BR112016018801B1 - Método de tratamento de poços - Google Patents
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Abstract
MÉTODOS E FLUIDOS DE TRATAMENTO DE POÇOS. Um método inclui formar um fluido de tratamento de poço ao combinar um fluido aquoso, um agente viscosificante, um agente de ligação cruzada e um modificador de reologia contendo um aldeído. O agente viscosificante é ligado de forma cruzada, aumentando viscosidade do fluido. O método inclui tratar um poço com o fluido exibindo a viscosidade aumentada, mudar quimicamente o aldeído após a ligação cruzada e formar desse modo um ácido, e diminuir viscosidade do fluido ligado de forma cruzada como um resultado de formar o ácido. O aldeído pode ser glioxal que forma ácido oxálico, quebrando uma ligação cruzada. Um fluido de tratamento de poço é formulado com ingredientes incluindo um fluido aquoso e um agente viscosificante e um agente de ligação cruzada configurado para ligar de forma cruzada o agente viscosificante. O fluido inclui um modificador de reologia contendo um aldeído. O fluido pode ser desprovido de um aditivo de retardo de ligação cruzada de aldeído.
Description
[001] Os métodos e composições neste documento dizem respei to a métodos e fluidos de tratamento de poços, tais como aqueles com um modificador de reologia de liberação controlável, por exemplo, um quebrador de liberação controlável, incluindo um quebrador de liberação lenta.
[002] Poços perfurados em formações subterrâneas de baixa permeabilidade frequentemente são tratados por meio de técnicas de estimulação de reservatório, tais como fraturamento hidráulico, para aumentar taxa de produção de hidrocarboneto. Fluidos de alta viscosidade podem ser empregados para carregar propante para a subsuper- fície para escorar fraturas abertas na formação. Géis lineares conhecidos (água contendo somente um agente gelificante) que podem ser operados em temperatura ambiente na superfície de uma maneira geral não exibem uma viscosidade suficientemente alta para transferir pro- pante de um tamanho grande ou em grande quantidade. Consequentemente, agentes de reticulação podem ser usados para aumentar viscosidade de fluido, fornecendo transporte adequado de maiores tamanhos de propante ou maior quantidade de propante. Fluidos de viscosidade mais alta também criam fraturas maiores dentro da formação.
[003] Guar e derivados de guar estão entre os agentes viscosifi- cantes usados mais frequentemente, tais como polímeros, em tratamento de fraturamento hidráulico. Derivados de guar, tais como guar de carboximetil (CMG) e guar de carboximetil hidroxipropil (CMHPG), são usados predominantemente em poços com uma temperatura de fundo de poço (BHT) alta. Interesse em derivados de celulose,tais como hidroxietilcelulose (HEC), carboximetilcelulose (CMC) e carboxime- til hidroxietil celulose (CMHEC), tem aumentado para tratamento de fraturamento por causa da abundância natural de celulose.
[004] Frequentemente, géis de fraturamento hidráulico incluem aditivos de retardo de reticulação, quebradores de gel e aditivos de controle de perda de fluido entre muitos outros aditivos possíveis para adaptar gel de fraturamento hidráulico às circunstâncias de fratura- mento hidráulico. Uma variedade de agentes gelificantes e de agentes de reticulação é conhecida para uso em gel de fraturamento hidráulico. Para um aditivo de retardo, reações de reticulação são assim projetadas em que desenvolvimento de viscosidade começa após colocação de gel de fraturamento hidráulico e, profundidade dentro de um poço.
[005] Em um modo relacionado, modificadores de reologia, tais como quebradores de gel, podem ser incluídos em gel de fraturamento hidráulico para diminuir significativamente viscosidade após fratura- mento para facilitar remoção do gel de dentro do poço. Para a extensão em que o gel reticulado contém um quebrador de gel, o quebrador de gel pode ser configurado para ação retardada para manter propriedades desejáveis do gel reticulado enquanto fraturando. Mesmo assim, produtos químicos de retardo adicionais são desejados para adaptar modificadores de reologia para uma variedade aumentada de agentes viscosificantes e de componentes relacionados.
[006] Além do mais, volumes de fluido em tratamentos de fratu- ramento têm aumentado substancialmente, enquanto que preocupação pública com relação ao uso e descarte de água também tem aumentado. Em vez de pagar para tratar e descartar água produzida e de fluxo de retorno, empresas e operadores de serviço têm procurado reciclar em operações de estimulação subsequentes. “Água produzida” se refere à água gerada de poços de hidrocarboneto. De uma maneira geral o termo é usado na indústria do petróleo para descrever água que é produzida junto com petróleo e/ou gás. “Água de retorno” é uma subcategoria de água produzida se referindo ao fluido de fraturamento que flui de volta através do poço, o qual pode responder por alguma fração do volume de fluido de fratura original.
[007] Água produzida, especialmente de explorações de xisto tais como de Marcellus e Bakken, é conhecida pelo seu alto teor de sólidos dissolvidos totais (TDS). TDS propõem desafios para fluidos de fratu- ramento à base de guar e de derivados de guar conhecidos. Adicionalmente, vários fluidos de tratamento de poço que são preparados originalmente com água limpa podem apresentar desempenho inferior ou mesmo falhar completamente se água produzida salgada e dura for usada no lugar de água limpa. Consequentemente, água produzida pretendida para reciclagem em operações de estimulação subsequentes é tratada para obter uma qualidade de água adequada para os fluidos de fraturamento. Mesmo assim, tal tratamento frequentemente é de custo proibitivo e demorado. Portanto, outros fluidos adequados para reciclagem de água produzida são desejáveis.
[008] Um método de tratamento de poço inclui formar um fluido de tratamento de poço ao combinar ingredientes incluindo um fluido aquoso, um agente viscosificante, um agente de reticulação e um modificador de reologia contendo um aldeído. O agente viscosificante é reticulado no fluido aquoso usando o agente de reticulação, a reticula- ção aumentando viscosidade do fluido de tratamento de poço. O método inclui tratar um poço com o fluido de tratamento de poço exibindo a viscosidade aumentada, mudar quimicamente o aldeído após a reti- culação e formar desse modo um ácido, e diminuir viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado como um resultado de formar o ácido.
[009] Um outro método de tratamento de poço inclui formar um fluido de tratamento de poço ao combinar ingredientes incluindo um fluido aquoso, um agente viscosificante, um agente de reticulação contendo zircônio e um modificador de reologia contendo glioxal. O agente viscosificante é reticulado no fluido aquoso usando o agente de reticu- lação, a reticulação aumentando viscosidade do fluido de tratamento de poço. O método inclui tratar um poço com o fluido de tratamento de poço exibindo a viscosidade aumentada, mudar quimicamente o glioxal após a reticulação e formar desse modo ácido oxálico, o ácido oxálico quebrando uma reticulação formada pelo zircônio, e diminuir viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado usando o ácido oxálico.
[010] Um fluido de tratamento de poço é formulado com ingredi entes incluindo um fluido aquoso e um agente viscosificante e um agente de reticulação configurado para reticular o agente viscosificante no fluido aquoso e para aumentar desse modo viscosidade do fluido de tratamento de poço. O fluido inclui um modificador de reologia contendo um aldeído. O fluido de tratamento de poço é configurado para mudar quimicamente o aldeído após a reticulação e para formar desse modo um ácido configurado para diminuir viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado. O fluido de tratamento de poço é desprovido de um aditivo de retardo de reticulação de aldeído.
[011] Algumas modalidades são descritas a seguir com referên cia para os desenhos anexos seguintes.
[012] As figuras 1-5 são gráficos de viscosidade ao longo do tempo para fluidos ligados de forma cruzada preparados com os respectivos modificadores de reologia para os Exemplos 1-5.
[013] As figuras 6-10 são gráficos de viscosidade ao longo do tempo para fluidos ligados de forma cruzada preparados com a respectiva água produzida para os Exemplos 6-10.
[014] Um modificador de reologia, tal como um quebrador de gel reticulado, pode ser baseado em um aldeído, incluindo um dialdeído, por exemplo, glioxal. O aldeído pode liberar um ácido lentamente e de modo controlável para um fluido de tratamento de poço, tal como um gel reticulado, e diminuir viscosidade do gel durante um tempo suficiente para completar uso do fluido de tratamento de poço antes de perda substancial de viscosidade. Sem ficar limitado a qualquer teoria particular, o dialdeído pode fornecer o benefício em relação ao mono- aldeído de formar um diácido, tal como ácido oxálico, capaz de produzir quelação de agentes de reticulação para quebrar ligações cruzadas. O modificador de reologia pode ser uma solução aquosa do aldeído.
[015] Portanto, um método de tratamento de poço inclui formar um fluido de tratamento de poço ao combinar ingredientes incluindo um fluido aquoso, um agente viscosificante, um agente de reticulação e um modificador de reologia contendo um aldeído. O agente viscosifi- cante no fluido aquoso é reticulado usando o agente de reticulação, a reticulação aumentando viscosidade do fluido de tratamento de poço. O método inclui tratar um poço com o fluido de tratamento de poço exibindo a viscosidade aumentada e mudar quimicamente o aldeído após a reticulação, formando desse modo um ácido. Viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado é diminuída usando o ácido.
[016] Recursos dos vários métodos e composições descritos nes te documento também podem ser incluídos no método mencionado anteriormente desde que consistentes e apropriados. A título de exemplo, o fluido de tratamento de poço pode ser desprovido de um aditivo de retardo de reticulação de aldeído. Isto é, glioxal é conhecido para uso em géis como um aditivo de retardo de reticulação (ver a Patente U.S. No. 5.160.643 emitida para Dawson). Apesar disso, os fluidos de tratamento de poço neste documento podem ser desprovidos de um aditivo de retardo de reticulação ou o fluido de tratamento de poço pode incluir um aditivo de retardo de reticulação diferente do aldeído funcionando neste documento como um redutor de viscosidade. Em outras palavras, o modificador de reologia de aldeído neste documento não precisa retardar a reticulação.
[017] Também, o aldeído pode não mudar quimicamente de for ma substancial antes da reticulação. Mesmo assim, alguma mudança química não substancial ou de mínima importância para o aldeído pode ocorrer antes da reticulação. Dependendo do aldeído usado, formulação do fluido de tratamento de poço, ou de ambos, falta de uma diminuição de pH ou falta de uma diminuição de viscosidade antes da reticulação pode ser uma evidência de nenhuma ou somente mudança química não substancial para o aldeído.
[018] Mudar quimicamente o aldeído para um ácido, tal como no caso de glioxal formando ácido oxálico, pode envolver um ou mais mecanismos de reação não definidos completamente na literatura. Mesmo assim, acredita-se que uma ou mais reações químicas ocorram na mudança, uma das quais pode ser oxidação do aldeído ou de um componente intermediário para formar ácido. Mudar quimicamente o glioxal pode produzir em vez disto ou adicionalmente outro(s) áci- do(s) e/ou outro(s) produto(s) químico(s) envolvidos em diminuir viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado.
[019] Igualmente, diminuir viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado como um resultado de formar o ácido pode envolver um ou mais efeitos definidos de forma incompleta. Um possível efeito inclui danos para o agente viscosificante, tal como polímero, por causa de uma diminuição de pH mediante geração do ácido. Um outro possível efeito inclui o ácido interagir diretamente com as ligações cruzadas e quebrar as mesmas. Os dois efeitos descritos e outras diminuições de viscosidade como um resultado de formar o ácido podem funcionar em combinação.
[020] O agente viscosificante pode conter um polímero e o agente de reticulação pode conter um cátion ou borato de metal. O método pode incluir adicionalmente quebrar uma reticulação formada pelo cátion ou borato de metal para efetuar a diminuição de viscosidade. Quebrar a reticulação pode incluir quelação do cátion de metal com o ácido. O cá- tion de metal pode ser um íon de zircônio ou de titânio. Segue-se que diminuir viscosidade pode ocorrer por meio de um processo passo a passo, isto é, mudar quimicamente o aldeído, formar o ácido, e o ácido quebrar a reticulação formada pelo cátion ou borato de metal. O processo passo a passo também pode incluir o ácido competir para que- lação do cátion de metal para quebrar a reticulação. É concebível que diminuir viscosidade pode ocorrer por meio de um processo diferente que não quebra a reticulação.
[021] Comparada com a do fluido de tratamento de poço sem o modificador de reologia, viscosidade pode diminuir em uma taxa mais alta. O valor numérico para a diminuição em viscosidade e o tempo durante o qual ela ocorre varia dependendo da aplicação. Consequentemente, a taxa de diminuição também varia. Em operações de campo, a viscosidade de fluido pode ser muito alta (tal como em tampões de gel), exatamente várias centenas de centiPoises (tal como em fluidos de fraturamento), ou exatamente alguns centiPoises (tal como em água manchada de petróleo). Será percebido que diminuições de viscosidade maiores podem ocorrer nos fluidos de viscosidades mais altas. Também, fluidos podem ser formulados para quebrar em 2 dias, ou para quebrar em 2 horas. Mesmo assim, para os métodos e composições neste documento, a viscosidade pode diminuir em uma taxa mais alta quando comparada com a de fluidos conhecidos e comparada com a do fluido de tratamento de poço neste documento sem o modificador de reologia.
[022] O aldeído selecionado pode ser glioxal e o ácido pode ser ácido oxálico. Os produtos intermediários na mudança química de glioxal para ácido oxálico podem estar presentes, mas provavelmente não participando apreciavelmente em quebrar reticulação de cátion de metal. Os ingredientes de fluido de tratamento de poço podem conter até 10% em peso (% em peso) de modificador de reologia, tal como até 5% em peso, incluindo até 1% em peso, por exemplo, de cerca de 0,01% em peso a cerca de 0,5% em peso. O modificador de reologia pode ser uma solução aquosa do aldeído, tal como uma solução de 40% em peso. O fluido de tratamento de poço pode conter componentes adicionais conhecidos para adequabilidade em uma aplicação de fluido selecionada, tal como fraturamento hidráulico. Exemplos incluem estabilizador de gel, tampão, etc. O estabilizador de gel pode incluir tiossulfato de sódio, tiossulfato, sorbitol alcoxilado, sorbitol, metanol, formiato e combinações dos mesmos. O tampão pode incluir bicarbonato de sódio, bicarbonato, carbonato, hidróxido, acetato, formiato, hidróxido de zircônio, carbonato de zircônio e combinações dos mesmos. O fluido de tratamento de poço também pode conter glicol, tal como glicol de etileno.
[023] Tratar o poço com o fluido de tratamento de poço pode in cluir fraturamento hidráulico, enchimento com cascalho, controle de areia, ou outras aplicações conhecidas para fluido de tratamento de poço reticulado. O fluido aquoso vantajosamente pode incluir água produzida, permitindo reciclagem de água produzida por um método de tratamento de poço, tal como descrito na seção Antecedentes exposta acima.
[024] Os ingredientes ainda podem incluir um sal de zircônio, descrito adicionalmente a seguir, o qual pode aumentar viscosidade do fluido antes da quebra, mesmo sendo útil para tal efeito quando o fluido aquoso é água produzida. O sal de zircônio pode ser selecionado do grupo consistindo em hidróxido de zircônio, carbonato de zircônio, dióxido de zircônio e combinações dos mesmos. Os ingredientes de fluido de tratamento de poço podem conter até 20% em peso de sal de zircônio, tal como até 5% em peso, por exemplo, de cerca de 0,01% em peso a cerca de 2% em peso.
[025] Ácidos latentes, tais como ésteres e ácido polilático, são conhecidos para uso como quebradores de liberação lenta. Glioxal muda quimicamente para ácido oxálico em taxas crescentes para temperatura aumentada e pH aumentado. Portanto, taxa de liberação pode ser controlada no ambiente de um fluido de tratamento de poço, tal como um gel de fraturamento hidráulico. Outros dialdeídos podem exibir propriedades similares.
[026] Um outro método de tratamento de poço inclui formar um fluido de tratamento de poço ao combinar ingredientes incluindo um fluido aquoso, um agente viscosificante, um agente de reticulação contendo zircônio e um modificador de reologia contendo glioxal. O agente viscosificante é reticulado no fluido aquoso usando o agente de reticu- lação, a reticulação aumentando viscosidade do fluido de tratamento de poço. O método inclui tratar um poço com o fluido de tratamento de poço exibindo a viscosidade aumentada, mudar quimicamente o glioxal após a reticulação, formar desse modo ácido oxálico, e o ácido oxálico quebrar uma reticulação formada pelo zircônio. Viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado é diminuída usando o ácido oxálico.
[027] Recursos dos vários métodos e composições descritos nes te documento também podem ser incluídos no método mencionado anteriormente desde que consistentes e apropriados. A título de exemplo, o fluido de tratamento de poço pode ser desprovido de um aditivo de retardo de reticulação de glioxal. Quebrar a reticulação pode incluir quelação do zircônio com o ácido oxálico. Quebrar a reticulação, em vez disto ou adicionalmente, pode incluir o ácido oxálico diminuir pH.
[028] A viscosidade pode diminuir em uma taxa mais alta quando comparada com a do fluido de tratamento de poço sem o modificador de reologia. O fluido aquoso pode ser água produzida e os ingredientes podem incluir adicionalmente um sal de zircônio selecionado do grupo consistindo em hidróxido de zircônio, carbonato de zircônio, dióxido de zircônio e combinações dos mesmos.
[029] Tal como será percebido a partir dos métodos neste docu mento, um fluido de tratamento de poço pode ser descrito como formulado com ingredientes incluindo um fluido aquoso, um agente viscosifi- cante, um agente de reticulação e um modificador de reologia contendo um aldeído. O agente viscosificante e o agente de reticulação são configurados para reticular o agente viscosificante no fluido aquoso e para aumentar desse modo viscosidade do fluido de tratamento de poço. O fluido de tratamento de poço é configurado para mudar quimicamente o aldeído após a reticulação e para formar desse modo um ácido configurado para diminuir viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado. O fluido de tratamento de poço é desprovido de um aditivo de retardo de reticulação de aldeído.
[030] Recursos dos vários métodos e composições descritos nes te documento também podem ser incluídos no método mencionado anteriormente desde que consistentes e apropriados. A título de exemplo, o agente de reticulação pode conter um cátion ou borato de metal, o ácido sendo configurado para quebrar uma reticulação formada pelo cátion ou borato de metal. O ácido pode ser configurado adicionalmente para quelação do cátion de metal para quebrar a reticula- ção. O ácido em vez disto ou adicionalmente pode ser configurado para diminuir pH para quebrar a reticulação. O aldeído pode ser glioxal e o ácido pode ser ácido oxálico. O fluido aquoso pode ser água produ- zida e os ingredientes podem compreender adicionalmente um sal de zircônio. O sal de zircônio pode ser selecionado do grupo consistindo em hidróxido de zircônio, carbonato de zircônio, dióxido de zircônio e combinações dos mesmos.
[031] Tal como introduzido acima, sal de Zr pode ser usado van tajosamente em um fluido de tratamento de poço. Sal de Zr exibe propriedades conhecidas como um desnaturante e/ou bactericida de metal em fluidos de tratamento de poço sujeitos à degradação enzimática ou bacteriana de agentes gelificantes, tais como polímeros (ver a Publicação de Patente U.S. No. 2008/0287323 para Li e outros). Usos alternativos de sal de Zr são descritos neste documento.
[032] Uma discussão de estabilidade de temperatura para agen tes gelificantes afetados por temperatura de fundo de poço foi introduzida na seção Antecedentes exposta acima. Hidrólise ácida de polímero frequentemente aumenta com temperatura crescente, resultando em uma diminuição de pH em fluidos de tratamento de poço com profundidade de colocação crescente. Sal de Zr, tal como Zr(OH)4, pode se dissolver mais prontamente à medida que pH diminui em um fluido de tratamento de poço em profundidade. Portanto, a presença de sal de Zr pode operar para estabilizar pH de fluido já que sal de Zr desas- socia em íons de Zr(IV) e de hidróxido, ou em outros componentes, agindo contra uma diminuição de pH. O pH estabilizado então também aumenta estabilidade de viscosidade, reduzindo hidrólise ácida.
[033] O sal de Zr aumenta adicionalmente estabilidade de viscosi dade uma vez que os íons de Zr(IV) também podem contribuir para reti- culação do agente viscosificante. Em um sistema sujeito à reticulação de Zr, sal de Zr pode servir assim para uma função dupla.
[034] Vantajosamente, embora fluidos de tratamento de poço usando água produzida possam ser difíceis para reticulação, observação indica que sistemas de reticulação baseados em Zr podem ser compatíveis com uso de água produzida. Aumentar dureza em água produzida diminui adequabilidade de usar água produzida, e assim danos por dureza podem ser mitigados ao manter pH abaixo de cerca de 9, tal como abaixo de cerca de 8, por exemplo, abaixo de cerca de 7, incluindo entre cerca de 6 e cerca de 5, pelo menos durante reticu- lação.
[035] Incorporar um tampão para manter o pH em cerca de 5,0 a 6,0 em um fluido de tratamento de poço contendo sal de Zr pode fornecer um sistema compatível com níveis não adequados de outro modo de TDS e dureza da água produzida. Para fluidos de tratamento incluindo água produzida, o pH pode controlar dureza, o sal de Zr pode controlar pH, e o sal de Zr também pode manter reticulação.
[036] Portanto, um método de tratamento de poço adicional inclui formar um fluido de tratamento de poço ao combinar ingredientes incluindo água produzida, um agente viscosificante, um agente de reticu- lação contendo um cátion de metal, um modificador de reologia contendo um aldeído, e um sal de zircônio. A água produzida contém mais que 1.000 ppm de sólidos dissolvidos totais. O método inclui dissolver pelo menos uma parte do sal de zircônio no fluido de tratamento de poço e estabilizar pH do fluido de tratamento de poço com o sal de zir- cônio. O agente viscosificante é reticulado no fluido aquoso usando o agente de reticulação e o zircônio dissolvido do sal de zircônio, a reti- culação aumentando viscosidade do fluido de tratamento de poço quando comparada com a do fluido de tratamento de poço sem o sal de zircônio. Um poço é tratado com o fluido de tratamento de poço exibindo a viscosidade aumentada.
[037] O aldeído é mudado quimicamente após a reticulação, for mando desse modo um ácido. O método inclui diminuir pH e quelação do cátion de metal e do zircônio dissolvido com o ácido, quebrando assim o fluido de tratamento de poço reticulado. Usando o ácido, viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado é diminuída quando comparada com a do fluido de tratamento de poço reticulado sem o modificador de reologia.
[038] Recursos dos vários métodos e composições descritos nes te documento também podem ser incluídos no método mencionado anteriormente desde que consistentes e apropriados. A título de exemplo, TDS pode ser maior que 10.000 ppm, tal como maior que 100.000 ppm, incluindo maior que 300.000 ppm. Dureza medida como CaCO3 equivalente pode ser maior que 20.000 ppm, tal como maior que 40.000 ppm, incluindo maior que 60.000 ppm. O aldeído pode ser glioxal e o ácido pode ser ácido oxálico. O sal de zircônio pode ser selecionado do grupo consistindo em hidróxido de zircônio, carbonato de zircônio, dióxido de zircônio e combinações dos mesmos.
[039] É concebível que pH pode ser controlado para facilitar par tes diferentes do método. Por exemplo, pH pode ser mantido abaixo de cerca de 7 durante reticulação e uso do fluido de tratamento de poço reticulado.
[040] Em um outro sistema de fluido de tratamento de poço, ob servação indicou que diminuir pH pode diminuir viscosidade de gel de poliacrilamida pré-reticulada. O gel continha esferas de poliacrilamida reticulada. Perto do pH neutro, acredita-se que as cadeias de poliacri- lamida ancoradas nestas esferas esticam e tocam umas nas outras, dando viscosidade para o gel por meio de entrelaçamento físico. Em pH reduzido, acredita-se que as cadeias de poliacrilamida contraiam de volta para as esferas, reduzindo o contato umas com as outras e diminuindo a viscosidade de gel. O modificador de reologia neste documento como quebrador de liberação lenta pode ser usado para controlar o pH de fluido que, por sua vez, controla a viscosidade de fluido.
[041] Os métodos e fluidos descritos neste documento podem ser mais bem entendidos a partir dos exemplos a seguir.
[042] Exemplo 1: Fluido de borato-guar reticulado preparado com quebrador de liberação lenta de 0,4 gpt. Ver a figura 1 e a Tabela 1.
[043] Exemplo 2: Fluido de borato-guar reticulado preparado com quebrador de liberação lenta de 2 gpt. Ver a figura 2 e a Tabela 1.
[044] Exemplo 3: Fluido de borato-guar reticulado preparado com quebrador de liberação lenta de 0,8 gpt. Ver a figura 3 e a Tabela 1.
[045] Exemplo 4: Fluido de Zr-HEC reticulado preparado com quebrador de liberação lenta. Ver a figura 4.
[046] Exemplo 5: Fluido de Zr-HEC reticulado preparado com quebrador de liberação lenta e quebrador oxidativo. Ver a figura 5.
[047] Exemplo 6: Fluido de Zr-HPG reticulado preparado com água produzida. Ver a figura 6 e a Tabela 4.
[048] Exemplo 7: Fluido de Zr-HPG reticulado preparado com água produzida e pH de gel variável. Ver a figura 7 e a Tabela 4.
[049] Exemplo 8: Fluido de Zr-HPG reticulado preparado com água produzida e sal de zircônio. Ver a figura 8 e a Tabela 4.
[050] Exemplo 9: Fluido de Zr-HPG reticulado preparado com água produzida e metanol. Ver a figura 9 e a Tabela 4.
[051] Exemplo 10: Fluido de Zr-CMHEC reticulado preparado com água produzida. Ver a figura 10 e a Tabela 4.
[052] Fluido de borato-guar reticulado preparado com quebrador de liberação lenta.
[053] O quebrador de liberação lenta usado incluiu glioxal (solu ção de glioxal de 40% em peso em água) tamponado com tampão de pH B para um pH de cerca de 7,1-7,2. Quando 0,52 mL de tampão de pH B foi acrescentado a 60 mL de solução de glioxal, o pH resultante em temperatura ambiente (RT) foi de cerca de 7,14-7,16. Um fluido de linha de base de borato-guar reticulado (nenhum quebrador ou que- brador de 0 gpt usado) foi preparado com água de torneira, 30 ppt (libras por mil galões (13,5 quilos por 3.780 litros)) de guar, 1 gpt (galão por mil galões (3,78 litros por 3.780 litros)) de agente de controle de argila e 2 gpt do agente de reticulação de borato A. A viscosidade em 93,33°C (200°F) foi testada com um viscosímetro Chandler 5550, seguindo o planejamento API RP 39 (Procedimento Recomendado pelo Instituto Americano do Petróleo). A viscosidade está mostrada na figura 1. A viscosidade de linha de base permaneceu em cerca de 600 cPs.
[054] Em um outro teste, 0,4 gpt do quebrador foi acrescentado ao centro do gel de linha de base no viscosímetro, e a viscosidade em 93,33°C (200°F) foi medida de forma similar e mostrada na figura 1. A viscosidade caiu gradualmente de cerca de 600 cPs para cerca de 100 cPs em de cerca de 4 horas.
[055] Fluido de borato-guar reticulado preparado com quebrador de liberação lenta.
[056] Quando a dose do quebrador aumentou, por exemplo, para 2 gpt, a ação de quebra foi muito mais rápida. Na figura 2, a viscosidade do mesmo fluido de linha de base e a do fluido com 2 gpt de que- brador estão mostradas. A viscosidade do fluido com 2 gpt de quebra- dor caiu rapidamente para abaixo de 100 cPs.
[057] Fluido de borato-guar reticulado preparado com quebrador de liberação lenta.
[058] Um outro fluido de linha de base de borato-guar reticulado (nenhum quebrador ou quebrador de 0 gpt usado) foi preparado com água de torneira, 25 ppt de guar, 1 gpt de agente de controle de argila, 1,5 gpt de tampão de pH E, e 0,75 gpt do agente de reticulação de borato B. A viscosidade em 93,33°C (200°F) foi testada com um viscosí- metro Chandler 5550, seguindo o planejamento API RP 39. A viscosidade está mostrada na figura 3. A viscosidade de linha de base permaneceu em cerca de 400 cPs. Em um outro teste, 0,8 gpt de quebra- dor foi acrescentado ao centro do gel de linha de base no viscosíme- tro, e a viscosidade em 93,33°C (200°F) foi medida de forma similar e está mostrada na figura 3. A viscosidade caiu gradualmente e em um modo controlável. TABELA 1 - Exemplos de Quebrador de Glioxal
[059] Fluido de Zr-HEC reticulado preparado com quebrador de liberação lenta.
[060] Solução de HEC foi reticulada com agentes de reticulação de zircônio para formar um gel com pH acima de cerca de 9-10. Ao adicionar o quebrador ao gel de HEC reticulado, a reticulação foi invertida gradualmente, induzindo a viscosidade de gel para cair gradualmente.
[061] O fluido de metal-HEC reticulado sem a solução de glioxal foi preparado primeiro como o gel de linha de base. Para preparar o fluido, 500 mL de água de torneira com 2% de cloreto de potássio (KCl) foram acrescentados a um misturador Waring de 1litro. Enquanto misturando, 80 ppt (pode ser mais com base nas necessidades operacionais) de pó de HEC foram acrescentados ao misturador, e hidratados por cerca de 20 minutos. Após a hidratação, quantidades apropriadas de aditivos incluindo o agente de retardo de reticulação, estabili- zador de gel tal como tiossulfato de sódio e tampão tal como hidróxido de sódio, etc. podem ser adicionadas ao fluido e permitidas para serem misturadas e dispersadas uniformemente. O agente de reticulação de metal tal como o agente de reticulação de zirconato foi então adicionado.
[062] O gel assim preparado tinha um pH de cerca de 12 a 13 em temperatura ambiente. O vórtice não apareceu para fechar em temperatura ambiente mesmo após 10 minutos. O retardo de reticulação no fluido de HEC foi retardo baseado em temperatura. A reticulação no fluido de HEC foi ativada ao aquecer o fluido para acima de uma certa temperatura. Este retardo de reticulação intencional diminui pressão de atrito e assim a potência de bombeamento para entregar o fluido de HEC para a subsuperfície. A viscosidade do gel de HEC de linha de base em 93,33°C (200°F) foi medida com o viscosímetro tipo Fann50. A curva de viscosidades está mostrada na figura 4. A viscosidade do gel de linha de base em 93,33°C (200°F) diminuiu lentamente de cerca de 550 cPs no início para cerca de 350 cPs em 350 minutos.
[063] Os testes de quebra foram executados em 93,33°C (200°F) para avaliar o desempenho de quebra da solução de glioxal (o que- brador) nos fluidos de metal-HEC ligados de forma cruzada. O fluido de HEC reticulado com a solução de glioxal foi preparado de forma similar. A solução de glioxal foi adicionada imediatamente antes do agente de reticulação. Em um teste, 2 gpt da solução de glioxal foram usados. A viscosidade do gel resultante em 93,33°C (200°F) foi medida de forma similar com o viscosímetro. Tal como mostrado na figura 4, em 93,33°C (200°F) a viscosidade do gel com 2 gpt da solução de glioxal diminuiu gradualmente para cerca de 250 cPs após 350 minutos. Em um outro teste, 4 gpt da solução de glioxal foram usados no mesmo gel de HEC. Tal como mostrado na figura 4, na dose maior de solução de glioxal de 4 gpt e em 93,33°C (200°F), a viscosidade dimi- nuiu gradualmente para cerca de 200 cPs após 350 minutos.
[064] Fluido de Zr-HEC reticulado preparado com quebrador de liberação lenta e quebrador oxidativo.
[065] O desempenho de solução de glioxal (do quebrador) tam bém foi avaliado em associação com quebradores oxidativos regulares. O gel de HEC de linha de base na figura 5 foi igual àquele na figura 4. A viscosidade do gel de linha de base em 93,33°C (200°F) diminuiu lentamente de cerca de 550 cPs no início para cerca de 350 cPs em 350 minutos. No teste de quebra, 2 gpt da solução de glioxal e 5 ppt de um quebrador oxidativo (peróxido de magnésio) foram adicionados conjuntamente ao gel de HEC similar antes de adicionar o agente de reticulação. A viscosidade do gel resultante em 93,33°C (200°F) foi medida de forma similar com o viscosímetro, tal como mostrado na figura 5. A viscosidade em 93,33°C (200°F) do gel de HEC tanto com o quebrador oxidativo quanto com a solução de glioxal diminuiu gradualmente de cerca de 550 cPs no início para cerca de 140 cPs após 350 minutos.
[066] Fluido de Zr-HPG reticulado preparado com água produzi da.
[067] A água produzida #1 foi usada neste exemplo. A agua pro duzida #1 foi oferecida por um operador de campo de petróleo proveniente do campo. A água tinha um pH de cerca de 5,6 em RT. A análise da água produzida #1 está listada na Tabela 2. A água tinha um TDS de mais de 280.000 mg/L, e dureza de mais de 46.000 mg/L. TABELA 2
[068] Para preparar o fluido, cerca de 250 mL da água produzida 1. foram colocados em um misturador Waring de 1 L. A velocidade de mistura foi ajustada de tal maneira que a porca de pá ficou exatamente exposta. 40 ppt de pó de HPG foram acrescentadas ao misturador enquanto misturando. A duração de mistura usualmente foi de mais de 10 minutos. Após a hidratação do polímero de HPG, 2 ppt do tampão D, 6 gpt do estabilizador de gel A e 1,6 gpt do estabilizador de gel B foram adicionados enquanto misturando. Finalmente, 1,6 gpt de agente de reticulação de zircônio foi adicionado como o agente de reticula- ção. O gel assim formado tinha um pH de cerca de 5,7 em RT. A viscosidade em 115,55°C (240°F) foi testada com um viscosímetro Chandler 5550, seguindo o planejamento API RP 39. A viscosidade está mostrada na figura 6. O fluido mostrou uma viscosidade apropriada, acima de 400 cPs exatamente antes do segundo pico de rampa.
[069] Um outro fluido foi preparado e testado de forma similar. 50 ppt de pó de HPG foram acrescentadas à água produzida #1 no misturador enquanto misturando. Após a hidratação do polímero de HPG, 2 ppt do tampão D, 6 gpt do estabilizador de gel A e 2 gpt do estabilizador de gel B foram adicionados enquanto misturando. 2 gpt de agente de reticulação de zircônio foram então adicionados como o agente de reticulação. O gel assim formado tinha um pH de cerca de 5,7 em RT. A viscosidade em 115,55°C (240°F) foi testada e mostrada de forma similar na figura 6. O fluido mostrou uma viscosidade apropriada, acima de 500 cPs exatamente antes do segundo pico de rampa.
[070] Fluido de Zr-HPG reticulado preparado com água produzida e pH de gel variável.
[071] Dois fluidos de Zr-HPG ligados de forma cruzada foram preparados com a água produzida #1. A influência do pH de gel foi observada. Para preparar o primeiro fluido, cerca de 250 mL da água produzida #1 foram colocados no misturador Waring. 50 ppt de pó de HPG foram acrescentadas ao misturador enquanto misturando. Um pouco do tampão de pH C foi aplicado durante a hidratação. Após a hidratação do polímero de HPG, 6 gpt do estabilizador de gel A e 2 gpt do estabilizador de gel B foram adicionados enquanto misturando. 2 gpt de agente de reticulação de zircônio foram então adicionados como o agente de reticulação. O gel assim formado tinha um pH de cerca de 5,2 em RT. A viscosidade em 115,55°C (240°F) foi testada com o viscosímetro Chandler 5550 e está mostrada na figura 7.
[072] Para preparar o outro fluido, 50 ppt de pó de HPG foram acrescentadas à água produzida #1 no misturador enquanto misturando. Após a hidratação do polímero de HPG, 2 ppt do tampão D, 6 gpt do estabilizador de gel A e 2 gpt do estabilizador de gel B foram adicionados enquanto misturando. 2 gpt de agente de reticulação de zircô- nio foram então adicionados como o agente de reticulação. O gel assim formado tinha um pH de cerca de 5,7 em RT. A viscosidade em 115,55°C (240°F) foi testada de forma similar e está mostrada na figura 7.
[073] O fluido com o pH ligeiramente maior de 5,7 mostrou um perfil de viscosidades mais estável em 115,55°C (240°F), por exemplo, além de cerca de 25 minutos, tal como mostrado na figura 7. O fluido com o pH menor de 5,2 tinha uma viscosidade inicial maior, o que pode ser ou não desejável em operações, mas sua viscosidade caiu mais rapidamente ao longo do tempo (pH menor pode ter causado mais danos para o fluido em temperatura alta) do que caiu a do fluido com o pH de 5,7. O exemplo mostra que, ao selecionar pH de fluido apropriado, o fluido pode ter estabilidade em longo prazo aumentada.
[074] Fluido de Zr-HPG reticulado preparado com água produzida e sal de zircônio.
[075] Para preparar o fluido de base, cerca de 250 mL da água produzida #1 foram colocados no misturador Waring. 50 ppt de pó de HPG foram acrescentadas ao misturador enquanto misturando. Um pouco do tampão de pH C foi aplicado durante a hidratação. Após a hidratação do polímero de HPG, 6 gpt do estabilizador de gel A e 2 gpt do estabilizador de gel B foram adicionados enquanto misturando. 2 gpt de agente de reticulação de zircônio foram então adicionados como o agente de reticulação. O gel assim formado tinha um pH de cerca de 5,2 em RT. A viscosidade em 115,55°C (240°F) foi testada com o viscosímetro Chandler 5550 e está mostrada na figura 8.
[076] Cerca de 1% em peso de pó fino de hidróxido de zircônio (IV) foi misturado uniformemente no gel de base indicado acima, e a viscosidade em 115,55°C (240°F) foi testada e mostrada de forma similar na figura 8. O fluido com 1% de hidróxido de zircônio mostrou viscosidade significativamente aprimorada. Por exemplo, em 60 minutos a viscosidade do fluido com 1% de hidróxido de zircônio era aproximadamente 2,7 vezes aquela do fluido de base.
[077] Outros sais de zircônio também podem ser usados, tais como carbonato de zircônio ou dióxido de zircônio.
[078] Fluido de Zr-HPG reticulado preparado com água produzida e metanol.
[079] Para preparar o fluido de base, cerca de 250 mL da água produzida #1 foram colocados no misturador Waring. 50 ppt de pó de HPG foram acrescentadas ao misturador enquanto misturando. Um pouco do tampão de pH C foi aplicado durante a hidratação. Após a hidratação do polímero de HPG, 3 gpt do estabilizador de gel A e 2 gpt do estabilizador de gel B foram adicionados enquanto misturando. 2 gpt de agente de reticulação de zircônio foram então adicionados como o agente de reticulação. O gel assim formado tinha um pH de cerca de 5,3 em RT. A viscosidade em 115,55°C (240°F) foi testada com o viscosímetro Chandler 5550 e está mostrada na figura 9.
[080] Para testar a função de metanol, 7,5% em volume de meta nol foram acrescentados ao fluido de HPG exatamente após hidratação. Outros aditivos foram adicionados de forma similar em seguida. A viscosidade em 115,55°C (240°F) foi testada de forma similar e está mostrada na figura 9. Tal como mostrado na figura 9, porcentagens em volume de metanol de 7,5% aprimoraram significativamente a viscosidade de fluido em 115,55°C (240°F). É esperado que uso de metanol para aumentar viscosidade será compatível com os métodos e composições descritos neste documento que usam sal de zircônio também para aumentar viscosidade.
[081] Fluido de Zr-CMHEC reticulado preparado com água pro- duzida.
[082] A água produzida #2 foi usada neste exemplo. A água pro duzida #2 foi oferecida por um outro operador de campo de petróleo proveniente do campo. A água tinha um pH de cerca de 5,6 em RT. A análise da água produzida #2 está listada na Tabela 3. A água tinha um TDS de mais de 210.000 mg/L, e dureza de mais de 43.000 mg/L. TABELA 3
[083] Para preparar o fluido, 40 ppt de pó de CMHEC foram hi dratadas na água produzida #2. Após a hidratação do polímero, 0,2 gpt do tampão de pH A e 1 gpt do estabilizador de gel B foram adicionados enquanto misturando. 1,4 gpt de agente de reticulação de zircô- nio foi então adicionado como o agente de reticulação. O gel assim formado tinha um pH de cerca de 4,9 em RT. A viscosidade em 93,33°C (200°F) foi testada com um viscosímetro do tipo Fann50 e está mostrada na figura 10. O fluido mostrou viscosidade apropriada, acima de 600 cPs (em taxa de cisalhamento de 100/s) por pelo menos 2 horas. É esperado que uso de CMHEC será compatível com os métodos e composições descritos neste documento que usam sal de zir- cônio para aumentar viscosidade. TABELA 4 - Exemplos de Água Produzida
[084] Em conformidade com o estatuto, as modalidades foram descritas em linguagem mais ou menos específica tal como para recursos estruturais e metódicos. É para ser entendido, entretanto, que as modalidades não estão limitadas aos recursos específicos mostrados e descritos. As modalidades, portanto, são reivindicadas em qualquer uma de suas formas ou modificações dentro do escopo apropriado das reivindicações anexas de interpretadas de modo apropriado de acordo com a doutrina de equivalências.
Claims (7)
1. Método para tratamento de poço compreendendo: formar um fluido de tratamento de poço ao combinar ingredientes incluindo um fluido aquoso, um agente viscosificante, um agente de reticulação e um modificador de reologia contendo um glioxal; reticular o agente viscosificante no fluido aquoso usando o agente de reticulação, e a reticulação aumenta a viscosidade do fluido de tratamento de poço; tratar um poço com o fluido de tratamento de poço exibindo a viscosidade aumentada; sendo o referido método, caracterizado pelo fato de que compreende: mudar quimicamente o aldeído após a reticulação e formar desse modo um ácido; e diminuir viscosidade do fluido de tratamento de poço reticulado como um resultado de formar o ácido; em que o glioxal não é mudado quimicamente de forma substancial antes da reticulação, o glioxal não retarda o agente de reti- culação, e o fluido de tratamento de poço é desprovido de um aditivo de retardo de reticulação de aldeído.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o agente viscosificante compreende um polímero, e o agente de reticulação compreende um cátion ou borato de metal, o método compreende adicionalmente quebrar uma reticu- lação formada pelo cátion ou borato de metal para efetuar a diminuição de viscosidade.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a diminuição da viscosidade ocorre por meio de um processo passo a passo incluindo mudar quimicamente o glioxal, formar o ácido oxálico, e o ácido oxálico quebrar a reticulação formada pelo cátion ou borato de metal.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a viscosidade diminui a uma taxa mais rápida em comparação com o fluido de tratamento de poço sem o modificador de reologia.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o fluido aquoso é água produzida, e os ingredientes incluem ainda um sal de zircônio.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sal de zircônio é selecionado do grupo consistindo em hidróxido de zircônio, carbonato de zircônio, dióxido de zircônio, e combinações dos mesmos.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o agente de reticulação contém zircânio, sendo que o ácido oxálico quebra uma reticulação formada pelo zircônio.
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