BR112018073092B1

BR112018073092B1 - Sistema de perfuração de eletroesmagamento e método para perfurar um furo de poço em uma formação de rocha

Info

Publication number: BR112018073092B1
Application number: BR112018073092-0A
Authority: BR
Inventors: Donald Curtis Van Slyke; William Walter Shumway
Original assignee: Chevron U.S.A. Inc.; Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2022-09-20
Also published as: US20200165506A1; AU2016411394B2; CA3022613C; EP3472421B1; BR112018073092A2; EP3472421A4; US10557073B2; AU2016411394A1; US11326086B2; US20180194987A1; WO2017217991A1; EP3472421A1; CA3022613A1; MY195627A

Abstract

A divulgação se refere a um sistema de perfuração de eletroesmagamento contendo uma broca de perfuração de eletroesmagamento com eletrodos através dos quais a voltagem pode ser descarregada que estão afastados pelo menos 0,4 polegada no seu espaçamento mais próximo e um fluido de perfuração de eletroesmagamento incluindo um óleo polar, um óleo não polar, ou uma combinação dos mesmos e água. A divulgação se refere ainda a métodos de perfuração de eletroesmagamento utilizando um tal sistema.

Description

Campo técnico

[0001] A presente divulgação se refere geralmente a um fluido de perfuração para perfuração de eletroesmagamento de fundo de poço.

Fundamentos

[0002] Perfuração de eletroesmagamento usa tecnologia de energia pulsada para perfurar um poço em uma formação de rocha. A tecnologia de potência pulsada aplica repetidamente um alto potencial elétrico através dos eletrodos de uma broca de perfuração de eletroesmagamento, o que finalmente faz a rocha circundante fraturar.

Breve descrição dos desenhos

[0003] Para uma compreensão mais completa da presente divulgação e de suas características e vantagens, agora será feita referência à seguinte descrição, tomada em conjunto com os desenhos em anexo, nos quais:

[0004] A FIGURA 1 é uma vista em elevação de um sistema de perfuração de eletroesmagamento de fundo de poço usado em um ambiente de fundo de poço;

[0005] A FIGURA 2 ilustra componentes exemplares de uma composição de fundo para um sistema de perfuração de eletroesmagamento de fundo de poço.

Descrição detalhada

[0006] A perfuração de eletroesmagamento pode ser usada para formar furos de poços em formações de rocha subterrâneas para recuperar hidrocarbonetos, tal como petróleo e gás, destas formações. A perfuração de eletroesmagamento usa tecnologia de potência pulsada para fraturar repetidamente a formação de rocha fornecendo repetidamente pulsos elétricos de alta energia para a formação de rocha. A rocha fraturada é removida da vizinhança da broca de eletroesmagamento por fluido de perfuração. Embora fluidos de perfuração usados em métodos convencionais de perfuração por broca de perfuração mecânica também removam rochas fraturadas da vizinhança da broca de perfuração, desse modo permitindo que a perfuração progrida no fundo de poço, fluidos de perfuração adequados para uso com uma broca de perfuração mecânica convencional tipicamente não são adequados para uso com uma broca de perfuração de eletroesmagamento. Fluidos de perfuração de eletroesmagamento têm uma constante dielétrica dependente de frequência suficientemente alta (também referida como constante dielétrica aqui) e resistência dielétrica e uma condutividade elétrica suficientemente baixa para permitir que uma broca de eletroesmagamento direcione um arco de corrente elétrica através de uma porção da rocha na formação, aquecendo a água e outros materiais na rocha e fazendo com que a rocha e a rocha circundante fraturem.

[0007] Para uma dada broca de eletroesmagamento, a constante dielétrica e a resistência dielétrica do fluido de perfuração são suficientemente altas se campos elétricos gerados pela broca de perfuração de eletroesmagamento forem dirigidos para longe do fluido de perfuração e para a formação de rocha, a formação de rocha ainda for fraturada, a operação de perfuração prosseguir furo abaixo pelo menos a uma taxa estabelecida, a operação de perfuração for economicamente viável ou qualquer combinação destes parâmetros.

[0008] Para uma dada broca de eletroesmagamento, a condutividade elétrica de um fluido de perfuração é suficientemente baixa se corrente de fuga da broca de eletroesmagamento para o fluido de perfuração for suficientemente baixa que a formação de rocha ainda seja fraturada, a operação de perfuração prossiga furo abaixo pelo menos a uma taxa estabelecida, a operação de perfuração seja economicamente viável ou qualquer combinação destes parâmetros.

[0009] Tipicamente, um fluido de perfuração de eletroesmagamento terá ambas as propriedades dielétricas e de condutividade elétrica suficientes.

[00010] Além disso, alguns fluidos de perfuração de eletroesmagamento e sistemas de perfuração de eletroesmagamento usando esses fluidos diferem adicionalmente de fluidos e sistemas de perfuração convencionais por serem mais resistentes à cavitação causada pela perfuração de eletroesmagamento ou por mitigar melhor os efeitos de cavitação.

[00011] Um fluido de perfuração de eletroesmagamento da presente divulgação inclui um fluido de base de perfuração de eletroesmagamento que inclui um óleo polar ou um óleo não polar, ou uma combinação destes e água. A razão de óleo polar ou óleo não polar, ou combinação dos mesmos para água por volume pode estar entre 40:60 e 99:1, entre 50:50 e 90:10, ou menor que 75:25.

[00012] Além disso, os fluidos de perfuração de eletroesmagamento da presente divulgação são utilizados com brocas de eletroesmagamento nas quais os eletrodos estão afastados pelo menos 1,016 cm (0,4 polegada), ou pelo menos 2,54 cm (1 polegada) no seu espaçamento mais próximo.

[00013] O fluido de perfuração de eletroesmagamento ou o fluido de base de perfuração de eletroesmagamento pode ainda conter água seja antes do uso ou após o uso, já que a água frequentemente entra no fluido de perfuração a partir da formação durante o uso. Os sais também podem estar presentes porque estão dissolvidos na água.

[00014] O fluido de perfuração de eletroesmagamento também pode conter aditivos. Sistema de Perfuração Utilizando uma Broca de Perfuração de Eletroesmagamento e um Fluido de Perfuração de Eletroesmagamento

[00015] Modalidades da presente divulgação e suas vantagens podem ser mais bem compreendidas em referência às FIGURAS 1 e 2, onde números similares são usados para indicar partes similares e correspondentes.

[00016] A FIGURA 1 é uma vista em elevação de um sistema de perfuração de eletroesmagamento exemplar usado para formar um furo de poço em uma formação subterrânea. Embora a FIGURA 1 mostre equipamento baseado em terra, ferramentas de fundo de poço incorporando ensinamentos da presente divulgação podem ser satisfatoriamente usadas com equipamento localizado em plataformas offshore, navios de perfuração, semissubmersíveis e barcaças de perfuração (não expressamente mostradas). Adicionalmente, embora o furo de poço 116 seja mostrado como sendo um furo de poço geralmente vertical, o furo de poço 116 pode ser de qualquer orientação incluindo geralmente horizontal, multilateral ou direcional.

[00017] O sistema de perfuração 100 inclui plataforma de perfuração 102 que suporta a torre 104 com uma catarina 106 para elevar e baixar uma coluna de perfuração 108. O sistema de perfuração 100 também inclui bomba 104, que circula fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 através do tubo de alimentação 124 para o kelly 110 que, por sua vez, transporta o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 para o fundo de poço através de canais internos da coluna de perfuração 108 e através de um ou mais orifícios na broca de perfuração de eletroesmagamento 114. O fluido de perfuração de eletroesmagamento 122, então, circula de volta para a superfície através do anular 126 formado entre a coluna de perfuração 108 e as paredes laterais do furo de poço 116. Tipicamente, durante a utilização do sistema de perfuração 100, o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 transporta rocha fraturada formada pela broca e perfuração de eletroesmagamento 114 de volta para a superfície com o mesmo.

[00018] A broca de perfuração de eletroesmagamento 114 está fixada à extremidade distal da coluna de perfuração 108. Em algumas modalidades, a broca de perfuração de eletroesmagamento 114 pode ser alimentada com energia da superfície. Por exemplo, o gerador 140 pode gerar energia elétrica e fornecer essa energia para a unidade de condicionamento de energia 142. A unidade de condicionamento de energia 142 pode, então, transmitir energia elétrica furo abaixo através do cabo de superfície 143 e um cabo de subsuperfície (não expressamente mostrado na FIGURA 1) contido dentro da coluna de perfuração 108. Um circuito de geração de pulso dentro da composição de fundo (BHA) 128 pode receber a energia elétrica da unidade de condicionamento de energia 142 e pode gerar pulsos de alta energia para acionar a broca de perfuração de eletroesmagamento 114.

[00019] Por exemplo, a tecnologia de potência pulsada pode ser usada para aplicar repetidamente um potencial elétrico elevado, por exemplo, até ou excedendo 150 kV, através de eletrodos da broca de de perfuração de eletroesmagamento 114. Cada aplicação de potencial elétrico é referida como um pulso. Quando o potencial elétrico através dos eletrodos de broca de perfuração de eletroesmagamento 114 for aumentado o suficiente durante um pulso para gerar um campo elétrico suficientemente alto, um arco elétrico se forma através de uma formação de rocha no fundo do furo de poço 116. O arco forma temporariamente um acoplamento elétrico entre os eletrodos, permitindo que a corrente elétrica flua através do arco dentro de uma porção da formação de rocha no fundo do furo de poço 116. O arco aumenta grandemente a temperatura e a pressão da porção de formação de rocha através da qual o arco flui e da formação e dos materiais circundantes. A temperatura e a pressão são suficientemente altas para quebrar a própria rocha em pequenos pedaços ou fragmentos e cascalhos.

[00020] À medida que a broca de perfuração de eletroesmagamento 114 fratura repetidamente a rocha e o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 move a rocha fraturada furo acima, o furo de poço 116, que penetra várias formações de rocha subterrâneas 118, é criado. O furo de poço 116 pode ser qualquer furo perfurado numa formação subterrânea ou numa série de formações subterrâneas para fins de exploração ou extração de recursos naturais tais como, por exemplo, hidrocarbonetos ou com a finalidade de injeção de fluidos tais como, por exemplo, água, água residual, salmoura ou água misturada com outros fluidos. Adicionalmente, o furo de poço 116 pode ser qualquer furo perfurado numa formação subterrânea ou numa série de formações subterrâneas para fins de geração de energia geotérmica.

[00021] A FIGURA 2 ilustra componentes exemplares de uma composição de fundo para um sistema de perfuração de eletroesmagamento de fundo de poço 100. A composição de fundo (BHA) 128 pode incluir ferramenta de potência pulsada 230. A BHA 128 também pode incluir broca de perfuração de eletroesmagamento 114. Para as finalidades da presente divulgação, a broca de perfuração de eletroesmagamento 114 pode ser referida como sendo integrada dentro da BHA 128, ou pode ser referida como um componente separado que é acoplado a BHA 128.

[00022] A ferramenta de energia pulsada 230 pode ser acoplada para fornecer potência pulsada para a broca de perfuração de eletroesmagamento 114. A ferramenta de potência pulsada 230 recebe energia elétrica de uma fonte de energia através do cabo 220. Por exemplo, a ferramenta de potência pulsada 230 pode receber energia através do cabo 220 de uma fonte de energia na superfície como descrito acima com referência à FIGURA 1, ou de uma fonte de energia localizada no fundo de poço, tal como um gerador alimentado por uma turbina de lama. A ferramenta de potência pulsada 230 também pode receber energia através de uma combinação de uma fonte de energia na superfície e uma fonte de energia localizada no fundo de poço. A ferramenta de potência pulsada 230 converte a energia elétrica recebida da fonte de energia em pulsos elétricos de alta potência e pode aplicar esses pulsos de alta potência através dos eletrodos e da broca de perfuração de eletroesmagamento 114. Para os propósitos da presente divulgação, o anel de aterramento 250 também pode ser referido geralmente como um eletrodo ou mais especificamente como um eletrodo de aterramento. Num exemplo, a ferramenta de potência pulsada 230 pode aplicar pulsos de alta potência através do eletrodo 208 e do anel de aterramento 250 da broca de eletroesmagamento 114. A ferramenta de potência pulsada 230 também pode aplicar pulsos de alta potência através do eletrodo 210 e do anel de aterramento 250 de uma maneira semelhante à descrita aqui para o eletrodo 208 e o anel de aterramento 250.

[00023] A ferramenta de potência pulsada 230 pode incluir um circuito gerador de pulsos. Um tal circuito gerador de pulsos pode incluir condensadores de alta potência e que podem incluir proteção de fusíveis.

[00024] Com referência à FIGURA 1 e à FIGURA 2, o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode sair da coluna de perfuração 108 através de aberturas 209 circundando cada eletrodo 208 e cada eletrodo 210. O fluxo de fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 para fora das aberturas 209 permite que os eletrodos 208 e 210 sejam isolados pelo fluido de perfuração de eletroesmagamento. Em algumas modalidades, a broca de perfuração de eletroesmagamento 114 pode incluir um isolador sólido (não expressamente mostrado nas FIGURAS 1 ou 2) circundando os eletrodos 208 e 210 e um ou mais orifícios (não expressamente mostrados nas FIGURAS 1 ou 2) na face da broca de perfuração de eletroesmagamento 114 através dos quais fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode sair da coluna de perfuração 108. Tais orifícios podem ser simples furos ou eles podem ser bocais ou outras características modeladas. Uma vez que finos não são tipicamente gerados durante a perfuração de eletroesmagamento, ao contrário da perfuração mecânica, o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode não precisar sair da broca de perfuração a uma pressão tão alta quanto o fluido de perfuração na perfuração mecânica. Como resultado, bocais e outras características usadas para aumentar a pressão do fluido de perfuração podem não ser necessários. No entanto, bocais ou outras características para aumentar a pressão do fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 ou para dirigir fluido de perfuração de eletroesmagamento podem ser incluídos para alguns usos.

[00025] O fluido de perfuração 122 é tipicamente circulado através do sistema de perfuração 100 a uma taxa de fluxo suficiente para remover rocha fraturada da vizinhança da broca de perfuração de eletroesmagamento 114 em quantidades suficientes dentro de um tempo suficiente para permitir que a operação de perfuração prossiga furo abaixo pelo menos a uma taxa estabelecida. Além disso, o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode estar sob pressão suficiente em um local no furo de poço 116, particularmente um local perto de um depósito de hidrocarboneto, gás, água ou outro depósito, para evitar blowout.

[00026] Os eletrodos 208 e 210 podem estar pelo menos 1,016 cm (0,4 polegada) afastados do anel de terra 250 no seu espaçamento mais estreito, pelo menos 2,54 cm (1 polegada) no seu espaçamento mais estreito, pelo menos 3,81 cm (1,5 polegadas) afastados no seu espaçamento mais estreito ou pelo menos 5,08 cm (2 polegadas) afastados no seu espaçamento mais estreito. Se o sistema de perfuração 100 experimentar bolhas de vaporização no fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 perto da broca de perfuração de eletroesmagamento 114, as bolhas de vaporização podem ter efeitos prejudiciais. Por exemplo, bolhas de vaporização perto dos eletrodos 208 ou 210 podem impedir a formação do arco na rocha. Os fluidos de perfuração de eletroesmagamento 122 podem ser circulados a uma taxa de fluxo também suficiente para remover bolhas de vaporização da vizinhança da broca de perfuração de eletroesmagamento 114.

[00027] Além disso, a broca de perfuração de eletroesmagamento 114 pode incluir anel de aterramento 250, mostrado em parte na FIGURA 2. Embora nem todas as brocas de perfuração de eletroesmagamento 114 possam ter anel de aterramento 250, se ele estiver presente, ele pode conter passagens 260 para permitir o fluxo de fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 juntamente com qualquer rocha fraturada ou bolhas para longe dos eletrodos 208 e 210 e topo de poço.

[00028] Com referência novamente à FIGURA 1, na superfície, o fluido de perfuração de eletroesmagamento recirculado ou gasto 122 sai do anular 126. O fluido de perfuração de eletroesmagamento recirculado ou gasto 122 pode simplesmente ser dirigido de volta para a coluna de perfuração 108 ou pode ser processado de outra maneira usando apenas alguns dos equipamentos mostrados na FIGURA 1. Entretanto, no sistema de perfuração 100, o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 é transportado para uma ou mais unidades de processamento de fluido 150 através de uma linha de fluxo de interconexão 130. Depois de passar através de unidades de processamento de fluido 150, o fluido de perfuração de eletroesmagamento limpo 122 é depositado no tanque de retenção 132. Embora a unidade de processamento de fluido 150 seja ilustrada na FIG. 1 próxima da saída do furo de poço 116, a unidade de processamento de fluido 150 pode estar localizada a uma distância da saída do furo de poço 116.

[00029] O sistema de perfuração 100 pode ainda incluir uma tremonha de mistura 134 acoplada de forma comunicável ou em comunicação de fluido com o tanque de retenção 132. A tremonha de mistura 134 pode incluir, mas não está limitada a, misturadores e equipamentos de mistura relacionados. A tremonha de mistura 134 pode ser usada para adicionar aditivos ao fluido de perfuração de eletroesmagamento 122.

[00030] O fluido de perfuração 122 é tipicamente circulado através do sistema de perfuração 100 a uma taxa de fluxo suficiente para remover a rocha fraturada da vizinhança da broca de perfuração de eletroesmagamento 114 em quantidades suficientes dentro de um tempo suficiente para permitir que a operação de perfuração prossiga no fundo de poço a pelo menos a uma taxa estabelecida.

[00031] Além disso, o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode estar sob pressão suficiente em um local no furo de poço 116, particularmente um local perto de um depósito de hidrocarboneto, gás, água ou outro depósito, para evitar blowout.

[00032] Se o sistema de perfuração 100 experimentar cavitação no fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 perto da broca de perfuração de eletroesmagamento 112, a mesma pode ter vários efeitos prejudiciais. Por exemplo, bolhas de cavitação perto dos eletrodos 208 ou 210 podem impedir a formação do arco na rocha. Os fluidos de perfuração de eletroesmagamento 122 podem ser circulados a uma taxa de fluxo também suficiente para remover as bolhas de cavitação da vizinhança da broca de perfuração de eletroesmagamento 114 em quantidades suficientes dentro de um período de tempo suficiente para permitir que a operação de perfuração prossiga no fundo de poço a pelo menos uma taxa estabelecida e para evitar danos à broca de perfuração 112 a partir das bolhas de cavitação, por exemplo, danos resultantes das bolhas de cavitação que entram novamente na broca de perfuração 112.

Fluido de Perfuração de Eletroesmagamento

[00033] Para limitar a descarga do campo elétrico através do fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 e permitir que mais corrente elétrica flua para a rocha no final do furo de poço 116, pode ser usado um fluido de perfuração de eletroesmagamento eletricamente isolante 122 com uma alta constante dielétrica e uma alta resistência dielétrica em uma frequência de operação específica. Um fluido de perfuração de eletroesmagamento eletricamente isolante 122 restringe o movimento de cargas elétricas e, portanto, o fluxo de corrente elétrica através do fluido de perfuração de eletroesmagamento 122. Uma alta constante dielétrica e alta resistência dielétrica diminuem a descarga elétrica através do fluido de perfuração de eletroesmagamento 122. A constante dielétrica do fluido de fundo de poço indica a capacidade do fluido de perfuração de eletroesmagamento de armazenar energia elétrica quando exposto a um campo elétrico, como o potencial criado pela broca de perfuração de eletroesmagamento 114, enquanto a resistência dielétrica do fluido de fundo de poço indica um nível de voltagem ao qual o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode ser exposto antes de sofrer uma avaria elétrica, ou uma perda das suas propriedades de isolamento elétrico.

[00034] O fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode ser formulado para ter pelo menos uma resistência dielétrica definida, tal como pelo menos 100 kV/cm, pelo menos 150 kV/cm, ou pelo menos 330 kV/cm (com 10 microssegundos de tempo de subida). Em particular, o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode ter uma resistência dielétrica de pelo menos 141 kV (com 10 microssegundos de tempo de subida) quando usado com eletrodos que estão separados por 1,016 cm (0,4 polegada) em seu espaçamento mais próximo. Esta resistência dielétrica permite que o fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 não sofra quebra dielétrica quando um pulso de alta potência é aplicado entre os eletrodos, mesmo quando os eletrodos estão espaçados pelo menos a 1,016 cm (0,4 polegada)s de distância.

[00035] O fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode ser particularmente bem adequado para uso com a broca de perfuração de eletroesmagamento 114 porque o espaçamento do eletrodo aumenta, torna-se mais provável que a resistência dielétrica do fluido de perfuração seja excedida. A alta resistência dielétrica do fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 permite um maior espaçamento de eletrodo do que é possível com fluidos de perfuração de eletroesmagamento com menores resistências dielétricas.

[00036] O fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode ainda ser formulado para ter: i) pelo menos uma constante dielétrica definida, tal como pelo menos 6, pelo menos 10, pelo menos 12, ou pelo menos 13 (a 100 kHz de frequência), ii)) menos que uma condutividade elétrica definida, como menos que 10-4 mho/cm ou menos que 10-5 mho/cm iii) menos que uma viscosidade definida, tal como menos de 9 cSt a 40 °C, mais particularmente inferior a 8 cSt a 40 °C ou qualquer combinação das mesmas.

[00037] O fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 inclui um fluido de base de perfuração de eletroesmagamento e pode incluir um ou mais aditivos. Em geral, o fluido de base de eletroesmagamento pode estar presente em uma quantidade suficiente para formar um fluido de perfuração de eletroesmagamento bombeável. A título de exemplo, o fluido de base de eletroesmagamento pode estar presente no fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 em uma quantidade na faixa de 20% a 99,99% em volume do fluido de perfuração de eletroesmagamento 122.

[00038] O fluido de base de perfuração de eletroesmagamento inclui um óleo polar ou um óleo não polar, ou uma combinação dos mesmos e água em uma razão óleo:água entre 40:60 e 99:1, entre 50:50 e 90:1, ou não mais que 75:25 (v:v).

[00039] O óleo polar, se presente, pode incluir uma combinação de óleos polares. Óleos polares podem incluir um óleo vegetal, tal como óleo de rícino, um óleo éster, tal como um éster de poliol ou óleo monoéster, ou qualquer combinação dos mesmos.

[00040] Um óleo polar pode incluir qualquer éster de um ácido carboxílico, tal como um ácido carboxílico com entre 8 e 20 carbonos e 0, 1 ou 2 mols de insaturação. O ácido carboxílico pode ser esterificado utilizando um álcool, tal como metanol, isopropanol ou 2- etil-hexanol.

[00041] Um óleo vegetal polar pode incluir ésteres de óleos vegetais, tais como ésteres de óleo de palma, óleo de palmiste, óleo de colza, óleo de soja, ácido estérico, ácido oleico e ácido linoleico, e quaisquer combinações dos mesmos.

[00042] Óleos de éster de poliol e monoéster podem proporcionar maior estabilidade hidrolítica, menor viscosidade, ou ambos, em comparação com óleos vegetais.

[00043] Um óleo de éster de poliol pode incluir um óleo de éster de glicol, tal como um diéster de neopentilglicol.

[00044] Um óleo monoéster pode incluir hexanil propanoato e isômeros, hexanil butirato e isômeros, hexanil hexanoato e isômeros, hexanil octanoato e isômeros, hexanil decanoato e isômeros, hexanil laureato e isômeros, hexanil palmitato e isômeros, hexanil hexadecanoato e isômeros, hexanil estearato e isômeros, octanil propanoato e isômeros, octanil butirato e isômeros, octanil hexanoato e isômeros, octanil octanoato e isômeros, octanil decanoato e isômeros, octanil laureado e isômeros, octanil palmitato e isômeros, octanil hexadecanoato e isômeros, octanil estearato e isômeros, decanil propanoato e isômeros, decanil butirato e isômeros, decanil hexanoato e isômeros, decanil octanoato e isômeros, decanil decanoato e isômeros, decanil laureato e isômeros, decanil palmitato e isômeros, decanil hexadecanoato e isômeros, decanil estearato e isômeros, dodecanil propanoato e isômeros, dodecanil butirato e isômeros, dodecanil hexanoato e isômeros, dodecanil octanoato e isômeros, dodecanil decanoato e isômeros, dodecanil laureato e isômeros, dodecanil palmitato e isômeros, dodecanil hexadecanoato e isômeros, dodecanil estearato e isômeros, tetradecanil propanoato e isômeros, tetradecanil butirato e isômeros, tetradecanil hexanoato e isômeros, tetradecanil octanoato e isômeros, tetradecanil decanoato e isômeros, tetradecanil laureato e isômeros, tetradecanil palmitato e isômeros, tetradecanil hexadecanoato e isômeros, tetradecanil estearato e isômeros, hexadecanil propanoato e isômeros, hexadecanil butirato e isômeros, hexadecanil hexanoato e isômeros, hexadecanil octanoato e isômeros, hexadecanil decanoato e isômeros, hexadecanil laureato e isômeros, hexadecanil palmitato e isômeros, hexadecanil hexadecanoato e isômeros, hexadecanil estearato e isômeros, octadecanil propanoato e isômeros, octadecanil butirato e isômeros, octadecanil hexanoato e isômeros, octadecanil octanoato e isômeros, octadecanil decanoato e isômeros, octadecanil laureato e isômeros, octadecanil palmitato e isômeros, octadecanil hexadecanoato e isômeros, octadecanil estearato e isômeros, icosanil propanoato e isômeros, icosanil butirato e isômeros, icosanil hexanoato e isômeros, icosanil octanoato e isômeros, icosanil decanoato e isômeros, icosanil laureato e isômeros, icosanil palmitato e isômeros, icosanil hexadecanoato e isômeros, icosanil estearato e isômeros, docosanil propanoato e isômeros, docosanil butirato e isômeros, docosanil hexanoato e isômeros, docosanil octanoato e isômeros, docosanil decanoato e isômeros, docosanil laureato e isômeros, docosanil palmitato e isômeros, docosanil hexadecanoato e isômeros, docosanil estearato, e quaisquer combinações dos mesmos.

[00045] Óleos não polares adequados específicos incluem PETROFREE® (Halliburton, Texas, EUA), que é um éster de 2-etil-hexanol reagido com ácido graxo de palmiste, e PETROFREE LV® (Halliburton, Texas, EUA), que é um éster de 2 -etilhexanol reagido com ácidos graxos C6 a C10.

[00046] Óleos não polares tipicamente têm alta resistência dielétrica e baixa condutividade elétrica. No entanto, os óleos não polares têm uma constante dielétrica baixa, podendo ser incluídos com outros componentes com uma constante dielétrica mais alta em um fluido de base de perfuração de eletroesmagamento. Um óleo não polar adequado para utilização num fluido de base de perfuração de eletroesmagamento da presente divulgação inclui combinações de óleos não polares. Óleos não polares adequados incluem óleos minerais, óleos diesel ou combustíveis, óleos à base de parafina, óleos contendo hidrocarbonetos alifáticos ramificados e lineares tendo entre 8 e 26 átomos de carbono e um ponto de ebulição na faixa de 120 °C a 380 °C, óleos contendo hidrocarbonetos tendo entre 10 e 16 átomos de carbono e uma viscosidade de 1,5 a 2 cSt a 40°C. Qualquer um dos óleos não polares ou combinações dos mesmos pode ter uma viscosidade inferior a 4 cSt a 40°C.

[00047] Combinações de óleos polares e óleos não polares também podem ser usadas. O óleo polar, óleo não polar, ou combinação dos mesmos pode ter uma viscosidade inferior a 4 cSt a 40°C.

[00048] O fluido de base de perfuração de eletroesmagamento também contém água. A água tem uma baixa viscosidade e uma alta resistência dielétrica, mas também tem uma alta condutividade elétrica, limitando assim potencialmente seu volume proporcional em um fluido de perfuração de eletroesmagamento ou fluido de base. A condutividade elétrica da água aumenta ainda mais se os sais são dissolvidos na água, uma ocorrência frequente durante a perfuração.

[00049] A água também tem uma constante dielétrica altamente variável com a temperatura que diminui com a temperatura e assim o que também pode limitar o volume proporcional da água em um fluido de perfuração de eletroesmagamento ou fluido de base, porque o fluido de perfuração de eletroesmagamento normalmente experimenta altas temperaturas nas proximidades da broca de perfuração de eletroesmagamento.

[00050] Os óleos polares tendem a ter constantes dielétricas ou forças dielétricas muito baixas para a perfuração eletrostática. Como resultado, um carbonato de alquileno pode ser adicionado ao fluido de perfuração de eletroesmagamento ou fluido de base, particularmente se ele contém um óleo polar, para melhorar essas propriedades porque carbonatos de alquileno têm uma constante dielétrica alta e resistência dielétrica moderada. No entanto, a quantidade de carbonato de alquileno no óleo base de perfuração eletrostática pode ser limitada pela sua condutividade elétrica. Carbonato de butileno, carbonato de propileno, carbonato de glicerina e combinações dos mesmos podem ser utilizados.

[00051] O fluido de perfuração de eletroesmagamento ou fluido de base pode incluir ainda glicerina. A glicerina possui uma alta constante dielétrica e baixa condutividade elétrica, mas também baixa resistência dielétrica, limitando assim, potencialmente, seu volume proporcional em um fluido de perfuração de eletroesmagamento ou fluido de base.

[00052] Um ou mais aditivos elétricos podem alterar uma ou mais propriedades elétricas do fluido de base de perfuração de eletroesmagamento. Por exemplo, um aditivo elétrico pode alterar a propriedade dielétrica do fluido de base de perfuração de eletroesmagamento. Tais aditivos podem incluir mica em qualquer das suas várias formas, tais como muscovita, flogopita, leidolita, fluoroflogopita, mica ligada a vidro e biotita, politetrafluoroetileno, outras variantes químicas de tetrafluoroetileno, vidro ou uma composição de vidro incluindo sílica fundida e silicato alcalino, poliestireno, polietileno, diamante, titanato de zirconato de chumbo (PZT), cloreto de sódio cristalino, brometo de potássio cristalino, óleo de silicone, benzeno e quaisquer combinações dos mesmos. O aditivo elétrico pode estar presente em um fluido de perfuração de eletroesmagamento em uma quantidade suficiente para um sistema de perfuração particular, formação ou combinação dos mesmos. O tipo de aditivo elétrico ou combinação de aditivos elétricos em um fluido de perfuração de eletroesmagamento também pode ser baseado, pelo menos parcialmente, em um sistema de perfuração, formação, ou combinação dos mesmos.

[00053] O fluido de perfuração de eletroesmagamento pode ainda incluir aditivos usados em fluidos de perfuração convencionais. Estes aditivos podem fornecer propriedades ao fluido de perfuração eletrostática, semelhantes às propriedades que proporcionam aos fluidos de perfuração convencionais. No entanto, alguns aditivos usados em fluidos de perfuração convencionais podem não ser adequados para um fluido de perfuração eletrostática devido a seus efeitos sobre a constante dielétrica, resistência dielétrica ou condutividade elétrica, ou porque não são compatíveis com uma broca de perfuração de eletroesmagamento.

[00054] Os aditivos podem incluir um material de prevenção de circulação perdida, como um material de ligação ou um agente de controle de perda de fluidos, um modificador de reologia, tal como um viscosificador ou um diluente, um agente de aumento de peso, um agente umectante de sólidos, um ácido ou eliminador de H2S , um lubrificante outros aditivos e quaisquer combinações dos mesmos.

[00055] Os materiais de circulação perdidos são capazes de reduzir a quantidade de todo o fluido de perfuração que é perdido em fraturas e cavidades naturais durante o processo de perfuração. Materiais de circulação perdida incluem mica, fibras e materiais orgânicos duros, como cascas de nozes. O material de circulação perdido pode estar presente em um fluido de perfuração de eletroesmagamento em uma quantidade suficiente para um sistema de perfuração particular, formação ou combinação dos mesmos. O tipo de material de circulação perdido ou combinação de materiais de circulação perdidos em um fluido de perfuração de eletroesmagamento também pode ser baseado, pelo menos parcialmente, em um sistema de perfuração, formação, ou combinação dos mesmos.

[00056] Os materiais de circulação perdidos incluem materiais de ligação, que atravessam os poros e fraturas na formação e ajudam a evitar a perda de fluido de perfuração na formação. Os materiais de ligação podem incluir carbonato de cálcio, suspensões salinas, resinas, mármore de tamanho moído BARACARB® (Halliburton, Texas, EUA), fibra mineral fiada por extrusão N-SEAL™ (Halliburton, Texas, EUA) ou materiais semelhantes.

[00057] Os agentes de controle de perda de fluido, que ajudam a controlar a perda da porção líquida do fluido de perfuração na formação, também podem ser usados no fluido de perfuração de eletroesmagamento. Os agentes de controle de perda de fluido incluem argilas e polímeros, tais como polímeros sintéticos ou polímeros naturais, tais como polímeros ligníticos.

[00058] Os modificadores de reologia alteram as propriedades de fluxo do fluido de perfuração de eletroesmagamento. Os modificadores de reologia podem, por exemplo, alterar as propriedades de cisalhamento ou a viscosidade do fluido de perfuração. O modificador de reologia pode estar presente em um fluido de perfuração de eletroesmagamento em uma quantidade suficiente para um sistema de perfuração particular, formação ou combinação dos mesmos. O tipo de modificador de reologia ou combinação de modificadores de reologia no fluido de perfuração eletrostática pode também ser baseado, pelo menos parcialmente, num sistema de perfuração particular, formação ou combinação dos mesmos.

[00059] Os diluentes são um tipo de modificador de reologia que diminui a viscosidade de um fluido de perfuração. Em fluidos de perfuração que sofrem floculação, como fluidos de perfuração contendo algumas argilas, os diluentes também podem ser desfloculantes. A perfuração de eletroesmagamento pode se beneficiar de um fluido de perfuração de baixa viscosidade, de tal forma que os diluentes podem ser um aditivo particularmente útil.

[00060] Viscosificadores aumentam a viscosidade de um fluido de perfuração. Um viscosificador pode ser usado no fluido de perfuração para fornecer uma capacidade de transporte ou tixotropia suficiente ou ambos para o fluido de perfuração, permitindo que o fluido de perfuração transporte e impeça o assentamento de rocha fraturada ou materiais de aumento de peso, ou ambos. Os viscosificadores adequados incluem argilas organofílicas, tais como o viscosificador GELTONE® II (Halliburton, Texas, EUA), viscosificadores poliméricos, como o viscosificador BARARESIN® VIS (Halliburton, Texas, EUA), ácidos graxos de cadeia longa, ácidos graxos dímero/trímero/tetrâmero (viscosificador RM -63™, Halliburton, Texas, EUA), e quaisquer combinações dos mesmos.

[00061] O fluido de perfuração de eletroesmagamento pode ter uma viscosidade à temperatura e pressão da superfície suficiente para permitir que ele suspenda quaisquer aditivos de partículas, como a barita ou um modificador dielétrico, enquanto ainda permite que seja bombeado no fundo do poço. No poço, o fluido de perfuração pode manter uma viscosidade suficiente para permitir a suspensão de aditivos de partículas, permitindo ainda a circulação através e fora do furo de poço. O fluido de perfuração de eletroesmagamento pode ainda manter uma viscosidade após o retorno à pressão ou temperatura de superfície suficiente para permitir que saia do furo de poço. O fluido de perfuração de eletroesmagamento também pode continuar a manter sua viscosidade para permitir que continue a suspender quaisquer aditivos de partículas, como a barita, até chegar a um tanque de retenção, através de qualquer processo de limpeza ou teste ou até que seja devolvido a um furo de poço, conforme aplicável.

[00062] Os emulsificantes ajudam a criar uma mistura de dois líquidos imiscíveis, como um líquido à base de óleo e um líquido aquoso. Emulsificantes adequados incluem ácidos graxos poliaminados. O fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 é uma emulsão invertida e, assim, pode se beneficiar particularmente de um emulsificante. O emulsificante pode estar presente no fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 em uma quantidade suficiente para um sistema de perfuração particular, formação ou combinação dos mesmos. O tipo de emulsificante ou combinação de emulsificante no fluido de perfuração de eletroesmagamento 122 pode também ser baseado, pelo menos parcialmente, nos componentes imiscíveis do fluido de perfuração de eletroesmagamento 122, um determinado sistema de perfuração, formação ou combinação.

[00063] Agentes de aumento de peso aumentam a densidade de um fluido de perfuração eletrostática sem ser dissolvido nele. Agentes de aumento de peso adequados incluem barita, hematita, ilmenita, tetraóxido de manganês e quaisquer combinações dos mesmos. O agente de aumento de peso pode estar presente em um fluido de perfuração de eletroesmagamento em uma quantidade suficiente para um sistema de perfuração particular, formação ou combinação dos mesmos. O tipo de agente de aumento de peso ou combinação de agentes de aumento de peso num fluido de perfuração de eletroesmagamento pode também ser baseado, pelo menos parcialmente, num sistema de perfuração particular, formação ou combinação dos mesmos. Normalmente, para a perfuração de eletroesmagamento, a quantidade de agente de aumento de peso presente é suficiente para manter uma densidade de fluido de perfuração de eletroesmagamento entre 8 lb/galão e 21 lb/galão.

[00064] Outros aditivos podem incluir inibidores de corrosão, antiespumantes, estabilizadores de xisto, lubrificantes, agentes umectantes, agentes dispersantes, inibidores de xisto, agentes de controle de pH, agentes de controle de filtração, fontes de alcalinidade, tais como cal e hidróxido de cálcio, sais, espumantes, viscosificadores, diluentes, defloculantes ou quaisquer combinações dos mesmos. Os outros aditivos podem estar presentes em um fluido de perfuração de eletroesmagamento em uma quantidade suficiente para um sistema de perfuração particular, formação ou combinação dos mesmos. O tipo de outros aditivos ou combinação de outros aditivos em um fluido de perfuração de eletroesmagamento também pode ser baseado, pelo menos parcialmente, em um sistema de perfuração, formação, ou combinação dos mesmos.

[00065] Alguns aditivos, como agentes de controle de perda de fluido lignito e emulsificantes de ácidos graxos polaminados, podem ter efeitos sinérgicos.

[00066] Além dos usos convencionais para aditivos, alguns aditivos podem ter um efeito adicional ou podem ser adicionados unicamente para o efeito de tornar o fluido de perfuração de eletroesmagamento mais resistente à cavitação causada pela perfuração de eletroesmagamento ou por mitigar melhor o efeito de cavitação em comparação com fluidos de perfuração convencionais ou fluidos de perfuração de eletroesmagamento sem o aditivo. Exemplos

[00067] Os exemplos seguintes são fornecidos para ilustrar ainda mais certos aspectos da invenção e não devem ser interpretados como divulgando a invenção como um todo. Em particular, as substituições dentro deste exemplo de acordo com a divulgação acima são também abrangidas pela invenção. Exemplo 1 - Métodos de Medição da Constante Dielétrica e Condutividade Elétrica de um Fluido de Perfuração de Eletroesmagamento

[00068] A constante dielétrica e a condutividade elétrica de um fluido de perfuração de eletroesmagamento, como a aqui divulgada, podem ser medidas usando um analisador de rede ou um medidor de indutância, capacitância e resistência (LCR) equipado com um acessório específico, como um dispositivo de teste líquido, para permitir a medição. O equipamento de medição adequado inclui o produzido pela Agilent (Santa Clara, CA) e pela Keysight (Santa Rosa, CA), particularmente a luminária de texto líquido Keysight 16452A e o analisador de impedância Agilent E4991B. Tal equipamento pode ser usado de acordo com as instruções do fabricante.

[00069] Um versado na técnica pode determinar como determinar a constante dielétrica dependente da freqüência e a condutividade elétrica de um fluido de perfuração eletrostática utilizando o equipamento acima identificado ou similar, aplicando os seguintes princípios, tipicamente como implementado em um computador programado recebendo dados do equipamento.

[00070] A constante dielétrica complexa dependente da frequência de um fluido pode ser determinada pela seguinte equação, que inclui suas partes real e imaginária:

onde: ε(m) é a constante dielétrica complexa dependente da frequência εT'(m') é a parte real da constante dielétrica εr"(m) é a parte imaginária da constante dielétrica

Além disso, εr'(u) = εT(m')ε.o de modo que

onde: εr(m) é a constante dielétrica dependente da frequência do fluido e ε0 é a permitividade do espaço livre = 8, 85418782 x 10-12 Farads/Metro. Adicionalmente,

e portanto:

Onde α(m') é a condutividade elétrica dependente da frequência do fluido. Exemplo 2 - Métodos de Medição da Resistência Dielétrica de um Fluido de Perfuração de Eletroesmagamento

[00071] Equipamentos adequados para medir a resistência dielétrica de um fluido de perfuração de eletroesmagamento em um determinado tempo de subida geralmente não estão comercialmente disponíveis, mas podem ser construídos fixando uma fonte de voltagem ajustável a eletrodos imersos no fluido e eletricamente isolados uns dos outros, de tal forma que um campo elétrico ( E) pode ser criado entre os eletrodos usando a fonte de voltagem ajustável quando se aplica uma voltagem (V) através dos eletrodos. Os eletrodos podem ter qualquer forma, como esferas ou placas. Os eletrodos são separados por uma distância D. Um amperímetro está localizado no circuito entre a alimentação de voltagem ajustável e o eletrodo negativo. A fonte de voltagem ajustável pode ser usada para proporcionar pulsos de alta voltagem com uma voltagem de pico ajustável e tempo de subida. E é determinado usando a seguinte equação:

E campo elétrico é uma grandeza vetorial e a direção do campo elétrico vai do eletrodo positivo para o negativo. Pode-se alterar o campo elétrico ajustando V ou D.

[00072] Para um dado tempo de subida, para uma série de pulsos de voltagem através dos eletrodos e através do fluido de perfuração de eletroesmagamento sob teste, o pico do campo elétrico ( E ) para cada pulso é aumentado até que a corrente de condução seja observada no amperímetro. A corrente de condução indica a quebra elétrica do líquido. Para um determinado tempo de subida, o campo elétrico que o fluido de perfuração eletrostática pode suportar sem quebra (e, portanto, a medição de uma corrente por amperímetro) é a sua resistência dielétrica para esse tempo de subida. Variando o tempo de subida e o campo elétrico e observando as combinações do campo elétrico/tempo de subida onde a quebra ocorre, pode-se determinar a força dielétrica do fluido de perfuração de eletroesmagamento como uma função do tempo de subida.

[00073] A divulgação proporciona pelo menos três modalidades A, B e C. A. Um fluido de perfuração de eletroesmagamento incluindo um óleo polar, um óleo não polar, ou uma combinação dos mesmos, e água, em que uma razão de óleo:água está entre 50:50 e 99:1 (v:v) e o fluido de perfuração de eletroesmagamento tem uma resistência dielétrica de pelo menos 100 kV/cm, pelo menos 150 kV/cm, ou pelo menos 330 kV/cm com 10 microssegundos de tempo de subida. B. Um sistema de perfuração de eletroesmagamento incluindo uma coluna de perfuração, uma broca de perfuração de eletroesmagamento conectada à extremidade do fundo de poço da coluna de perfuração para fraturar a rocha em uma formação, a broca de perfuração de eletroesmagamento incluindo eletrodos através dos quais uma voltagem pode ser descarregada a pelo menos 1,016 cm (0,4 polegada) de distância no seu espaçamento mais próximo, e um fluido de perfuração de eletroesmagamento que circula pelo fundo de poço através da coluna de perfuração e então move a rocha fraturada no topo de poço, onde o fluido de perfuração de eletroesmagamento inclui um óleo polar, um óleo não polar, ou uma combinação dos mesmos, e água, onde razão de óleo:água está entre 50:50 e 99: 1 (v:v), e em que o fluido de perfuração de eletroesmagamento tem uma resistência dielétrica de pelo menos 100 kV/cm, pelo menos 150 kV/cm ou pelo menos 330 kV/cm a 10 microssegundos de tempo de subida. C. Um método de perfuração de um furo de poço em uma formação de rocha através da transmissão de energia elétrica através de um cabo em uma coluna de perfuração até uma broca de perfuração de eletroesmagamento conectada à extremidade do fundo de poço da coluna de perfuração, a broca de perfuração de eletroesmagamento incluindo eletrodos através dos quais uma voltagem pode ser descarregada que esteja afastada pelo menos 1,016 cm (0,4 polegada)s no seu espaçamento mais próximo, convertendo a energia elétrica em pulsos de alta potência aplicados pelos eletrodos para fraturar a rocha na formação de rocha, circulando um fluido de perfuração de eletroesmagamento através da coluna de perfuração, e movendo a rocha fraturada no topo do poço com o fluido de perfuração de eletroesmagamento, em que o fluido de perfuração de eletroesmagamento inclui um óleo polar, um óleo não polar, ou uma combinação dos mesmos, e água, em que uma razão de óleo:água está entre 50:50 e 99:1 (v:v), e em que o fluido de perfuração de eletroesmagamento tem uma resistência dielétrica de pelo menos 100 kV/cm, pelo menos 150 kV/com, ou pelo menos 330 kV/cm a 10 microssegundos de tempo de subida, de tal modo que o fluido de perfuração de eletroesmagamento não tenha uma quebra dielétrica quando os pulsos de alta potência são aplicados.

[00074] Cada uma das modalidades A, B e C pode ter um ou mais dos seguintes elementos adicionais em qualquer combinação, a menos que claramente mutuamente exclusivo: i) os eletrodos através dos quais uma voltagem pode ser descarregada podem estar afastados a 1,016 cm (0,4 polegada) em seu espaçamento mais próximo e o fluido de perfuração pode ter uma força dielétrica de pelo menos 141 kV a 10 microssegundos de tempo de subida quando usado com esses eletrodos; ii) o fluido de perfuração eletrostática pode ter uma constante dielétrica de pelo menos 6 a 100 kHz de frequência; iii) o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode ter uma condutividade elétrica de menos que 10-4 ou menos que 10-5 mho/cm; iv) o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode ter uma viscosidade inferior a 9 cSt a 40 °C; v) o óleo polar, óleo não polar, ou combinação dos mesmos pode ter uma viscosidade inferior a 4 cSt a 40 °C; vi) a razão óleo:água no fluido de perfuração de eletroesmagamento pode estar entre 40:60 e 99:1 (v:v); vii) o óleo polar pode incluir um óleo vegetal, um óleo de éster ou quaisquer combinações dos mesmos; viii) o óleo não polar pode incluir um óleo mineral, um óleo diesel ou combustível, um óleo à base de parafina, um óleo contendo hidrocarbonetos alifáticos ramificados e lineares com entre 8 e 26 átomos de carbono e um ponto de ebulição na faixa de 120°C; a 380°C, um óleo contendo hidrocarbonetos tendo entre 10 e 16 átomos de carbono e uma viscosidade de 1,5 a 2 cSt a 40°C, ou qualquer combinação dos mesmos; ix) o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode incluir água; x) o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode incluir glicerina; xi) o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode incluir um carbonato de alquileno; xii) o carbonato de alquileno pode incluir carbonato de butileno, carbonato de propileno, carbonato de glicerina ou quaisquer combinações dos mesmos; xiii) o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode incluir pelo menos um aditivo, incluindo um aditivo elétrico, um material de circulação perdido, um modificador de reologia, um agente de aumento de peso, um emulsificante, um inibidor de corrosão, um antiespumante, um estabilizador de xisto, um lubrificante, um agente de umectação, um agente dispersante, um inibidor de xisto, um agente de controle de pH, um agente de controle de filtração, uma fonte de alcalinidade, um espumante, um viscosificador, um diluente, um defloculente ou quaisquer combinações dos mesmos; xiv) os eletrodos através dos quais a voltagem pode ser descarregada podem estar afastados pelo menos 2,54 cm (1 polegada) no seu espaçamento mais próximo; xv) o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode ter uma constante dielétrica de pelo menos 6 a 100 kHz de frequência, de modo que os campos elétricos gerados pela broca de perfuração de eletroesmagamento sejam direcionados para longe do fluido de perfuração de eletroesmagamento e para a formação de rocha; xvi) o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode ter uma condutividade elétrica de menos que 10-5 mho/cm de modo que a energia elétrica não se dissipe no fluido de perfuração de eletroesmagamento de modo que a rocha não seja fraturada; o fluido de perfuração de eletroesmagamento pode ter uma viscosidade de menos de 9 cSt a 40°C para permitir que seja circulado para baixo através da coluna de perfuração.

[00075] Embora a presente divulgação tenha sido descrita com várias modalidades, várias alterações e modificações podem ser sugeridas a um versado na técnica. Pretende-se que a presente divulgação englobe as várias alterações e modificações que caem dentro do âmbito das reivindicações anexas.

Claims

1. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, caracterizado pelo fato de compreender: - uma coluna de perfuração (118) compreendendo uma extremidade distal; - uma broca de perfuração de eletroesmagamento (114) ligada à extremidade distal da coluna de perfuração (118) para fraturar a rocha numa formação, a broca de perfuração de eletroesmagamento (114) compreendendo eletrodos (208, 210) através dos quais uma voltagem pode ser descarregada que estão afastados pelo menos 1,016 cm (0,4 polegada) em seu espaçamento mais próximo; e - um fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) que circula pelo fundo de poço através da coluna de perfuração (118) e, em seguida, move a rocha fraturada no topo do poço, sendo que o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) compreende: - um óleo polar, um óleo não polar, ou uma combinação dos mesmos; - um emulsificante; e - água; sendo que uma razão de óleo:água está entre 50:50 e 99:1 (v:v), e sendo que o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) tem uma resistência dielétrica de pelo menos 100 kV/cm a 10 microssegundos de tempo de subida.

2. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os eletrodos (208, 210) através dos quais uma voltagem pode ser descarregada estarem afastados a 1,016 cm (0,4 polegada) no seu espaçamento mais próximo e o fluido de perfuração (122) tem uma resistência dielétrica de pelo menos 141 kV a 10 microssegundos de tempo de subida quando usado com estes eletrodos (208, 210).

3. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) ter uma constante dielétrica de pelo menos 6 a uma frequência de 100 Hz.

4. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) ter uma condutividade elétrica inferior a 10-4 mho/cm.

5. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) ter uma viscosidade inferior a 9 cSt a 40 °C.

6. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o óleo polar, óleo não polar, ou combinação dos mesmos ter uma viscosidade inferior a 4 cSt a 40°C.

7. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a razão óleo/água do fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) estar entre 40:60 e 99:1 (v:v).

8. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o óleo polar compreender um óleo vegetal, um óleo de éster ou quaisquer combinações dos mesmos.

9. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o óleo não polar compreender um óleo mineral, um óleo diesel ou combustível, um óleo à base de parafina, um óleo contendo hidrocarbonetos alifáticos ramificados e lineares tendo entre 8 e 26 átomos de carbono e um ponto de ebulição na faixa de 120°C a 380°C, um óleo contendo hidrocarbonetos tendo entre 10 e 16 átomos de carbono e uma viscosidade de 1,5 a 2 cSt a 40°C, ou quaisquer combinações destes.

10. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a razão óleo/água estar entre 50:50 e 90:10 (v:v).

11. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) compreender ainda glicerina.

12. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) compreender ainda carbonato de alquileno.

13. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o carbonato de alquileno compreender carbonato de butileno, carbonato de propileno, carbonato de glicerina ou quaisquer combinações dos mesmos.

14. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) compreender ainda pelo menos um aditivo compreendendo um aditivo elétrico, um material de circulação perdido, um modificador de reologia, um agente de aumento de peso, um emulsificante, um inibidor de corrosão, um antiespumante, um estabilizador de xisto, um lubrificante, um agente de umectação, um agente dispersante, um inibidor de xisto, um agente de controle de pH, um agente de controle de filtração, uma fonte de alcalinidade, um espumante, um viscosificador, um diluente, um desfloculante ou quaisquer combinações dos mesmos.

15. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os eletrodos (208, 210) através dos quais uma voltagem pode ser descarregada estarem afastados pelo menos 2,54 cm (1 polegada) no seu espaçamento mais próximo.

16. Método para perfurar um furo de poço em uma formação de rocha, o método caracterizado pelo fato de compreender: - transmitir energia elétrica através de um cabo em uma coluna de perfuração (118) a uma broca de perfuração de eletroesmagamento (114) ligada à extremidade distal da coluna de perfuração (118), a broca de perfuração de eletroesmagamento (114) compreendendo eletrodos (208, 210) através dos quais uma voltagem pode ser descarregada que estão afastados pelo menos 1,016 cm (0,4 polegada) em seu espaçamento mais próximo; - converter a energia elétrica em pulsos de alta potência aplicado através dos eletrodos (208, 210) para fraturar a rocha na formação de rocha; - circular um fundo de poço um fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) através da coluna de perfuração (118); e - mover a rocha fraturada no topo de poço com o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122), sendo que o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) compreende: - um óleo polar, um óleo não polar, ou uma combinação dos mesmos; - um emulsificante; e - água; sendo que uma razão de óleo:água não é maior que entre 50:50 e 99:1 (v:v), e sendo que o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) tem uma resistência dielétrica de pelo menos 100 kV/cm a 10 microssegundos de tempo de subida de tal forma que o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) não sofre quebra dielétrica quando os pulsos de alta potência são aplicados.

17. Método para perfurar um furo de poço, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) ter uma constante dielétrica de pelo menos 6 a 100 kHz de frequência de modo que campos elétricos gerados pela broca de perfuração de eletroesmagamento (114) sejam direcionados para longe do fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) e para a formação de rocha.

18. Método para perfurar um furo de poço, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) ter uma condutividade elétrica de menos que 10-4 mho/cm de modo que a energia elétrica não se dissipe no fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) de forma que a rocha não seja fraturada.

19. Método para perfurar um furo de poço, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) ter uma viscosidade inferior a 9 cSt a 40 °C para permitir que este seja circulado no fundo de poço através da coluna de perfuração (118).

20. Método para perfurar um furo de poço, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a razão óleo/água do fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) estar entre 40:60 e 99:1 (v:v).

21. Sistema de perfuração de eletroesmagamento, caracterizado pelo fato de compreender: - uma coluna de perfuração (118); - uma broca de perfuração de eletroesmagamento (114) ligada à extremidade distal da coluna de perfuração (118) para fraturar a rocha numa formação, a broca de perfuração de eletroesmagamento (114) compreendendo eletrodos (208, 210) através dos quais uma voltagem pode ser descarregada que estão afastados pelo menos 1,016 cm (0,4 polegada) em seu espaçamento mais próximo; e - um fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) que circula pelo fundo de poço através da coluna de perfuração (118) e, em seguida, move a rocha fraturada no topo do poço, sendo que o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) compreende: - um óleo polar, um óleo não polar, ou uma combinação dos mesmos; e - água; sendo que uma razão de óleo:água está entre 50:50 e 90:10 (v:v), e sendo que o fluido de perfuração de eletroesmagamento (122) tem uma resistência dielétrica de pelo menos 100 kV/cm a 10 microssegundos de tempo de subida.