BR112014018383B1 - METHOD TO COMPLETE A WELL, METHOD TO ACTIVATE AN EXPANDABLE OIL AND WELL FLUID OIL FILTER SYSTEM - Google Patents
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Abstract
método para completar um poço, método para ativar um sistema obturador expansível em óleo, e fluido de poço. um método para completar um poço pode incluir introduzir um fluido de poço contendo óleo em um poço tendo um reboco à base de água nas suas paredes, contatar o fluido de poço contendo óleo com um elemento expansível em óleo no poço; e permitir a expansão do elemento expansível em óleo, onde o fluido de poço contendo óleo é substancialmente isento de surfactantes, emulsionantes, agentes surfactantes, ou dispersantes desassociados, e pode incluir um fluido oleaginoso e um adensante.method for completing a well, method for activating an oil expandable plug system, and well fluid. a method of completing a well may include introducing an oil-containing well fluid into a well having a water-based plaster on its walls, contacting the oil-containing well fluid with an oil-expandable element in the well; and allowing expansion of the expandable element in oil, wherein the oil-containing well fluid is substantially free of surfactants, emulsifiers, surfactants, or disassociated dispersants, and may include an oleaginous fluid and a thickener.
Description
[0001] Ao completar poços em formações terrestres, vários fluidos são geralmente usados no poço por uma variedade de razões. Usos comuns para fluidos de poço incluem: lubrificação e resfriamento da broca de perfuração cortando superfícies durante operações gerais de perfuração, ou perfurar em uma formação petrolífera orientada, suspender pedaços soltos da formação e transportá-los para a superfície, controlar a pressão de fluido da formação para evitar explosões, manter estabilidade do poço e minimizar perda de fluido para dentro da formação, na qual o poço está sendo perfurado, fraturar a formação nas proximidades do poço, deslocar o fluido dentro do poço com outro fluido, limpar o poço, testar o poço, transmitir potência hidráulica para a broca de perfuração, instalar um obturador, abandonar o poço ou preparar o poço para abandono, e outra forma tratar o poço ou a formação.[0001] When completing wells in onshore formations, various fluids are generally used in the well for a variety of reasons. Common uses for well fluids include: lubricating and cooling the drill bit by cutting surfaces during general drilling operations, or drilling in an oil oriented formation, suspending loose pieces of formation and transporting them to the surface, controlling the fluid pressure of the well. formation to prevent explosions, maintain stability of the well and minimize fluid loss into the formation, in which the well is being drilled, fracture the formation in the vicinity of the well, displace the fluid within the well with another fluid, clean the well, test the well, transmit hydraulic power to the drill bit, install a shutter, abandon the well or prepare the well for abandonment, and otherwise treat the well or formation.
[0002] Fluidos ou lamas de poço podem incluir um fluido de base, que é comumente água, óleo diesel ou mineral, ou um composto sintético. Adensantes (mais frequentemente sulfato de bário ou barita é usado) podem ser adicionados para aumentar a densidade, e argilas, tal como bentonita, podem ser adicionadas para ajudar a remover cortes do poço e para formar um reboco nas paredes do furo.[0002] Well fluids or slurries may include a base fluid, which is commonly water, diesel or mineral oil, or a synthetic compound. Thickeners (most often barium sulphate or barite is used) can be added to increase density, and clays such as bentonite can be added to help remove cuts from the well and to form a plaster on the walls of the hole.
[0003] Fluidos de poço também contribuem para a estabilidade do furo de poço, e controlam o fluxo de gás, óleo ou água pelos poros da formação, a fim de evitar, por exemplo, o fluxo, ou, em casos indesejáveis, a erupção dos fluidos da formação ou o desmoronamento das formações terrestres pressurizadas. A coluna de fluido no furo exerce uma pressão hidrostática proporcional à profundidade do furo e à densidade do fluido. Formações de alta pressão podem exigir um fluido com uma densidade tão alta quanto cerca de 10 libras por galão (ppg) e, em alguns casos, podem ser tão elevadas quanto 21 ou 22 ppg.[0003] Well fluids also contribute to the stability of the wellbore, and control the flow of gas, oil or water through the pores of the formation, in order to prevent, for example, the flow, or, in undesirable cases, the eruption formation fluids or the collapse of pressurized land formations. The column of fluid in the hole exerts a hydrostatic pressure proportional to the depth of the hole and the density of the fluid. High pressure formations can require a fluid with a density as high as about 10 pounds per gallon (ppg) and in some cases can be as high as 21 or 22 ppg.
[0004] Lamas à base de óleo (OBMs) têm sido usadas, por causa de sua flexibilidade em satisfazer a redução de densidade, de inibição, de atrito e propriedades reológicas desejadas em fluidos do poço. O setor de perfuração tem usado lamas à base de água (WBMs), porque são baratas. A lama usada e cortes de poços perfurados com WBMs podem ser facilmente eliminados do local, na maioria das regiões em terra firme. WBMs e cortes podem ser também descarregados de plataformas em muitas águas do mar nos EUA, desde que eles atendam as diretrizes atuais de limitações de efluentes, normas de descarga, e outros limites de concessão.[0004] Oil-based slurries (OBMs) have been used, because of their flexibility in meeting the desired reduction of density, inhibition, friction and rheological properties in well fluids. The drilling industry has been using water-based muds (WBMs) because they are cheap. Used mud and cuts from wells drilled with WBMs can easily be cleared off site in most land-based regions. WBMs and cuts can also be discharged from platforms in many US seawaters, as long as they meet current guidelines for effluent limitations, discharge regulations, and other concession limits.
[0005] Uma categoria específica de fluidos de poço ou de completação inclui fluidos de espaços anulares ou fluidos de obturador, que são bombeados para dentro de aberturas anulares em um poço, tais como, por exemplo, (1) entre uma parede de poço e uma ou mais colunas de revestimento de tubulação estendendo-se para dentro de um poço, ou (2) entre colunas adjacentes, concêntricas de tubulação estendendo-se para dentro de um poço, ou (3) em um ou ambos de um espaço anular A ou B em um poço, compreendendo pelo menos um espaço anular A e B com uma ou mais colunas de tubulação interna estendendo-se para dentro de um dito poço, que podem ser estendidas em paralelo, ou nominalmente em paralelo, com as outras, e podem ser ou não concêntricas, ou nominalmente concêntricas, com a coluna de revestimento exterior, ou (4) em um ou mais de um espaço anularA, B ou C em um poço, compreendendo pelo menos um espaço anularA, B e C com uma ou mais colunas de tubulação interna estendendo-se para dentro de um dito poço, que podem ser estendidas em paralelo, ou nominalmente em paralelo, com as outras, e podem ser, ou não, concêntricas, ou nominalmente concêntricas, com a coluna de revestimento exterior. Ainda como alternativa, as ditas uma ou mais colunas de tubulação podem simplesmente passar através de um conduto ou outro(s) tubo(s)externo para conectar um ou mais furos de poço a outro furo depoço, ou conduzir de um ou mais furos de poço a um recolhimento ou centro de processamento centralizado; e dito fluido de espaço anular pode ter sido conduzido para dentro do dito conduto ou tubo(s), mas externamente às ditas uma ou mais colunas de tubo no seu interior.[0005] A specific category of well or completion fluids includes annular space fluids or plug fluids that are pumped into annular openings in a well, such as, for example, (1) between a well wall and one or more pipe casing columns extending into a well, or (2) between adjacent, concentric columns of pipe extending into a well, or (3) in one or both of an annular space A or B in a well, comprising at least one annular space A and B with one or more columns of internal piping extending into said well, which can be extended in parallel, or nominally in parallel, with each other, and they may or may not be concentric, or nominally concentric, with the outer casing string, or (4) in one or more of an annular space A, B or C in a well, comprising at least one annular space A, B and C with one or more columns of inner piping extending into a m said well, which may be extended in parallel, or nominally in parallel, with each other, and may or may not be concentric, or nominally concentric, with the outer casing string. Alternatively still, said one or more pipe columns may simply pass through a conduit or other external pipe(s) to connect one or more well holes to another wellbore, or lead from one or more well holes. well to a collection or centralized processing center; and said annular space fluid may have been conducted into said conduit or tube(s), but external to said one or more tube columns therein.
[0006] Tais fluidos de obturador servem,principalmente, para proteger o revestimento, mas também servem para fornecer pressão hidrostática, a fim de equalizar a pressão em relação à formação, para reduzir pressões sobre obturadores ou elementos de vedação; ou para limitar a pressão diferencial que atua sobre o furo de poço, revestimento e tubulação de produção para evitar o desmoronamento do poço, e/ou ajudar a controlar um poço no caso de um vazamento na tubulação de produção, ou quando o obturador não mais fornecer uma vedação ou não tiver assentado. Embora os fluidos de obturador possam ser formulados com densidade suficiente para executar tais funções, convencionalmente, adensantes sólidos, que são frequentemente usados em outros fluidos de poço, são evitados em fluidos de obturador, devido às preocupações de deposição de sólidos, particularmente porque fluidos de obturador, muitas vezes, permanecem no espaço anular por longos períodos de tempo sem circulação. Além disso, além de servir para funções convencionais acima mencionadas, para elementos de obturador, que são ativados pelo fluido de obturador ou anular, o fluido pode também ser formulado com tal consideração adicional em mente.[0006] Such plug fluids primarily serve to protect the coating, but also serve to provide hydrostatic pressure in order to equalize pressure with respect to the formation, to reduce pressures on plugs or sealing elements; or to limit the differential pressure acting on the wellbore, casing and production piping to prevent the well from collapsing, and/or to help control a well in the event of a leak in the production piping, or when the plug is no longer provide a seal or has not settled. While plug fluids can be formulated with sufficient density to perform such functions, conventionally, solid thickeners, which are often used in other well fluids, are avoided in plug fluids, due to solid deposition concerns, particularly as fluids from obturator often remain in the annular space for long periods of time without circulation. Furthermore, in addition to serving the aforementioned conventional functions for obturator elements, which are activated by the obturator or annular fluid, the fluid can also be formulated with such additional consideration in mind.
[0007] Outra categoria de fluidos de poço ou de completação inclui fluidos de poço aberto para partes não revestidas do poço. Os fluidos são bombeados para dentro de uma seção vertical ou em um ângulo elevado de um poço, onde a formação de injeção ou produção orientada, frequentemente, permanece exposta durante a produção ou injeção, e/ou pode incluir qualquer um dos seguintes: obturadores expansíveis, obturadores de revestimento externo, forros perfurados, telas de controle de areia ou telas de areia, tubo base e/ou dispositivos de controle de afluxo selecionado que podem incluir, ou não, indicadores, linhas de controle e ainda bombas submersíveis. Muitas vezes, o fluido de poço aberto é inserido previamente no poço aberto e funciona para facilitar a instalação de qualquer um dos acima mencionados. No exemplo de um obturador/ polímero(s) expansível(eis), o fluido de poço aberto pode fornecer funcionalidade, para que o obturador/ polímero se expanda, fornecendo assim uma barreira para controlar pressão, circulação de fluidos e aumentar a integridade da instalação inferior.[0007] Another category of well or completion fluids includes open well fluids for uncoated parts of the well. Fluids are pumped into a vertical section or at an elevated angle of a well, where the injection or oriented production formation often remains exposed during production or injection, and/or may include any of the following: expandable plugs , outer casing shutters, perforated linings, sand control screens or sand screens, base tube and/or selected inflow control devices which may or may not include indicators, control lines and even submersible pumps. Often, open well fluid is pre-filled into the open well and works to facilitate installation of any of the above. In the example of an expandable plug/polymer(s), the open well fluid can provide functionality for the plug/polymer to expand, thus providing a barrier to control pressure, fluid circulation and increase installation integrity bottom.
[0008] Consoante, há uma necessidade contínua de melhorias em fluidos de poço para se ter densidade suficiente e conhecer outras considerações que possam ser, particularmente, desejáveis para uso com elementos de obturador e/ou polímeros expansíveis, usados em furos de poço e poços abertos.[0008] Accordingly, there is a continuing need for improvements in well fluids to have sufficient density and to meet other considerations that may be particularly desirable for use with plug elements and/or expandable polymers used in wellbore and wells open.
[0009] Em um aspecto, formas de realização, divulgadas neste documento, se referem a um método para completar um poço que inclui introduzir fluido de poço contendo óleo em um poço tendo um reboco à base de água nas suas paredes; contatar fluido de poço contendo óleo com um elemento expansível em óleo no poço; e permitir a expansão do elemento expansível em óleo, onde o fluido de poço contendo óleo é, substancialmente, isento de tensoativos, emulsionantes, agentes umectantes ou dispersantes desassociados e pode incluir um fluido oleaginoso e um adensante.[0009] In one aspect, embodiments disclosed herein refer to a method for completing a well that includes introducing oil-containing well fluid into a well having a water-based plaster on its walls; contacting oil-containing well fluid with an oil-swellable element in the well; and allowing expansion of the expandable element into oil, where the oil-containing well fluid is substantially free of disassociated surfactants, emulsifiers, wetting agents or dispersants and may include an oleaginous fluid and a thickener.
[00010] Em outro aspecto, formas de realização, divulgadas neste documento, se referem a um método para ativar um sistema obturador expansível em óleo que inclui introduzir em um poço, tendo um reboco à base de água nas suas paredes, um fluido de poço contendo óleo; contatar o fluido de poço contendo óleo com um elemento expansível em óleo no poço; e permitir a expansão do elemento expansível em óleo, onde o fluido de poço contendo óleo inclui uma fase contínua oleaginosa, onde a fase contínua oleaginosa forma, substancialmente, toda a fase fluida do fluido de poço contendo óleo; uma alquil diamida e um adensante organofílico revestido, tendo um tamanho de partícula d90 de menos de cerca de 20 mícrons.[00010] In another aspect, embodiments disclosed herein refer to a method for activating an oil expandable plug system that includes introducing into a well, having a water-based plaster on its walls, a well fluid containing oil; contacting the oil-containing well fluid with an oil-swellable element in the well; and allowing expansion of the expandable element into oil, wherein the oil-containing well fluid includes an oil-containing continuous phase, wherein the oil-containing continuous phase forms substantially the entire fluid phase of the oil-containing well fluid; an alkyl diamide and a coated organophilic thickener, having a d90 particle size of less than about 20 microns.
[00011] Em ainda outro aspecto, formas de realização, divulgadas neste documento, se referem a um fluido de poço que inclui uma fase contínua oleaginosa, onde a fase contínua oleaginosa forma, substancialmente, toda a fase fluida do fluido de poço, uma alquil diamida e um adensante organofílico revestido, tendo um tamanho de partícula d90 de menos de cerca de 20 mícrons, no qual o fluido de poço é, substancialmente, isento de quaisquer tensoativos, dispersantes ou emulsionantes desassociados.[00011] In yet another aspect, embodiments disclosed herein refer to a well fluid that includes a continuous oil phase, where the continuous oil phase forms substantially the entire fluid phase of the well fluid, an alkyl diamide and a coated organophilic thickener, having a d90 particle size of less than about 20 microns, in which the well fluid is substantially free of any disassociated surfactants, dispersants or emulsifiers.
[00012] Esse Sumário é fornecido para apresentar uma seleção de conceitos que são descritos mais abaixo na descrição detalhada. Esse Sumário não se destina a identificar a solução ou caraterísticas essenciais do objeto reivindicado, nem se destina a ser usado como um auxiliar na limitação do escopo do objeto reivindicado. Outros aspectos e vantagens da invenção ficarão evidentes, a partir da descrição a seguir e das reivindicações anexadas.[00012] This Summary is provided to present a selection of concepts that are described further below in the detailed description. This Summary is not intended to identify the solution or essential features of the claimed object, nor is it intended to be used as an aid in limiting the scope of the claimed object. Other aspects and advantages of the invention will be apparent from the following description and appended claims.
[00013] A Figura 1 mostra uma vista isométrica de um sistema de exemplo, em que formas de realização de um elemento de vedação podem ser implementadas.[00013] Figure 1 shows an isometric view of an example system, in which embodiments of a sealing element can be implemented.
[00014] A Figura 2 é um gráfico de barras demonstrando o aumento do volume total de um obturador expansível em óleo, quando embebido em várias formulações de fluido expansível.[00014] Figure 2 is a bar graph demonstrating the increase in total volume of an expandable plug in oil when soaked in various expandable fluid formulations.
[00015] A Figura 3 é uma foto demonstrando a compatibilidade de duas formulações de fluido expansível com um reboco à base de água.[00015] Figure 3 is a photo demonstrating the compatibility of two swellable fluid formulations with a water-based plaster.
[00016] A Figura 4 é um gráfico de barras demonstrando a expansão de um obturador expansível em óleo, quando embebido em uma amostra de fluido em comparação com diesel.[00016] Figure 4 is a bar graph demonstrating the expansion of an expandable plug in oil when soaked in a fluid sample compared to diesel.
[00017] Formas de realização, divulgadas nesse documento, se referem a fluidos de poço (e métodos para usar tais fluidos do poço) para várias operações de completação. Particularmente, formas de realização da presente divulgação se referem a fluidos de poço utilizados para ativar composições de polímero expansíveis em óleo de um elemento expansível para um poço perfurado com um fluido de perfuração à base de água. Os elementos expansíveis em óleo (e, portanto, fluidos de poço da presente divulgação) podem ser utilizados em aplicações de sistema de obturador expansível em óleo, tais como, mas não limitado a, completar poços, obstruir ou abandonar poços, isolar áreas do poço, compartimentar reservatório ou segmentar poço.[00017] Embodiments disclosed in this document refer to well fluids (and methods for using such well fluids) for various completion operations. Particularly, embodiments of the present disclosure relate to well fluids used to activate oil-swellable polymer compositions from an expandable element to a well drilled with a water-based drilling fluid. The oil expandable elements (and therefore well fluids of the present disclosure) can be used in oil expandable plug system applications such as, but not limited to, filling wells, plugging or abandoning wells, isolating well areas , compartmentalize reservoir or segment well.
[00018] Os fluidos de poço da presente divulgação podem, portanto, ter vários componentes incluindo um fluido base contendo óleo, de tal modo que exista uma quantidade suficiente do fluido, que seja isenta para se espalhar dentro do, e expandir o, polímero, e um adensante para aumentar o peso do fluído oleaginoso, para que uma maior densidade possa ser alcançada. Os fluidos de poço da presente divulgação também podem ser utilizados para ativar uma composição de polímero expansível, tendo sido colocada no furo de perfuração como um elemento obturador, encher com cascalho ou outras aplicações apresentadas nesse documento. A composição expansível pode ser material expansível em óleo, que se expande por difusão de hidrocarbonetos no material expansível em óleo.[00018] The well fluids of the present disclosure may therefore have various components including an oil-containing base fluid such that there is a sufficient amount of the fluid that is free to spread into and expand the polymer, and a thickener to increase the weight of the oleaginous fluid so that greater density can be achieved. The well fluids of the present disclosure can also be used to activate an expandable polymer composition having been placed in the borehole as a plug element, fill with gravel or other applications disclosed therein. The expandable composition may be oil expandable material, which expands by diffusing hydrocarbons into the oil expandable material.
[00019] Em algumas formas de realização, um poço pode ser perfurado usando um fluido de perfuração à base de água, onde o fluido de perfuração à base de água filtra dentro da formação para formar um reboco à base de água. Como usado nesse documento, um reboco à base de água é um reboco, que é umedecido por água e pode ser formado por qualquer fluido contendo água, tal como tendo água ou um fluido aquoso, como a maior parte fluídica do fluido e/ou qualquer emulsão que produza um reboco umedecido com água após filtração dentro da formação. Em uma particular forma de realização, o fluido de perfuração à base de água pode ser deslocado com um fluido de poço contendo óleo da presente divulgação, que seja permitido difundir em materiais expansíveis em óleo colocados no fundo do poço, tais como um obturador expansível em óleo, por exemplo, fazendo com que os materiais expansíveis em óleo "ativem" ou expandam.[00019] In some embodiments, a well may be drilled using a water-based drilling fluid, where the water-based drilling fluid filters into the formation to form a water-based grout. As used in that document, a water-based plaster is a plaster, which is moistened by water and can be formed by any fluid containing water, such as having water or an aqueous fluid, such as most fluidic part of the fluid and/or any emulsion that produces a plaster moistened with water after filtration within the formation. In a particular embodiment, the water-based drilling fluid may be displaced with an oil-containing well fluid of the present disclosure, which is allowed to diffuse into oil-swellable materials placed at the bottom of the well, such as an expandable plug in oil, for example, causing oil-swellable materials to "activate" or expand.
[00020] Em outra forma de realização, o obturador expansível em óleo pode ser incorporado a um obturador da unidade de tela para uma completação de poço aberto antes da produção de hidrocarbonetos, a partir de um poço, a fim de utilizar o obturador expansível para alcançar isolamento zonal e bloquear um potencial de incursão de fluidos indesejáveis. Tais técnicas são divulgadas em maior detalhe na Publicação de Patente dos E.U.A. N°. 2007/0151724, que é aqui incorporada por referência na sua totalidade.[00020] In another embodiment, the expandable oil shutter can be incorporated into a screen unit shutter for an open well completion before hydrocarbon production, from a well, in order to use the expandable shutter for achieve zonal isolation and block the potential for incursion of unwanted fluids. Such techniques are disclosed in greater detail in U.S. Patent Publication No. 2007/0151724, which is incorporated herein by reference in its entirety.
[00021] Como mencionado acima, o fluido de poço usado para ativar ou expandir o elemento expansível em óleo pode ser um fluido contendo óleo. Em algumas formas de realização, a fase fluida do fluido de poço contendo óleo é formada unicamente, ou substancialmente em sua totalidade, de um líquido oleaginoso substancialmente isento de um componente aquoso e substancialmente isento de emulsificantes ou algo semelhante. Em outra forma de realização, a fase fluida do fluido de poço é formada de um líquido oleaginoso, substancialmente isento de um componente aquoso e substancialmente isento de emulsificantes, mas pode conter certo volume de um fluido não aquoso, não oleaginoso. Em ainda outra forma de realização, o fluido de poço contendo óleo pode ser uma emulsão direta, onde um fluido oleaginoso é uma fase descontínua dentro de uma fase contínua aquosa ou não oleaginosa, formulada para ser substancialmente isenta de emulsificantes ou algo semelhante.[00021] As mentioned above, the well fluid used to activate or expand the expandable element in oil may be an oil-containing fluid. In some embodiments, the fluid phase of the oil-containing well fluid is formed solely or substantially all of an oleaginous liquid substantially free of an aqueous component and substantially free of emulsifiers or the like. In another embodiment, the fluid phase of the well fluid is formed of an oleaginous liquid, substantially free of an aqueous component and substantially free of emulsifiers, but may contain a certain volume of a non-aqueous, non-oily fluid. In yet another embodiment, the oil-containing well fluid can be a direct emulsion, where an oleaginous fluid is a discontinuous phase within a continuous aqueous or non-oily phase, formulated to be substantially free of emulsifiers or the like.
[00022] Como mencionado acima, o fluido de poço é usado para ativar um sistema obturador expansível ou outros elementos expansíveis. Sistemas de obturador expansível incluem uma composição expansível, que pode ser usada para preencher um espaço no poço. O sistema de obturador expansível pode consistir da composição expansível em separado, mas em algumas formas de realização, o sistema de obturador expansível inclui a composição expansível usada como um componente de ferramenta em operações de completação, onde um elemento obturador é colocado em um intervalo de produção do poço para fornecer isolamento anular entre uma seção superior e inferior do poço. Frequentemente, a composição expansível é fixada a um tubo base, forro ou mesmo ao revestimento. A expansão da composição pode ser iniciada a qualquer momento, mas em algumas formas de realização, a composição se expande, pelo menos após o equipamento ser instalado no poço.[00022] As mentioned above, well fluid is used to activate an expandable shutter system or other expandable elements. Expandable plug systems include an expandable composition, which can be used to fill a gap in the well. The expandable shutter system may consist of the expandable composition separately, but in some embodiments the expandable shutter system includes the expandable composition used as a tool component in completion operations, where a shutter element is placed in a range of well production to provide annular isolation between an upper and lower section of the well. Often, the expandable composition is attached to a base tube, liner or even liner. The composition expansion can be started at any time, but in some embodiments, the composition expands, at least after the equipment is installed in the well.
[00023] Além disso, composições expansíveis são aquelas, que se expandem ou incham, quando expostas a uma substância ou substâncias específicas, tais como água ou hidrocarbonetos, para um tamanho que seja maior que o tamanho do elemento previamente expandido. O fluido base do fluido de poço, usado em conjunto com as composições expansíveis, é absorvido no obturador expansível através de difusão. Através do movimento térmico aleatório das moléculas no líquido, o fluido se difunde para dentro do obturador. Quando o obturador é envolvido em torno da circunferência externa de um tubo, o resultado da expansão é um aumento do diâmetro externo fabricado do obturador expansível. O fluido pode continuar a se espalhar para dentro do obturador, fazendo com que o elemento de obturação se expanda, para que ele atinja o diâmetro interno do revestimento ou do furo do poço aberto, e continue a se expandir até que as tensões internas, dentro do material do obturador, atinjam o equilíbrio. Ou seja, a pressão de expansão aumenta, até que a difusão já não possa ocorrer. Particularmente, o elemento expansível pode se expandir, pelo menos de forma suficiente, de tal modo que o elemento expansível crie uma vedação no espaço anular, tal como uma barreira anular diferencialmente vedante, que é criada entre as seções superior e inferior do poço. Opcionalmente, o obturador expansível pode ser usado para criar uma barreira entre seções designadas de um poço aberto para permitir o isolamento seletivo durante a completação ou após a completação. Em formas de realização, a espessura do elemento expansível pode inchar pelo menos 5%, pelo menos 10%, pelo menos 15%, pelo menos 20%, pelo menos 25% ou pelo menos 50%. Muitas vezes, o elemento expansível pode ser forçado a se expandir apenas em uma direção radial, mas em outras formas de realização pode se expandir em ambas as direções, radial e axial.[00023] Furthermore, expandable compositions are those, which expand or swell, when exposed to a specific substance or substances, such as water or hydrocarbons, to a size that is greater than the size of the previously expanded element. The base fluid of the well fluid, used in conjunction with the expandable compositions, is absorbed into the expandable plug through diffusion. Through the random thermal movement of molecules in the liquid, the fluid diffuses into the obturator. When the plug is wrapped around the outer circumference of a tube, the result of expansion is an increase in the fabricated outer diameter of the expandable plug. Fluid may continue to spread into the plug, causing the plug element to expand so that it reaches the inside diameter of the casing or open well bore, and continues to expand until the internal stresses inside of the shutter material, reach equilibrium. That is, the expansion pressure increases, until diffusion can no longer occur. Particularly, the expandable element can expand, at least sufficiently, such that the expandable element creates a seal in the annular space, such as a differentially sealing annular barrier, which is created between the upper and lower sections of the well. Optionally, the expandable plug can be used to create a barrier between designated sections of an open pit to allow selective isolation during completion or after completion. In embodiments, the thickness of the expandable element may swell at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25% or at least 50%. Often, the expandable element can be forced to expand in only one radial direction, but in other embodiments it can expand in both the radial and axial directions.
[00024] Outras formas de realização podem incluir um elemento expansível em um tampão mecânico, que é uma ferramenta que pode ser localizada e colocada em um poço, para isolar uma parte inferior do poço de uma parte superior do poço.[00024] Other embodiments may include an expandable element in a mechanical plug, which is a tool that can be located and placed in a well, to isolate a well bottom from a well top.
[00025] De acordo com um método de utilização, um obturador expansível ou outro elemento, como um tampão mecânico, pode ser colocado em uma parte de um poço tendo sido perfurado, em formas de realização, com um fluido à base de água, de tal modo que um reboco à base de água permaneça nas paredes do poço. Fica claro que, mais de um elemento expansível pode ser colocado no poço. Uma combinação de obturadores expansíveis e/ou tampões mecânicos também pode ser colocada em partes de um poço. Um fluido de expansão é então introduzido, diretamente, por si só, no espaço anular, ou introduzido no espaço anular através da coluna de tubo ou revestimento. O fluido de expansão pode contatar o elemento expansível do obturador ou do tampão mecânico, fazendo com que o elemento expansível comece a inchar. O fluido de expansão pode permanecer em contato com o elemento expansível por um temposuficiente, para que o elemento expansível se expanda e inche até um tamanho suficiente para vedar o espaço anular.[00025] According to a method of use, an expandable shutter or other element, such as a mechanical plug, can be placed in a part of a well having been drilled, in embodiments, with a water-based fluid, of such that a water-based plaster remains on the walls of the well. It is clear that more than one expandable element can be placed in the well. A combination of expandable plugs and/or mechanical plugs can also be placed in parts of a well. An expansion fluid is then introduced, either directly, by itself, into the annular space, or introduced into the annular space through the tube column or casing. Expansion fluid may contact the expandable element of the plug or mechanical plug, causing the expandable element to begin to swell. The expansion fluid can remain in contact with the expandable element long enough for the expandable element to expand and swell to a size sufficient to seal the annular space.
[00026] Composições expansíveis utilizadas nos métodos da presente divulgação podem ser formadas a partir de diversos materiais que se expandem ou incham, suficientemente, na presença de hidrocarbonetos. Materiais expansíveis ilustrativos podem ser borrachas naturais, borrachas de nitrilo, borracha de nitrilo hidrogenada, borracha de etileno-propileno-copolímero, borracha de terpolímero de etileno-propileno-dieno, borracha butílica, borracha butílica halogenada, borracha butílica bromada, borracha butílica clorada, polietileno clorado, copolímero de enxerto de ácido amido poliacrilato, copolímero de enxerto de anidrido ácido cíclico de álcool polivinílico, anidrido maleico isobutileno, poliacrilatos, borracha de acrilato butadieno, copolímero de acrilato-vinilacetato, polímeros de óxido de polietileno, polímeros tipo carboximetil celulose, copolímeros de enxerto de amido-poliacrilonitrila, estireno, borracha de estireno-butadieno, polietileno, polipropileno, borracha comonômera de etileno-propileno, borracha monômera de etileno propileno dieno, borracha de acetato vinil etileno, borracha hidrogenada de acrilonitrila- butadieno, borracha de acrilonitrila butadieno, borracha de isopreno, borrachas de neoprene, polietilenos sulfonados, acrilato de etileno, copolímeros de óxido de etileno de epicloroidrina, borrachas de etileno-propileno, borrachas de terpolímero de etileno-propileno-dieno, copolímero de etileno vinil acetato, acrilamidas, borrachas de butadieno acrilonitrilo, poliésteres, polivinilcloretos, borrachas de butadieno acrilonitrilo hidrogenado, borracha de fluor, borrachas de fluorosilicone, borrachas de silicone, poli 2,2,1- biciclo heptenos (polinorborneno), alquilestireno, ou borracha de cloropreno. Embora a química específica não se limite aos presentes métodos, composições de polímero expansíveis em óleo também podem incluir elastômeros expansíveis em óleo.[00026] Expandable compositions used in the methods of the present disclosure can be formed from various materials that expand or swell sufficiently in the presence of hydrocarbons. Illustrative expandable materials can be natural rubbers, nitrile rubbers, hydrogenated nitrile rubber, ethylene-propylene-copolymer rubber, ethylene-propylene-diene terpolymer rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, brominated butyl rubber, chlorinated butyl rubber, chlorinated polyethylene, starch polyacrylate acid graft copolymer, polyvinyl alcohol cyclic acid anhydride graft copolymer, isobutylene maleic anhydride, polyacrylates, butadiene acrylate rubber, acrylate-vinylacetate copolymer, polyethylene oxide polymers, carboxymethyl cellulose type polymers, starch-polyacrylonitrile graft copolymers, styrene, styrene-butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene comonomer rubber, ethylene propylene diene monomer rubber, ethylene vinyl acetate rubber, acrylonitrile-butadiene hydrogenated rubber, acrylonitrile rubber butadiene, isoprene rubber, neoprene rubbers, sulfonated polyethylenes, ethylene acrylate, epichlorohydrin ethylene oxide copolymers, ethylene-propylene rubbers, ethylene-propylene-diene terpolymer rubbers, ethylene vinyl acetate copolymer, acrylamides, acrylonitrile butadiene rubbers, polyesters, polyvinylchlorides, hydrogenated acrylonitrile butadiene rubbers, fluor rubber, fluorosilicone rubbers, silicone rubbers,
[00027] Como mencionado acima, para ativar o elemento expansível em óleo, ou seja, fazer com que o elemento expansível se inche, o fluido de poço pode conter óleo. O fluido de poço contendo óleo pode conter uma quantidade suficiente de um fluido oleaginoso para ativar a composição expansível por difusão do fluido oleaginoso no material expansível em óleo. A quantidade de óleo, que irá provocar uma expansão suficiente do elemento expansível, para encostar e vedar contra o componente correspondente do poço, pode variar, por exemplo, com base no tamanho do obturador, na extensão da expansão/ inchaço do elemento exigido etc..[00027] As mentioned above, to activate the expandable element in oil, that is, cause the expandable element to swell, the well fluid may contain oil. The oil-containing well fluid may contain a sufficient amount of an oil-swellable fluid to activate the expandable composition by diffusing the oily fluid into the oil-swellable material. The amount of oil, which will cause sufficient expansion of the expandable element, to abut and seal against the corresponding component of the well, may vary, for example, based on the size of the plug, the extent of expansion/swelling of the required element etc. .
[00028] Em algumas formas de realização, os fluidos contendo óleo da presente divulgação podem incluir um fluido oleaginoso como a fase contínua do fluido, enquanto outras formas de realização podem usar uma emulsão direta, onde o fluido oleaginoso seja uma fase descontínua dentro de uma fase contínua aquosa ou não oleaginosa.[00028] In some embodiments, the oil-containing fluids of the present disclosure may include an oleaginous fluid as the continuous phase of the fluid, while other embodiments may use a direct emulsion, where the oleaginous fluid is a discontinuous phase within a continuous aqueous or non-oil phase.
[00029] Fluidos oleaginosos podem ser um líquido, tal como um óleo natural ou sintético e em algumas formas de realização, o fluido oleaginoso pode ser selecionado do grupo, incluindo óleo diesel, óleo mineral; óleo sintético, tais como olefinas hidrogenadas e não hidrogenadas incluindo olefinas polialfa, olefinas lineares e ramificadas e semelhantes, polidiorganosiloxanos, siloxanos ou organosiloxanos, ésteres de ácidos graxos, éteres de ácidos graxos alquil ramificados e cíclicos, especificamente da cadeia linear, suas misturas e compostos semelhantes, conhecidos por um perito na arte; e suas misturas. Em uma forma de realização particular, os fluidos podem ser formulados, usando óleo diesel ou um óleo sintético, como a fase contínua externa.[00029] Oil fluids may be a liquid, such as a natural or synthetic oil and in some embodiments, the oil fluid may be selected from the group, including diesel oil, mineral oil; synthetic oil, such as hydrogenated and non-hydrogenated olefins including polyalpha olefins, linear and branched olefins and the like, polydiorganosiloxanes, siloxanes or organosiloxanes, fatty acid esters, alkyl branched and cyclic fatty acid ethers, specifically straight chain, mixtures and compounds thereof the like known to a person skilled in the art; and its mixtures. In a particular embodiment, fluids can be formulated using diesel oil or a synthetic oil as the external continuous phase.
[00030] Em uma forma de realização, fluido oleaginoso pode estar presente sem qualquer fase aquosa ou não oleaginosa, ou pode ser substancialmente isento de um fluido aquoso e/ou não oleaginoso (como aqueles discutidos abaixo). Como usado nesse documento, substancialmente isento de um fluido aquoso ou não oleaginoso pode ser interpretado para significar que o fluido contém menos de 20% em vol. de um fluido aquoso ou não oleaginoso, ou menos de 10% em vol. ou 5% em vol. em outras formas de realização. No entanto, em outras formas de realização, o fluido pode conter um fluido não aquoso, não oleaginoso, tendo miscibilidade parcial (ou seja, alguma, mas não solubilidade total, tal como pelo menos 10-25% ou maior miscibilidade) com o fluido oleaginoso em uma quantidade que seja superior a 20% em vol.. Além disso, solventes mútuos, ou seja, um fluido, tendo solubilidade em fluidos aquosos e oleaginosos, pode estar presente no fluido oleaginoso, incluindo nos fluidos oleaginosos que sejam, pelo menos substancialmente, livres de um fluido aquoso ou não oleaginoso. Exemplos ilustrativos de tais solventes mútuos incluem, por exemplo, isopropanol, éter monoetílico glicol dietileno, éter monometílico glicol dipropileno, éter butílico tripropileno, éter butílico glicol dipropileno, éter butílico glicol de dietileno, butilcarbitol, metiléter glicol dipropileno, vários ésteres, tais como lactato de etila, carbonato de propileno, carbonato de butileno etc. e pirolidonas.[00030] In one embodiment, oleaginous fluid may be present without any aqueous or non-oily phase, or may be substantially free of an aqueous and/or non-oleaginous fluid (such as those discussed below). As used herein, substantially free of an aqueous or non-oleaginous fluid can be interpreted to mean that the fluid contains less than 20% by vol. of an aqueous or non-oleaginous fluid, or less than 10% by vol. or 5% by vol. in other embodiments. However, in other embodiments, the fluid may contain a non-aqueous, non-oleaginous fluid having partial miscibility (i.e., some, but not full solubility, such as at least 10-25% or greater miscibility) with the fluid. oil in an amount that is greater than 20% by vol. In addition, mutual solvents, i.e. a fluid, having solubility in aqueous and oleaginous fluids, may be present in the oleaginous fluid, including in oleaginous fluids that are at least substantially free of an aqueous or non-oleaginous fluid. Illustrative examples of such mutual solvents include, for example, isopropanol, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene butyl ether, dipropylene glycol butyl ether, diethylene glycol butyl ether, butyl carbitol, dipropylene glycol methyl ether, various esters, such as lactate of ethyl, propylene carbonate, butylene carbonate etc. and pyrolidones.
[00031] Quando formulado sem, ou substancialmente isento de, uma fase aquosa ou não oleaginosa (ou mesmo se contiver um fluido aquoso, não oleaginoso, com miscibilidade parcial com um fluido oleaginoso), o fluido pode também ser isento, ou substancialmente isento, de quaisquer tensoativos, emulsionantes, agentes umectantes ou dispersantes desassociados, ou seja, quaisquer compostos anfifílicos que possuam grupos hidrofílicos e hidrofóbicos dentro da molécula. Como usado nesse documento, "desassociado" se refere a moléculas, que não são quimicamente ligadas, ou de outro modo quimicamente ou fisicamente associadas a outras espécies (tal como um adensante sólido). Sob tal definição, um dispersante ou umectante, que é fornecido como um revestimento no adensante seria considerado como sendo associado, desassociado. Como usado nesse documento, substancialmente isento de um tensoativo, emulsionante, agente umectante ou dispersante desassociado, significa inferior a uma quantidade que geraria uma emulsão inversa para qualquer quantidade de um fluido aquoso ou não oleaginoso presente no fluido. Tais quantidades podem ser, por exemplo, inferiores a 5 libras por galão (ppb) ou inferiores a 4 ppb, 3 ppb, 2 ppb ou 1 ppb, em outras formas de realização. Assim, um agente umectante ou dispersante pode ser fornecido para revestir um adensante sólido, mas a quantidade adicionada não seria o suficiente, para que uma emulsão inversa pudesse ser formada com qualquer excesso de agente umectante ou dispersante. Tal excesso pode ser menor que 5 ppb, 4 ppb, 3 ppb, 2 ppb ou 1 ppb, em várias formas de realização.[00031] When formulated without, or substantially free of, an aqueous or non-oily phase (or even if it contains an aqueous, non-oily fluid, with partial miscibility with an oleaginous fluid), the fluid may also be free, or substantially free, of any disassociated surfactants, emulsifiers, wetting or dispersing agents, that is, any amphiphilic compounds that have hydrophilic and hydrophobic groups within the molecule. As used herein, "disassociated" refers to molecules, which are not chemically linked, or otherwise chemically or physically associated with other species (such as a solid thickener). Under such a definition, a dispersant or wetting agent that is provided as a coating on the thickener would be considered to be associated, disassociated. As used herein, substantially free of a disassociated surfactant, emulsifier, wetting agent or dispersant means less than an amount that would generate an inverse emulsion for any amount of an aqueous or non-oily fluid present in the fluid. Such amounts can be, for example, less than 5 pounds per gallon (ppb) or less than 4 ppb, 3 ppb, 2 ppb or 1 ppb, in other embodiments. Thus, a wetting or dispersing agent can be provided to coat a solid thickener, but the amount added would not be enough, so that an inverse emulsion could be formed with any excess wetting or dispersing agent. Such excess may be less than 5 ppb, 4 ppb, 3 ppb, 2 ppb or 1 ppb, in various embodiments.
[00032] Em algumas formas de realização, o fluido de poço pode ser uma emulsão direta tendo um fluido aquoso ou não oleaginoso como uma fase contínua, onde o fluido oleaginoso é fornecido como uma fase descontínua, nela fornecida. Emulsões diretas podem ser formuladas para serem substancialmente isentas de um emulsionante, tensoativo, dispersante ou agente umectante, conforme definido acima. Fluidos não oleaginosos, que podem ser usados nas formas de realização divulgadas neste documento, podem ser um líquido, tal como um fluido aquoso. Em formas de realização, o líquido não oleaginoso pode ser selecionado dentre o grupo, incluindo água doce, água do mar, uma salmoura contendo sais orgânicos ou inorgânicos dissolvidos, líquidos contendo compostos orgânicos miscíveis em água e suas combinações. Por exemplo, o fluido aquoso pode ser formulado com misturas de sais desejados em água doce. Tais sais podem incluir, mas não estão limitados a, cloretos de metais alcalinos, hidróxidos ou carboxilatos, por exemplo. Em várias formas de realização do fluido de poço divulgadas nesse documento, a salmoura pode incluir água do mar, soluções aquosas, em que a concentração de sal seja inferior à concentração da água do mar, ou soluções aquosas, em que a concentração de sal seja superior à da água do mar. Sais, que podem ser encontrados na água do mar, incluem, mas não estão limitados a, sódio, cálcio, alumínio, magnésio, potássio, estrôncio e lítio, sais de cloretos, brometos, carbonatos, iodetos, cloratos, bromatos, formatos, nitratos, óxidos, fosfatos, sulfatos, silicatos e fluoretos. Sais, que podem ser incorporados a uma determinada salmoura, incluem qualquer um ou mais daqueles presentes na água do mar natural ou quaisquer outros sais orgânicos ou inorgânicos dissolvidos. Além disso, salmouras, que podem ser usadas nos fluidos de poço divulgados nesse documento, podem ser naturais ou sintéticas, com salmouras sintéticas tendendo a ser muito mais simples na sua constituição. Em uma forma de realização, a densidade do fluido de poço também pode ser controlada, aumentando a concentração de sal na salmoura (até a saturação). Em uma forma de realização particular, uma salmoura pode incluir sais de haleto ou carboxilato de cátions mono- ou divalentes de metais, tais como césio, potássio, cálcio, zinco e/ou sódio. Exemplos específicos de tais sais incluem, mas não estão limitados a, NaCl, CaCl2, NaBr, CaBr2, ZnBr2, NaHCO2, KHCO2, KCl, NH4Cl,CsHCO2, MgCl2, MgBr2, KH3C2O2, KBr, NaH3C2O2 e suas combinações.[00032] In some embodiments, the well fluid may be a direct emulsion having an aqueous or non-oily fluid as a continuous phase, where the oleaginous fluid is provided as a discontinuous phase, provided therein. Direct emulsions can be formulated to be substantially free of an emulsifier, surfactant, dispersant or wetting agent as defined above. Non-oleaginous fluids, which can be used in the embodiments disclosed herein, can be a liquid, such as an aqueous fluid. In embodiments, the non-oleaginous liquid may be selected from the group including fresh water, sea water, a brine containing dissolved organic or inorganic salts, liquids containing water-miscible organic compounds, and combinations thereof. For example, the aqueous fluid can be formulated with mixtures of desired salts in fresh water. Such salts can include, but are not limited to, alkali metal chlorides, hydroxides or carboxylates, for example. In various embodiments of the well fluid disclosed therein, the brine can include sea water, aqueous solutions, where the salt concentration is less than the sea water concentration, or aqueous solutions, where the salt concentration is higher than that of sea water. Salts, which can be found in seawater, include, but are not limited to, sodium, calcium, aluminum, magnesium, potassium, strontium and lithium, salts of chlorides, bromides, carbonates, iodides, chlorates, bromates, formats, nitrates , oxides, phosphates, sulfates, silicates and fluorides. Salts, which can be incorporated into a particular brine, include any one or more of those present in natural sea water or any other dissolved organic or inorganic salts. Furthermore, brines, which can be used in the well fluids disclosed in that document, can be natural or synthetic, with synthetic brines tending to be much simpler in their constitution. In one embodiment, the density of the well fluid can also be controlled by increasing the salt concentration in the brine (to saturation). In a particular embodiment, a brine may include halide or carboxylate salts of mono- or divalent metal cations, such as cesium, potassium, calcium, zinc and/or sodium. Specific examples of such salts include, but are not limited to, NaCl, CaCl2, NaBr, CaBr2, ZnBr2, NaHCO2, KHCO2, KCl, NH4Cl,CsHCO2, MgCl2, MgBr2, KH3C2O2, KBr, NaH3C2O2 and combinations thereof.
[00033] Nas formas de realização usando emulsões diretas, o fluido de poço pode conter um fluido oleaginoso (para expandir o elemento expansível em óleo) em uma quantidade, que tenha um limite inferior de qualquer um dentre 10% em vol., 20% em vol., 30% em vol., 40% em vol. ou 50% em vol., e um limite superior de qualquer um dentre 40% em vol., 50% em vol., 60% em vol., 70% em vol. ou 80% em vol., com qualquer limite inferior sendo combinável com qualquer limite superior. Em formas de realização específicas, o fluido oleaginoso pode formar 20-70% em vol. do fluido de poço, 30-60% em vol. ou 40-50% em vol., com o equilíbrio da parte fluídica sendo o fluido não oleaginoso.[00033] In embodiments using direct emulsions, the well fluid may contain an oleaginous fluid (to expand the expandable element into oil) in an amount, which has a lower limit of any one of 10% by vol., 20% by vol., 30% by vol., 40% by vol. or 50% by vol., and an upper limit of any one of 40% by vol., 50% by vol., 60% by vol., 70% by vol. or 80% by vol., with any lower limit being combinable with any upper limit. In specific embodiments, the oleaginous fluid can form 20-70% by vol. of well fluid, 30-60% by vol. or 40-50% by vol., with the balance of the fluid part being the non-oleaginous fluid.
[00034] A densidade do fluido pode ser aumentada, através da incorporação de um adensante sólido. Adensantes sólidos usados em algumas formas de realização divulgadas nesse documento podem incluir uma variedade de compostos inorgânicos bem conhecidos pelos peritos na arte. Em algumas formas de realização, o adensante pode ser selecionado dentre um ou mais dos materiais incluindo, por exemplo, sulfato de bário (barita), carbonato de cálcio (calcita ou aragonita), dolomita, ilmenita, hematita ou outros minérios de ferro, olivina, siderita, óxido de manganês e sulfato de estrôncio. Em uma forma de realização particular, carbonato de cálcio ou outro adensante sólido solúvel em ácido pode ser utilizado.[00034] The density of the fluid can be increased, through the incorporation of a solid thickener. Solid fillers used in some of the embodiments disclosed therein can include a variety of inorganic compounds well known to those skilled in the art. In some embodiments, the thickener may be selected from one or more of the materials including, for example, barium sulfate (barite), calcium carbonate (calcite or aragonite), dolomite, ilmenite, hematite or other iron ores, olivine , siderite, manganese oxide and strontium sulfate. In a particular embodiment, calcium carbonate or other acid-soluble solid thickener may be used.
[00035] Uma pessoa tendo conhecimento comum da técnica irá reconhecer que a seleção de um material particular pode depender, em grande parte, da densidade do material, porque, geralmente, a menor viscosidade de fluido de poço, em qualquer densidade particular, é obtida usando-se as partículas de densidade mais alta. Em algumas formas de realização, o adensante pode ser formado de partículas, que são compostas de um material de peso específico de pelo menos 2,3; pelo menos 2,4 em outras formas de realização; pelo menos 2,5 em outras formas de realização; pelo menos 2,6 em outras formas de realização; e pelo menos 2,68 em ainda outras formas de realização. Adensantes com maior densidade podem também ser utilizados com um peso específico de cerca de 4,2, 4,4 ou mesmotão alto quanto 5,2. Por exemplo, um adensante formado de partículas tendo um peso específico de pelo menos 2,68 pode permitir que fluidos do poço sejam formulados para atender a maioria dos requisitos de densidade, tendo ainda uma fração em volume de partículas baixa o suficiente, para que o fluido seja bombeado. No entanto, outras considerações podem influenciar a escolha de produto, tais como custo, disponibilidade local, a energia necessária para a moagem, e se os resíduos sólidos ou reboco podem ser facilmente removidos do poço. Em formas de realização específicas, o fluido de poço pode ser formulado com carbonato de cálcio ou outro material solúvel em ácido.[00035] A person having common knowledge of the art will recognize that the selection of a particular material may depend to a large extent on the density of the material, because generally the lowest viscosity of well fluid, at any particular density, is obtained. using the highest density particles. In some embodiments, the thickener can be formed from particles, which are composed of a material of specific gravity of at least 2.3; at least 2.4 in other embodiments; at least 2.5 in other embodiments; at least 2.6 in other embodiments; and at least 2.68 in still other embodiments. Higher density thickeners can also be used with a specific gravity of about 4.2, 4.4 or even as high as 5.2. For example, a thickener formed from particles having a specific gravity of at least 2.68 can allow well fluids to be formulated to meet most density requirements while still having a low enough particle volume fraction for the fluid is pumped. However, other considerations can influence product choice, such as cost, local availability, the energy required for grinding, and whether solid waste or plaster can be easily removed from the well. In specific embodiments, the well fluid can be formulated with calcium carbonate or other acid-soluble material.
[00036] Os adensantes sólidos podem ter qualquer tamanho de partícula (e distribuição de tamanho de partícula), mas algumas formas de realização podem incluir adensantes tendo um intervalo de tamanhos de partícula menor do que adensantes de grau API, que geralmente podem ser referidos como adensantes micronizados. Tais adensantes podem ser, geralmente, na ordem dos mícrons (ou menor), incluindo partículas de submícrons na ordem de tamanho nano.[00036] Solid thickeners can have any particle size (and particle size distribution), but some embodiments may include thickeners having a smaller particle size range than API grade thickeners, which may generally be referred to as thickeners, which may generally be referred to as thickeners. micronized thickeners. Such thickeners can generally be in the order of microns (or smaller), including submicron particles in the order of nano-size.
[00037] Em algumas formas de realização, o tamanho médiode partícula (d50) dos adensantes pode variar desde um limiteinferior de mais de 5 nm, 10 nm, 30 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm, 700 nm, 0,5 mícrons, 1 mícron, 1,2 mícrons, 1,5 mícrons, 3 mícrons, 5 mícrons ou 7,5 mícrons até um limite superior de menos de 500 nm, 700 mícrons, 1 mícron, 3 mícrons, 5 mícrons, 10 mícrons, 15 mícrons, 20 mícrons, onde as partículas podem variar de qualquer limite inferior até qualquer limite superior. Em outras formas de realização, o d90(tamanho, em que 90% das partículas são menores) dos adensantes pode variar desde um limite inferior de mais de 20 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm, 700 nm, 1 mícron, 1,2 mícrons, 1,5 mícron, 2 mícrons, 3 mícrons, 5 mícrons, 10 mícrons ou 15 mícrons até um limite superior de menos de 30 mícrons, 25 mícrons, 20 mícrons, 15 mícrons, 10 mícrons, 8 mícrons, 5 mícrons, 2,5 mícrons, 1,5 mícrons, 1 mícron, 700 nm, 500 nm, onde as partículas podem variar de qualquer limite inferior para qualquer limite superior. Os intervalos de partículas acima descritos podem ser alcançados pela trituração dos materiais para o tamanho de partícula desejado ou por precipitação do material, através de uma abordagem de agrupamento tipo 'bottom up'. A precipitação de tais materiais é descrita na Publicação do Pedido de Patente dos E.U.A. N.° 2010/009874, que é atribuída ao presente cessionário e incorporada nesse documento por referência. Uma pessoa tendo conhecimento comum da técnica irá reconhecer que, dependendo da técnica de dimensionamento, o adensante pode ter uma distribuição de tamanho de partícula, que não seja uma distribuição monomodal. Ou seja, o adensante pode ter uma distribuição de tamanho de partícula que, em várias formas de realização, pode ser monomodal, que pode ser, ou não, Gaussiana, bimodal, ou polimodal.[00037] In some embodiments, the average particle size (d50) of the thickeners can range from a lower limit of more than 5 nm, 10 nm, 30 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm, 700 nm, 0.5 microns, 1 micron, 1.2 microns, 1.5 microns, 3 microns, 5 microns or 7.5 microns to an upper limit of less than 500 nm, 700 microns, 1 micron, 3 microns, 5 microns, 10 microns, 15 microns, 20 microns, where particles can range from any lower limit to any upper limit. In other embodiments, the d90 (size, where 90% of the particles are smaller) of the thickeners can range from a lower limit of more than 20 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm, 700 nm, 1 micron, 1.2 micron, 1.5 micron, 2 micron, 3 micron, 5 micron, 10 micron or 15 micron to an upper limit of less than 30 micron, 25 micron, 20 micron, 15 micron, 10 micron, 8 micron , 5 microns, 2.5 microns, 1.5 microns, 1 micron, 700 nm, 500 nm, where particles can range from any lower limit to any upper limit. The particle ranges described above can be achieved by grinding the materials to the desired particle size or by precipitating the material through a 'bottom up' type clustering approach. Precipitation of such materials is described in U.S. Patent Application Publication No. 2010/009874, which is assigned to the present assignee and incorporated herein by reference. A person of ordinary skill in the art will recognize that, depending on the sizing technique, the thickener may have a particle size distribution other than a monomodal distribution. That is, the thickener may have a particle size distribution which, in various embodiments, may be monomodal, which may or may not be Gaussian, bimodal, or polymodal.
[00038] Em uma forma de realização, um adensante é dimensionado, para que: partículas tendo um diâmetro inferior a 1 mícron sejam de 0 a 15 por cento em volume; partículas tendo um diâmetro entre 1 mícron e 4 mícrons sejam de 15 a 40 por cento em volume, partículas tendo um diâmetro entre 4 mícrons e 8 mícrons sejam de 15 a 30 por volume; partículas tendo um diâmetro entre 8 mícrons e 12 mícrons sejam de 5 a 15 por cento em volume; partículas tendo um diâmetro entre 12 mícrons e 16 mícrons sejam de 3 a 7 por cento em volume; partículas tendo um diâmetro entre 16 mícrons e 20 mícrons sejam de 0 a 10 por cento em volume; partículas tendo um diâmetro superior a 20 mícrons sejam de 0 a 5 por cento em volume. Em outra forma de realização, o adensante é dimensionado, para que a distribuição de volume acumulativo seja: menor que 10 por cento ou as partículas sejam menores que 1 mícron; menos de 25 por cento esteja na faixa de 1 mícron a 3 mícrons; menos de 50 por cento esteja na faixa de 2 mícrons a 6 mícrons; menos de 75 por cento esteja na faixa de 6 mícrons de 10 mícrons; e menos de 90 por cento esteja na faixa de 10 mícrons a 24 mícrons.[00038] In one embodiment, a thickener is sized so that: particles having a diameter less than 1 micron are from 0 to 15 percent by volume; particles having a diameter between 1 micron and 4 microns are from 15 to 40 percent by volume, particles having a diameter between 4 microns and 8 microns are from 15 to 30 by volume; particles having a diameter between 8 microns and 12 microns are 5 to 15 percent by volume; particles having a diameter between 12 microns and 16 microns are from 3 to 7 percent by volume; particles having a diameter between 16 microns and 20 microns are from 0 to 10 percent by volume; particles having a diameter greater than 20 microns are from 0 to 5 percent by volume. In another embodiment, the thickener is sized so that the cumulative volume distribution is: less than 10 percent or the particles are less than 1 micron; less than 25 percent is in the 1 micron to 3 micron range; less than 50 percent is in the 2 micron to 6 micron range; less than 75 percent is in the 6-micron to 10-micron range; and less than 90 percent is in the range of 10 microns to 24 microns.
[00039] O uso de adensantes, tendo tais distribuições de tamanho, foi descrito na Publicação de Pedido de Patente dos E.U.A. Números 2005/0277553 e 2010/0009874, que são atribuídas ao cessionário do Pedido atual, e incorporadas nesse documento por referência. Partículas tendo essas distribuições de tamanho podem ser obtidas por qualquer meio conhecido na arte.[00039] The use of fillers, having such size distributions, has been described in U.S. Patent Application Publication Numbers 2005/0277553 and 2010/0009874, which are assigned to the assignee of the current Application, and incorporated herein by reference. Particles having such size distributions can be obtained by any means known in the art.
[00040] Em algumas formas de realização, os adensantes incluem partículas coloidais sólidas dispersas, com um diâmetro médio de partícula por peso (d50) de menos de 10 mícrons, que são revestidas com um agente de dispersão ou agente defloculante polimérico, organofílico. Em outras formas de realização, os adensantes incluem partículas coloidais sólidas dispersas com um diâmetro médio de partícula por peso (d50) de menos de 8 mícrons, que são revestidas com um agente de dispersão ou agente defloculante polimérico; menos de 6 mícrons em outras formas de realização; menos de 4 mícrons em outras formas de realização; e menos de 2 mícrons em ainda outras formas de realização. O tamanho de partícula fina irá gerar suspensões ou lodos, que mostrarão uma tendência reduzida a sedimentos ou decaimento, e o agente dispersante polimérico na superfície da partícula pode controlar as interações entre partículas e, assim, produzirá perfis reológicos inferiores. É essa combinação de tamanho de partícula fina e controle de interações coloidais que concilia os dois objetivos de menor viscosidade e decaimento mínimo.[00040] In some embodiments, thickeners include dispersed solid colloidal particles, with an average particle diameter by weight (d50) of less than 10 microns, which are coated with an organophilic polymeric dispersing agent or deflocculating agent. In other embodiments, the thickeners include solid dispersed colloidal particles with a weight average particle diameter (d50) of less than 8 microns, which are coated with a polymeric dispersing agent or deflocculating agent; less than 6 microns in other embodiments; less than 4 microns in other embodiments; and less than 2 microns in still other embodiments. The fine particle size will generate suspensions or slimes, which will show a reduced tendency to sediment or decay, and the polymeric dispersing agent on the particle surface can control interactions between particles and thus produce lower rheological profiles. It is this combination of fine particle size and control of colloidal interactions that reconciles the two goals of lower viscosity and minimal decay.
[00041] Em algumas formas de realização, os adensantes podem não ser revestidos. Em outras formas de realização, os adensantes podem ser revestidos com um revestimento organofílico, tal como um dispersante, incluindo ácidos carboxílicos de peso molecular de pelo menos 150 Daltons, tais como ácido oleico, ácido esteárico e ácidos graxos polibásicos, ácidos sulfônicos de alquilbenzeno, ácidos sulfônicos de alcano, ácido sulfônico alfa-olefínico linear e seus sais metálicos alcalinos terrosos. Outros exemplos de dispersantes adequados podem incluir um composto polimérico, tais como um éster poliacrilato composto de pelo menos um monômero selecionado a partir de monômeros de metacrilato estearílico, butilacrilato e ácido acrílico. O dispersante polimérico ilustrado pode ter um peso molecular médio de aproximadamente 10.000 Daltons a cerca de 200.000 Daltons e, em outra forma de realização, de cerca de 17.000 Daltons a cerca de 30.000 Daltons. Um perito na arte irá reconhecer que outros acrilatos ou outros monômeros insaturados de ácido carboxílico (ou respectivos ésteres) podem ser usados para alcançar substancialmente os mesmos resultados, conforme divulgado nesse documento.[00041] In some embodiments, the thickeners may not be coated. In other embodiments, the thickeners can be coated with an organophilic coating, such as a dispersant, including carboxylic acids of molecular weight of at least 150 Daltons, such as oleic acid, stearic acid and polybasic fatty acids, alkylbenzene sulfonic acids, alkane sulfonic acids, linear alpha-olefin sulfonic acid and their alkaline earth metal salts. Other examples of suitable dispersants may include a polymeric compound, such as a polyacrylate ester composed of at least one monomer selected from stearyl methacrylate, butylacrylate and acrylic acid monomers. The illustrated polymeric dispersant can have an average molecular weight of from about 10,000 Daltons to about 200,000 Daltons and, in another embodiment, from about 17,000 Daltons to about 30,000 Daltons. One skilled in the art will recognize that other acrylates or other unsaturated carboxylic acid monomers (or esters thereof) can be used to achieve substantially the same results as disclosed herein.
[00042] Em formas de realização, os adensantes revestidos podem ser formados por um processo de revestimento seco ou por um processo de revestimento úmido. Adensantes adequados para uso em outras formas de realização divulgadas nesse documento podem incluir aqueles divulgados nas Publicações de Pedidos de Patente dos E.U.A. Números 2004/0127366, 2005/0101493, 2006/0188651, 2008/0064613 e Patente dos E.U.A. Números 6.586.372 e 7.176.165, cada uma delas sendo aqui incorporada por referência.[00042] In embodiments, coated thickeners can be formed by a dry coating process or by a wet coating process. Suitable fillers for use in other embodiments disclosed herein may include those disclosed in US Patent Application Publication Numbers 2004/0127366, 2005/0101493, 2006/0188651, 2008/0064613 and US Patent Numbers 6,586,372 and 7,176 .165, each of which is incorporated herein by reference.
[00043] Os materiais de partículas, conforme descrito nesse documento (ou seja, os adensantes revestidos e/ou não revestidos), podem ser adicionados a um fluido de poço como um adensante na forma seca ou concentrada, como lodo em meio aquoso ou como um líquido orgânico. Como é conhecido, um líquido orgânico pode ter as caraterísticas ambientais exigidas para aditivos para fluidos de poço contendo óleo. Com isso em mente, o fluido oleaginoso pode ter uma viscosidade cinemática inferior a 10 centistokes (10 mm2/s) em 40°C e, por razões de segurança, um ponto de inflamação superior a 60°C. Líquidos oleaginosos adequados são, por exemplo, óleo diesel, óleos mineral ou branco, n-alcanos ou óleos sintéticos, tais como óleos alfa-olefínicos, óleos de éster, misturas desses fluidos, assim como outros fluidos semelhantes conhecidos por um perito na arte de perfuração, ou outra formulação de fluido de poço. Em uma forma de realização, a distribuição de tamanho de partícula desejada é alcançada através da trituração úmida dos materiais mais grossos no fluido condutor desejado.[00043] Particle materials as described in this document (i.e., coated and/or uncoated thickeners) can be added to a well fluid as a thickener in dry or concentrated form, as sludge in an aqueous medium or as an organic liquid. As is known, an organic liquid can have the environmental characteristics required for additives to oil-containing well fluids. With this in mind, oleaginous fluid can have a kinematic viscosity of less than 10 centistokes (10 mm2/s) at 40°C and, for safety reasons, a flash point of greater than 60°C. Suitable oleaginous liquids are, for example, diesel oil, mineral or white oils, n-alkanes or synthetic oils, such as alpha-olefinic oils, ester oils, mixtures of these fluids, as well as other similar fluids known to a person skilled in the art of drilling, or other well fluid formulation. In one embodiment, the desired particle size distribution is achieved by wet grinding the coarser materials into the desired conductive fluid.
[00044] Tais adensantes sólidos podem ser, particularmente, úteis em fluidos de poço formulados com uma fase fluida inteiramente oleaginosa. Em uma forma de realização particular, um adensante organofílico revestido, tendo um tamanho de partícula dentro de qualquer um dos intervalos descritos, pode ser utilizado em um fluido isento, ou substancialmente isento, de uma fase aquosa nele contida. Adensantes sólidos também podem ser usados nas emulsões diretas da presente divulgação, para fornecer densidade adicional, além daquela fornecida pela fase aquosa, conforme necessário.[00044] Such solid thickeners can be particularly useful in well fluids formulated with an entirely oleaginous fluid phase. In a particular embodiment, a coated organophilic thickener, having a particle size within any of the ranges described, can be used in a fluid free of, or substantially free of, an aqueous phase contained therein. Solid thickeners can also be used in the direct emulsions of the present disclosure to provide additional density, beyond that provided by the aqueous phase, as needed.
[00045] Em uma forma de realização, o fluido de poço pode ter uma densidade superior a cerca de 8,0 libras por galão (ppg), ou pelo menos 10, 12 ou 14 ppg em outra forma derealização. Em ainda outra forma de realização, a densidade dofluido de poço, em algumas formas de realização, varia de cercade 6 a cerca de 18 ppg, onde o adensante é adicionado em uma quantidade para aumentar a densidade do fluido base em, pelo menos, 1 ppg ou pelo menos 2, 4 ou 6 ppg em outras formas derealização.[00045] In one embodiment, the well fluid may have a density greater than about 8.0 pounds per gallon (ppg), or at least 10, 12, or 14 ppg in another embodiment. In yet another embodiment, the well fluid density, in some embodiments, ranges from about 6 to about 18 ppg, where the thickener is added in an amount to increase the base fluid density by at least 1 ppg or at least 2, 4, or 6 ppg in other forms of realization.
[00046] Outros aditivos, que podem ser incluídos nos fluidos de poço divulgados nesse documento, incluem, por exemplo, adensantes, argilas organofílicas, viscosificantes, agentes de controle de perda de fluido, tensoativos, dispersantes, redutores de tensão interfacial, soluções-tampão de pH, solventes mútuos, diluentes, agentes de diluição e agentes de limpeza. A adição de tais agentes deve ser conhecida por uma pessoa tendo conhecimento comum da técnica de formulação de fluidos e lamas de poço.[00046] Other additives, which may be included in the well fluids disclosed in this document, include, for example, thickeners, organophilic clays, viscosifiers, fluid loss control agents, surfactants, dispersants, interfacial tension reducers, buffer solutions of pH, mutual solvents, thinners, diluting agents and cleaning agents. The addition of such agents should be known to a person having common knowledge of the well slurry and fluid formulation technique.
[00047] Em algumas formas de realização, aditivos podem ser incluídos na composição para modificar as propriedades reológicas, tais como viscosidade e fluxo. Por exemplo, tixotropos orgânicos adequados para adicionar aos fluidos de poço da presente divulgação incluem diamidas de alquil, tais como aquelas que têm uma fórmula geral: R1-HN-CO-(CH2)n-CO-NH- R2, onde n é um número inteiro de 1 a 20, de 1 a 4, ou de 1 a 2, e R1 é um grupo alquila tendo de 1 a 20 carbonos, de 4 a 12 carbonos, ou de 5 a 8 carbonos, e R2 é hidrogênio ou um grupo alquila tendo de 1 a 20 carbonos, ou é hidrogênio ou um grupo alquila tendo de 1 a 4 carbonos, em que R1 e R2 podem ser, ou não, idênticos. Tais diamidas de alquila podem ser obtidas, por exemplo, na M-I L.L.C. (Houston, TX) sob o nome comercial de VERSAPAC™. Tais viscosificantes de alquil diamida podem ser, particularmente, adequados para uso em um fluido de poço contendo óleo substancialmente isento de um fluido aquoso ou não oleaginoso, mas também podem ser incluídos em emulsões diretas.[00047] In some embodiments, additives can be included in the composition to modify rheological properties such as viscosity and flow. For example, organic thixotropes suitable for adding to the well fluids of the present disclosure include alkyl diamides, such as those having a general formula: R1-HN-CO-(CH2)n-CO-NH-R2, where n is a integer from 1 to 20, from 1 to 4, or from 1 to 2, and R1 is an alkyl group having 1 to 20 carbons, 4 to 12 carbons, or 5 to 8 carbons, and R2 is hydrogen or a alkyl group having from 1 to 20 carbons, is either hydrogen or an alkyl group having from 1 to 4 carbons, where R1 and R2 may or may not be identical. Such alkyl diamides can be obtained, for example, from M-I L.L.C. (Houston, TX) under the trade name VERSAPAC™. Such alkyl diamide viscosifiers may be particularly suitable for use in a well fluid containing oil substantially free of an aqueous or non-oily fluid, but may also be included in direct emulsions.
[00048] Em outras formas de realização, argilas organofílicas, tais como argilas tratadas com amina, podem ser úteis como viscosificantes na composição de fluido da presente divulgação. VG-69TM e VG-PLUSTMsão materiais de organoargila, comercializados pela M-I L.L.C., Houston, Texas, que podem ser usados em formas de realização divulgadas nesse documento. Tais argilas organofílicas, assim como argilas à base de água, podem ser, particularmente, úteis para auxiliar na formação e estabilização de uma emulsão direta. Outros viscosificantes, que podem ser utilizados, incluem poliacrilamida parcialmente hidrolisada (PHPA), biopolímeros (tais como goma guar, amido, goma xantana e afins), bentonita, atapulgita, sepiolita, resinas de poliamida, carboximetilcelulose polianiônica (PAC ou CMC), poliacrilatos, lignosulfonatos, assim como outros polímeros solúveis em água. Ao formular uma emulsão direta sem um emulsionante, tensoativo etc., o viscosificante pode ser incorporado para aumentar a viscosidade e, assim, a miscibilidade das duas fases, de tal modo que uma emulsão direta (óleo-em-água) seja formada a partir de misturação em um misturador de alto cisalhamento, tal como este termo é entendido por aqueles tendo conhecimento comum da técnica, operando em pelo menos de 3500 rpm, ou pelo menos 5000 ou 7000 rpm em outras formas de realização.[00048] In other embodiments, organophilic clays, such as amine treated clays, may be useful as viscosifiers in the fluid composition of the present disclosure. VG-69TM and VG-PLUSTTM are organoclay materials, marketed by M-I L.L.C., Houston, Texas, which can be used in the embodiments disclosed herein. Such organophilic clays, as well as water-based clays, can be particularly useful to aid in the formation and stabilization of a direct emulsion. Other viscosifiers that can be used include partially hydrolyzed polyacrylamide (PHPA), biopolymers (such as guar gum, starch, xanthan gum and the like), bentonite, attapulgite, sepiolite, polyamide resins, polyanionic carboxymethylcellulose (PAC or CMC), polyacrylates , lignosulfonates, as well as other water-soluble polymers. When formulating a direct emulsion without an emulsifier, surfactant, etc., the viscosifier can be incorporated to increase the viscosity and thus the miscibility of the two phases, such that a direct emulsion (oil-in-water) is formed from of mixing in a high shear mixer, as this term is understood by those of ordinary skill in the art, operating at at least 3500 rpm, or at least 5000 or 7000 rpm in other embodiments.
[00049] Em outras formas de realização, sílicas pirogênicas e/ou sílica precipitada podem ser usadas como um agente viscosificante. Em ainda outras formas de realização, sílicas precipitadas podem ser usadas, de forma vantajosa, para fornecer adensante e viscosificante do fluido base oleaginoso. Quando usadas para fornecer adensante e viscosificante, as sílicas precipitadas podem ser utilizadas em adição aos, ou no lugar dos, adensantes acima descritos. Alternativamente, as quantidades relativas do adensante e da sílica precipitada na formulação de fluido de poço podem ser ajustadas, para que o fluido de poço tenha densidade e propriedades de fluxo desejadas.[00049] In other embodiments, fumed silicas and/or precipitated silica can be used as a viscosifying agent. In still other embodiments, precipitated silicas can advantageously be used to provide thickener and viscosifier to the oleaginous base fluid. When used to provide binder and viscosifier, the precipitated silicas can be used in addition to, or in place of, the thickeners described above. Alternatively, the relative amounts of thickener and precipitated silica in the well fluid formulation can be adjusted so that the well fluid has desired density and flow properties.
[00050] Sílicas precipitadas têm uma estrutura porosa e podem ser preparadas a partir da reação de uma solução de silicato alcalino com um ácido mineral. Silicatos alcalinos podem ser selecionados, por exemplo, a partir de um ou mais dentre silicato de sódio, silicato de potássio, silicato de lítio e silicatos de amônio quaternário. Sílicas precipitadas podem ser produzidas pela desestabilização e precipitação de sílica, a partir de silicatos solúveis pela adição de um ácido mineral e/ou gases ácidos. Os reagentes, portanto, incluem um silicato de metal alcalino e um ácido mineral, tal como ácido sulfúrico, ou um agente acidulante, como dióxido de carbono. A precipitação pode ser realizada sob condições alcalinas, por exemplo, pela adição de um ácido mineral e uma solução de silicato alcalino em água com agitação constante. A escolha de agitação, duração da precipitação, taxa de adição de reagentes, temperatura, concentração e pH podem variar as propriedades das partículas de sílica resultantes.[00050] Precipitated silicas have a porous structure and can be prepared from the reaction of an alkali silicate solution with a mineral acid. Alkali silicates can be selected, for example, from one or more of sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate and quaternary ammonium silicates. Precipitated silicas can be produced by destabilizing and precipitating silica from soluble silicates by adding a mineral acid and/or acid gases. Reagents, therefore, include an alkali metal silicate and a mineral acid, such as sulfuric acid, or an acidifying agent, such as carbon dioxide. Precipitation can be carried out under alkaline conditions, for example, by adding a mineral acid and a water silicate solution with constant stirring. Choice of agitation, duration of precipitation, rate of addition of reagents, temperature, concentration and pH can vary the properties of the resulting silica particles.
[00051] Sílicas precipitadas, úteis em formas de realização nesse documento, podem incluir materiais sólidos de partículas finamente divididas, tais como pós, siltes ou areias, bem como flocos reforçados ou aglomerados de partículas menores de material silicoso. Em algumas formas de realização, a sílica precipitada (ou seus aglomerados) pode ter um tamanho médio de partícula (D50) de menos de 50 mícrons; menos de 20 mícrons em outras formas de realização; e no intervalo de cerca de 1 mícron a cerca de 10 mícrons, tal como cerca de 4 a cerca de 6 mícrons, em ainda outras formas de realização. Em algumas formas de realização, sílicas precipitadas, tendo um maior tamanho inicial médio de partícula, podem ser utilizadas, onde cisalhamento ou outras condições possam resultar em trituração das partículas, tal como desintegração dos aglomerados, resultando em uma partícula de sílica tendo um tamanho médio útil de partícula.[00051] Precipitated silicas, useful in embodiments herein, may include solid materials of finely divided particles, such as powders, silts or sands, as well as reinforced flakes or agglomerates of smaller particles of siliceous material. In some embodiments, the precipitated silica (or its agglomerates) can have an average particle size (D50) of less than 50 microns; less than 20 microns in other embodiments; and in the range of about 1 micron to about 10 microns, such as about 4 to about 6 microns, in still other embodiments. In some embodiments, precipitated silicas, having a larger initial average particle size, may be used, where shear or other conditions may result in crushing of the particles, such as disintegration of the agglomerates, resulting in a silica particle having an average size useful particle.
[00052] Sílicas precipitadas podem conter quantidades variáveis de sais de metal alcalino residual, que resultam da associação do contra-íon de silicato correspondente com ânions disponíveis fornecidos pela fonte de ácido. Sais residuais podem ter a fórmula básica MX, onde M é um metal alcalino do grupo 1 selecionado entre Li, Na, K, Cs, um metal do grupo 2 selecionado entre Ca, Mg e Ba, ou cátions orgânicos, tais como amônio, amônio tetraalquila, imidazólio, alquil imidazólio e semelhantes; e X é um ânion selecionado entre halogenetos, como F, Cl, Br, I, e/ou sulfatos, sulfonatos, fosfonatos, percloratos, boratos e nitratos. Em uma forma de realização, os sais residuais podem ser selecionados dentre um ou mais de Na2SO4 e NaCl, e a sílica precipitada pode ter um teor de sal residual (Na2SO4 equivalente) de menos de cerca de 2% em peso. Embora o pH das sílicas precipitadas resultantes possa variar, formas de realização das sílicas úteis em formas de realização divulgadas nesse documento podem ter um pH na faixa de aproximadamente 6,5 a cerca de 9, tal como na faixa de cerca de 6,8 a cerca de 8.[00052] Precipitated silicas may contain varying amounts of residual alkali metal salts, which result from the association of the corresponding silicate counterion with available anions supplied by the acid source. Residual salts can have the basic formula MX, where M is a
[00053] Em outras formas de realização, sílicas precipitadas com superfície modificada podem ser usadas. A sílica precipitada com superfície modificada pode incluir um revestimento lipofílico, por exemplo. A modificação da superfície pode ser adicionada à sílica após precipitação. De forma alternativa, a sílica pode ser precipitada na presença de um ou mais dos agentes de modificação da superfície, descritos acima.[00053] In other embodiments, surface-modified precipitated silicas can be used. Surface-modified precipitated silica may include a lipophilic coating, for example. Surface modification can be added to silica after precipitation. Alternatively, silica can be precipitated in the presence of one or more of the surface modifying agents described above.
[00054] Foi descoberto que sílicas precipitadas com superfície modificada, de acordo com formas de realização nesse documento, podem prover, de forma vantajosa, adensamento e viscosificação do fluido base oleaginoso. Sílicas precipitadas, de acordo com formas de realização nesse documento, são úteis para fornecer fluidos de poço, com elevada estabilidade térmica em temperaturas extremas, além de exibir um perfil reológico substancialmente constante ao longo do tempo.[00054] It was found that surface-modified precipitated silicas, according to embodiments in this document, can provide, advantageously, densification and viscosification of the oleaginous base fluid. Precipitated silicas, in accordance with embodiments herein, are useful for providing well fluids with high thermal stability at extreme temperatures, in addition to exhibiting a substantially constant rheological profile over time.
[00055] Em algumas formas de realização, a superfície das partículas de sílica pode ser quimicamente modificada por uma série de técnicas sintéticas. A funcionalidade de superfície das partículas pode ser adaptada para melhorar a solubilidade, capacidade de dispersão, ou introduzir grupos funcionais reativos. Isso pode ser alcançado pela reação das partículas de sílica precipitada com organosilanos ou siloxanos, em que grupos de silano reativo, presentes na molécula, podem se tornar ligados de forma covalente à estrutura de sílica que compõe as partículas. Exemplos não limitantes de compostos, que podem ser usados para funcionalizar a superfície das partículas de sílica precipitada, incluem aminoalquilsilanos, tais comoaminopropiltrietoxisilano, aminometiltrietoxisilano, trimetoxi [3-(fenilamino) propil]silano e trimetil[3-(trietoxisilil) tetrasulfeto, bis(3-(trietoxisililpropil)disulfeto,viniltrimetoxi silano, viniltrietoxi silano 3-mercaptopropiltrimetoxi silano, 3-mercaptopropiltrietoxisilano, 3-mercaptopropiltrimetoxi silano, 3-aminopropiltrietoxisilano e 3-aminopropiltrimetoxisilano; e alcoxisilanos.[00055] In some embodiments, the surface of silica particles can be chemically modified by a number of synthetic techniques. The surface functionality of the particles can be adapted to improve solubility, dispersibility, or introduce reactive functional groups. This can be achieved by reacting the precipitated silica particles with organosilanes or siloxanes, in which reactive silane groups, present in the molecule, can become covalently bonded to the silica structure that makes up the particles. Non-limiting examples of compounds, which can be used to surface functionalize the precipitated silica particles, include aminoalkylsilanes, such as aminopropyltriethoxysilane, aminomethyltriethoxysilane, trimethoxy[3-(phenylamino)propyl]silane and trimethyl[3-(triethoxysilyl)tetrasulfide, bis( 3-(triethoxysilylpropyl)disulfide, vinyltrimethoxy silane, vinyltriethoxy silane 3-mercaptopropyltrimethoxy silane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxy silane, 3-aminopropyltriethoxysilane and 3-aminopropyltrimethoxysilane; and alkoxysilanes.
[00056] Em outra forma de realização, materiais organossilícicos, que contêm grupos reativos finais, podem ser ligados, de forma covalente, à superfície das partículas de sílica. Polisiloxanos reativos podem incluir, por exemplo, dietil diclorosilano, silano de dietoxi etil fenil,diclorosilano fenil metil, 3,3,3-trifluoropropilmetildiclorosilano, trimetilbutoxi silano, sim-difeniltetrametil disiloxano, octametil trisiloxano, octametilciclotetrasiloxano, hexametil dissiloxano, pentametildiclorosilano,trimetil clorosilano, trimetil metoxisilano, trimetil etoxisilano, metil triclorosilano,metiltrietoxisilano, metil trimetoxisilano, hexametilciclotrisiloxano, hexametildisiloxano, hexaetildisiloxano,dimetil diclorosilano, silano de dimetoxi dimetil, dimetil dietoxisilano, polidimetilsiloxanos compreendendo 3 a 200 unidades de dimetilsiloxi, polímeros de poli(dimetilsiloxano) de trimetil siloxi ou hidroxidimetilsiloxi bloqueado na extremidade (óleos de silicone) tendo uma viscosidade aparente dentro do intervalo de 1 a 1000 mPascals a 25°C, silano de vinil, gam-metacriloxipropil trimetoxi silano, polisiloxanos, por exemplo, esferas de polisiloxano, e misturas de tais materiais de organosilicone.[00056] In another embodiment, organosilicon materials, which contain final reactive groups, can be covalently bonded to the surface of the silica particles. Reactive polysiloxanes can include, for example, diethyl dichlorosilane, diethoxy ethyl phenyl silane, dichlorosilane phenyl methyl, 3,3,3-trifluoropropylmethyldichlorosilane, trimethylbutoxy silane, sim-diphenyltetramethyl disiloxane, octamethyl trisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, phenyl methyldichlorosilane, hexamethyldichlorosilane trimethyl methoxysilane, trimethyl ethoxysilane, methyl trichlorosilane, methyltriethoxysilane, methyl trimethoxysilane, hexamethylcyclotrisiloxane, hexamethyldisiloxane, hexaethyldisiloxane, dimethyl dichlorosilane, dimethoxy dimethyl silane, dimethyl dietoxysilane, polydimethylsiloxanes comprising 3 to 200 dimethylsiloxysilane or polydimethyloxysilane polymer units end-blocked hydroxydimethylsiloxy (silicone oils) having an apparent viscosity within the range of 1 to 1000 mPascals at 25°C, vinyl silane, gam-methacryloxypropyl trimethoxy silane, polysiloxanes, e.g., polysiloxane beads, and mixtures of such organosilicon materials.
[00057] As sílicas com superfície modificada podem ter uma área superficial de nitrogênio BET-5 de menos de cerca de 200 m2/g. Em algumas formas de realização, a área superficial da sílica precipitada com superfície modificada pode ser menor que cerca de 150 m2/g. Em outras formas de realização, a área superficial pode ser no intervalo de cerca de 20 m2/g a cerca de 70 m2/g.[00057] Surface-modified silicas can have a BET-5 nitrogen surface area of less than about 200 m2/g. In some embodiments, the surface area of the surface-modified precipitated silica can be less than about 150
[00058] Em uma ou mais formas de realização, a sílica precipitada tem uma área superficial de nitrogênio BET-5 de 20 m2/g a 70 m2/g, conforme calculada pela adsorção superficial de N2 usando o método de pontos BET-1, um pH na faixa de pH 7,5 a pH 9, e um diâmetro médio de partícula no intervalo de 20 nm a 100 nm.[00058] In one or more embodiments, the precipitated silica has a BET-5 nitrogen surface area of 20 m2/g to 70 m2/g, as calculated by the surface adsorption of N2 using the BET-1 point method, a pH in the range of pH 7.5 to pH 9, and an average particle diameter in the range of 20 nm to 100 nm.
[00059] Em algumas formas de realização, sílicas precipitadas úteis em formas de realização deste documento podem incluir aquelas, conforme divulgado nos Pedidos de Patente dos EUA N°. 2010/0292386, 2008/0067468, 0131107/2005, 2005/0176852, 2006/0225615, 0228632/2006 e 2006/0281009, cada um deles sendo aqui incorporado por referência.[00059] In some embodiments, precipitated silicas useful in embodiments of this document may include those as disclosed in US Patent Applications No. 2010/0292386, 2008/0067468, 0131107/2005, 2005/0176852, 2006/0225615, 0228632/2006 and 2006/0281009, each of which is incorporated herein by reference.
[00060] Outro aditivo para fluidos oleaginosos de poço, que opcionalmente pode ser incluído nos fluidos oleaginosos de poço divulgados neste documento, é um agente de controle de perda de fluido. Agentes de controle de perda de fluido podem agir para evitar a perda de fluido para a formação circundante, reduzindo a permeabilidade da barreira de fluido solidificado em furo de poço. Agentes de controle de perda de fluido adequados podem incluir aqueles, como lignitos modificados, compostos betuminosos, gilsonita, humatos organofílicos preparados por reação de ácido húmico com amidas ou poliaminas de polialquileno, e outros aditivos de perda de fluido, tais como um copolímero de acrilato/ metilestireno. Tais agentes de controle de perda de fluido podem ser empregados em uma quantidade, que é pelo menos de cerca de 0,5 a cerca de 15 libras por barril. O agente de redução de perda de fluido deve ser tolerante a temperaturas elevadas e inerte ou biodegradável. RD ECOTROLTM, um agente de controle de fluido polimérico solúvel em óleo, que pode ser usado no fluido de poço, é comercialmente fornecido pela M-I L.L.C., Houston, Texas.[00060] Another additive for oil well fluids, which optionally may be included in the oil well fluids disclosed in this document, is a fluid loss control agent. Fluid loss control agents can act to prevent fluid loss to the surrounding formation, reducing the permeability of the solidified fluid barrier in a wellbore. Suitable fluid loss control agents may include those such as modified lignites, bituminous compounds, gilsonite, organophilic humates prepared by the reaction of humic acid with polyalkylene amides or polyamines, and other fluid loss additives such as an acrylate copolymer / methylstyrene. Such fluid loss control agents can be employed in an amount, which is at least about 0.5 to about 15 pounds per barrel. The fluid loss reducing agent must be tolerant to high temperatures and inert or biodegradable. RD ECOTROLTM, an oil-soluble polymeric fluid control agent that can be used in well fluid, is commercially available from M-I L.C., Houston, Texas.
[00061] Para ilustrar uma forma de realização de uma completação de poço com um sistema de obturador expansível, um membro de vedação anular (obturador) é instalado em um poço. A Figura 1 retrata uma forma de realização de um membro de vedação anular 100 incluindo porções feitas da composição expansível. O membro de vedação 100 pode incluir um membro de apoio 110 tendo um elemento expansível externo 120 disposto em torno de seu diâmetro exterior. O membro de apoio 110 também pode ter um elemento expansível interno 130 disposto em torno de seu diâmetro interno. O membro de apoio 110 pode ter aberturas 115 formadas no seu interior, permitindo que o elemento expansível externo 120 se una ao elemento expansível interno 130.[00061] To illustrate an embodiment of a well completion with an expandable plug system, an annular seal member (plug) is installed in a well. Figure 1 depicts an embodiment of an
[00062] O elemento expansível externo 120 pode ser disposto sobre o membro de apoio 110 e pode ser configurado para se encostar a uma parede de um furo de poço ou noutra estrutura disposta sobre o elemento expansível externo 120. O elemento expansível interno 130 pode ser configurado para expandir dentro do membro de apoio 110 em torno de um tubo ou outro objeto disposto pelo menos parcialmente dentro do membro de apoio 110. Os elementos expansíveis 120 e 130 são unificados, permitindo que o membro de vedação 100 resista à pressão diferencial. Os elementos expansíveis 120 e 130 podem ser feitos da composição expansível.[00062] The external
[00063] Depois que o membro de vedação 100 é colocado no poço em torno de uma tubulação ou coluna de perfuração (juntamente com qualquer outro equipamento de completação), um fluido de poço contendo óleo (como qualquer um daqueles acima descritos) é formado, por misturação de um fluido básico com um adensante (tal como um adensante micronizado), juntamente com aditivos que fornecem as propriedades reológicas adequadas necessárias para o poço. O fluido de poço é, então, bombeado poço abaixo (ou diretamente no espaço anular ou através uma coluna tubular) e permitido entrar em contato com os elementos expansíveis colocados no poço (anterior ou posteriormente nele instalados). Em uma determinada forma de realização, o fluido de poço contendo óleo pode deslocar um fluido de poço à base de água usado para perfurar pelo menos uma parte do poço. Esse deslocamento pode ocorrer com ou sem o uso de fluidos espaçadores, como conhecidos na arte, mas sem quaisquer fluidos de lavagem ou desagregadores. Alternativamente, em outras formas de realização, o fluido de perfuração à base de água pode ser primeiro deslocado com uma lama condicionada, uma lama isenta de sólidos, ou uma salmoura, antes da introdução de fluido contendo óleo da presente divulgação. Assim, o fluido contendo óleo pode ser bombeado para dentro de um poço tendo um reboco à base de água nas suas paredes, sem o reboco à base de água ser removido e o poço ser de outra forma limpo. O fluido contendo óleo pode se espalhar dentro dos elementos expansíveis em óleo 120 e 130, que podem se expandir até atingir o equilíbrio das tensões internas dentro do polímero. Ou seja, a pressão de expansão aumenta, até que a difusão não possa mais ocorrer. Neste ponto, uma barreira anular de vedação diferencial é criada entre as seções superior e inferior do poço. Em algumas formas de realização, o fluido contendo óleo da presente divulgação é introduzido em uma porção não revestida do poço, abaixo do elemento obturador. Outras formas de realização podem envolver a introdução do fluido contendo óleo acima do elemento obturador, ou acima e abaixo do elemento obturador.[00063] After the
[00064] Como aqui usado, um "poço"inclui pelo menos um furo de poço perfurado em uma formação subterrânea, que pode ser um reservatório ou adjacente a um reservatório. Um furo de poço pode ter partes verticais e horizontais, e ele pode ser reto, curvo, ou ramificado. O furo de poço pode ser um furo aberto ou furo revestido. Em um furo de poço aberto, uma coluna de tubo, que permite que fluidos sejam inseridos no, ou removido do, furo de poço, é instalada no furo de poço. Em um furo revestido, um revestimento é instalado dentro do furo de poço, e uma coluna de tubulação pode ser instalada no revestimento. Um espaço anular é o espaço entre dois objetos concêntricos, tais como entre o furo de poço e o revestimento, ou entre o revestimento e a tubulação, onde fluido pode fluir.[00064] As used herein, a "well" includes at least one well hole drilled in an underground formation, which may be a reservoir or adjacent to a reservoir. A wellbore can have both vertical and horizontal parts, and it can be straight, curved, or branched. The wellbore can be an open hole or a lined hole. In an open wellbore, a pipe string, which allows fluids to be inserted into, or removed from, the wellbore, is installed in the wellbore. In a casing hole, a casing is installed inside the wellbore, and a column of pipe can be installed in the casing. An annular space is the space between two concentric objects, such as between the wellbore and casing, or between casing and pipe, where fluid can flow.
[00065] Membros de vedação anular apropriados para uso em outras formas de realização divulgadas neste documento podem incluir, mas são não limitados a, aqueles divulgados nas Publicações de Pedido de Patente dos EUA N°. 2007/0151724, 2007/0205002, 2008/0308283 e Patente dos EUA N°. 7.143.832 e 7.849.930, cada uma delas sendo aqui incorporada por referência na sua totalidade. Membros de vedação também podem ser usados em combinação com outras ferramentas, onde o isolamento de segmentos de furo de poço for desejado.[00065] Annular seal members suitable for use in other embodiments disclosed herein may include, but are not limited to, those disclosed in U.S. Patent Application Publications No. 2007/0151724, 2007/0205002, 2008/0308283 and US Patent No. 7,143,832 and 7,849,930, each of which is incorporated herein by reference in their entirety. Seal members can also be used in combination with other tools where isolation of wellbore segments is desired.
[00066] Embora a forma de realização ilustrada seja um exemplo de muitas aplicações em potencial, ela é fornecida para fins de explicação. Muitos outros tipos de aplicações utilizando uma variedade de equipamentos de completação, técnicas de enchimento com cascalho e orientações para furo de poço podem se beneficiar do sistema de obturador expansível descrito. Em outra forma de realização de uma completação de poço, o obturador pode ser incorporado a um obturador de conjunto de tela para uma completação de furo aberto, para utilizar o obturador expansível, para conseguir isolamento zonal e bloquear potencial incursão de fluidos indesejáveis, conforme divulgado na Publicação de Pedido de Patente norte- americana N°. 2007/0151724, aqui incorporada por referência na sua totalidade.[00066] Although the illustrated embodiment is an example of many potential applications, it is provided for the purpose of explanation. Many other types of applications utilizing a variety of completion equipment, gravel filling techniques and wellbore guidelines can benefit from the expandable plug system described. In another embodiment of a well completion, the plug may be incorporated into a screen assembly plug for open hole completion, to use the expandable plug, to achieve zonal isolation and block potential incursion of unwanted fluids, as disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2007/0151724, incorporated herein by reference in its entirety.
[00067] Como acima mencionado, os fluidos contendo óleo da presente divulgação podem ser usados para expandir uma composição de obturador expansível em óleo usada em um poço tendo sido perfurado com um fluido de perfuração à base de água, onde há fluido residual à base de água sob a forma de um reboco à base de água restante no poço. Tais fluidos podem incluir qualquer fluido de perfuração à base de água conhecido na arte, que pode conter um fluido aquoso (tais como os descritos acima) formando substancialmente toda a porção fluida do fluido, uma ou mais partículas sólidas incluindo agentes obturantes ou adensantes conhecidos na arte, controle de perda de fluido e/ou viscosificantes, tais como goma xantana ou outros polímeros naturais ou sintéticos, bem como outros aditivos conhecidos na arte de fluidos de perfuração.[00067] As mentioned above, the oil-containing fluids of the present disclosure can be used to expand an oil-swellable plug composition used in a well having been drilled with a water-based drilling fluid, where there is residual fluid based on oil. water in the form of a water-based plaster remaining in the well. Such fluids may include any water-based drilling fluid known in the art, which may contain an aqueous fluid (such as those described above) forming substantially the entire fluid portion of the fluid, one or more solid particles including filling or thickening agents known in the art, fluid loss control and/or viscosifiers such as xanthan gum or other natural or synthetic polymers, as well as other additives known in the drilling fluid art.
[00068] Para medir a eficácia dos fluidos de poço contendo óleo para ativar um obturador expansível em óleo, quatro formulações de fluido de poço foram preparadas. Misturadas nas diversas proporções, as amostras incluíam os seguintes componentes: diesel, água, cloreto de cálcio seco, cal; SAFE-CARBTM 2, um adensante de carbonato de cálcio; RD ECOTROLTM, um copolímero de metilestireno/ acrilato solúvel em óleo; cal; VG-PLUSTM, um viscosificante de argila organofílica; VERSCOATTM, uma amidoamina modificada, derivada de emulsificante e agente umectante de ácidos graxos; VERSAWETTM, um tensoativo oxidado de ácidos graxos; VERSAMULTM, uma mistura de ácidos graxos e emulsionante de resina de madeira para lamas à base de óleo; ECF-2184, um álcool graxo alcoxilado, terminado com um emulsificante de ácido carboxílico; VERSAPACM, uma alquil diamida; e EMI-2180, um adensante de carbonato de cálcio micronizado tendo um d90 de cerca de 10 mícrons, um d50 de cerca de 4 mícrons e um d10 de cerca de 1,5 revestido com um revestimento organofílico feito de monômeros de metacrilato estearílico, butilacrilato e de ácido acrílico, todos eles sendo fornecidos pela M-I LLC (Houston, Texas). As formulações de fluido são as seguintes: Tabela 1 - Formulações para fluidos de obturador expansível emóleo
[00068] To measure the effectiveness of oil-containing well fluids to activate an oil-swellable plug, four well fluid formulations were prepared. Mixed in various proportions, the samples included the following components: diesel, water, dry calcium chloride, lime; SAFE-
[00069] Óleo diesel foi usado como um controle na Amostra 1. Um sistema inverso convencional com proporção 60:40 de óleo/ água (OWR) foi misturado para a Amostra 2, utilizando VERSCOATTM, VERSAWETTM, a fim de molhar o sistema com óleo e manter uma emulsão inversa com a fase de salmoura, e SAFE- CARBTM 2, como o adensante. Além disso, uma emulsão com alta relação de fase interna (HIPR) foi preparada para a Amostra 3 não contendo sólidos e um emulsificante especial, que mantém um sistema de água em óleo com OWR muito baixa, impossível usando química convencional. Finalmente, a Amostra 4 é um sistema integral de óleo preparado com o viscosificante orgânico de alquil diamida para conseguir a suspensão do adensante de carbonato de cálcio organofílico revestido, que pode diminuir ou eliminar a necessidade de um emulsificante ou agente umectante dentro do fluido.[00069] Diesel oil was used as a control in
[00070] Ensaios de expansão foram conduzidos, onde partes das Amostras 1-4, conhecidas como "fluido de saturação"na Tabela 2, foram carregadas em células pressurizadas com um corpo de prova de um material de obturador expansível em óleo e colocadas em um forno para envelhecimento estático a 225°F (107°C) por 24 horas. Após o tempo de incubação estática, as células foram removidas, refrigeradas a ar e medidas. A Amostra 1, o controle de óleo diesel, foi derramada em um frasco contendo uma amostra de corpo de prova e envelhecida durante 24 horas à temperatura ambiente, porque não foi possível testar o fluido em temperatura elevada, devido a considerações de segurança. Os resultados são mostrados na Tabela 2 e Figura 1. Tabela 2. Mudança calculada no tamanho do corpo de prova do obturador expansível em óleo após a exposição a vários fluidos à base de óleo.
[00070] Expansion tests were conducted, where parts of Samples 1-4, known as "saturation fluid" in Table 2, were loaded into pressurized cells with a specimen of an oil-swellable plug material and placed in a oven for static aging at 225°F (107°C) for 24 hours. After the static incubation time, cells were removed, air cooled and measured.
[00071] Para determinar o aumento nas propriedades de fluido do fluido de óleo integral para expansão do obturador sob condições de alta temperatura no fundo do poço, duas diferentes variações de 9,6 lb/gal volumes de Amostra 4 foram misturadas, conforme mostrado na Tabela 3. O fluido foi cortado no misturador Silverson controlando calor associado com um banho de resfriamento, para manter a temperatura abaixo de 150°F (66oC). Dados de viscosidade para ambas as formulações são mostrados na Tabela 4. Em ambas as amostras da Amostra 4, observou-se aumento da reologia após envelhecimento estático a 225°F (107óC) por 24 horas.Tabela 3. Formulações para sistemas de variação da Amostra 4Tabela 4. Reologia para sistemas de variação da Amostra 4, 9,6lb/gal
[00071] To determine the increase in fluid properties of the integral oil fluid for plug expansion under high temperature conditions at the bottom of the well, two different variations of 9.6 lb/
[00072] Para demonstrar a compatibilidade da Amostra 4 do fluido de expansão do obturador contendo óleo em relação a um fluido convencional de emulsão inversa, um reboco foi gerado usando um fluido de perfuração de reservatório à base de água sobre um disco de aloxita a 220°F (104oC). Fluido de perfuração foi esgotado da célula e substituído pela Amostra 4-1 (Tabela 3), em contato do reboco à base de água. Este procedimento foi repetido para uma segunda célula, usando uma emulsão convencional inversa, ou seja, Amostra 2. As células foram pressurizadas a 100 psi e aquecidas a 150°F por 24 horas. Em seguida, as células foram removidas e permitidas arrefecer em temperatura ambiente.[00072] To demonstrate the compatibility of
[00073] As células foram desmontadas e os rebocos foram removidos e fotografados. Uma emulsão foi observada sobre o reboco à base de água exposto ao fluido de emulsão inversa (Painel B, Figura 3), o que pode ser atribuído à degradação do reboco por emulsionantes usados para estabilizar a emulsão inversa. O reboco exposto ao sistema integral de óleo (e isento de quaisquer emulsificantes e agentes umectantes) da Amostra 4 (Painel A, Figura 3) não apresentou sinais de formação de emulsão.[00073] The cells were disassembled and the plasters were removed and photographed. An emulsion was observed on the water-based plaster exposed to the inverse emulsion fluid (Panel B, Figure 3), which can be attributed to degradation of the plaster by emulsifiers used to stabilize the inverse emulsion. The plaster exposed to the integral oil system (and free of any emulsifiers and wetting agents) of Sample 4 (Panel A, Figure 3) showed no signs of emulsion formation.
[00074] Um fluido de poço contendo óleo formulado com um aditivo de sílica foi testado quanto à capacidade de viscosificar e ativar um elemento expansível em óleo. ECF-2723, uma sílica amorfa precipitada, tendo um d50 de cerca de 5 mícrons, é fornecida pela M-I SWACO (Houston, Texas). As formulações de fluido são as seguintes:Tabela 5 - Formulações para fluidos de obturador expansível em oleo [00074] An oil-containing well fluid formulated with a silica additive was tested for the ability to viscosify and activate an expandable element in oil. ECF-2723, an amorphous precipitated silica, having a d50 of about 5 microns, is available from MI SWACO (Houston, Texas). The fluid formulations are as follows: Table 5 - Formulations for oil expandable plug fluids
[00075] A reologia (medida a 120°F) da Amostra 5 foi testada quanto à propriedades iniciais após a misturação, bem como depois de 18 horas de envelhecimento estático a 180°F, conforme mostrado na Tabela 6. Embora uma pequena gota em reologia fosse observada, como mostrado na Tabela 6, não houve sinal de deposição de material em peso, após o envelhecimento estático. Foi medida uma separação de óleo superior aproximada de 2mm. Tabela 6. Reologia para sistema de Amostra 5, 9,6 lb/gal
[00075] The rheology (measured at 120°F) of
[00076] Para avaliar o potencial de entupimento de tela da Amostra 5 carregada com sólidos, um teste de tela de produção (PST) foi realizado. O teste de tela de produção consiste de uma célula pressurizada de 1,2 litros, onde fluido é passado através de um corpo de prova de tela de controle de areia. Uma falha do teste seriam indicações de entupimento, através de uma mudança na velocidade, na qual fluido passa através do corpo de prova, ser notada, ou entupimento parar inteiramente o fluxo de fluido. O PST foi realizado, utilizando um volume de 1 litro de fluido a 20 psi através de uma tela de arame revestido, de bitola 6. Não houve sinais de entupimento, uma vez que o fluido passou livremente em 6,53 segundos. Ocorpo de prova da tela de arame revestido foi removido, gentilmente enxaguado em solvente para verificar sinais visíveis de sólidos presos no corpo de prova. O corpo de prova ficou limpo, sem sinais de materiais presos.[00076] To assess the potential of screen fouling of
[00077] A Amostra 5 também foi submetida a um teste de expansão, em que uma amostra de material elastomérico expansível em óleo foi colocada em uma célula contendo um volume de Amostra 5. O corpo de prova elastomérico foi envelhecido de modo estático na amostra de fluido por 18 horasem 180°F e, então, medido, utilizando um paquímetro digital, inicialmente e depois do envelhecimento, para comparar o corpode prova quanto ao desempenho de expansão. As medições gravadas incluem largura superior, largura inferior, altura e espessura, conforme mostrado na Tabela 7 abaixo. Uma comparação (um aumento na expansão, como uma medida linear) entre um corpo de prova embebido com a Amostra 5 e um corpo de prova elastomérico embebido em diesel por 18 horas em temperatura ambiente (devido a questões de segurança) é apresentada na Figura 4. Tabela 7. Resultados do teste de expansão
[00077]
[00078] Formas de realização da presente divulgação se relacionam a um fluido de poço, que pode ser usado na completação de um poço. Para poços tendo sido perfurados com um fluido à base de água, a presente divulgação pode vantajosamente permitir o uso de um obturador expansível em óleo, que pode ter melhores caraterísticas de vedação, do que um obturador expansível em água. Além disso, formas de realização da presente divulgação também podem permitir o uso de um fluido contendo óleo, que pode ser adensado na densidade necessária (para controle de poço) sem risco de deposição de partículas. Além disso, em uma forma de realização usando um sistema integral de óleo ou uma emulsão direta, conforme descrito neste documento, a eliminação ou quantidade reduzida do emulsificante, tensoativos ou agentes umectantes pode ser desejável para minimizar a interação entre o reboco à base de água e o fluido de poço contendo óleo, simplificando assim a logística de deslocamento entre fluidos contendo água e óleo.[00078] Embodiments of the present disclosure relate to a well fluid, which can be used in completing a well. For wells having been drilled with a water-based fluid, the present disclosure may advantageously allow the use of an oil expandable plug, which may have better sealing characteristics, than a water expandable plug. Furthermore, embodiments of the present disclosure may also allow the use of an oil-containing fluid, which can be thickened to the required density (for well control) without risk of particulate deposition. Furthermore, in an embodiment using an integral oil system or a direct emulsion as described herein, the elimination or reduced amount of emulsifier, surfactants or wetting agents may be desirable to minimize the interaction between the water-based plaster. and well fluid containing oil, thus simplifying the logistics of moving between fluids containing water and oil.
[00079] Embora a invenção tenha sido descrita em relação a um número limitado de formas de realização, as pessoas qualificadas na arte, tendo a vantagem desta divulgação, irão perceber que outras formas de realização podem ser concebidas, que não se afastam do âmbito da invenção, conforme divulgado neste documento. Nesse sentido, o escopo da invenção deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexas.[00079] Although the invention has been described in relation to a limited number of embodiments, persons skilled in the art, taking advantage of this disclosure, will understand that other embodiments can be conceived which do not depart from the scope of the invention as disclosed herein. In this sense, the scope of the invention is to be limited only by the appended claims.
[00080] Embora apenas algumas formas de realização de exemplo tenham sido acima descritas em detalhes, as pessoas qualificadas na arte irão perceber prontamente que muitas modificações são possíveis em formas de realização de exemplo, sem materialmente se afastar dessa invenção. Por conseguinte, todas essas modificações se destinam a ser incluídas no âmbito dessa divulgação, conforme definido nas reivindicações a seguir. Nas reivindicações, cláusulas do tipo ‘means-plus- function’ (meios-mais-função) se destinam a cobrir as estruturas descritas neste documento, como executando a função divulgada e não apenas equivalentes estruturais, mas também estruturas equivalentes. Assim, embora um prego e um parafuso possam não ser equivalentes estruturais, em que um prego emprega uma superfície cilíndrica para fixar peças de madeira entre si, enquanto que um parafuso emprega uma superfície helicoidal, no ambiente de fixar peças de madeira, um prego e um parafuso podem ser estruturas equivalentes. É intenção expressa do requerente não invocar a 35 USC § 112, par. 6 para quaisquer limitações de qualquer uma das reivindicações neste documento, exceto para aquelas, em que a reivindicação use expressamente as palavras 'meios para' juntamente com uma função associada.[00080] Although only a few example embodiments have been described in detail above, persons skilled in the art will readily appreciate that many modifications are possible in example embodiments, without materially departing from this invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of this disclosure as defined in the following claims. In the claims, clauses of the type 'means-plus-function' are intended to cover the structures described in this document as performing the disclosed function and not only structural equivalents, but also equivalent structures. Thus, although a nail and a screw may not be structural equivalents, where a nail employs a cylindrical surface to fasten pieces of wood together, whereas a screw employs a helical surface, in the environment of fastening pieces of wood, a nail and a screw can be equivalent structures. It is the plaintiff's express intention not to invoke 35 USC § 112, para. 6 for any limitations on any of the claims in this document, except those where the claim expressly uses the words 'means to' in conjunction with an associated function.
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