the orthoester-based surfactant is of the following formula: wherein R1 is a hydrophobic group c R 'is a hydrophilic group; c, introducing the emuisified treatment fluid into an underground formation. 14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o fluido de tratamento emuísificado compreende ainda particulados de cascalho, e em que o método compreende ainda depositar pelo menos uma parte dos particulados de cascalho dentro ou adjacente a uma porção da formação subterrânea, para formar um compactado de cascalho.A method according to claim 13, characterized in that the emulsifying treatment fluid further comprises gravel particulates, and wherein the method further comprises depositing at least a portion of the gravel particulates within or adjacent to a portion of the formation. underground to form a gravel compact. 15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de: reduzir o pH da fase aquosa de modo a facilitar a degradação de pelo menos uma parte do tensoativo à base de ortoéster, facilitando deste modo a separação da fase oleaginosa da fase aquosa.A method according to claim 13, further comprising the step of: reducing the pH of the aqueous phase to facilitate degradation of at least a portion of the orthoester-based surfactant, thereby facilitating separation of the oil phase of the aqueous phase. 16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de: introduzir o fluido de tratamento emul si ficado na formação subterrânea em uma pressão suficiente, ou acima dela, para criar ou acentuar uma ou mais fraturas na formação subterrânea.The method of claim 13, further comprising the step of: introducing the emulated treatment fluid into the underground formation at or above sufficient pressure to create or accentuate one or more fractures in the underground formation. 17. Método de facilitar o escoamento através de um conduto, caracterizado pelo fato de que compreende: proporcionar um fluido de tratamento emulsificado que compreende um tensoativo à base de ortoéster, uma fase oleaginosa e uma fase aquosa possuindo um pH de 8,5 ou acima, em que pelo menos uma porção do tensoativo à base de ortoéster é da seguinte fórmula: em que R1 é um grupo hidrofóbico e R2 é um grupo hidrofílico; escoar o fluido de tratamento emulsificado através do conduto; e, reduzir o pH da fase aquosa de modo a facilitar a degradação de pelo menos uma parte do tensoativo à base de ortoéster, facilitando deste modo a separação da fase oleaginosa e da fase aquosa.A method of facilitating flow through a conduit, comprising: providing an emulsified treatment fluid comprising an orthoester-based surfactant, an oleaginous phase and an aqueous phase having a pH of 8.5 or above. wherein at least a portion of the orthoester-based surfactant is of the following formula: wherein R1 is a hydrophobic group and R2 is a hydrophilic group; flowing emulsified treatment fluid through the conduit; and, reducing the pH of the aqueous phase to facilitate degradation of at least a portion of the orthoester-based surfactant, thereby facilitating the separation of the oil phase and the aqueous phase. 18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a fase oleaginosa compreende um óleo pesado.A method according to claim 17, characterized in that the oil phase comprises a heavy oil.
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