BR112019001186B1 - Método para formar partículas em forma de haste para uso como aditivo anti-refluxo - Google Patents

Abstract

método de fazer partículas em forma de haste para uso como aditivo anti-refluxo um método para formar as partículas em forma de haste inclui a redução de um comprimento de hastes derivados de uma paste feita de partículas e um reagente, em que as hastes estão em um estado estabilizado no qual o reagente foi pelo menos parcialmente reagido com um coagulante, mas as hastes não foram sinterizadas e, subsequentemente, sinterizaram as hastes estabilizadas de comprimento reduzido. a redução do comprimento das hastes estabilizadas inclui submeter as hastes estabilizadas a vibração mecânica aplicada por um dispositivo ou alimentando as hastes estabilizadas através de um dispositivo que possui um mecanismo de corte rotativo.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001] O presente pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente Não Provisória US n° 15/217.078, depositado em 22 de julho de 2016, que é incorporado neste documento por referência em sua totalidade.

[0002] Hidrocarbonetos (tais como óleo, condensado e gás) podem ser produzidos a partir de poços que são perfurados em formações que os contêm. Por uma variedade de razões, tais como a baixa permeabilidade dos reservatórios ou danos à formação causada pela perfuração e completação do poço, ou outras razões que resultem em baixa condutividade dos hidrocarbonetos para o poço, o fluxo de hidrocarbonetos no poço pode ser indesejavelmente baixo. Neste caso, o poço é "estimulado", por exemplo, usando fraturação hidráulica, estimulação química (como um ácido) ou uma combinação dos dois (geralmente denominada fraturação ácida ou fratura acidificante).

[0003] Tratamentos de fraturamento hidráulico e ácida podem incluir duas etapas. Uma primeira etapa compreende o bombeamento de um fluido viscoso, chamado de almofada, que é tipicamente livre de propantes, dentro da formação a uma taxa e pressão alta o suficiente para quebrar a formação para criar fraturas nela. Em uma segunda etapa subsequente, uma pasta carregada de propante é bombeada para a formação a fim de transportar o propante para dentro das fraturas criadas na primeira etapa. No fraturamento "ácido", o fluido do segundo estágio pode conter um ácido ou outro produto químico, como um agente quelante, que pode ajudar a dissolver parte da rocha, causando corrosão irregular da face da fratura e remoção de parte da matéria mineral, o que resulta na fratura não fechando completamente quando o bombeamento é interrompido. Ocasionalmente, a fraturamento hidráulico pode ser feita sem um fluido altamente viscosificado (como água) para minimizar os danos causados pelos polímeros ou o custo de outros viscosificantes. Após o término do bombeamento, a fratura se fecha sobre o propante, o que mantém a fratura aberta para que o fluido de formação (por exemplo, hidrocarbonetos) flua para o buraco do poço.

[0004] O propante é tipicamente feito de materiais tais como areia, contas de vidro, contas de cerâmica ou outros materiais. Areia é usada frequentemente como o propante para tratamentos de fraturas. No entanto, para fraturas com alto estresse de fechamento, tais como maior que 6.000 libras por polegada quadrada (psi), em poços profundos ou poços com altas forças de formação, maior propulsão de força é desejada. O estresse de fechamento que a areia pode sustentar é normalmente de cerca de 6.000 psi, então um estresse de fechamento de 6.000 psi poderia esmagar a areia em partículas finas e colapsar o pacote de areia, o que resulta em condutividade insuficiente para o fluido de formação fluir para o buraco do poço. Além disso, as partículas finas podem fluir continuamente de volta durante a produção do poço e, assim, a condutividade do poço reduziria ainda mais, o que resulta em uma curta vida útil do poço ou resulta em uma necessidade de um novo fraturamento dispendioso do poço.

[0005] O propante cerâmico tem sido usado para manter a condutividade dos poços com um alto estresse de fechamento. Tipicamente, quanto maior o teor de alumina (Al2O3), maior a dureza e tenacidade do propante cerâmico, mas também maior a gravidade específica. Uma alta gravidade específica pode levar a rápida sedimentação gravitacional do propante, o que resulta em dificuldade para transportar o propante para a fratura, especialmente para locais distantes do buraco do poço. Além disso, o assentamento rápido na fratura leva à falta de propante na parte superior de uma fratura, o que reduz a produtividade do poço. Para transportar propante de alta densidade específica com fluido de fraturamento de baixa viscosidade, a fibra pode ser adicionada ao fluido como um aditivo. Ver, por exemplo, a Patente US n° 8.657.002, incorporada neste documento por referência na sua totalidade. Para usar fibra efetivamente para transportar propante, a força de interação entre fibra e propante deve ser considerada.

[0006] Outras formas de propantes foram propostas para aplicações de fraturamento hidráulico tais como propantes tipo placa (Publicação de Pedido de Patente US n° 2011/0180259) e propante em forma de haste (Patente US n° 8.562.900). O propante em forma de haste descrito na Patente US n° 8.562.900 é feito por extrusão de uma mistura contendo materiais contendo alumina, um agente de ligação, um solvente e outros aditivos tais como lubrificantes e plastificantes através de uma matriz. A mistura não é fluida e, portanto, após a extrusão, a forma da haste é mantida. Após a secagem ou após a sinterização, a haste extrudada é cortada no comprimento desejado adequado para uso como propante.

[0007] A chamada técnica de fabricação de fundição por gotejamento foi adaptada para a fabricação de propantes cerâmicos esféricos. O gotejamento substitui as formas convencionais de peletização (também chamada de granulação) de propante cerâmico, como o uso de misturadores de alta intensidade e granuladores de panela. O gotejamento induzido por vibração (ou fundição por gotejamento) foi primeiramente desenvolvido para produzir pastilhas de combustível nuclear. Ver Patente US No. 4.060.497. Subsequentemente, evoluiu para aplicações em microesferas de metal e cerâmica para moagem de meios, produtos farmacêuticos e indústria alimentícia. Uma aplicação de gotejamento induzido por vibração em esferas de óxido de alumínio é descrita na Patente US No. 5,500,162. A produção das microesferas é conseguida através de gotejamento provocado por vibração de uma solução química através de um bocal. As gotas que caem são rodeadas por um gás de reação, que faz com que a gotícula gelifique antes de entrar no líquido da reação (para gelificar ainda mais). Utilizando uma abordagem semelhante, a Patente US n° 6.197.073 cobre a produção de contas de óxido de alumínio por fluxo de uma solução ou pasta de óxido de alumínio através de uma placa de bocal vibratória para formar gotículas que são pré-solidificadas com amoníaco gasoso antes da sua queda em solução de amoníaco. A publicação do Pedido de Patente US n° 2006/0016598 descreve a fundição por gotejamento para fabricar um propante cerâmico leve e de alta resistência. A patente US n° 8 883 693 descreve a aplicação do processo de vazamento por gotejamento para fazer o propante cerâmico.

[0008] O pedido de Patente US co-pendente n° 14/946.085, depositado em 19 de novembro de 2015, incorporado neste documento por referência na sua totalidade, descreve um método para formar partículas em forma de haste compreendendo a indução do fluxo de uma pasta compreendendo partículas e um reagente através de um ou mais orifícios e em uma solução de coagulação, em que a pasta que sai do um ou mais orifícios é uma corrente ininterrupta contínua; coagulação do reagente na solução de coagulação para formar hastes estabilizadas; secagem das hastes estabilizadas; e redução de um comprimento das hastes estabilizadas secas. As partículas em forma de haste, após a sinterização, podem ser utilizadas para aplicações como a aplicação no fundo do poço, por exemplo, incluindo como propantes e como aditivos antirrefluxo.

SUMÁRIO

[0009] Este sumário é fornecido para apresentar uma seleção de conceitos que são descritos adicionalmente abaixo na descrição detalhada. Este sumário não se destina a identificar características chave ou essenciais do assunto reivindicado, nem se destina a ser utilizado como um auxílio para se limitar o escopo do assunto reivindicado.

[00010] O que ainda é desejado é um método conveniente e econômico de formar partículas em forma de haste capazes de ter um bom desempenho em aplicações de fundo de poço na formação de fraturas, por exemplo como um propante e/ou como um aditivo antirrefluxo.

[00011] É descrito neste documento um método para formar partículas em forma de haste compreendendo a redução de um comprimento de hastes derivadas de uma pasta compreendendo partículas e um reagente, em que as hastes estão em um estado estabilizado no qual o reagente foi pelo menos parcialmente reagido com um coagulante, mas as hastes não foram sinterizadas; e subsequentemente sinterizar as hastes estabilizadas de comprimento reduzido.

[00012] Também é descrito um método para formar partículas em forma de haste compreendendo o fluxo indutor de uma pasta compreendida de partículas e um reagente através de um ou mais orifícios e em uma solução de coagulação, em que a pasta que sai dos um ou mais orifícios é uma corrente contínua ininterrupta até que hastes de um comprimento desejado estejam formadas, pelo menos parcialmente coagulando o reagente das hastes na solução de coagulação para formar hastes estabilizadas, reduzindo um comprimento das hastes estabilizadas ao submetê-las a vibração mecânica aplicada por um dispositivo por alimentação das hastes estabilizadas através de um dispositivo com um mecanismo de corte rotativo e subsequentemente sinterizando as hastes estabilizadas de comprimento reduzido.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00013] A Figura 1 é um esquema de um exemplo de aparelho para formação de hastes contínuas.

[00014] As Figuras 2-5 ilustram exemplos de dispositivos para aplicação de vibração mecânica a hastes estabilizadas para reduzir seu comprimento.

[00015] A Figura 6 ilustra um exemplo de dispositivo para cortar hastes estabilizadas.

[00016] A Figura 7 é um gráfico que ilustra um exemplo de redução de tamanho em função do tempo com a aplicação de uma vibração mecânica às hastes estabilizadas.

[00017] DESCRIÇÃO DETALHADA

[00018] Na seguinte descrição, inúmeros detalhes são estabelecidos a fim de prover uma compreensão da presente invenção. Entretanto, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que os métodos da presente divulgação podem ser praticados sem esses detalhes e que diversas variações ou modificações das modalidades descritas podem ser possíveis.

[00019] Desde o início, deve ser observado que, no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real, numerosas decisões de implementação específica devem ser feitas para atingir objetivos específicos do desenvolvedor, tais como a conformidade com as restrições relacionadas a sistema e a negócios, que variarão de uma implementação para outra. Além disso, será apreciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, no entanto, seria um empreendimento de rotina para aqueles ordinariamente versados na técnica que têm o benefício desta divulgação. Além disso, a composição usada/divulgada aqui também pode incluir alguns componentes que não sejam os citados. No resumo e nesta descrição detalhada, cada valor numérico deve ser lido uma vez que modificado pelo termo "cerca de" (a menos que já expressamente modificado dessa forma) e então lido novamente como não modificado dessa forma, a menos que indicado de outra forma no contexto. O termo "cerca que" deve ser entendido como qualquer quantidade ou intervalo dentro de 10% da quantidade ou intervalo recitado (por exemplo, um intervalo de cerca de 1 a cerca de 10 engloba um intervalo de 0,9 a 11). Além disso, no resumo desta descrição detalhada, deve-se entender que uma faixa de alcance listada ou descrita como útil, apropriada ou semelhante é destinada a incluir apoio para qualquer subfaixa concebível dentro da faixa de alcance pelo menos porque todo ponto dentro da faixa de alcance, incluindo os pontos extremos, deve ser considerado como tendo sido declarado. Por exemplo, "uma faixa de 1 a 10" deve ser lida como um indicador de cada e todos os números possíveis ao longo da faixa entre cerca de 1 e cerca de 10. Além disso, um ou mais dos pontos de dados nos presentes exemplos podem ser combinados ou podem ser combinados com um ou mais dos pontos de dados na especificação para criar uma faixa de alcance e assim incluir cada valor ou número possível dentro dessa faixa. Assim, (1) mesmo se vários pontos de dados específicos dentro da faixa são explicitamente identificados, (2) mesmo se for feita referência a uns poucos pontos de dados específicos dentro do intervalo ou (3) mesmo quando nenhum ponto de dados dentro da faixa é explicitamente identificado, deve ser compreendido que (i) os inventores conhecem e percebem que qualquer ponto de dados concebível dentro da faixa deve ser considerado como tendo sido especificado e (ii) que os inventores possuíam conhecimento de todo a faixa de, cada subintervalo concebível dentro do intervalo e cada ponto concebível dentro da faixa. Além disso, o objeto do pedido ilustrativamente divulgado neste documento pode ser praticado adequadamente na ausência de quaisquer elementos que não são especificamente divulgados neste documento.

[00020] A presente divulgação refere-se a modos de produção de partículas em forma de haste, a partículas em forma de haste feitas por tais métodos e a fluidos de tratamento que contêm as partículas em forma de haste feitas por tais métodos, em que as partículas em forma de haste podem funcionar como, por exemplo, propantes e/ou aditivos antirrefluxo.

[00021] Enquanto nas modalidades as partículas em forma de haste são utilizadas no contexto de um fluido de tratamento, por exemplo como um material propante e/ou aditivo antirrefluxo, não se pretende que as partículas em forma de haste como descritas neste documento sejam limitadas a ser propantes e/ou aditivos antirrefluxo em tais fluidos de tratamento.

[00022] Como utilizado neste documento, o termo "fluido de tratamento" refere-se a qualquer fluido bombeável e/ou fluente usado em uma operação subterrânea em conjunção com uma função desejada e/ou para um fim desejado. Em algumas modalidades, o fluido de tratamento bombeável e/ou fluente pode ter qualquer viscosidade adequada, tais como uma viscosidade de aproximadamente 1 cP a cerca de 10.000 cP, tal como a partir de cerca de 10 cP a cerca de 1000 cP ou de cerca de 10 cP a cerca de 100 cP, à temperatura de tratamento, que pode variar de uma temperatura de superfície a uma temperatura estática de fundo do poço (reservatório), tal como a partir de 0°C a 200°C ou de aproximadamente 10°C para cerca de 120°C ou de 25°C a cerca de 100°C e uma taxa de cisalhamento (para a definição de taxa de cisalhamento é feita referência à, por exemplo, Introduction to Rheology, Barnes, H.; Hutton, J.F; Walters, K. Elsevier, 1989, cuja divulgação é incorporada neste documento por referência na sua totalidade) em uma escala de cerca de 1 s-1 a cerca de 1000 s-1, tal como uma taxa de cisalhamento em uma escala de cerca de 100 s-1 a cerca de 1000 s-1 ou uma taxa de cisalhamento em uma escala de cerca de 50 s-1 a cerca de 500 s-1 conforme medido pelos métodos comuns, tais como os descritos nos livros didáticos sobre a reologia, incluindo, por exemplo, Rheology: Principles, Measurements and Applications, Macosko, C. W., VCH Publishers, Inc. 1994, a divulgação completa da qual é incorporada neste documento por referência na sua totalidade.

[00023] Como utilizado neste documento, o termo "partícula em forma de haste" ou "partículas em forma de haste" refere-se a partículas tendo uma seção transversal geometricamente formada e dimensões nas quais o comprimento das partículas é maior do que uma largura transversal das partículas. Em modalidades, a forma geométrica da secção transversal é substancialmente circular e a partícula em forma de haste tem um comprimento que é maior do que o diâmetro da seção transversal da partícula. A razão média de comprimento/largura/diâmetro pode ser de pelo menos 2:1. As partículas em forma de haste não estão limitadas a ter uma forma geométrica em corte transversal de formas circulares e outras formas de seção transversal podem ser utilizadas, tais como triangulares ou retangulares. Além disso, a partícula em forma de haste pode ser substancialmente linear ao longo do comprimento da partícula ou a partícula pode ter um grau de curvatura ao longo do comprimento da partícula.

[00024] Como será descrito neste documento, as partículas em forma de haste são derivadas de hastes que são reduzidas em comprimento. O termo "hastes", como utilizado neste documento, refere-se a hastes que podem ser formadas por indução de fluxo de uma pasta constituída por partículas e um reagente através de um ou mais orifícios e em uma solução de coagulação, em que a pasta que sai de um ou mais orifícios é um fluxo contínuo ininterrupto. O termo "corrente contínua ininterrupta " a este respeito refere-se a uma corrente contínua ininterrupta do comprimento desejado da pasta em forma de haste. O fluxo de pasta através dos um ou mais orifícios pode ser continuado até que as hastes de um comprimento desejado sejam obtidas. Não há limitação no comprimento das hastes contínuas como inicialmente formadas.

[00025] O método de formação das hastes é descrito pela primeira vez. Em modalidades, as hastes são formadas por indução do fluxo de uma pasta compreendendo partículas e um reagente através de um ou mais orifícios e em uma solução de coagulação, em que a pasta que sai dos um ou mais orifícios é uma corrente contínua ininterrupta até que hastes de um comprimento desejado sejam formadas e pelo menos parcialmente coagulem o reagente das hastes na solução de coagulação para formar hastes estabilizadas.

[00026] Em modalidades, o método compreende ainda a formação da pasta de partículas e um reagente por mistura. Quanto às partículas, as partículas podem ser feitas de qualquer material adequado, tal como, por exemplo, materiais cerâmicos, areia, materiais não cerâmicos, compostos de cerâmica reforçada com materiais adicionais mais fortes e semelhantes. Quanto às partículas de cerâmica da pasta, pode ser utilizado qualquer material cerâmico adequado, por exemplo, vidro, e óxidos cerâmicos tais como alumina, bauxita, hidróxido de alumínio, pseudoboemita, caulino, caulinita, sílica, silicatos, argila, talco, magnésia e mulita. As partículas de cerâmica podem incluir partículas contendo alumina ou partículas contendo magnésio. As partículas de cerâmica podem também ser uma partícula composta que é constituída por cerâmica reforçada com materiais de maior resistência, que podem ser cerâmicos ou não cerâmicos, por exemplo, tais como carboneto de titânio, nanotubos de carbono ou elementos de reforço como fibras ou polímeros. Uma vez que as partículas em forma de haste podem ser utilizadas como um propante, que pode necessitar suportar uma maior tensão de fechamento de fratura, por exemplo de 6.000 psi ou mais, são desejadas partículas contendo alumina porque as partículas em forma de haste derivadas de partículas contendo alumina têm maior força e resistência. Normalmente, quanto maior o teor de alumina (Al2O3), maior a força, dureza e resistência das partículas em forma de haste. Em modalidades, as partículas de cerâmica podem ter um teor de alumina de, por exemplo, 5% a 95% em peso de alumina, tal como 20% a 75% em peso ou 30% a 75% em peso.

[00027] Enquanto as partículas podem ter qualquer tamanho adequado, pode ser desejável um tamanho médio inferior a 500 mícrons, tal como um tamanho médio de 0,01 a 100 mícrons ou 0,01 a 50 mícrons. As partículas (ou seja, o material bruto para as partículas em forma de haste) são dimensionados dependendo do diâmetro do orifício através do qual a pasta irá passar na formação das partículas em forma de haste e o diâmetro do orifício pode ser igual ou maior do que, por exemplo, dez vezes o diâmetro médio da partícula de material bruto.

[00028] O reagente na pasta pode ser qualquer material que possa ser coagulado, gelificado e/ou reticulado por outro material que esteja presente na solução de coagulação. Reagentes são tipicamente materiais orgânicos usados para estabilizar a forma da pasta uma vez formada no formato de haste desejado. Os reagentes, então, reagem para formar um produto formado sólido ou semissólido, uma vez expostos à solução de coagulação. Exemplos de reagentes adequados incluem, por exemplo, álcool polivinílico, acetato de polivinila, metilcelulose, dextrina, polissacáridos tais como alginatos, por exemplo alginato de sódio e melaços. O alginato de sódio é um polissacárido de ocorrência natural que é solúvel em água como o sal de sódio e é um reagente adequado nos métodos aqui descritos. O reagente pode ser incluído na pasta em uma quantidade de 0,01% a 25%, tal como 0,01% a 5% ou 0,01% a 1% em peso da pasta. O teor de sólidos da pasta pode ser de, por exemplo, 10% a 95%, tal como 15% a 90% ou 20% a 90%. O teor de sólidos pode ser ajustado de modo que a pasta tenha uma viscosidade adequada para o fluxo através do um ou mais orifícios, tal como uma viscosidade de 1 a 10.000 cP medida a uma taxa de cisalhamento de 100 (1/s).

[00029] A pasta também pode conter um ou mais solventes. Os possíveis solventes que podem ser usados incluem água, álcoois e cetonas. Outros aditivos também podem ser incluídos na pasta, tais como lubrificantes e dispersantes. Os lubrificantes podem incluir um ou mais de óleo de peixe de Manhattan, emulsões de cera, estearatos de amônio e cera. Os dispersantes podem incluir um ou mais de um coloide, polieletrólito, pirofosfato tetrassódico, pirofosfato de tetra-potássio, polifosfato, citrato de amônio, citrato férrico-amônio, hexametafosfato, silicato de sódio, poliacrilato de amônio, polimetacrilato de sódio, citrato de sódio, polissulfonato de sódio ou sal hexametafosfato bem como qualquer surfactante.

[00030] A pasta pode ser alojada em um recipiente que está associado ao um ou mais orifícios. A lama é induzida para fluir do recipiente para o um ou mais orifícios por qualquer método adequado. Por exemplo, a pasta pode ser induzida a fluir a partir do recipiente aplicando uma carga a um pistão no recipiente que aloja a pasta para forçar a pasta a sair por uma porta de saída do recipiente que está associada aos um ou mais orifícios. Além disso, também pode ser usado um aumento da pressão no recipiente que aloja a pasta por qualquer método adequado e/ou a diminuição de um volume do recipiente que aloja a pasta por qualquer método adequado, para forçar a pasta a sair do recipiente em uma porta associada aos um ou mais orifícios. A pasta pode ser bombeada do recipiente que aloja a pasta para os um ou mais orifícios associados com uma saída do recipiente.

[00031] A porta de saída do recipiente pode ser conectada a um cano através do qual a pasta flui para os um ou mais orifícios. Alternativamente, a porta de saída pode alimentar diretamente a pasta para um ou mais orifícios.

[00032] Os um ou mais orifícios podem ser constituídos por um único orifício para fazer uma única forma de haste contínua ou podem ser constituídos por múltiplos orifícios formando, cada um, uma única forma de haste contínua. Cada orifício pode estar na forma de, por exemplo, uma abertura em uma membrana. Alternativamente, o um ou mais orifícios podem estar na forma de uma fieira tal como utilizada na fiação de fibras (ver, por exemplo, Patente US n° 8.529.237, incorporada neste documento por referência). Cada orifício tem um tamanho que corresponderá substancialmente ao tamanho da seção transversal, tal como o diâmetro ou a largura da seção transversal das partículas em forma de haste de extremidade. Para hastes com uma seção transversal de forma circular, por exemplo, o diâmetro pode ser controlado pelo tamanho do orifício, pela taxa de jateamento da pasta, pela velocidade de movimento dos orifícios e pelas propriedades reológicas da pasta.

[00033] Os um ou mais orifícios podem ser usados para transmitir uma forma de seção transversal às partículas em forma de haste. Por exemplo, os um ou mais orifícios podem ter uma forma tal como círculo, elipse, oval, triângulo, retângulo e semelhantes. À medida que a pasta é escoada através do orifício, a forma do orifício será transferida para a pasta, de modo que as hastes terão uma forma de seção transversal correspondente. Deste modo, as partículas em forma de haste podem ter uma forma de seção transversal, tal como círculo, elipse, oval, triângulo, retângulo e semelhantes.

[00034] Além disso, uma vibração pode ser aplicada aos orifícios à medida que a pasta flui através dos orifícios a fim de conferir uma seção transversal não homogênea ao longo do comprimento das hastes formadas. Por exemplo, a vibração dos orifícios por meios mecânicos durante o fluxo da pasta, onde a frequência de vibração é mantida a uma frequência baixa o suficiente para evitar o corte completo do fluxo, ou seja, sem interromper um fluxo contínuo em segmentos separados, pode alterar a seção transversal das hastes ao longo do seu comprimento. Por exemplo, a vibração pode ser aplicada intermitentemente para diluir ou engrossar (aumentar ou diminuir) o diâmetro da seção transversal em pontos ao longo do comprimento da haste contínua. Quando o orifício se move na mesma direção que o fluxo da pasta, a seção transversal se tornará mais espessa e quando o orifício se move na direção oposta do fluxo da pasta, a seção transversal se tornará mais fina. Uma faixa adequada de frequências para a vibração para estreitar ou espessar a seção transversal é, por exemplo, de 0,01 a 100 Hz, desde que o fluxo da pasta não seja cortado. Além da frequência, a amplitude da vibração, a composição da pasta, a velocidade do fluxo e o tamanho do orifício também podem ser levados em consideração na determinação da frequência da vibração a ser aplicada.

[00035] Os orifícios podem estar localizados acima da solução de coagulação ou podem ser imersos na solução de coagulação. Os orifícios podem ser fixados em uma única posição durante o fluxo da pasta através dos mesmos ou em modalidades, os orifícios podem ser feitos para se moverem em uma direção vertical em relação à superfície da solução de coagulação. Desta maneira, os orifícios podem ser feitos para entrar e sair da solução de coagulação durante o fluxo da lama através dos mesmos. Ainda em modalidades adicionais, os orifícios podem ser feitos para se moverem de um modo horizontal ou lateralmente, em relação a uma superfície da solução de coagulação enquanto a pasta está fluindo através dela. Isto pode permitir que as hastes contínuas ininterruptas sejam organizadas ou alinhadas dentro da solução de coagulação. Por exemplo, se os orifícios são movidos em um padrão circular enquanto a pasta é alimentada através deles, as hastes podem ser empilhadas em um padrão circular dentro da solução de coagulação. Isto também pode ser usado para conferir curvatura controlada às hastes e, portanto, em última análise, às partículas em forma de haste. Como outro exemplo, mover os orifícios para a frente e para trás de uma maneira horizontal pode empilhar as hastes de tal maneira que as pilhas individuais de hastes possam ser prontamente coletadas para processamento subsequente.

[00036] Para conseguir hastes de um comprimento desejado antes da redução de tamanho, uma vibração de pico periódica pode ser aplicada aos um ou mais orifícios quando uma quantidade de pasta que tenha passado através de um ou mais orifícios é tal que a pasta que saiu através de um ou mais orifícios tem um comprimento predeterminado. Enquanto que acima de uma baixa frequência de vibração foi possivelmente aplicada para afinar, mas não cortar o fluxo contínuo, aqui a vibração periódica do pico é suficiente para cortar o fluxo contínuo nos orifícios.

[00037] A solução de coagulação compreende um coagulante que interage com o reagente na pasta para pelo menos parcialmente coagular, gelificar e/ou reticular o reagente, formando assim a pasta em um produto sólido ou semissólido, aqui referido como "haste estabilizada". Assim, quando a pasta entra em contato com o líquido de coagulação, o líquido de coagulação interage com o reagente na pasta para estabilizar a forma transmitida à pasta passando através dos orifícios. A pasta descrita neste documento é bastante fluida e a forma de haste é estabilizada por reação química pelo menos na superfície da pasta formada. Alguns exemplos de líquidos de coagulação úteis, por exemplo, para uso com alginato de sódio como um reagente, incluem, mas não estão limitados a um sal de cálcio tal como uma solução de cloreto de cálcio na concentração adequada de cloreto de cálcio, ou uma solução de hexahidrato de cloreto de alumínio. A quantidade de coagulante a incluir na solução deve, desejavelmente, ser suficiente num mínimo para coagular, gelificar e / ou reticular o reagente e, no máximo, deve desejavelmente não exceder a concentração que se dissolverá na solução. Por exemplo, uma concentração adequada do coagulante na solução de coagulação pode ser, por exemplo, 0,1% a 25%, tal como 0,1% a 10% em peso da solução de coagulação.

[00038] A pasta pode fluir através dos orifícios a uma velocidade tal que a pasta seja mantida no estado ininterrupto contínuo à medida que sai dos orifícios. Se os orifícios estiverem localizados acima da solução de coagulação, a taxa de fluxo da pasta pode ser superior a um valor para a corrente de jateamento da pasta, não apenas para manter o estado contínuo ininterrupto, mas também para penetrar na superfície da solução e injetar na solução. O valor depende não apenas da viscosidade e densidade da pasta, mas também do tamanho do orifício, da distância do orifício à solução de coagulação, da força capilar e da densidade da solução de coagulação. Um valor típico de velocidade de fluxo neste arranjo dos orifícios pode ser de 1,5 m/s para uma pasta de alumina composta de 75% em peso de sólidos, uma solução de coagulação em um nível de concentração de 2% em peso e um tamanho de orifício de 0,8 mm de diâmetro e uma altura de 5 mm Se os orifícios estiverem localizados na solução de coagulação, a taxa de fluxo da pasta adequada para a fabricação do propano em forma de haste pode ser, por exemplo, de 0,01 m/s a 5 m/s para um orifício de 0,37 mm de diâmetro e uma composição de pasta como no exemplo discutido imediatamente acima.

[00039] Como discutido acima, a pasta formada que sai dos orifícios está na forma de uma corrente contínua ininterrupta e é escoada de tal forma que sai dos orifícios diretamente na solução de coagulação na qual os orifícios são imersos ou é feita para penetrar na solução de coagulação quando os orifícios estão localizados acima da solução de coagulação, coagulando pelo menos parcialmente o reagente de modo a formar hastes estabilizadas. As hastes estabilizadas têm uma forma quase rígida com rigidez suficiente para serem manuseadas sem perder sua forma.

[00040] A Figura 1 é um esquema de um aparelho que pode ser utilizado para realizar o método descrito acima. Na Figura 1, a pasta (4) alojada no recipiente (2) é forçada a fluir pela aplicação de uma carga (1) em um pistão (3). Quando a carga é aplicada à lama, a lama é levada a fluir por uma porta de saída no fundo do recipiente e para dentro de um tubo ou cano (5) que é conectado a um orifício (6). Neste caso, o orifício é imerso na solução de coagulação (8). A pasta sai do orifício como uma haste contínua ininterrupta (9). Também é mostrada na Figura 1 a opção para o orifício ser movido de lado a lado em uma direção horizontal (7) em relação à superfície da solução de coagulação, empilhando assim a haste contínua (9) de uma maneira organizada dentro da solução de coagulação.

[00041] As hastes estabilizadas são coletadas da solução de coagulação por qualquer metodologia adequada. As hastes estabilizadas coletadas podem opcionalmente ser secas utilizando quaisquer processos de secagem adequados. Por exemplo, as hastes estabilizadas podem então ser submetidas a secagem a ar ou secagem usando secadores elétricos ou a gás.

[00042] Após qualquer etapa de secagem opcional, mas antes de qualquer etapa final para aumentar a resistência das partículas em forma de haste de extremidade, tais como sinterização, as hastes são submetidas a uma etapa de redução de um comprimento das hastes estabilizadas. A este respeito, as hastes estabilizadas pré-sinterizadas podem ser submetidas a vibrações mecânicas aplicadas por um dispositivo ou podem ser alimentadas através de um dispositivo tendo um mecanismo de corte rotativo.

[00043] Como mencionado acima, as hastes estabilizadas possuem rigidez suficiente para manter uma forma quase rígida. Esta estabilidade das hastes estabilizadas pré-sinterizadas abre a oportunidade para novos métodos de quebrar as hastes nas partículas em forma de haste de extremidade do comprimento desejado. Uma vez que as partículas em forma de haste rígidas tenham sido cortadas em distribuições de comprimento desejadas, as partículas em forma de haste podem ser sinterizadas ou submetidas a algum processo alternativo de aumento de resistência adequado, para alcançar maiores resistências, de modo que as partículas em forma de bastão sejam adequadas para uso em aplicações de fundo de poço, por exemplo, como propantes ou antirrefluxo.

[00044] Um primeiro método de redução de um comprimento das hastes estabilizadas é pela submissão das hastes estabilizadas à vibração mecânica aplicada por um dispositivo. O dispositivo pode ser, por exemplo, um recipiente de qualquer tamanho adequado e as hastes estabilizadas são carregadas no recipiente e energia vibracional é aplicada ao recipiente carregado. Os recipientes podem ter uma altura de 1cm a 5m e um volume de cerca de 1 cm3 a cerca de 5 m3. O interior do recipiente pode ser feito de qualquer material duro ou rígido adequado, tal como, por exemplo, vidro, cerâmicas, polímeros ou metais. As hastes estabilizadas podem ser carregadas para preencher qualquer volume do recipiente, por exemplo, as hastes estabilizadas podem ser carregadas para ocupar de cerca de 5% a cerca de 95%, tal como forma de cerca de 5% a cerca de 75%, em volume do recipiente.

[00045] Em modalidades, o recipiente é um recipiente fechado, que pode ajudar na redução da introdução de detritos ou pó provenientes da vibração mecânica na atmosfera. O recipiente não está limitado a ser fechado, no entanto, e também pode estar aberto. A aplicação da energia mecânica pode ser feita em uma base de lote, com a energia mecânica sendo aplicada a uma única carga de hastes até que partículas em forma de haste de um comprimento desejado sejam obtidas ou a aplicação da energia mecânica pode ser feita em uma base contínua, com hastes adicionais sendo introduzidas continuamente ou pelo menos em intervalos regulares, as partículas em forma de haste sendo removidas do recipiente à medida que atingem um tamanho desejado. Esta remoção pode ser realizada através do uso de peneiras localizadas dentro do recipiente, como será explicado abaixo.

[00046] As Figuras 2-5 ilustram várias modalidades de possíveis recipientes para uso neste documento. As paredes internas do recipiente podem ser planas e relativamente lisas ou como no recipiente da Figura 2, o recipiente 20 pode incluir uma pluralidade de protuberâncias 25 ao longo de uma ou mais paredes internas do recipiente. As protuberâncias podem tomar qualquer forma adequada e ocorrer nas paredes internas em qualquer frequência, as protuberâncias aumentando a eficiência de quebra do recipiente.

[00047] Como mostrado nas Figuras 3 e 4, o recipiente 20 pode também incluir estruturas dentro do espaço interno do recipiente para aumentar a eficiência da quebra. O recipiente 20 da Figura 3 inclui barras 35 que se estendem a partir de pelo menos uma parede interna do recipiente e que se estendem completamente através de um interior do recipiente. Embora uma pluralidade de barras seja mostrada na Figura 3, uma barra pode ser usada se desejado. Na Figura 4, as barras se estendem apenas parcialmente através do espaço interior do recipiente. Nesta modalidade, as barras podem ter almofadas de extremidade 36 nas extremidades distais das barras no espaço interno, aumentando as áreas de superfície das barras para aumentar ainda mais a eficiência do processo de redução de tamanho. As barras e almofadas podem ser constituídas por materiais tais como vidro, cerâmica, polímeros e/ou metais.

[00048] Uma ou mais peneiras podem ser incluídas no recipiente, por exemplo, em uma porção de base do recipiente, como mostrado na Figura 5, com peneiras 40 e 45. As peneiras podem ser montadas no recipiente por qualquer meio adequado, por exemplo, através do uso de bordas ou fendas periféricas. As peneiras são usadas para separar as hastes com o comprimento desejado durante a aplicação da energia vibracional ao recipiente. Como um exemplo mostrado na Figura 5, duas peneiras 40 e 45 são adicionadas ao recipiente 20, com bordas periféricas 48 usadas para suportar as peneiras e também permitindo facilidade de instalação e substituição das peneiras. Ao escolher a malha da peneira com base no diâmetro das hastes e controlando a distância e o alinhamento entre as peneiras, apenas as partículas em forma de haste com um comprimento inferior a um determinado valor podem passar através da peneira inferior e ser separadas do recipiente. As partículas em forma de haste são então capazes de sair do recipiente quando são capazes de passar através de uma peneira com a abertura de menor tamanho, que pode ser ajustada para ser a mesma que o tamanho final desejado das partículas em forma de haste.

[00049] As características dos recipientes mostradas nas Figuras 2-5 podem ser combinadas em qualquer combinação adequada em um único recipiente. Por exemplo, um recipiente pode incluir protuberâncias e hastes, protuberâncias e peneiras ou protuberâncias, hastes e peneiras.

[00050] A energia mecânica pode ser aplicada ao recipiente por qualquer meio adequado, por exemplo, através da montagem do recipiente em um sistema de vibração que tenha uma amplitude e frequência de vibração controláveis. A amplitude da energia vibratória mecânica aplicada pode ser de, por exemplo, 0,01 mm a 10 cm e a frequência pode ser de, por exemplo, 10 Hz a 10.000 Hz, embora valores fora destas faixas também possam ser usados adequadamente.

[00051] Através da aplicação da vibração mecânica, as hastes estabilizadas pré-sinterizadas batem umas nas outras e nas paredes internas do recipiente e, assim, quebram em comprimentos menores.

[00052] Para aumentar ainda mais a eficiência de quebra, o meio de quebra pode ser adicionado ao recipiente, se desejado. Os meios podem ser feitos de qualquer tipo de materiais sólidos tais como vidro, cerâmica natural/sinterizada, metais tais como aço e polímeros. Além disso, a mídia pode ter qualquer tipo de formato, como partícula, haste ou anel. O tamanho médio da mídia pode ser de, por exemplo, 1 mm a 1 m.

[00053] Vantagens de reduzir o tamanho das hastes estabilizadas pré- sinterizadas através da aplicação de vibrações mecânicas incluem que todas as hastes colocadas no recipiente são sujeitas à energia vibratória ou de agitação e podem quebrar em curto espaço de tempo ao mesmo tempo. Além disso, hastes mais longas são mais fáceis de quebrar do que hastes mais curtas devido às forças de flexão aplicadas, portanto, com mais tempo de agitação, a faixa da distribuição de comprimento diminui e o tamanho médio é reduzido. A amplitude e frequência da energia vibracional podem ser selecionadas no processo para alcançar uma distribuição de comprimento desejada.

[00054] As hastes estabilizadas podem ser submetidas à vibração mecânica durante qualquer período de tempo adequado, a fim de obter partículas em forma de haste com o tamanho desejado. Uma faixa de exemplo para um período de aplicação de energia vibracional ao recipiente pode ser de 0,1 minutos a 30 minutos, tal como 0,1 minutos a 10 minutos. Foi descoberto que o tamanho das partículas em forma de haste é tipicamente nivelado (atinge um estado de platô) em algum ponto e uma redução adicional de tamanho em uma determinada energia vibracional não ocorre. Por exemplo, a Figura 7 ilustra o comprimento médio das hastes em função do tempo submetido a energia vibracional e mostra um platô de comprimento médio ao longo do tempo. Se for desejada uma redução adicional do tamanho onde o estado de platô ocorreu, a energia vibracional aplicada pode ser aumentada ou um meio de quebra pode ser introduzido, para afetar uma maior redução de tamanho.

[00055] Um segundo método de redução de um comprimento das hastes estabilizadas é a alimentação das hastes estabilizadas através de um dispositivo que possui um mecanismo de corte rotativo. Um dispositivo adequado teria um projeto em que as hastes estabilizadas caíssem verticalmente através do dispositivo e encontrassem o mecanismo de corte rotativo à medida que as hastes estabilizadas caíssem através do dispositivo. Como mecanismo de corte rotativo dentro do dispositivo, qualquer mecanismo de corte rotativo adequado pode ser usado, tal como um mecanismo de corte tendo uma ou mais barras, com ou sem almofadas em uma extremidade distal, estendendo-se a partir de uma coluna rotativa. A coluna pode ser feita para rodar ao ser ligada a, por exemplo, um motor de acionamento, que pode ser operado a qualquer velocidade de rotação desejável, por exemplo de 1 rpm a 10.000 rpm ou mais e pode ser rodada no sentido horário ou anti-horário.

[00056] Um exemplo de dispositivo com um mecanismo de corte rotativo é ilustrado na Figura 6. No dispositivo da Figura 6, a coluna 51 está ligada ao motor 60 e uma pluralidade de barras 52 se estende a partir da espinha e através da câmara de corte 53 do dispositivo. A coluna e as barras são feitas para girar pelo motor. As hastes estabilizadas a serem cortadas são alimentadas através do funil de alimentação 54 e para dentro da câmara de corte 53. Depois de serem introduzidas na câmara, as hastes estabilizadas entram em contato com as barras rotativas 52 conforme caem através da câmara de corte e o comprimento das hastes estabilizadas é assim reduzido. O número de barras de corte não é limitado e pode variar entre 1 e 100 ou mais. Além disso, as barras podem ser de qualquer forma, comprimento e diâmetro, incluindo diferentes formas, comprimentos e diâmetros entre diferentes barras, distribuídas em qualquer direção e feitas de quaisquer materiais como metal, por exemplo aço ou ligas, cerâmica e polímeros.

[00057] O dispositivo também pode incluir recursos como um mecanismo de coleta para as partículas estabilizadas em forma de haste e um mecanismo de redução de pó. Por exemplo, como mostrado na Figura 6, quando as partículas em forma de haste de tamanho desejado saem da câmara de corte, as hastes podem sair do dispositivo sobre uma correia de transporte 59 ou podem sair diretamente para um recipiente de coleta (não mostrado). Além disso, no ou próximo ao ponto de saída da câmara de corte, um conduíte 55 pode ser localizado para conectar a câmara de corte com uma câmara de coleta de pó 56. O conduíte 57 pode estar associado à câmara de coleta de pó para proporcionar uma conexão com, por exemplo, uma bomba de vácuo 58. Um filtro 61 pode ser montado na extremidade de entrada do conduíte para a câmara de coleta de pó. A potência da bomba de vácuo pode ser controlada de modo a que apenas pó seja coletada na câmara de coleta de pó, permitindo que as partículas em forma de haste saiam da câmara de corte para o ponto de coleta sem serem coletadas pela câmara de coleta de pó.

[00058] O tamanho final das partículas em forma de haste pode ser controlado através do controle do número, tamanho e forma das barras de corte e da velocidade de rotação das barras de corte e do comprimento da câmara de corte.

[00059] Após a coleta, as partículas em forma de haste podem ser submetidas a peneiramento para garantir que as partículas em forma de haste tenham o tamanho desejado. Partículas em forma de haste de tamanho maior, incapazes de passar através da peneira, podem ser coletadas e reintroduzidas de volta através do dispositivo de corte rotativo até que sejam obtidas partículas em forma de haste do tamanho desejado.

[00060] Vantagens que podem ser realizadas com o uso do mecanismo de corte rotativo incluem, por exemplo, que o dispositivo pode ser adicionado à linha de produção de partículas em forma de haste para fabricação contínua de partículas. Além disso, a seleção da forma, número e velocidade de rotação das barras de corte, hastes estabilizadas pré- sinterizadas de qualquer comprimento e diâmetro podem ser reduzidas a um comprimento desejado para utilização como aditivos de propulsão e antirrefluxo após sinterização.

[00061] Após as partículas em forma de haste de um tamanho desejado serem obtidas, as partículas em forma de haste são então desejavelmente submetidas a um tratamento de aumento de resistência. Por exemplo, as partículas em forma de haste podem ser submetidas a sinterização. A sinterização pode ser realizada a uma temperatura de, por exemplo, cerca de 800°C a cerca de 2.300°C, como de cerca de 1.200°C a cerca de 1.700°C.

[00062] As partículas em forma de haste reduzidas em tamanho pela extremidade podem ter um comprimento médio de 0,2 mm a 5 cm, um diâmetro médio (ou largura da seção transversal) de 0,1 mm a 1 cm e um comprimento médio para diâmetro de pelo menos 2:1. As partículas em forma de haste têm desejavelmente um comprimento médio de 0,2 mm a 5 cm, por exemplo de 0,2 mm a 1 cm ou de 0,2 mm a 50 mm. As partículas em forma de bastonete têm desejavelmente um diâmetro médio (ou largura da seção transversal) de 0,1 mm a 1 cm, por exemplo de 0,1 mm a 5 mm ou 0,1 mm a 1 mm. As partículas em forma de haste têm um comprimento médio ao diâmetro (ou largura) de pelo menos 2: 1, por exemplo, de 5:1 a 1.000:1 ou 5:1 a 100:1.

[00063] As partículas em forma de haste feitas pelos métodos descritos neste documento possuem um número de propriedades desejáveis em comparação com os propantes esféricos convencionais e os aditivos antirrefluxo.

[00064] Quando as partículas em forma de haste são utilizadas como propante em um fluido de tratamento, em comparação com o propante convencional de forma esférica, as partículas em forma de haste divulgadas neste documento podem se interligar com a fibra incluída no fluido de tratamento, bem como se interligarem consigo mesmas, alcançando uma baixa taxa de assentamento, podendo então serem melhor transportadas em fraturas. As metodologias de fraturamento que usam fibras no fluido de fraturamento dependem tipicamente de aglomerados/pilares de propantes para manter a largura de uma fratura e canais para conduzir o fluido de formação. Pilares com baixa resistência podem se espalhar e colapsar sob tensão de fechamento, o que reduz o tamanho do canal e/ou elimina os canais. A interligação das partículas em forma de haste com as fibras e entre elas mesmas pode aumentar a resistência dos pilares, em comparação com o uso de propante esférico com uma textura de superfície similar.

[00065] Além da força do propante, um packing (tipo de vedação) firme pode inibir o fluxo do fluido de formação para o poço. O modo do packing pode depender da forma do propante. As partículas em forma de haste divulgadas neste documento podem se interligar umas com as outras, reduzindo assim a sua mobilidade, o que, por sua vez, pode ajudar a manter um nível adequado de porosidade e condutividade para fluidos de formação, tais como óleo e/ou gás.

[00066] As partículas em forma de haste descritas neste documento podem, assim, ser mais difíceis de fluir em comparação com o propante de forma esférica. As partículas podem ser usadas em conjunto com outros propantes como um aditivo antirrefluxo. As partículas também podem ser usadas em conjunto com a fibra para obter um controle antirrefluxo aprimorado.

[00067] Embalagens de partículas em forma de haste em uma fratura podem ter alta condutividade devido à alta porosidade resultante dos mecanismos de interligação das partículas.

[00068] As interações mecânicas de partículas em forma de haste consigo mesmas e/ou com fibra podem aumentar a capacidade da fibra de transportar propante para a fratura durante um tratamento de fraturamento e também podem aumentar a força dos pilares quando as paredes da fratura se fecham sobre os pilares.

[00069] Em algumas modalidades, a concentração das partículas em forma de haste no fluido de tratamento pode ser qualquer valor desejado, tal como uma concentração na escala de cerca de 0,01 a cerca de 80% em peso do fluido de tratamento, ou uma concentração na escala de cerca de 0,1 a cerca de 25% em peso do fluido de tratamento ou uma concentração na escala de cerca de 1 a cerca de 10% em peso do fluido de tratamento.

[00070] Embora as partículas em forma de haste possam ser utilizadas por si próprias no fluido, por exemplo como propantes para uma fratura, podem também ser utilizadas em conjunto com propantes convencionais, por exemplo com partículas esféricas de propante de vidro, areia, cerâmica e semelhantes. Outras partículas de propante podem ser utilizadas em uma proporção em peso das partículas em forma de bastonete para as outras partículas de propante de 0,1:1 a 10:1. Em algumas modalidades, outros propantes podem incluir areia, propantes inorgânicos sintéticos, propantes revestidos, propantes não revestidos, propantes revestidos com resina e areia revestida com resina. Os propantes podem ser naturais ou sintéticos ( incluindo dióxido de silicone, areia, cascas de nozes, cascos de nozes, bauxitas, bauxitas sinterizadas, vidro, materiais naturais, talões de plástico, metais particulados, cortes de perfuração, materiais cerâmicos e qualquer combinação dos mesmos), revestidos ou contendo químicos; mais que um propante pode ser usado sequencialmente ou em misturas de diferentes tamanhos ou diferentes materiais. O propante pode ser revestido com resina. As partículas em forma de haste também podem ser revestidas com resina, quando desejado.

[00071] Em algumas modalidades, os fluidos de tratamento podem também incluir um material fibroso, como é bem conhecido na técnica. Fibras podem ser incluídas no fluido de tratamento para auxiliar no transporte das partículas em forma de bastão para as fraturas. Por exemplo, o fluido de tratamento pode compreender partículas em forma de haste e uma fibra de qualquer espessura (diâmetro), densidade e concentração desejadas que seja eficaz para auxiliar na operação de fundo do poço. A fibra pode ser um ou mais membros selecionados entre fibras naturais, fibras orgânicas sintéticas, fibras de vidro, fibras cerâmicas, fibras de carbono, fibras inorgânicas, fibras metálicas ou uma forma revestida de qualquer uma das fibras acima referidas.

[00072] Fibras podem ser usadas em feixes. As fibras podem ter um comprimento na faixa de cerca de 1 mm a cerca de 30 mm, tal como na faixa de cerca de 5 mm a cerca de 20 mm. As fibras podem ter qualquer diâmetro adequado ou dimensão transversal (menor dimensão), tal como um diâmetro de cerca de 5 a 500 mícrons ou um diâmetro de cerca de 20 a 100 mícrons e/ou um diâmetro de cerca de 0,1 a cerca de 20 ou um diâmetro de cerca de 0,15 a cerca de 6.

[00073] As fibras podem ser formadas a partir de um material degradável ou de um material não degradável. As fibras podem ser orgânicas ou inorgânicas. Materiais não degradáveis são aqueles em que a fibra permanece substancialmente na sua forma sólida dentro dos fluidos do poço. Exemplos de tais materiais incluem vidro, cerâmica, basalto, composto à base de carbono e carbono, metais e ligas metálicas. Polímeros e plásticos que não são degradáveis também podem ser usados como fibras não degradáveis. Tais polímeros e plásticos que não são degradáveis podem incluir materiais plásticos de alta densidade que são resistentes ao ácido e ao óleo e exibem uma cristalinidade superior a 10%. Fibras degradáveis podem incluir aqueles materiais que podem ser amolecidos, dissolvidos, reagidos ou feitos para sofrerem degradação nos fluidos do poço. Tais materiais podem ser solúveis em fluidos aquosos ou em fluidos de hidrocarbonetos.

[00074] Fibras adequadas podem também incluir qualquer material fibroso, tal como, por exemplo, fibras orgânicas naturais, materiais vegetais triturados, fibras poliméricas sintéticas (por exemplo, poliéster não limitativo, poliaramida, poliamida, novoloide ou um polímero do tipo novoloide), fibras orgânicas sintéticas fibriladas, fibras cerâmicas, fibras inorgânicas, fibras metálicas, filamentos metálicos, fibras de carbono, fibras de vidro, fibras cerâmicas, fibras poliméricas naturais e quaisquer misturas destes.

[00075] O fluido de tratamento inclui um solvente transportador que pode ser um solvente puro ou uma mistura. Solventes adequados podem ser de base aquosa ou orgânica. Por exemplo, o fluido de tratamento pode incluir um solvente transportador e as partículas em forma de haste. O fluido pode ser qualquer fluido adequado, tal como, por exemplo, água, água doce, água produzida, água do mar ou um solvente aquoso, tal como salmoura, misturas de água e compostos orgânicos solúveis em água e suas misturas. Outros exemplos adequados de fluidos incluem géis hidratáveis, tais como guars, polissacarídeos, xantano, hidroxi-etil-celulose; géis hidratáveis reticulados, ácido viscosificado, um ácido emulsionado (tal como com uma fase externa de óleo), um fluido energizado (incluindo, por exemplo, uma espuma à base de N2 ou CO2), e um fluido à base de óleo incluindo um óleo gelificado, espumado ou de outro modo viscosificado. Solventes orgânicos adequados que podem atuar como um solvente transportador para os fluidos de tratamento da divulgação incluem, por exemplo, álcoois, glicóis, ésteres, cetonas, nitritos, amidas, aminas, éteres cíclicos, éteres glicólicos, acetona, acetonitrilo, 1-butanol, 2-butanol, 2-butanona, álcool t-butico, ciclo-hexano, éter dietílico, dietilenoglicol, éter dimetílico de dietilenoglicol, 1,2-dimetoxi- etano (DME), éter dimetílico, éter dibutílico, dimetilsulfóxido (DMSO), dioxano, etanol, acetato de etilo, etilenoglicol, glicerina, heptanos, triamida hexametilfosforosa (HMPT), hexano, metanol, éter metil-t-butílico (MTBE), N- metil-2-pirrolidinona (NMP), nitrometano, pentano, éter de petróleo (ligroína), 1-propanol, 2-propanol, piridina, tetra-hidrofurano (THF), tolueno, trietilamina, o-xileno, m-xileno, p-xileno, éter monobutílico de etilenoglicol, éteres poliglicólicos, pirrolidonas, N-(alquil ou cicloalquil)-2-pirrolidonas, N-alquil- piperidonas, N, N-dialquil-alcanolamidas, N, N, N', N'-tetra-alquil-ureias, dialquilsulfóxidos, piridinas, triamidas hexaalquilfosfóricas, 1,3-dimetil-2- imidazolidinona, nitroalcanos, nitro-compostos de hidrocarbonetos aromáticos, sulfolanos, butirolactonas, carbonatos de alquileno, carbonatos de alquilo, N-(alquil ou cicloalquil)-2-pirrolidonas, piridina e alquilpiridinas, éter dietílico, dimetoxietano, formiato de metila, formiato de etilo, propionato de metilo, acetonitrilo, benzonitrilo, dimetilformamida, N-metilpirrolidona, carbonato de etileno, carbonato de dimetilo, carbonato de propileno, carbonato de dietilo, carbonato de etilmetilo, carbonato de dibutilo, lactonas, nitrometano, nitrobenzeno sulfonas, tetrahidrofurano, dioxano, dioxolano, metiltetrahidrofurano, dimetilsulfona, tetrametileno sulfona, óleo diesel, querosene, óleo parafínico, petróleo bruto, gás liquefeito de petróleo (GLP), óleo mineral, biodiesel, óleo vegetal, óleo animal, cortes de petróleo aromático, terpenos e suas misturas.

[00076] Os fluidos de tratamento podem opcionalmente compreender outros materiais quimicamente diferentes. Em modalidades, o fluido de tratamento pode compreender ademais agentes estabilizantes, surfactantes, agentes desviantes ou outros aditivos. Adicionalmente, um fluido de tratamento pode compreender uma mistura de vários agentes de reticulação e/ou outros aditivos, tais como fibras ou enchimentos. Além disso, o fluido de tratamento pode compreender tampões, agentes de controle de pH e diversos outros aditivos adicionados para promover a estabilidade ou a funcionalidade do fluido de tratamento. Os componentes do fluido de tratamento podem ser escolhidos de modo a poderem reagir ou não com a formação subterrânea que deve ser tratada.

[00077] Em algumas modalidades, o fluido de tratamento pode ainda ter um agente viscosificante. O agente viscosificante pode ser qualquer polímero reticulado. O viscosificante de polímero pode ser um polímero reticulado de metal. Polímeros adequados para fazer os viscosificantes de polímero reticulados de metais incluem, por exemplo, polissacáridos tais como galactomananos substituídos, tais como gomas de guar, polissacáridos de elevado peso molecular compostos por açúcares de manose e galactose, ou derivados de guar tais como guar hidroxipropil (HPG), guar carboximetil- hidroxipropilo (CMHPG) e guar carboximetil (CMG), guars hidrofobicamente modificados, compostos contendo guar e polímeros sintéticos. Agentes de reticulação baseados em complexos de boro, titânio, zircônio ou alumínio são tipicamente usados para aumentar o peso molecular efetivo do polímero e torná-los mais adequados para uso em poços de alta temperatura.

[00078] Outras classes adequadas de polímeros que podem ser utilizados como um agente de viscosidade incluem polímeros de polivinilo, polimetacrilamidas, éteres de celulose, lignosulfonatos e sais de amônio, metal alcalino e alcalino-terroso. Exemplos adicionais de outros polímeros solúveis em água que podem ser utilizados como agente de viscosificação incluem copolímeros de ácido acrílico-acrilamida, copolímeros de ácido acrílico-metacrilamida, poliacrilamidas, poliacrilamidas parcialmente hidrolisadas, polimetacrilamidas parcialmente hidrolisadas, álcoois polivinílicos, óxidos de polialquileno, outros galactomananos, heteropolissacarídeos obtidos pela fermentação de açúcar derivado de amido e sais de amônio e metal alcalino.

[00079] Em algumas modalidades, o fluido transportador pode opcionalmente compreender adicionalmente aditivos adicionais, incluindo, por exemplo, ácidos, aditivos de controle de perda de fluido, gás, inibidores de corrosão, inibidores de escala, catalisadores, agentes de controle de argila, biocidas, redutores de fricção, combinações dos mesmos e similares. Por exemplo, em algumas modalidades, pode ser desejado espumar a composição utilizando um gás, tal como ar, nitrogênio ou dióxido de carbono.

[00080] O antecedente é ilustrado adicionalmente por referência aos seguintes exemplos, os quais são representados para o propósito da ilustração e não se destinam a limitar o escopo da presente divulgação.

EXEMPLOS

[00081] Para preparar partículas em forma de haste, utilizou-se o aparelho da Figura 1, com o dispositivo incluindo um único orifício imerso na solução de coagulação. Uma pasta de amostra de 144 g de água, 400 g de pó cru de cerâmica (à base de alumina), 1,6 g de alginato de sódio, 0,8 g de dispersante (dispersante sintético de polieletrólito), 0,38 g de tensoativo à base de fosfato e 0,48 g de lubrificante (agente de prensagem livre) foi preparado e utilizado para ilustração.

[00082] A solução de coagulação foi constituída por uma solução de cloreto de cálcio a 2% em peso. O orifício tinha um diâmetro de orifício de 0,8 mm e a pasta era alimentada através do orifício a uma taxa de 9 ml/min. As hastes estabilizadas foram retiradas da solução de coagulação e secas em estufa a 60°C por 10 horas. 100 g das hastes secas, com um diâmetro médio de 0,8 mm, foram colocadas em um recipiente cilíndrico de plástico com uma altura interior de 8 cm e um diâmetro de 6 cm. O recipiente foi segurado por uma mão e colocado em um misturador Vortex analógico VWR para agitação. Com uma frequência de agitação de 60 Hz e amplitude de 2 mm, o comprimento de 300 a 700 partículas em forma de haste foi medido após agitação durante 0,25, 1, 3 e 5 minutos. O comprimento das partículas em forma de haste em função do tempo de agitação é mostrado na Figura 7. O comprimento médio e o alcance da distribuição de comprimento diminuíram com o tempo de agitação até atingir um estado de platô, mostrando a eficácia de reduzir o comprimento das partículas através de agitação.

[00083] Embora a descrição anterior tenha sido relatada neste documento com referência a meios, materiais e modalidades específicas, não é destinada a ser limitada aos elementos particulares divulgados neste documento; pelo contrário, ela se estende a todas as estruturas, métodos e usos funcionalmente equivalentes tais como estejam dentro do escopo das reivindicações anexadas. Além disso, embora apenas algumas poucas modalidades de exemplo tenham sido descritas detalhadamente acima, os versados na técnica perceberão facilmente que muitas modificações são possíveis nas modalidades de exemplo sem se afastar materialmente desta divulgação. Consequentemente, todas estas modificações se destinam a estar incluídas dentro do escopo desta divulgação, conforme definido nas seguintes reivindicações. Nas reivindicações, as cláusulas de meios-mais- função se destinam a cobrir as estruturas descritas neste documento como executantes da função mencionada e não apenas equivalentes estruturais, mas também estruturas equivalentes. Assim, embora um prego e um parafuso possam não ser equivalentes estruturais pelo fato de que um prego emprega uma superfície cilíndrica para fixar as peças de madeira, enquanto um parafuso emprega uma superfície helicoidal, no contexto de fixação de peças de madeira, um prego e um parafuso podem ser estruturas equivalentes.

Claims (12)

1. Método para formar as partículas em forma de haste caracterizado pelo fato de que compreende: (i) induzir o fluxo de uma pasta constituída por partículas e um reagente através de um ou mais orifícios, formando um fluxo ininterrupto contínuo; (ii) permitir que o fluxo ininterrupto contínuo fique submerso em uma solução de coagulação, em que a fluxo ininterrupto contínuo forme uma haste contínua; (iii) coagular pelo menos parcialmente o reagente da haste contínua na solução de coagulação, em que a haste contínua é pré- sinterizada; (iv) aplicar vibração mecânica ou usar um mecanismo de corte rotativo para quebrar a haste contínua pré-sinterizada em hastes de comprimento reduzido.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vibração mecânica para reduzir o comprimento das hastes contínuas pré-sinterizadas é aplicada por um dispositivo que compreende um recipiente, em que as hastes contínuas pré-sinterizadas são carregadas no recipiente e a energia vibracional é aplicada ao recipiente carregado.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o recipiente inclui uma pluralidade de protuberâncias ao longo de uma ou mais paredes interiores do recipiente.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o recipiente inclui uma ou mais barras que se prolongam a partir de pelo menos uma parede interior do recipiente e se estendem parcial ou totalmente através de um interior do recipiente.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o recipiente inclui uma ou mais peneiras através das quais as hastes contínuas pré-sinterizadas de comprimento reduzido podem passar quando as hastes contínuas pré-sinterizadas tiverem um comprimento reduzido desejado.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as hastes contínuas pré-sinterizadas são soltas verticalmente através do dispositivo que possui o mecanismo de corte rotativo e encontram o mecanismo de corte rotativo à medida que as hastes contínuas pré- sinterizadas caem através do dispositivo.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de corte rotativo compreende uma ou mais barras que se prolongam a partir de uma coluna rotativa.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas são partículas cerâmicas.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o reagente é um alginato e a solução de coagulação compreende um sal de cálcio.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas em forma de haste de comprimento reduzido têm um comprimento médio de 0,1 mm a 5 cm, um diâmetro médio de 0,2 mm a 1 cm e um comprimento médio a diâmetro de pelo menos 2:1.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais orifícios têm uma forma geométrica e transmitem uma secção transversal geométrica correspondente às partículas em forma de haste.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda a aplicação de uma vibração intermitente a um ou mais orifícios para assim variar um diâmetro de corte transversal da corrente contínua ininterrupta que sai do um ou mais orifícios.

Images