BR112016010056B1 - Método de gerar ácidos fortes em furo descendente - Google Patents
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Abstract
método de gerar ácidos fortes em furo descendente a invenção descreve um método de gerar ácidos fortes em furo descendente, que compreende: prover um fluido de geração de ácido que compreende um precursor de ácido forte termicamente ativo, onde o precursor de ácido forte termicamente ativo compreende um precursor de so2 ou um precursor de carbonila; posicionar o fluido de geração de ácido em uma formação subterrâ-nea; deixar o precursor de ácido forte termicamente ativo liberar um compo-nente de ácido forte, onde o componente de ácido forte compreende uma carbonila ou so2; e, deixar o componente de ácido forte reagir com um outro componente e água para formar um ácido forte termicamente ativado, onde o outro componente é uma carbonila ou so2.
Description
[001] A presente invenção se refere em geral a ácidos fortestermicamente ativados. Mais especificamente, em certas modalidades, a presente invenção se refere a composições capazes de gerar ácidos fortes em furo descendente e métodos associados.
[002] Tratamento ácido que usa soluções ácidas aquosas comumenteé realizado em formações subterrâneas. Estas simulações ácidas podem ser usadas para alcançar um número de propósitos. Tais propósitos podem incluir aumentar ou restaurar a permeabilidade de formações subterrâneas de forma a facilitar o fluxo de óleo e gás a partir da formação para o poço. Os tratamentos de ácido podem ser usados para remover danos de formação ao longo de tanto do trajeto de fluxo de hidrocarboneto quanto for possível e/ou para criar novos trajetos de escoamento como na acidificação da matriz.
[003] Em geral, nos tratamentos de acidificação, soluções ácidasaquosas são introduzidas no furo de poço ou na formação subterrânea sob pressão de forma que a solução ácida escoa para o furo de poço ou espaços de poro da formação. Dentro do furo de poço, a solução ácida também pode remover danos de furo de poço e bolo de filtro. Dentro da formação próxima do poço, a solução ácida pode remover danos da formação próxima do poço e outras substâncias que causam danos. Na formação próxima do poço, a solução ácida pode reagir com materiais solúveis em ácido contidos na formação o que resulta em um aumento no tamanho dos espaços de poro e um aumento na permeabilidade da formação. Este procedimento comumente aprimora a produção aumentando o raio de poço efetivo. Exemplos de tais métodos são divulgados na Patente dos EUA No. 7.795.186, a totalidade da qual é incorporada aqui por referência.
[004] Apesar de a acidificação de uma porção de uma formaçãosubterrânea poder ser muito benéfica em termos da permeabilidade, sistemas acidificantes convencionais possuem desvantagens significativas. Um problema principal associado com sistemas de tratamento de ácido convencionais é que a penetração mais profunda para a formação comumente não pode ser alcançada já que, inter alia, o ácido pode ser gasto antes de poder penetrar profundamente na formação subterrânea. Outro problema associado com a acidificação de formações subterrâneas é a corrosão causada pela solução ácida para qualquer bem de metal (tal como bens tubulares) no furo de poço e o outro equipamento usado para realizar o tratamento. Por exemplo, fluidos acidificantes convencionais, tais como aqueles que contêm ácidos orgânicos, ácido hidroclorídrico ou uma mistura de ácidos hidrofluorídrico e hidroclorídrico, possuem uma tendência a corroer a tubulação, o revestimento, e equipamento tanto na superfície quanto no furo descendente, especialmente em temperaturas elevadas. Outro problema é que quando ácidos são bombeados para um poço, eles podem causar incrustação para flocos a partir do furo de poço superior e decantar e entupir o poço em um nível inferior. Outro problema associado com sistemas de acidificação convencionais é que eles podem gerar preocupações de manipulação e/ou segurança devido à reatividade do ácido.
[005] Vários métodos de geração de uma solução acidificantetermicamente ativada com base em ácidos orgânicos latentes tais como através do uso de ésteres que podem ser hidrolisados foram desenvolvidos anteriormente. Estes métodos sofrem das limitações de gerar um ácido orgânico, que pela sua natureza, é um ácido fraco que pode se dissociar apenas parcialmente em uma solução. Isto pode limitar a energia de dissolução da solução e impedir a capacidade de gerar ácidos que dissolvem sílica tais como ácido hidrofluorídrico a partir dos sais de fluoreto.
[006] É desejável desenvolver um método que acidifica um furo depoço ou uma formação subterrânea usando uma solução que gera um ácido forte que não sofre de qualquer uma destas desvantagens convencionais.
[007] A presente invenção em geral se refere a ácidos fortestermicamente ativados. Mais especificamente, em certas modalidades, a presente invenção se refere a composições capazes de gerar ácidos fortes em furo descendente e métodos associados.
[008] Em uma modalidade a presente invenção provê um fluido degeração de ácido compreendendo um precursor de ácido forte termicamente ativo.
[009] Em outra modalidade, a presente invenção provê um métodocompreendendo: prover um fluido de geração de ácido que compreende um precursor de ácido forte termicamente ativado e colocar o fluido de geração de ácido em uma formação subterrânea.
[0010] Particularmente, a invenção provê um método de gerar ácidos fortes em furo descendente, que compreende: prover um fluido de geração de ácido que compreende um precursor de ácido forte termicamente ativo, onde o precursor de ácido forte termicamente ativo compreende um precursor de SO2 ou um precursor de carbonila; posicionar o fluido de geração de ácido em uma formação subterrânea; deixar o precursor de ácido forte termicamente ativo liberar um componente de ácido forte, onde o componente de ácido forte compreende uma carbonila ou SO2; e, deixar o componente de ácido forte reagir com um outro componente e água para formar um ácido forte termicamente ativado, onde o outro componente é uma carbonila ou SO2.
[0011] As funcionalidades e as vantagens da presente invenção serão prontamente aparentes para o perito na técnica. Enquanto várias alterações podem ser feitas pelos peritos na técnica, tais alterações estão dentro do espírito da invenção.
[0012] A invenção que segue inclui exemplos de aparelhos, métodos, técnicas, e/ou sequências de instrução que incorporam técnicas do assinto da invenção. No entanto, é entendido que as modalidades descritas podem ser praticadas sem estes detalhes específicos.
[0013] A presente invenção se refere em geral a ácidos fortestermicamente ativados. Mais especificamente, em certas modalidades, a presente invenção se refere a composições capazes de gerar ácidos fortes em furo descendente e métodos associados.
[0014] Alguns atributos desejáveis dos métodos discutidos aqui são que eles podem ser muito menos corrosivos à tubulação, ao revestimento, e a outro equipamento tanto na superfície quanto em furo descendente do que os sistemas convencionais. Outro atributo desejável é que eles não podem libertar incrustação depositada nas partes mais altas dos sistemas de poço o que pode levar a floculação e entupimento. Mais um atributo desejável é que eles sejam capazes de alcançar penetração mais profunda na formação subterrânea a partir do furo de poço do que sistemas convencionais.
[0015] Em certas modalidades, a presente invenção provê um fluido de geração de ácido compreendendo um precursor de ácido forte termicamente ativo. Como usado aqui, o termo ácido forte termicamente ativado se refere a um ácido forte que foi gerado aquecendo uma solução aquosa com pH essencialmente neutro contendo um precursor de ácido forte termicamente ativo a partir de uma temperatura estável. Como usado aqui, o termo ácido forte se refere a um ácido tendo um valor de pH menor do que 1 e/ou um que é capaz de completar a ionização.
[0016] Em certas modalidades, o precursor de ácido forte termicamente ativo pode compreender um ou mais compostos, e/ou um ou mais precursores de tais compostos, que reagem juntos para formar ácidos fortes termicamente ativados. Em certas modalidades, os compostos capazes de reagir para formar ácidos fortes termicamente ativados podem ser SO2 e/ou carbonilas. Em certas modalidades, os precursores de ácido forte termicamente ativo podem compreender precursores de SO2 (ou SO2) e/ou precursores de carbonila orgânicos (ou carbonilas orgânicas).
[0017] Exemplos de precursores adequados de SO2 incluem sulfonas e sulfitos. Exemplos de sulfonas adequadas incluem adutos de sulfona de butadieno, adutos de sulfona de piperileno, e adutos de sulfona de isopreno. Exemplos de sulfitos adequados incluem ésteres de sulfito tais como sulfito de etileno, dimetil sulfito, dietil sulfito, 1,2-propileno sulfito, e 1,3-propileno sulfito.
[0018] Exemplos de precursores adequados de carbonila ou carbonilas incluem qualquer carbonila (ou precursor que gera uma carbonila) capaz de reagir com SO2 para formar um ácido alfa-hidroxi sulfônico. Em certas modalidades, as carbonilas podem compreender de 1 a 7 átomos de carbono. Exemplos de carbonilas adequadas (ou precursores das mesmas) incluem aldeídos, metaldeído, trioxano, formaldeído, acetaldeído, propionaldeído, n- butiraldeído, i-butiraldeído, glicolaldeído, gliceraldeído, glioxal, benzaldeído, ciclo-hexanona, acetona, cloroacetona, para-formaldeído, polioximetileno, e qualquer precursor ou combinação dos mesmos. Outros exemplos de carbonilas adequadas (ou precursores das mesmas) incluem cetonas, acetona, acetal, cetal, acetais cíclicos, metil etil cetona, óxido de mesitil, metil i-butil cetona, e quaisquer precursores ou combinação dos mesmos. Em certas modalidades, a carbonila pode incluir uma mistura de cetonas e/ou aldeídos (ou precursores dos mesmos) com ou sem alcoóis que podem ser convertidos para cetonas e/ou aldeídos.
[0019] Em certas modalidades, o fluido de geração de ácido pode ter um pH essencialmente neutro. Em certas modalidades, o fluido de geração de ácido pode ter um pH na faixa de 6,5 a 7,5. Em outras modalidades, o fluido de geração de ácido pode ter um pH na faixa de 6 a 8. Em outras modalidades, o fluido de geração de ácido pode ter um pH na faixa de 3 a 9.
[0020] Em certas modalidades, os precursores de ácido fortetermicamente ativo podem ser ativados para produzir um ácido alfa- hidroxisulfonico. Em certas modalidades, os precursores de ácido forte termicamente ativo podem ser ativados para produzir uma mistura de ácidos alfa-hidroxil sulfônicos. Em certas modalidades, o ácido alfa-hidroxil sulfônico pode ser da fórmula geral:OHR1R2CSO3Honde R1 e R2 são individualmente hidrogênio ou hidrocarbil com até cerca de 9 átomos de carbono que podem ou não conter oxigênio. Em certas modalidades, o ácido alfa-hidroxil sulfônico pode compreender ácido hidroximetil sulfônico e/ou ácido hidroxil etil sulfônico. Em certas modalidades, o ácido alfa-hidroxil sulfônico, ou a mistura dos mesmos, pode ter um pH menor do que 1. Em outras modalidades, o ácido alfa-hidroxil sulfônico, ou a mistura dos mesmos, pode ter um pH entre 1 e 2.
[0021] Como usado aqui, o termo “ativado” se refere ao processo em que os um ou mais precursores de ácido forte termicamente ativo liberam componentes de ácido forte e então estes componentes de ácido forte reagem com outro componente e água para formar um ácido forte termicamente ativado. Adicionalmente, o termo ativado também se refere ao processo em que os um ou mais componentes do ácido forte termicamente ativado reagem entre si e água para formar o ácido forte termicamente ativado.
[0022] Em certas modalidades, os um ou mais precursores dos componentes do ácido forte termicamente ativado podem liberar os componentes quando expostos a uma certa temperatura. Em certas modalidades, os um ou mais precursores dos componentes do ácido forte termicamente ativado podem liberar os componentes quando se hidrolisa em água. Por exemplo, trioxano é prontamente solúvel em água e estável em temperaturas comuns, mas quando aquecido até aproximadamente 80°C este composto hidrolisa ou se decompõe para gerar formaldeído. Similarmente, quando soluções de metaldeído aquoso são aquecidas que podem gerar acetaldeído. Se as soluções aquosas contêm SO2 ou um precursor do mesmo, a solução aquecida pode formar imediatamente um ácido alfa-hidroxil sulfônico. Em certas modalidades, os um ou mais precursores dos componentes do ácido forte termicamente ativado podem liberar os componentes em temperatura ambiente.
[0023] Em outro exemplo, uma solução aquosa de sulfito de etileno e formaldeído, que tem pH essencialmente neutro é aquecida, o sulfito de etileno pode hidrolisar com água presente para fazer SO2 e etileno glicol, e SO2 e formaldeído pode se combinar com água para fazer ácido alfa hidroxil metano sulfônico.
[0024] Em certas modalidades, o precursor de ácido forte termicamente ativo pode compreender um aduto de sulfona de butadieno e/ou um aldeído. Em certas modalidades, a quantidade de aduto de sulfoleno de butadieno presente no fluido de geração de ácido pode ser uma quantidade suficiente para gerar um ácido forte no fluido com uma concentração de 0,05% a 20%, de 0,1% a 10%, ou de 0,5% a 5% em peso do fluido de geração de ácido. Em certas modalidades, a quantidade de aldeído presente no fluido de geração de ácido pode ser uma quantidade suficiente para gerar um ácido forte no fluido em uma concentração de 0,05% a 20%, de 0,1% a 10%, ou de 0,5% a 5% em peso do fluido de geração de ácido. Em certas modalidades, a razão de aduto de sulfoleno de butadienotoaldeído presente no fluido de geração de ácido pode ser de 10:1 a 1:10.
[0025] Em certas modalidades, por exemplo, quando os precursores de ácido forte termicamente ativo compreendem um aduto de sulfona, o fluido de geração de ácido pode compreender um dienofilo. O dienofilo pode ser capaz de reagir com um dieno gerado a partir do aduto de sulfona para formar um aduto de Diels-Alder. A seleção prudente do dienofilo pode resultar em um agente quelante de diácido. Exemplos de tais dienofilos adequados incluem dimetilmaleato. Em certas modalidades, a quantidade de dienofilo presente no fluido de geração de ácido pode estar na faixa de fracionário até quantidade molares de excesso para a quantidade de aduto de sulfona empregada. Em certas modalidades, o dienofilo pode estar presente em uma concentração molar igual do aduto de sulfona.
[0026] Em certas modalidades, o ácido forte termicamente ativado pode compreender um éster de sulfito e/ou uma carbonila. Em certas modalidades, a quantidade de éster de sulfito presente no fluido de geração de ácido pode ser uma quantidade suficiente para gerar um ácido forte no fluido com uma concentração de 0,05% a 20%, de 0,1% a 10%, ou de 0,5% a 5% em peso do fluido de geração de ácido. Em certas modalidades, a quantidade de aldeído presente no fluido de geração de ácido pode ser uma quantidade suficiente para gerar um ácido forte no fluido com uma concentração de 0,05% a 20%, de 0,1% a 10%, ou de 0,5% a 5% em peso do fluido de geração de ácido. Em certas modalidades, a razão de éster de sulfito carbonila presente no fluido de geração de ácido pode ser de 10:1 a 1:10.
[0027] Em certas modalidades, o fluido de geração de ácido pode compreender um fluido de base. Exemplos de fluidos de base adequados incluem água. Em certas modalidades, o fluido de base pode estar presente no fluido de geração de ácido em uma quantidade na faixa de 0,01% a 99% em peso do fluido de geração de ácido.
[0028] Em certas modalidades, o fluido de geração de ácido pode ser uma emulsão. Em certas modalidades, a emulsão pode compreender uma emulsão de óleo em água ou uma emulsão de água em óleo. Em certas modalidades, os um ou mais precursores de ácido forte termicamente ativo podem estar na porção aquosa da emulsão ou a porção não aquosa da emulsão. Em outras modalidades, os precursores de ácido forte termicamente ativo podem estar na porção aquosa enquanto os outros podem estar na porção não aquosa. Em outras modalidades, o fluido de geração de ácido pode ser uma solução homogênea.
[0029] Em certas modalidades, o fluido de geração de ácido pode ser um componente de um comprimido de controle de perda de fluido. Em certas modalidades, o comprimido de controle de perda de fluido pode ser o fluido de geração de ácido e um agente de gelificação.
[0030] Em certas modalidades, o fluido de geração de ácido pode estar presente no comprimido de controle de perda de fluido em uma quantidade na faixa de 0,01% a 99% em peso do comprimido de controle de perda de fluido. Em certas modalidades, a quantidade de fluido de geração de ácido presente no comprimido de controle de perda de fluido pode ser uma quantidade suficiente para gerar ácido alfa-hidroxil sulfônico suficiente para romper completamente o comprimido de controle de perda de fluido uma vez ativado.
[0031] Em certas modalidades, o agente de gelificação pode compreender qualquer agente de gelificação discutido na Patente dos EUA No. 7.795.186, a totalidade da qual é incorporada aqui por referência. Em certas modalidades, o agente de gelificação pode estar presente no comprimido de controle de perda de fluido em uma quantidade suficiente para formar a gel com o fluido de geração de ácido. Em certas modalidades, o comprimido de controle de perda de fluido pode ser uma mistura homogênea.
[0032] Em certas modalidades, a presente invenção provê um método compreendendo: prover um fluido de geração de ácido que compreende um precursor de ácido forte termicamente ativo e colocar o fluido de geração de ácido em uma formação subterrânea.
[0033] Em certas modalidades, o fluido de geração de ácido pode ser colocado no subterrâneo por qualquer meio convencional. Exemplos de formações subterrâneas adequadas incluem qualquer formação subterrânea com uma temperatura alta o suficiente para ativar o ácido forte termicamente ativado. Em certas modalidades, a temperatura da formação subterrânea pode estar na temperatura ambiente ou acima de 40°C, acima de 50°C, acima de 60°C, acima de 70°C, acima de 80°C, acima de 90°C, acima de 100°C, acima de 110°C, ou acima de 120°C. Exemplos de meios convencionais incluem introduzir o fluido de geração de ácido como um fluido, uma emulsão, ou um comprimido. Em certas modalidades, um ou mais precursores de ácido forte termicamente ativo podem estar presentes na formação subterrânea antes do fluido de geração de ácido ser colocado na formação subterrânea. Em certas modalidades, água pode estar presente na formação subterrânea antes de o fluido de geração de ácido ser colocado na formação subterrânea.
[0034] Em certas modalidades, o método pode compreender adicionalmente gerar um ácido forte termicamente ativado. Em certas modalidades, gerar um ácido forte termicamente ativado pode compreender ativar os precursores de ácido forte termicamente ativo para formar o ácido forte termicamente ativado.
[0035] Em certas modalidades, um precursor de ácido forte termicamente ativado presente no fluido de geração de ácido pode reagir com um precursor de ácido forte termicamente ativado anteriormente na formação subterrânea e água para formar o ácido forte termicamente ativado. Em certas modalidades, o precursor de ácido forte termicamente ativo presente no fluido de geração de ácido pode liberar um componente do ácido forte termicamente ativado devido à temperatura na formação subterrânea. Por exemplo, quando um fluido de geração de ácido compreendendo um precursor de SO2 tal como uma sulfona ou um sulfito e uma carbonila é introduzida em uma formação subterrânea em uma temperatura acima de 80°C, o precursor de SO2 pode liberar o SO2 e o SO2 pode reagir com a carbonila para formar um ácido alfa hidroxi sulfônico. Alternativamente, quando um fluido de geração de ácido compreendendo a carbonil precursor e SO2 é introduzido em uma formação subterrânea contendo em uma temperatura acima de 80°C, a carbonila precursor pode liberar a carbonila e a carbonila pode reagir com o SO2 para formar um ácido alfa hidroxi sulfônico.
[0036] Em certas modalidades, dois precursores de ácido forte termicamente ativo presentes no fluido de geração de ácido podem liberar componentes do ácido forte termicamente ativado e estes componentes então podem reagir entre si e a água na formação subterrânea para formar o ácido forte termicamente ativado. Em certas modalidades, os dois precursores de ácido forte termicamente ativo presentes no fluido de geração de ácido podem liberar um componente do ácido forte termicamente ativado devido à temperatura na formação subterrânea. Por exemplo, quando um fluido de geração de ácido compreendendo um precursor de SO2 tal como a sulfona ou sulfito e um precursor de carbonila é introduzido em uma formação subterrânea em uma temperatura acima de 80°C, o precursor de SO2 pode liberar o SO2, os precursores de carbonila podem liberar a carbonila, e o SO2 pode reagir com a carbonila para formar um ácido alfa hidroxi sulfônico.
[0037] Nas modalidades, onde o fluido de geração de ácido compreende um aduto de sulfona de butadieno, o aduto de sulfona de butadieno pode liberar butadieno quando ativado. Em tais modalidades, um dienofilo presente no fluido de geração de ácido ou a formação subterrânea pode reagir com butadieno para formar um diácido. Em certas modalidades, onde o fluido de geração de ácido compreende um éster de sulfito, um álcool tal como etileno glicol pode ser liberado quando o éster de sulfito é ativado.
[0038] Em certas modalidades, a formação do ácido forte termicamente ativado pode ser uma reação autocatalítica. Em certas modalidades, carbonato de cálcio ou outra base, tal como KOH, NaOH, NH4OH, podem ser adicionados à reação como parte do fluido de geração de ácido ou podem estar presentes na formação subterrânea para desacelerar a reação. Em certas modalidades, a base pode estar presente no fluido de geração de ácido em uma quantidade na faixa de 0% a 5% em peso do fluido de geração de ácido.
[0039] Em certas modalidades, o fluido de geração de ácido pode ser colocado no subterrâneo como parte como um comprimido de controle de perda de fluido. Em certas modalidades, o fluido de geração de ácido pode deixar romper o comprimido de controle de perda de fluido após ser introduzido para a formação subterrânea.
[0040] Para facilitar um melhor entendimento da presente invenção, os seguintes exemplos de certos aspectos de algumas modalidades são dados. De modo algum devem os seguintes exemplos ser lidos para limitar, ou definir, o escopo da invenção.
[0041] Em temperatura ambiente, 15,01 gramas de sulfito de etileno (Sigma-Aldrich lote# BCBB370V) e 11,55 gramas de formalina (Sigma- Aldrich, Reagente ACS, 37% em peso em água 10 a 15% em peso, metanol como estabilizante, Lot# SHBB0285) foram adicionados a 129,95 gramas de água e agitados para produzir uma solução clara homogênea. Esta solução foi carregada em uma autoclave de 300 ml ajustada com óptica de IV. Agitação a 750 rpm foi iniciada. A mistura foi mantida em condições ambiente (~20 C) por cerca de 20 minutos sem sinal óbvio de hidrólise de sulfito ou produção de HMSA. O reator então foi aquecido até 50°C por 6 minutos e então mantido em temperatura por 30 minutos sem sinal óbvio de hidrólise de sulfito ou produção de HMSA. A mistura foi aquecida até 80°C por 5 minutos. Após aproximadamente 15 minutos a 80°C o sulfito de etileno começou a reagir significativamente e HMSA começou a ser produzido. As reações foram observadas como completas aproximadamente 2 horas após alcançar 80°C. O reator foi resfriado e a corrida terminada após cerca de 4 horas totais a partir do início da corrida. Os conteúdos do reator foram amostrados e 1H NMR confirmou que 15,6 g de HMSA foram produzidos (10% em peso) durante o curso da reação e que todo o sulfito de etileno e aldeído que foram inicialmente carregados foram consumidos. Um mol de etileno glicol também foi feito para cada mol de sulfito de etileno hidrolisado. Um gráfico dos dados ópticos de IV mostrando a concentração do sulfito de etileno e ácido hidroximetano sulfônico gerado são mostrados na Figura 1. Como pode ser observado na Figura 1, a geração de ácido parece ser uma reação autocatalítica pela forma da curva. Note que os deslocamentos na absorvância de linha de base entre temperaturas não estão corrigidos nos gráficos. Eles são causados por uma combinação de mudanças de índice de refração de cristal de IV e mudanças da molaridade da solução, que são ambos dependentes da temperatura.
[0042] Em temperatura ambiente, 15,03 gramas de dimetil sulfito (Sigma-Aldrich Lot# MKBJ9974V), 11,58 gramas de formalina (Sigma- Aldrich, Reagente ACS, 37% em peso. Em água 10 a 15% em peso, metanol como estabilizante, Lot# SHBB0285), e 3,50 gramas de CaCO3 foram adicionados a 130,12 gramas de água e agitados para produzir uma pasta fluida. Esta solução de pasta fluida foi carregada em uma autoclave de 300 ml ajustada com óptica de IV. A mistura foi aquecida diretamente até 100°C e mantida assim por 267 minutos ponto em que a reação foi terminada. Os conteúdos do reator foram amostrados após o resfriamento. Os conteúdos do reator foram descobertos como sendo uma solução sem cor clara. 1H NMR confirmou que HMSA/sal de HMSA foram produzidos durante o curso da reação com mais de 96 % do ânion teórico recuperado. Todo o dimetil sulfito e o aldeído foram consumidos durante o curso da reação, junto com o CaCO3 inicialmente insolúvel. Um gráfico dos dados ópticos de IV mostrando a concentração do sulfito de etileno e ácido hidroximetano sulfônico gerado (ou o sal de Ca2+ do ácido já que ambos possuem a mesma assinatura de IV) são mostrados na Figura 2. Como pode ser observado na Figura 2, a geração de ácido é lenta até que o CaCO3 seja consumido ponto em que a reação se transforma em uma reação autocatalítica. Note que os deslocamentos na absorvância de linha de base durante a rampa de temperatura a partir do ambiente até 100°C não é corrigido nos gráficos. A mudança principal é causada por uma combinação de mudanças de índice de refração de cristal de IV e mudanças da molaridade da solução, que são ambas dependentes da temperatura.
[0043] Em temperatura ambiente, 4,82 gramas de trioxano e 20,0 gramas de 3-sulfoleno foram adicionados a 155 gramas de água e agitados para produzir uma solução quase límpida homogênea. Esta solução foi carregada em uma autoclave de 300 ml ajustada com óptica de IV. A mistura foi aquecida até 80°C e mantida assim por 90 minutos sem alterações nos espectros de IV no local. A mistura então foi aquecida a partir de 80°C até 130°C e então mantida assim. Os resultados dos dados ópticos de IV mostrando as absorvâncias dos componentes são mostrados na Figura 3. Como pode ser observado na Figura 3, nenhum ácido foi observado como gerado em 80°C. Como indicado por uma queda na absorvância de trioxano, este trímero começou a se decompor para formaldeído em cerca de 105°C. O 3-sulfoleno começou lentamente a se decompor acima de 100°C para SO2 e butadieno. As bandas de IV de ácido hidroximetano sulfônico aumentam nas temperaturas acima de 100°C, indicando a formação.
[0044] Em temperatura ambiente em uma Autoclave de 600 ml do tipo Parr ajustada com óptica de IV no local foi carregada uma solução de 7,29 gramas de trioxano e 250 ml de água. O reator foi vedado e 15,5 gramas de SO2 foram adicionados através de injetor de invólucro de sopro. A solução foi aquecida até 50°C e nenhuma mudança foi observada nos espectros de infravermelho com bandas de IV de todos os componentes principais permanecendo inalteradas. A solução então foi aquecida até 80°C, novamente nenhuma mudança foi observada. A solução então foi aquecida até 100°C sem qualquer alteração observada. A solução então foi aquecida até 130°C e a formação de ácido hidroxil metano sulfônico foi observada. Um gráfico dos dados ópticos de IV mostrando a concentração de SO2, trioxano, e ácido hidroximetano sulfônico gerado são mostrados na Figura 4.
[0045] Um primeiro, um segundo, e um terceiro comprimido de perda de fluido contendo os componentes internos de geração de ácido forte e um correspondente molde que não contém componentes de rompimento interno de ácido forte foram fabricados a partir da mesma batelada de materiais. Primeiramente, 96,0 g de agente de gelificação (WG-33, Halliburton) e 80 ml de propileno glicol foram adicionados a aproximadamente 1800 ml de 1,697,41 kg/m3 (14,3 libras por galão) de salmoura de brometo de cálcio (TETRA Technologies, Inc.) em um misturador de alta velocidade (VitaMix Professional Series 750). A mistura foi agitada por 2 a 3 minutos antes de adicionar 10 ml de 37% em peso de ácido hidroclorídrico e então agitado por mais quinze a trinta minutos. A mistura então foi derramada em três porções com 1564,5 g para a adição de rompedor interno, 1564,5 g para a adição de rompedor interno, e o comprimido não reticulado remanescente como uma amostra retida. Para a amostra de rompedor interno, 43,37 g de 3-sulfoleno (Aldrich, 98% lote # MKBN9972V), e 11,15 g de para-formaldeído (Sigma- Aldrich, lote # 090M1738V) foram adicionados e misturados até a homogeneidade. O comprimido foi completado adicionando 3,6084 g de agente de reticulação (CL-30, Halliburton) transformado em pasta fluida em 10 ml de água. Este foi misturado até o vórtice fechar. Para a amostra em branco, nenhum rompedor interno foi adicionado e o mesmo procedimento foi seguido. Os dois comprimidos então foram distribuídos para testar o uso em diferentes temperaturas.
[0046] O primeiro comprimido de perda de fluido contendo o rompedor interno de geração de ácido forte e um correspondente branco foi aquecido até 60°C. O segundo comprimido de perda de fluido contendo o rompedor interno de geração de ácido forte e correspondente branco foi aquecido até 85°C. O terceiro comprimido de perda de fluido contendo o rompedor interno de geração de ácido forte e correspondente branco foi aquecido até 110°C. Foi observado que o terceiro comprimido de perda de fluido contendo o rompedor interno de geração de ácido forte foi completamente quebrado para um líquido de escamento livre em três horas. Também foi observado que o segundo comprimido de perda de fluido contendo o rompedor interno de geração de ácido forte foi completamente quebrado para um líquido de escoamento livre entre 24 e 48 horas. Também foi observado que o primeiro comprimido de perda de fluido contendo o rompedor interno de geração de ácido forte permaneceu uma massa gelatinosa não quebrada após 114 horas. Os três brancos correspondentes nas três dadas temperaturas também permaneceram massas gelatinosas não quebradas após 114 horas.
[0047] 24,55 g de agente de gelificação (WG-33, Halliburton) foimisturado com 20 ml de propileno glicol e adicionados a aproximadamente 450 ml de 1,697,41 kg/m3 (14,3 libras por galão) de salmoura de brometo de cálcio (TETRA Technologies, Inc.) em um misturador de alta velocidade (VitaMix Professional Series 750). A mistura foi agitada por 2 a 3 minutos antes de adicionar 2,5 ml de 37% em peso de ácido hidroclorídrico e agitado por mais quinze a trinta minutos. 2,03 g de hidróxido de sódio dissolvidos em 2,79 g de água foram adicionados em duas alíquotas e agitados até a homogeneidade para aumentar o pH do material (faixa de ~3 a 4 como medida por papel de pH) antes da adição de 50,4 g de sulfito de etileno (Beta Pharma Scientific, Lote # E130702) e 13,99 g de para-formaldeído (Sigma- Aldrich, lote # 090M1738V). Deve ser notado que se o pH não é aumentado, o sulfito de etileno (ou outros sulfitos testados) vão começar a reagir imediatamente e o comprimido não vai reticular de maneira eficaz. O comprimido foi completado adicionando 1,8 g de agente de reticulação (CL- 30, Halliburton) transformado em pasta com 10 ml de água. Este foi misturado até o vórtice fechado.
[0048] O comprimido de perda de fluido com componentes de rompedor interno de geração de ácido forte então foi deixado descansar em condições ambiente (~23°C) durante a noite. Foi observado que o comprimido de perda de fluido contendo o rompedor interno de geração de ácido forte foi completamente quebrado para um líquido de escoamento livre é menor do que 21 horas.
[0049] Enquanto as modalidades são descritas com referência às várias implementações e explicações, será entendido que estas modalidades são ilustrativas e que o escopo do assunto da invenção não está limitado as mesmas. Muitas variações, modificações, adições e aprimoramentos são possíveis.
[0050] Vários casos podem ser providos para os componentes, operações ou estruturas descritas aqui como um único caso. Em geral, estruturas e funcionalidade apresentados como componentes separados nas configurações de exemplo podem ser implementados como uma estrutura combinada ou componente combinado. Similarmente, estruturas e funcionalidade apresentados como um único componente podem ser implementados como componentes separados. Estas e outras variações, modificações, adições, e aprimoramentos podem estar dentro do escopo do assunto da invenção.
Claims (7)
1. Método de gerar ácidos fortes em furo descendente para a realização de um tratamento ácido em uma formação subterrânea, caracterizado por:prover um fluido de geração de ácido que compreende água e um precursor de ácido forte termicamente ativo, onde o precursor de ácido forte termicamente ativo compreende:um precursor de SO2 adaptado para reagir para liberar dióxido de enxofre; eum segundo precursor, selecionado de aldeídos, cetonas e combinação dos mesmos, adaptado para reagir para liberar um segundo componente;posicionar o fluido de geração de ácido em uma formação subterrânea;ativar termicamente o precursor de SO2, deixando o precursor de ácido forte termicamente ativo liberar um componente de ácido forte, onde o componente de ácido forte compreende SO2;ativar termicamente o segundo precursor, dessa forma liberando o segundo componente; e,deixar o componente de ácido forte reagir com o segundo componente e água para formar um ácido forte termicamente ativado, onde o segundo componente é uma carbonila.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o precursor de SO2, compreende um aduto de sulfona de butadieno, um aduto de sulfona de piperileno, um aduto de sulfona de isopreno, um éster de sulfito, ou qualquer combinação dos mesmos.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o precursor de SO2compreende sulfito de etileno ou dimetil sulfito.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo precursor compreende para-formaldeído, polioximetileno, metaldeído, trioxano, formaldeído, acetaldeído, ou qualquer combinação dos mesmos.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido de geração de ácido compreende adicionalmente um dienofilo.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido de geração de ácido compreende adicionalmente uma base.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a base é CaCO3.
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