BR112017021935B1

BR112017021935B1 - Composição de aditivo, fluido de perfuração, e, método para lubrificar um fluido de perfuração

Info

Publication number: BR112017021935B1
Application number: BR112017021935-2A
Authority: BR
Inventors: Sashikumar Mettath; Zen-Yu Chang
Original assignee: The Lubrizol Corporation
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2022-06-28
Also published as: AR104258A1; KR20170137893A; CO2017010291A2; WO2016168177A1; BR112017021935A2; CA2982758A1; CN107750268A; JP2018514610A; RU2017137953A; AU2016250002B2; RU2017137953A3; US20180072937A1; EP3283596A1; AU2016250002A1; PE20171793A1; MX2017013175A; EP3283596B1; MY181441A; SG11201708155QA

Abstract

COMPOSIÇÃO DE ADITIVO, FLUIDO DE PERFURAÇÃO, E, MÉTODOS PARA LUBRIFICAR UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO E PARA AUMENTAR A LUBRICIDADE E DIMINUIR O COEFICIENTE DE FRICÇÃO DE UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO. É descrita uma composição de aditivo para um fluido de perfuração, bem como um método para aumentar a lubricidade e reduzir o coeficiente de fricção de um fluido de perfuração. A composição de aditivo contém um éster polimérico formado do produto de reação de i) um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo; ii) pelo menos um ácido dicarboxílico ou um éster ou anidrido destes; iii) e um polialquileno glicol.

Description

[001] A invenção refere-se a uma composição de aditivo para um fluido de perfuração, bem como um método para aumentar a lubricidade e reduzir o coeficiente de fricção de um fluido de perfuração. A composição de aditivo ainda pode conter um composto de ditiofosfato metálico que ainda intensifica o efeito lubrificante.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Os fluidos de perfuração, também referidos como lamas de perfuração, são frequentemente circulados em um furo de poço durante operações de perfuração a fim de esfriar e lubrificar o mecanismo de perfuração, elevar os cortes do furo de poço e contrabalançar a pressão da formação subterrânea encontrada durante a perfuração. Uma das funções de um fluido de perfuração é reduzir o torque considerável associado com a haste de perfuração rotativa causado pela fricção entre o exterior do tubo de perfuração na parede do poço e/ou linhas de revestimento. A perfuração através de deslocamentos, poços profundos e poços altamente desviados ou horizontais resulta em forças friccionais aumentadas, aumentando a demanda nas propriedades de lubrificação dos fluidos de perfuração.

[003] Óleo ou lamas com base sintética, ou emulsões invertidas, são normalmente usados para perfuração por dilatação ou descamação de xistos, sal, gipsita, anidrito ou outras formações evaporativas, formações contendo sulfeto de hidrogênio, e furos quentes (maior do que cerca de 300 graus Fahrenheit (138,8°C)), mas também podem ser usados em outros furos que penetram uma formação subterrânea. Estes fluidos de perfuração com base não aquosa, tipicamente, contêm óleo ou um óleo sintético ou outro material sintético ou fluido sintético (“sintético”) como a fase contínua e também pode conter água que é dispersada na fase contínua por emulsificação de modo que não exista camada distinta de água no fluido. O termo “lama oleosa” ou “lama com base oleosa ou sintética” tipicamente significa um óleo invertido ou emulsão de lama sintética ou emulsão invertida. Uma lama oleosa total compreende simplesmente 100% de óleo em volume como a fase líquida; isto é, não existe fase interna aquosa. Um fluido de perfuração de emulsão invertida pode compreender comumente entre cerca de 50:50 a 95:5 em volume de fase oleosa para fase aquosa.

[004] Nas operações de perfuração industriais, tentativas foram feitas para reduzir a fricção através das soluções de lama com base oleosa contendo vários tipos de aditivos. Diesel e outros óleos minerais também são frequentemente usados como lubrificantes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] A Invenção Descrita Aqui Provê Uma Composição De Aditivo Para Um Fluido De Perfuração Que Inclui O Produto De Reação De I) Pelo Menos Um Triglicerídeo De Um Ácido Hidróxi Graxo; Ii) Pelo Menos Um Ácido Dicarboxílico Ou Um Éster Ou Anidrido Destes E Iii) Pelo Menos Um Polialquileno Glicol.

[006] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo em que o ácido hidróxi graxo compreende um ou mais de ácido 2- hidroxilinolênico, ácido 2-hidroxioleico, ácido 2-hidroxitetraconsânico, ácido 2-hidróxi-15-tetracosênico, ácido 2-hidróxi palmítico, ácido 10-hidróxi-2- decenoico, ácido 3,10-di-hidroxidecanoico, ácido 8-hidroxioctanoico, ácido w-hidróxi octadecenoico, 15-hidroxilinoleato, ácido 12-hidróxi-9- octadecenoico, ácido 12-hidroxiesteárico, ácido 14-hidróxi-11-eicosenoico, ácido 11-hidróxi hexadecanoico, ácido 15-hidróxi-hexadecanoico ou ácido 17-hidróxi-octadecanoico.

[007] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo em que o pelo menos um ácido dicarboxílico compreende um ou mais de um ácido alifático, um ácido aromático, um ácido dimérico, um ácido trimérico ou um ácido dimérico graxo.

[008] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo em que o ácido dicarboxílico compreende ácido oxálico, ácido malônico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azélico, ácido sebácico, ácido undecanodioico, ácido dodecanedioico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido glutacônico, ácido traumático e ácido mucônico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico ou ácido difênico.

[009] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo em que o polialquileno glicol compreende um ou mais de polietileno glicol ou polipropileno glicol.

[0010] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo em que o polialquileno glicol compreende polipropileno glicol tendo um Mn de 200 a 10,000.

[0011] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo em que o polialquileno glicol compreende polipropileno glicol tendo um Mn menor do que 2000.

[0012] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo em que a composição de aditivo inclui o produto de reação de i) um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo; ii) ácido adípico e c) polipropileno glicol.

[0013] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo ainda incluindo um composto de ditiofosfato de dialquila metálico.

[0014] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo em que o composto de ditiofosfato de dialquila metálico compreende dialquilditiofosfato.

[0015] A invenção descrita aqui ainda provê a composição de aditivo em que a razão do aditivo ao composto de ditiofosfato metálico é de 9:1 a 1:9.

[0016] A invenção descrita aqui ainda provê um fluido de perfuração incluindo a composição de aditivo como definido e um fluido de hidrocarboneto com base em petróleo.

[0017] A invenção descrita aqui ainda provê um fluido de perfuração que é um fluido de perfuração com base em óleo.

[0018] A invenção descrita aqui ainda provê um fluido de perfuração incluindo um fluido de hidrocarboneto com base em petróleo, um fluido de hidrocarboneto sintético ou misturas dos mesmos e uma composição de aditivo incluindo o produto de reação de i) pelo menos um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo; ii) pelo menos um ácido dicarboxílico ou um éster ou anidrido destes e iii) pelo menos um polialquileno glicol.

[0019] A invenção descrita aqui ainda provê um fluido de perfuração em que o fluido de hidrocarboneto com base em petróleo ou fluido de hidrocarboneto sintético inclui diesel, querosene, combustível de jato, óleos brancos, óleos minerais, óleos de vedação minerais, óleo hidrogenado e combinações destes.

[0020] A invenção descrita aqui ainda inclui um fluido de perfuração em que a composição de aditivo é adicionada ao fluido de perfuração em uma quantidade de 0,5% em peso a 2,0% em peso.

[0021] A invenção descrita aqui ainda provê um método para lubrificar um fluido de perfuração incluindo adicionar ao fluido de perfuração uma composição de aditivo incluindo o produto de reação de i) pelo menos um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo; ii) pelo menos um ácido dicarboxílico ou um éster ou anidrido destes; e iii) pelo menos um polialquileno glicol.

[0022] A invenção descrita aqui ainda provê um método para aumentar a lubricidade e diminuir o coeficiente de fricção de um fluido de perfuração contendo um fluido de hidrocarboneto por adição ao hidrocarboneto uma composição de aditivo incluindo o produto de reação de i) pelo menos um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo; ii) pelo menos um ácido dicarboxílico ou um éster ou anidrido destes; e iii) pelo menos um polialquileno glicol.

[0023] A invenção descrita aqui ainda provê o método em que o coeficiente de fricção do fluido de tratamento de poço é diminuído em uma quantidade de pelo menos 10%.

[0024] A invenção descrita aqui ainda provê o método em que o hidrocarboneto inclui um fluido de hidrocarboneto com base em petróleo ou um fluido de hidrocarboneto sintético.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0025] Várias características e modalidades preferidas serão descritas abaixo por meio de ilustração não limitante.

[0026] A composição de aditivo descrita aqui é um éster polimérico preparado a partir da reação de pelo menos um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo, um ácido dicarboxílico ou um éster ou anidrido destes, e um polialquileno glicol. A composição de aditivo descrita aqui é efetiva em um ou mais de aumentar a lubricidade e diminuir o coeficiente de fricção de uma composição de tratamento de poço. A composição de aditivo, em algumas modalidades, ainda pode incluir uma olefina sulfurizada ou um ditiofosfato metálico, que atua em combinação com o éster polimérico para a produção de um efeito sinergístico e prover lubricidade aumentada e/ou um coeficiente reduzido de fricção a um fluido de tratamento de poço.

O componente de hidrocarboneto (Óleo)

[0027] Em uma modalidade, o fluido com base em hidrocarboneto para o uso nesta invenção inclui, sem limitação, fluidos de hidrocarboneto sintéticos, fluidos de hidrocarboneto com base em petróleo, fluidos de hidrocarboneto natural (não aquosos) ou outros hidrocarbonetos similares ou misturas ou combinações destes. Os fluidos de hidrocarboneto para o uso na presente invenção têm viscosidades que variam de cerca de 3x10-6 a cerca de 600x10-6 m2/s (3 a cerca de 600 centistokes). Os exemplos de tais fluidos de hidrocarboneto incluem poli-α-olefinas, polibutenos, poliolésteres, biodiesel, ésteres graxos de peso molecular baixo simples de frações vegetais ou de óleo vegetal, ésteres de álcoois simples, tais como Exxate™ da Exxon Chemicals, óleos vegetais, óleos animais ou ésteres, outro óleo essencial, diesel, diesel tendo um teor de enxofre baixo ou alto, querosene, combustível de jato, óleos brancos, óleos minerais, óleos de vedação minerais, óleo hidrogenado, tais como PetroCanada™ HT-40N ou IA-35 ou óleos similares produzidos pela Shell Oil Company, olefinas internas (IO) tendo entre cerca de 12 e 20 átomos de carbono, alfa olefinas lineares tendo entre cerca de 14 e 20 átomos de carbono, poli-α-olefinas tendo entre cerca de 12 e cerca de 20 átomos de carbono, α-olefinas isomerizadas (IAO) tendo entre cerca de 12 e cerca de 20 átomos de carbono, VM&P Naptha, Linparb, parafinas tendo entre 13 e cerca de 16 átomos de carbono, HF-1000 (produzidas por Sasol, EUA) e misturas ou combinações dos mesmos.

[0028] As poli-α-olefinas (PAOs) adequadas incluem, sem limitação, polietilenos, polipropilenos, polibutenos, polipentenos, poli-hexenos, poli- heptenos, PAOs superiores, copolímeros dos mesmos e misturas dos mesmos. Os exemplos exemplares de PAOs incluem PAOs vendidos pela Mobil Chemical Company como fluidos SHF™ e PAOs vendidos primeiramente pela Etil Corporation sob o nome ETHYLFLO™ e correntemente por Albemarle Corporation sob a marca DURASYN™. Tais fluidos incluem aqueles especificados como ETHYLFLO™ 162, 164, 166, 168, 170, 174 e 180. Os PAOs bem adaptados para o uso nesta invenção incluem desvios de cerca de 56% de ETHYLFLO™ agora DURASYN™ 174 e cerca de 44% de ETHYLFLO™ agora DURASYN™ 168. Outros exemplos de PAO's incluem Chevron Phillips Graus PAO 2, PAO 4, PAO 6 e PAO 8 com base em alfa olefinas C10 e PAO 2,5, PAO 5, PAO 7 e PAO 9 com base em alfa olefinas C12.

[0029] Em algumas modalidades, os polibutenos incluem, sem limitação, aqueles vendidos pela Amoco Chemical Company e Exxon Chemical Company sob as marcas INDOPOL e PARAPOL, respectivamente. Polibutenos bem adaptados para o uso nesta invenção incluem Amoco's INDOPOL “L” e série “H”, tais como H-100, H-300, H-6000 e H-21000.

[0030] Em algumas modalidades, os poliolésteres incluem, sem limitação, neopentil glicóis, trimetilolpropanos, pentaeritrióis, dipentaeritritóis e diésteres, tais como dioctilsebacato (DOS), diactilazelato (DOZ) e dioctiladipato.

[0031] Os exemplos exemplares de polioléster incluem, sem limitação, neopentil glicóis, trimetilolpropanos, pentaeritrióis, dipentaeritritóis e diésteres, tais como dioctilsebacato (DOS), diactilazelato (DOZ) e dioctiladipato.

[0032] Os exemplos exemplares de fluidos com base em petróleo incluem, sem limitação, óleos minerais brancos, óleos parafínicos e óleos naftênicos com índice de viscosidade médio (MVI) tendo viscosidades que variam de cerca de 3x10-6 a cerca de 600x10-6 m2/s (3 a cerca de 600 centistokes) a 40°C. Os exemplos exemplares de óleos minerais brancos incluem aqueles vendidos pela Witco Corporation, Arco Chemical Company, PSI, e Penreco. Os exemplos exemplares de óleos parafínicos incluem óleos neutros solventes disponíveis da Exxon Chemical Company, óleos neutros com viscosidade alta (HVI) disponíveis da Shell Chemical Company e óleos neutros tratados com solvente disponíveis da Arco Chemical Company. Os exemplos exemplares de óleos naftênicos MVI incluem óleos fracos costeiros extraídos com solventes disponíveis da Exxon Chemical Company, óleos extraídos/tratados com ácido MVI disponíveis da Shell Chemical Company e óleos naftênicos vendidos sob os nomes HYDROCAL™ e CALSOL™ por Calumet e óleo hidrogenados, tais como HT-40N e IA-35 da PETROCANADA™ ou Shell Oil Company ou outros óleos hidrogenados similares. Em algumas modalidades, os óleos vegetais incluem, sem limitação, óleos de mamona, óleo de milho, óleo de oliva, óleo de girassol, óleo de gergelim, óleo de amendoim, óleo de palma, óleo de semente de palma, óleo de coco, gordura de manteiga, óleo de canola, óleo de semente de colza, óleo de semente de linho, óleo de semente de algodão, óleo de linhaça, outros óleos vegetais, óleos vegetais modificados, tais como óleos de mamona reticulados e outros, e misturas dos mesmos. Os exemplos exemplares de óleos animais incluem, sem limitação, sebo, óleo de marta, lardo, outros óleos animais, e misturas destes. Outros óleos essenciais também funcionarão. É claro, misturas de todos os óleos identificados acima também podem ser usados.

O componente de ácido hidróxi graxo

[0033] A composição de aditivo da invenção descrita aqui é feita usando-se i) um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo. Os ácidos hidróxi graxos adequados podem ter um grupo alquila saturado ou insaturado. O grupo alquila saturado nos ácidos hidroxicarboxílicos tem, em uma modalidade, de 3 a 40 átomos de carbono e em uma modalidade, de 12 a 20 átomos de carbono. O número do grupo hidroxila nestes pode ser, geralmente, 1 ou mais ou em uma modalidade 2, ou em uma modalidade 3, ou em uma outra modalidade entre 1 e 3; e o número do grupo carboxila nestes pode estar em uma modalidade 1, ou mais e em uma outra modalidade de 1 a 10.

[0034] O componente de ácido hidróxi graxo, em uma modalidade, inclui ácidos graxos saturados tendo um grupo hidroxila e um grupo carboxila.

[0035] Os exemplos específicos daqueles tendo um grupo alquila linear na porção alquila pode incluir ácido 2-hidroxivalérico, ácido 2- hidroxicaproico, ácido 6-hidroxicaproico, ácido 2-hidroxienântico, ácido 7- hidroxienântico, ácido 2-hidroxicaprílico, ácido 3-hidroxicaprílico, ácido 8- hidroxicaprílico, ácido 2-hidroxipelargônico ácido 3-hidroxipelargônico ácido 9-hidroxipelargônico ácido 2-hidroxicáprico, ácido 3-hidroxicáprico, ácido 10-hidroxicáprico, ácido 2-hidroxiundecanoico, ácido 3-hidroxiundecanoico, ácido 11-hidroxiundecanoico, ácido 2-hidroxiláurico, ácido 3-hidroxiláurico, ácido 12-hidroxiláurico, ácido 2-hidroxitridecanoico, ácido 3- hidroxitridecanoico, ácido 13-hidroxitridecanoico, ácido 2-hidroximirístico, ácido 3-hidroximirístico, ácido 14-hidroximirístico, ácido 2- hidroxipentadecanoico, ácido 3-hidroxipentadecanoico, ácido 15- hidroxipentadecanoico, ácido 2-hidroxipalmítico, ácido 3-hidroxipalmítico, ácido 16-hidroxipalmítico, ácido 2-hidroximargárico, ácido 3- hidroximargárico, ácido 17-hidroximargárico, ácido 2-hidroxiesteárico, ácido 3-hidroxiesteárico, ácido 4-hidroxiesteárico, ácido 5-hidroxiesteárico, ácido 6-hidroxiesteárico, ácido 7-hidroxiesteárico, ácido 8-hidroxiesteárico, ácido 9-hidroxiesteárico, ácido 10-hidróxi esteárico, ácido 11-hidroxiesteárico, ácido 12-hidroxiesteárico, ácido 13-hidroxiesteárico, ácido 14- hidroxiesteárico, ácido 15-hidroxiesteárico, ácido 16-hidroxiesteárico, ácido 17-hidroxiesteárico, ácido 18-hidroxiesteárico, ácido 2-hidroxinonadecanoico, ácido 3-hidroxinonadecanoico, ácido 19-hidroxinonadecanoico, ácido 2- hidroxiaráquico, ácido 3-hidroxiaráquico, ácido 20-hidroxiaráquico, ácido 3- hidróxi-heneicosanoico, ácido 21-hidróxi-heneicosanoico, ácido 2- hidroxibehênico, ácido 3-hidroxibehênico, ácido 3-hidroxitricosanoico, ácido 2-hidroxilignocérico, ácido 3-hidroxilignocérico, ácido 2-hidróxi- hexacosanoico, ácido 2-hidroxitriacontanoico, e ácido 2- hidroxitetratriacontanoico.

[0036] Em algumas modalidades, o ácido hidróxi graxo pode ter um grupo alquila ramificado na porção alquila. Os exemplos específicos podem incluir 2-metil-2-hidroxienântico, ácido 2-metil-3-hidroxipelargônico, ácido 3-metil-3-hidroxipelargônico ácido 2-metil-3-hidroxicáprico, ácido 2-metil-3- hidroxiundecanoico, ácido 3-metil-3-hidroxiundecanoico, ácido 2-metil-2- hidroxiláurico, ácido 2-metil-3-hidroxiláurico, ácido 2-metil-2- hidroxitridecanoico, ácido 2-metil-3-hidroxitridecanoico, ácido 3-metil-3- hidroxitridecanoico, ácido 2-metil-2-hidroximirístico, ácido 2-metil-3- hidroximirístico, ácido 2-metil-2-hidroxipentadecanoico, ácido 2-metil-3- hidroxipentadecanoico, ácido 3-metil-3-hidroxipentadecanoico, ácido 2-metil- 2-hidroxipalmítico, ácido 2-metil-2-hidroximargárico, ácido 2-metil-3- hidroximargárico, ácido 3-metil-3-hidroximargárico, ácido 2-metil-2- hidroxiesteárico, ácido 2-metil-2-hidroxinonadecanoico, ácido 2-metil-3- hidroxinonadecanoico e ácido 3-metil-3-hidroxinonadecanoico. Também são úteis aqui ácidos 3,3-dialquil-3-hidroxipropiônicos da fórmula geral

em que R1 representa um grupo alquila tendo de 1 a 25 átomos de carbono; R2 representa um grupo alquila tendo de 5 a 25 átomos de carbono e R1 e R2 podem ser os mesmos ou diferentes. Como exemplos específicos dos compostos, mencionados são aqueles tendo os grupos alquila mostrados na Tabela 1 abaixo. Tabela 1

[0037] Em algumas modalidades, os ácidos hidróxi-graxos também podem ser ácidos graxos insaturados incluindo um ou mais de ácido 2- hidróxi-3-pentenoico, ácido 4-hidróxi-3-pentenoico, ácido 4-hidróxi-4- pentenoico, ácido 5-hidróxi-2,4-pentadienoico, ácido 4-hidróxi-2-hexenoico, ácido 3-hidróxi-4-hexenoico, ácido 4-hidróxi-13-tetradecenoico, ácido 16- hidróxi-6-hexadecenoico, ácido 16-hidróxi-7-hexadecenoico, ácido 9-hidróxi- 12-octadecenoico, ácido (+)-12-hidróxi-cis-9-octadecenoico, ácido (+)-12- hidróxi-trans-9-octadecenoico, ácido 4-hidróxi-heneicosenoico, ácido 2- hidróxi-15-tetracosênico e ácido 18-hidróxi-9,11,13-octadecatrienoico.

[0038] Os exemplos específicos de ácidos poli-hidróxi-graxos tendo 2 ou mais grupos hidroxila podem incluir ácido 2,3-di-hidroxicaproico, ácido 2,3-di-hidroxienântico, ácido 2,3-di-hidroxicaprílico, ácido 2,3-di- hidroxipelargônico, ácido 2,3-di-hidroxicáprico, ácido 2,3-di- hidroxiundecanoico, ácido 2,3-di-hidroxiláurico ácido 2,3-di-hidroximirístico, ácido 3, 11-di-hidroximirístico, ácido 15-di-hidroxipentadecanoico, ácido 2,3- di-hidroxipalmítico, ácido 15,16-di-hidroxipalmítico, ácido 2,3-di- hidroxiesteárico, ácido 6,7-di-hidroxiesteárico, ácido 7,8-di-hidroxiesteárico, ácido 8,9-di-hidroxiesteárico, ácido 9,10-di-hidroxiesteárico, ácido 10,11- di-hidroxiesteárico, ácido 11,12-di-hidroxiesteárico, ácido 12,13-di- hidroxiesteárico, ácido 11,12-di-hidroxiaráquico; vários ácidos di- hidroxitriacontanoico, ácido 2,5,16-tri-hidróxi-hexadecanoico, ácido 8,9,16- tri-hidróxi-hexadecanoico, ácido 9,10,16-tri-hidróxi-hexadecanoico, ácido 11,12,15-tri-hidróxi-hexadecanoico, vários ácidos tetra-hidróxi- hexadecanoico e ácido 9,14-di-hidróxi-10,12-octadecadienoico.

[0039] Em algumas modalidades, o ácido hidróxi graxo pode ser ácido 2-hidroxilinolênico, ácido 2-hidroxioleico, ácido 2- hidroxitetraconsânico, ácido 2-hidróxi-15-tetracosênico, ácido 2-hidróxi palmítico, ácido 10-hidróxi-2-decenoico, ácido 3,10-di-hidroxidecanoico, ácido 8-hidroxioctanoico, ácido w-hidróxi octadecenoico, 15-hidroxilinoleato, ácido 12-hidróxi-9-octadecenoico, ácido 12-hidroxiesteárico, ácido 14- hidróxi-11-eicosenoico, ácido 11-hidróxi hexadecanoico, ácido 15-hidróxi- hexadecanoico ou ácido 17-hidróxi-octadecanoico. Em algumas modalidades, o ácido hidróxi graxo pode ser ácido 12-hidróxi-9-octadecenoico (ácido ricinoleico) ou ácido 12-hidróxi esteárico. Em uma modalidade, o ácido hidróxi graxo é ácido 12-hidróxi-9-octadecenoico.

O componente de ácido dicarboxílico

[0040] Os ácidos carboxílicos adequados para o uso na invenção podem ser alifáticos, aromáticos ou combinações destes. Os ácidos adequados podem conter de 2, 4 ou de 6 a 20, 15, 8 ou 6 átomos de carbono, e em algumas modalidades, podem conter de 2 a 15, de 4 a 15, de 4 a 8, ou ainda 6 átomos de carbono. Em algumas modalidades, os ácidos dicarboxílicos incluem ácido oxálico, ácido malônico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido undecanodioico, ácido dodecanedioico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido glutatônico, ácido traumático, ácido mucônico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido ciclo-hexano dicarboxílico ou combinações destes. Em outras modalidades, um ou mais dos ácidos dicarboxílicos listados podem ser excluídos da invenção.

[0041] Em algumas modalidades, o ácido dicarboxílico da invenção também podem ser derivados de um éster ou anidrido de um ou mais ácidos descritos acima ou combinações de tais materiais. Os ésteres adequados incluem, em uma modalidade, ésteres alquílicos inferiores, tais como dimetil adipato ou dietil adipato. Os anidridos adequados incluem anidrido succínico, anidrido alquil e/ou alquinil succínico, anidrido ftálico e anidrido tetra- hidroftálico. Em algumas modalidades, o ácido é ácido adípico. As mesclas de dois ou mais ácidos podem ser usadas. Em algumas modalidades, o ácido dicarboxílico inclui um ácido dimérico, um ácido trimérico ou um ácido dimérico graxo. Ácidos diméricos e triméricos são os termos gerais aplicados a produtos obtidos pela reação de duas ou mais moléculas de ácidos graxos insaturados ou de ésteres de ácidos graxos insaturados, obtidos de resina de polpa de madeira, ácido oleico, óleo de canola ou óleo de semente de algodão, usualmente em catalisadores de argila. Os exemplos de dímero, trímero e de ácidos diméricos comercialmente disponíveis incluem Empol® disponíveis da BASF e Pripol™ disponíveis da Croda.

O componente de polialquileno glicol

[0042] As composições de fluido de perfuração ou finalização descritos aqui são feitos usando-se ii) um componente de polialquileno glicol.

[0043] Os polialquileno glicóis adequados incluem poliéter polióis derivados de um diol ou poliol tendo um total de 2 a 15 átomos de carbono, em algumas modalidades, um alquil diol ou glicol que é reagido com um éter que compreende um óxido de alquileno tendo de 2 a 6 átomos de carbono, tipicamente óxido de etileno ou óxido de propileno ou misturas destes. Por exemplo, os poliéteres funcionais em hidroxila podem ser produzidos pela primeira reação de propileno glicol com óxido de propileno seguido pela reação subsequente com óxido de etileno. Grupos hidroxila primários que resultam de óxido de etileno são mais reativos do que os grupos hidroxila secundários e, desta maneira, são preferidos. Os óxidos de polialquileno comerciais úteis incluem poli(etileno glicol) que compreende óxido de etileno reagido com etileno glicol e poli(propileno glicol) que compreende óxido de propileno reagido com propileno glicol. Os vários polialquileno glicóis têm, geralmente, um peso molecular médio numérico (Mn) como determinado pelo ensaio dos grupos funcionais terminais que é um peso molecular médio de pelo menos cerca de 150, ou cerca de 600, tal como de cerca de 700 a cerca de 10.000, de cerca de 1.450 a cerca de 5.000 ou de cerca de 1.450 a cerca de 2.500 ou cerca de 1.000, ou ainda 2.000.

[0044] Em algumas modalidades, o componente de polialquileno glicol inclui poli(propileno glicol), poli(etileno glicol), copolímeros de poli(etileno glicol) e poli(propileno glicol) e outros ou combinações destes. Em algumas modalidades, o componente de polialquileno glicol inclui poli(propileno glicol).

Compostos de Tiofosfato Metálico

[0045] Em algumas modalidades, a composição de aditivo ainda incluirá um composto de tiofosfato metálico. Os dialquilditiofosfatos de zinco podem ser descritos como dialquilditiofosfatos de zinco primários ou como dialquilditiofosfatos de zinco secundários, dependendo da estrutura do álcool usado nesta preparação. Em algumas modalidades, as composições da invenção incluem dialquilditiofosfatos de zinco primários. Em algumas modalidades, as composições da invenção incluem dialquilditiofosfatos de zinco secundários. Em algumas modalidades, as composições da invenção incluem uma mistura de dialquilditiofosfatos de zinco primários e secundários. Em algumas modalidades, o componente (b) é uma mistura de dialquilditiofosfatos de zinco primários e secundários onde a razão de dialquilditiofosfatos de zinco primários para dialquilditiofosfatos de zinco secundários (em uma base em peso) é de pelo menos 1:1 ou ainda pelo menos 1:1,2, ou ainda pelo menos 1:1,5 ou 1:2 ou 1:10. Em algumas modalidades, o componente (b) é uma mistura de dialquilditiofosfatos de zinco primários e secundários que é pelo menos 50 por cento em peso primária ou ainda pelo menos 60, 70, 80 ou ainda 90 por cento em peso primária. Em algumas modalidades, o componente (b) é livre de dialquilditiofosfatos de zinco primários.

[0046] Nas modalidades que incluem o ditiofosfato metálico, estará presente na composição de aditivo em uma razão de cerca de 1:1 a cerca de 15:1 de éster polimérico para ditiofosfato metálico e em outra modalidade de cerca de 1:1 a 10:1 e em uma outra modalidade de cerca de 2:1 a cerca de 9:1.

Aditivos Adicionais

[0047] As lamas de perfuração com base em óleo ainda podem conter componentes e aditivos habituais.

[0048] Em algumas modalidades, um espessante tixotrópico e agente de geleificação podem ser usados, por exemplo, argilas organofílicas. As argilas usadas podem ser qualquer uma daquelas tendo capacidade de troca de base substancial. Uma variedade de tais materiais é conhecida por aqueles versados na técnica, incluindo bentonita de Wyoming, montmorillonita, hectorita, attapulgita, ilita, argila esmética, beidillita, saponita, vermiculita, zeólitos e outros. A bentonita e a hectorita de dilatação de Wyoming são normalmente utilizadas. A argila organofílica da formulação de lama com base de óleo varia inversamente como a densidade da lama oleosa. O teor de argila organofílica pode variar de cerca de 25 a 30 libras (11,33 a 13,60 kg) por barril (ppg) em densidades baixas, a quase 0 em densidades altas. Em algumas modalidades, uma quantidade de cerca de 2 a cerca de 15 libras (6,80 kg) de argila por barril e lama serão usados. O grau de suspensão ou limpeza de furo requerido terá um impacto na concentração de argila, como é bem conhecido por aqueles habilitados na técnica.

[0049] Os emulsificadores, ambos agentes invertidos e umectantes, incluem aqueles normalmente usados, incluindo sais de metal alcalino e alcalinoterroso de ácidos graxos, ácidos rosínicos, ácidos de resina de madeira, os emulsificadores sintéticos, tais como sulfonatos aromáticos de alquila, sulfonatos de alquila aromáticos, sulfatos de cadeia longa, óleos de resina de madeira oxidados, 2-alquil imidazolinas carboxiladas, sais de imidazolina, amido aminas, alcóxi fenóis, polialcóxi álcoois, alquil fenóis, álcoois de peso molecular alto e semelhantes.

[0050] Os agentes umectantes que podem ser adequados para o uso na invenção incluem: óleo de resina de madeira bruto, óleo de resina de madeira oxidado, tensoativos, ésteres de fosfato orgânico, imidazolinas e amidoaminas modificadas, sulfatos e sulfonatos de alquila aromáticos e semelhantes, e outros, e combinações ou derivados destes. Versawet® e Versawet®NS são exemplos de agentes umectantes comercialmente disponíveis fabricados e distribuídos por M-I L.L.C. que podem ser usados nesta invenção. Silwet L- 77, L-7001, L7605 e L-7622 são exemplos de tensoativos e agentes umectantes comercialmente disponíveis fabricados e distribuídos pela Union Carbide Chemical Company Inc.

[0051] Os agentes de controle de perda de fluido tipicamente atuam por revestimento das paredes do furo de poço enquanto o poço está sendo perfurado. Os agentes de controle de perda de fluido adequados que podem encontrar utilidade na invenção incluem lignitas modificadas, compostos asfálticos, humatos organofílicos Gilsonite® preparados por reação de ácido húmico com amidas ou poliaminas de polialcileno e outros aditivos de perda de fluido não tóxicos. Tipicamente, os agentes de controle de perda de fluidos são adicionados em quantidades menores do que cerca de 10% e, de preferência, menos do que cerca de 5% em peso do fluido.

[0052] Outros aditivos podem incluir os inibidores de corrosão, por exemplo, com base em sais de amônio de ácidos carboxílicos orgânicos, os ditos sais tendem a formar películas ou em aromáticos heterocíclicos no caso de proteção de corrosão de metal não ferrosos; antioxidantes ou estabilizantes, por exemplo, com base em aminas, os emulsificantes convencionais adicionais; antiestáticos; metalocenos, tais como ferroceno; intensificadores de lubricidade, tais como ácidos graxos particulares, ésteres alquenilsulfínicos, aminas graxas de bis(hidroxialquila), hidroxiacetamidas ou óleo de mamona; pigmentos (marcadores), aditivos de perda de fluido (por exemplo, polímeros), substâncias para ajustar a densidade, modificadores de reologia e substâncias que formam uma torta de filtro (por exemplo, bentonita ou argila) ou calcário.

[0053] A invenção provê um método para lubrificar um fluido de perfuração. O método inclui as etapas de: adicionar ao fluido de perfuração o produto de reação de i) pelo menos um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo; ii) pelo menos um ácido dicarboxílico ou éster ou anidrido destes e iii) pelo menos um polialquileno glicol.

[0054] A invenção ainda provê um método para a preparação de uma composição de aditivo para aumentar a lubricidade e diminuir o coeficiente de fricção de um fluido de perfuração. O método inclui as etapas de misturar os componentes até serem dissolvidos de maneira substancial ou total. A ordem de adição dos componentes de composição não é excessivamente limitada. Os aditivos opcionais podem ser misturados ao mesmo tempo como os outros componentes ou em um período posterior. Em uma modalidade, os componentes da composição de aditivo estão presentes, tal que a razão total de grupos ácidos equivalentes de ácido hidróxi graxo e ácido dicarboxílico aos grupos hidroxila no polialquileno glicol é de cerca de 0,3 a cerca de 2,5 e em uma modalidade de cerca de 0,4 a cerca de 1,5.

[0055] Em algumas modalidades, os aditivos opcionais incluem qualquer um daqueles descritos acima. Em algumas modalidades, estes aditivos opcionais podem ser adicionados tal que estão presentes nas composições totais na faixa de cerca de 0, 0,01, 0,1 ou ainda 0,25% em peso.

[0056] A invenção ainda provê um método para aumentar a lubricidade e diminuir o coeficiente de fricção de um fluido de perfuração que compreende adicionar ao fluido de perfuração uma composição de aditivo que compreende o produto de reação de i) pelo menos um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo; ii) pelo menos um ácido dicarboxílico ou um éster ou anidrido destes; e iii) pelo menos um polialquileno glicol. No método, em algumas modalidades, o coeficiente de fricção pode ser reduzido por pelo menos 5%, ou por pelo menos 10%, ou por pelo menos 20%, ou de cerca de 5% a cerca de 95%, ou de 10% a cerca de 85%, ou ainda de cerca de 25% a cerca de 75%.

Aplicação Industrial

[0057] A composição de aditivo descrita aqui pode ser, em algumas modalidades, utilizada nos fluidos de perfuração para aumentar a lubricidade do fluido de perfuração e em algumas modalidades, para reduzir o coeficiente de fricção do fluido de perfuração. Em algumas modalidades, o fluido de perfuração é um fluido de perfuração com base em óleo. A composição de aditivo também pode limpar os escombros e os resíduos da formação após a perfuração do furo de poço de modo que o poço pode ser completado e preparado para a produção.

[0058] A composição de aditivo da invenção descrita aqui pode estar presente em um fluido de perfuração em uma quantidade, em uma modalidade, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso e em uma modalidade de cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso e em uma modalidade de pelo menos cerca de 1% em peso ou de pelo menos cerca de 2% em peso.

[0059] A quantidade de cada componente químico descrito é apresentada exclusivamente de qualquer solvente, que pode estar costumeiramente presente no material comercial, isto é, em uma base química ativa, a não ser que indicado de outra forma. Entretanto, a não ser que seja indicado de outra maneira, cada produto químico ou composição referidos aqui devem ser interpretados como sendo um material de qualidade comercial que pode conter os isômeros, subprodutos, derivados e outros tais materiais que normalmente são entendidos estarem presentes no grau comercial.

[0060] É conhecido que alguns dos materiais descritos acima podem interagir na formulação final, de modo que os componentes da formulação final podem ser diferentes daqueles que são inicialmente adicionados. Por exemplo, os íons metálicos (de, por exemplo, um detergente) podem migrar para outros locais ácidos ou aniônicos de outras moléculas. Os produtos formados, desta maneira, incluindo os produtos formados na utilização da composição da presente invenção em seu uso pretendido, podem não ser susceptíveis de descrição fácil. Entretanto, todas as tais modificações e produtos de reação estão incluídos no escopo da presente invenção; a presente invenção abrange a composição preparada pela mistura dos componentes descritos acima.

EXEMPLOS

[0061] A invenção ainda será ilustrada pelos seguintes exemplos, que apresentam modalidades particularmente vantajosas. Embora os exemplos sejam fornecidos para ilustrar a presente invenção, não se destinam a limitá- los.

[0062] Uma lama de perfuração com base em óleo foi preparada de acordo com a formulação apresentada na Tabela 1. As composições lubrificantes foram então preparadas de acordo com as formulações apresentadas nas Tabelas 2 a 4 abaixo. A lubricidade dos fluidos lubrificantes foi avaliada usando-se um testador de lubricidade EP, fabricado pela OFI Testing Equipment, Inc., em que a resistência de fluido dos fluidos foi medida pela aplicação de 150 libras por polegada de força (o equivalente de 5.000 a 10.000 psi- 34.500 a 69.000 kPa) - pressão no fluido) entre duas superfícies de aço endurecidas, um bloco e um anel rotativo a 60 rpm por 5 minutos. As Tabelas 3 a 5 apresentam os coeficientes de fricção das lamas com base em óleo e formulações inventivas a 21°C. Tabela 2 Lama de Perfuração

Tabela 3

*Aditivo Inventivo A é o produto de reação de i) um éster polimérico de óleo de mamona, ii) ácido adípico e iii) PPG **Todos os valores são por cento em peso Tabela 4

*Composição Inventiva B é a mesma como a Composição Inventiva A mas ainda inclui dialquil ditiofosfato de zinco (ZDDP) em uma razão da Composição A:ZDDP de 1,95:1, 1:0,7 e 1:0,23 **todos os valores são porcentagens em peso Tabela 5

*Composição B é a mesma como a Composição Inventiva A mas ainda inclui ZDP em uma razão de Composição A:ZDDP de 6:1, 1:1 ou 1:9. *1% em peso de Éter PnB ***todos os valores são porcentagens em peso

[0063] Como ilustrado nas Tabelas 4 e 5, pode ser visto que a adição de um dialquil ditiofosfato metálico à composição de aditivo provê um efeito sinergístico, desse modo reduzindo o coeficiente de fricção bem como aumentando a redução percentual no coeficiente de fricção em uma quantidade maior do que uma composição contendo apenas o dialquil ditiofosfato metálico ou apenas a composição de aditivo. A adição de éter PnB como um solvente reduz a viscosidade da composição lubrificante enquanto não tem um efeito adverso na redução do coeficiente de fricção.

[0064] Cada um dos documentos referidos acima é incorporado neste por referência, incluindo quaisquer aplicações anteriores, se ou não especificamente listados acima, a partir do qual a prioridade é reivindicada. A menção de qualquer documento não é uma admissão que tal documento qualifica como técnica anterior ou constitui o conhecimento geral da pessoa habilitada em qualquer jurisdição. Exceto nos Exemplos ou quando explicitamente indicado de outra maneira, todas as quantidades numéricas nesta descrição especificando quantidades de materiais, condições de reação, pesos moleculares, número de átomos de carbono, e outros, devem ser entendidas como modificadas pelas palavras "cerca de." Deve ser entendido que a quantidade superior e inferior, faixa e limites de razão apresentados aqui podem ser independentemente combinados. Similarmente, as faixas e quantidades para cada elemento da invenção podem ser usadas juntas com faixas e quantidades para qualquer um dos outros elementos.

[0065] Como usado neste, o termo de transição "que compreende", que é sinônimo de "incluindo", "contendo" ou "caracterizado por", é inclusivo ou aberto e não exclui elementos ou etapas de método adicionais, não citados. Entretanto, em cada citação de "que compreende" aqui, é pretendido que o termo também abranja, como modalidades alternativas, as expressões "consistindo essencialmente em" e "consistindo de", onde "consistindo de" exclui qualquer elemento ou etapa não especificados e "consistindo essencialmente de" permite a inclusão de elementos ou etapas não citadas adicionais que não afetam materialmente as características essenciais ou básicas e novas da composição ou método sob consideração.

Claims

1. Composição de aditivo para um fluido de perfuração, caracterizada pelo fato de que compreende o produto de reação de i) pelo menos um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo, em que o ácido hidróxi graxo compreende um ou mais de ácido 2-hidroxilinolênico, ácido 2- hidroxioleico, ácido 2-hidroxitetraconsânico, ácido 2-hidróxi-15- tetracosênico, ácido 2-hidróxi palmítico, ácido 10-hidróxi-2-decenoico, ácido 3,10-di-hidroxidecanoico, ácido 8-hidroxioctanoico, ácido w-hidróxi octadecenoico, 15-hidroxilinoleato, ácido 12-hidróxi-9-octadecenoico, ácido 12-hidroxiesteárico, ácido 14-hidróxi-11-eicosenoico, ácido 11-hidróxi hexadecanoico, ácido 15-hidróxi-hexadecanoico ou ácido 17-hidróxi- octadecanoico; ii) ácido adípico ou um éster ou anidrido destes; e iii) pelo menos um polialquileno glicol, em que o polialquileno glicol é um ou mais de polietileno glicol ou polipropileno glicol, e compreendendo ainda um composto de ditiofosfato metálico, em que a razão do aditivo ao composto de ditiofosfato metálico é de 9:1 a 1:9.

2. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ácido hidróxi graxo compreende um ou mais de ácido 2-hidroxilinolênico, ácido 2-hidroxioleico, ácido 2-hidróxi palmítico, ácido 12-hidróxi-9-octadecenoico ou ácido 12-hidroxiesteárico.

3. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o polialquileno glicol compreende o polipropileno glicol tendo um Mn de 200 a 10.000 ou um Mn menor do que 2000.

4. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: a) o produto de reação de i) um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo, em que o ácido hidróxi graxo compreende um ou mais de ácido 2- hidroxilinolênico, ácido 2-hidroxioleico, ácido 2-hidroxitetraconsânico, ácido 2-hidróxi-15-tetracosênico, ácido 2-hidróxi palmítico, ácido 10-hidróxi-2- decenoico, ácido 3,10-di-hidroxidecanoico, ácido 8-hidroxioctanoico, ácido w-hidróxi octadecenoico, 15-hidroxilinoleato, ácido 12-hidróxi-9- octadecenoico, ácido 12-hidroxiesteárico, ácido 14-hidróxi-11-eicosenoico, ácido 11-hidróxi hexadecanoico, ácido 15-hidróxi-hexadecanoico ou ácido 17-hidróxi-octadecanoico; ii) ácido adípico; e iii) polipropileno glicol.

5. Composição de aditivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o composto de ditiofosfato metálico compreende dialquilditiofosfato de zinco.

6. Fluido de perfuração, caracterizado pelo fato de que inclui a composição de aditivo como definida na reivindicação 1 e um fluido de hidrocarboneto com base em petróleo, um fluido de hidrocarboneto sintético ou misturas dos mesmos.

7. Fluido de perfuração de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que é um fluido de perfuração com base em óleo e em que o fluido de perfuração inclui um hidrocarboneto com base em petróleo.

8. Fluido de perfuração de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o fluido de hidrocarboneto com base em petróleo ou fluido de hidrocarboneto sintético compreende diesel, querosene, combustível de jato, óleos brancos, óleos minerais, óleos de vedação minerais, óleo hidrogenado e combinações dos mesmos.

9. Fluido de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a composição de aditivo está presente no fluido de perfuração em uma quantidade de 0,5% em peso a 2,0% em peso.

10. Método para lubrificar um fluido de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende: adicionar ao fluido de perfuração uma composição de aditivo que compreende o produto de reação de i) pelo menos um triglicerídeo de um ácido hidróxi graxo, em que o ácido hidróxi graxo compreende um ou mais de ácido 2-hidroxilinolênico, ácido 2-hidroxioleico, ácido 2- hidroxitetraconsânico, ácido 2-hidróxi-15-tetracosênico, ácido 2-hidróxi palmítico, ácido 10-hidróxi-2-decenoico, ácido 3,10-di-hidroxidecanoico, ácido 8-hidroxioctanoico, ácido w-hidróxi octadecenoico, 15-hidroxilinoleato, ácido 12-hidróxi-9-octadecenoico, ácido 12-hidroxiesteárico, ácido 14- hidróxi-11-eicosenoico, ácido 11-hidróxi hexadecanoico, ácido 15-hidróxi- hexadecanoico ou ácido 17-hidróxi-octadecanoico; ii) ácido adípico; e iii) pelo menos um polialquileno glicol, em que o polialquileno glicol é um ou mais de polietileno glicol ou polipropileno glicol, e compreendendo ainda um composto de ditiofosfato metálico, em que a razão do aditivo ao composto de ditiofosfato metálico é de 9:1 a 1:9.