BR112019011745B1

BR112019011745B1 - Métodos para preparar uma solução polimérica aquosa e método para recuperar hidrocarboneto

Info

Publication number: BR112019011745B1
Application number: BR112019011745-8A
Authority: BR
Inventors: Do Hoon Kim; Dennis A. Alexis; Varadarajan Dwarakanath; David R. Espinosa; Taimur Malik; Peter G. New; Adam C. Jackson; Christopher Michael Niemi
Original assignee: Chevron U.S.A. Inc
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2023-05-09
Also published as: US20180155505A1; US20190367685A1; US11261300B2; EP3551845A1; US20210171721A1; EP3551845A4; CA3046084A1; US10344129B2; BR112019011745A2; MX2019006508A; US10865279B2; WO2018106913A1

Abstract

Neste documento são providas composições poliméricas líquidas (LP) compreendendo um (co)polímero sintético (por exemplo, um (co)polímero de acrilamida), bem como métodos para preparar soluções poliméricas aquosas combinando estas composições LP com um fluido aquoso. As soluções poliméricas aquosas resultantes podem ter uma concentração de um (co)polímero sintético (por exemplo, um (co)polímero de acrilamida) de 50 a 15.000 ppm e uma razão de filtragem de 1,5 ou menos a 15 psi usando um filtro de 1,2 μm. Além disso, são providos métodos de utilização destas soluções poliméricas aquosas em operações de petróleo e gás, incluindo recuperação avançada de petróleo.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório de Patente N° US 62/431.255, depositado em 7 de dezembro de 2016, que é incorporado a este por referência em sua totalidade.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Polímeros solúveis em água, tais como poliacrilamida e copolímeros de acrilamida com outros monômeros, são conhecidos por apresentarem propriedades espessantes superiores quando os referidos polímeros são dissolvidos em meio aquoso. Particularmente conhecidos para esta finalidade são os polímeros aniônicos de carboxamida tais como os copolímeros de acrilamida/ácido acrílico, incluindo os preparados por hidrólise de poliacrilamida. Tais polímeros podem ser usados como agentes de controle de mobilidade de fluidos em processos de recuperação avançada de petróleo (EOR).

[0003] No passado, esses polímeros foram disponibilizados comercialmente como pós ou sólidos finamente divididos que eram subsequentemente dissolvidos em um meio aquoso no momento da sua utilização. Uma vez que tais etapas de dissolução são por vezes demorados e requerem frequentemente equipamentos de mistura bastante dispendiosos, tais polímeros são por vezes fornecidos em emulsões de água em óleo em que o polímero é dissolvido na fase aquosa dispersa. As emulsões de água em óleo podem então ser invertidas para formar emulsões de óleo em água no momento da sua utilização. Infelizmente, para muitas aplicações, as emulsões existentes de água em óleo não se invertem tão prontamente quanto desejado. Além disso, as emulsões invertidas resultantes são frequentemente incapazes de passar através de estruturas porosas. Isso limita significativamente sua utilidade como, por exemplo, agentes de controle de mobilidade de fluidos em aplicações de EOR. Além disso, as emulsões de água em óleo existentes muitas vezes não podem ser eficientemente invertidas utilizando-se um meio aquoso contendo sais dissolvidos, como é frequentemente o caso para práticas de recuperação avançada de óleo.

[0004] Por conseguinte, são necessários métodos aprimorados para preparar soluções poliméricas aquosas.

SUMÁRIO

[0005] Neste documento são providos métodos para preparar soluções poliméricas aquosas. Métodos para preparar soluções poliméricas aquosas podem compreender a combinação de uma composição polimérica líquida (LP) compreendendo um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) com um fluido aquoso em um processo de mistura de etapa única para prover uma solução polimérica aquosa com uma concentração de um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) de 50 a 15.000 ppm. O processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia específica de mistura de pelo menos 0,10 kJ/kg (por exemplo, uma energia específica de mistura de 0,10 kJ/kg a 1,50 kJ/kg, uma energia específica de mistura de 0,15 kJ/kg a 1,40 kJ/kg, uma energia específica de mistura de 0,15 kJ/kg a 1,20 kJ/kg) à composição LP e ao fluido aquoso. As soluções poliméricas aquosas resultantes podem apresentar uma razão de filtro de 1,5 ou menos (por exemplo, uma razão de filtro de 1,2, uma razão de filtro de 1,2 ou menos e/ou uma razão de filtro de 1,1 a 1,3) a 15 psi utilizando-se um filtro de 1,2 μm.

[0006] A composição LP pode compreender uma variedade de composições LP adequadas. Em alguns exemplos, a composição LP pode compreender um ou mais líquidos hidrofóbicos tendo um ponto de ebulição de pelo menos 100 °C; pelo menos 39% em peso de um ou mais (co)polímeros sintéticos; um ou mais tensoativos emulsionantes; e um ou mais tensoativos invertidos. Em outros exemplos, a composição LP pode ser na forma de uma emulsão inversa compreendendo um ou mais líquidos hidrofílicos tendo um ponto de ebulição pelo menos 100 °C a cerca de 38% em peso de um ou mais (co)polímeros sintéticos; um ou mais tensoativos emulsionantes; e um ou mais tensoativos invertidos. Ainda em outros exemplos, a composição LP pode compreender uma suspensão de polímero substancialmente anidra compreendendo um polímero em pó com um peso molecular médio de 0,5 a 30 milhões de Daltons suspensos em um transportador tendo um HLB superior ou igual a 8. Nessas modalidades, o transportador pode compreender um ou mais tensoativos. Nessas modalidades, o polímero em pó e o transportador podem estar presentes na suspensão polimérica substancialmente anidra com uma proporção de 20:80 a 80:20 em peso.

[0007] Em algumas modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender uma etapa única de mistura. A etapa única de mistura pode compreender, por exemplo, passar a composição polimérica LP e o fluido aquoso através de um misturador em linha com uma entrada de misturador e uma saída de misturador para prover a solução polimérica aquosa. O misturador em linha pode ser um misturador estático ou um misturador dinâmico (por exemplo, uma bomba elétrica submersível, uma bomba hidráulica submersível ou uma bomba de cavidade progressiva). O misturador em linha pode ser posicionado na superfície, subsuperfície, submerso ou no fundo do poço.

[0008] Em outras modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender uma etapa múltipla de mistura. Por exemplo, em alguns casos, o processo de mistura de etapa única pode compreender, como uma primeira etapa de mistura, passar a composição polimérica LP e o fluido aquoso através de um primeiro misturador em linha com uma primeira entrada de misturador e uma primeira saída de misturador para prover um solução polimérica aquosa mista; e como uma segunda etapa, passar a solução polimérica aquosa parcialmente misturada através de um segundo misturador em linha com uma segunda entrada de misturador e uma segunda saída de misturador para prover a solução polimérica aquosa. Individualmente, o primeiro misturador em linha e o segundo misturador em linha podem, cada um, ser um misturador estático ou um misturador dinâmico (por exemplo, uma bomba elétrica submersível, uma bomba hidráulica submersível ou uma bomba de cavidade progressiva). Em alguns casos, o primeiro misturador em linha pode compreender um misturador dinâmico e o segundo misturador em linha pode compreender um misturador estático. Em alguns casos, o primeiro misturador em linha pode compreender um misturador estático e o segundo misturador em linha pode compreender um misturador dinâmico. Em outros casos, tanto o primeiro misturador em linha quanto o segundo misturador em linha podem compreender um misturador dinâmico.

[0009] Em outras modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender etapas únicas de mistura paralelas. As etapas únicas de mistura paralelas podem compreender combinar a composição LP com um fluido aquoso em um sistema de mistura de polímeros. Em certas modalidades, o sistema de mistura de polímeros pode ser posicionado submerso. O sistema de mistura de polímeros pode compreender uma linha principal de alimentação de polímero que diverge em uma pluralidade de ramificações de alimentação de polímero, uma linha de alimentação aquosa principal que diverge em uma pluralidade de ramificações de alimentação aquosa, e uma pluralidade de arranjos de misturador, cada um dos quais compreende um misturador em linha com uma entrada de misturador e uma saída de misturador. Cada um dentre a pluralidade de arranjos de misturador no sistema de mistura de polímeros é alimentado por uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero e uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Em algumas modalidades, a linha principal de alimentação de polímero pode ser conectada fluidicamente à pluralidade de ramificações de alimentação de polímero por meio de uma tubulação de distribuição de polímero. Opcionalmente, a tubulação de distribuição de polímero pode controlar independentemente a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero.

[0010] Opcionalmente, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero. Opcionalmente, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Em certas modalidades, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero, e uma válvula de controle de fluxo acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Exemplos de válvulas de controle de fluxo apropriadas incluem, por exemplo, válvulas de estrangulamento, válvulas medidoras de injeção química (CIMVs) e válvulas de controle.

[0011] A composição LP e o fluido aquoso podem ser combinados no sistema de mistura de polímeros ao se passar a composição polimérica LP através da linha principal de alimentação de polímero e da pluralidade de ramificações de alimentação de polímero para alcançar cada um dentre a pluralidade de arranjos de mistura. A composição polimérica LP e o fluido aquoso podem, então, fluir através do misturador em linha de cada uma dentre a pluralidade de arranjos de misturador para prover um fluxo da solução polimérica aquosa.

[0012] Em outras modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender múltiplas etapas de mistura paralelas. As múltiplas etapas de mistura paralelas podem compreender combinar a composição LP com um fluido aquoso em um sistema de mistura de polímeros. Em certas modalidades, o sistema de mistura de polímeros pode ser posicionado submerso. O sistema de mistura de polímeros pode compreender uma linha principal de alimentação de polímero que diverge em uma pluralidade de ramificações de alimentação de polímero, uma linha de alimentação aquosa principal que diverge em uma pluralidade de ramificações de alimentação aquosa, e uma pluralidade de arranjos de misturador. Em algumas variantes, a linha principal de alimentação de polímero pode ser conectada fluidicamente à pluralidade de ramificações de alimentação de polímero por meio de uma tubulação de distribuição de polímero. Opcionalmente, a tubulação de distribuição de polímero pode ser configurado para controlar independentemente a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero. Cada um dentre a pluralidade de arranjos de misturador no sistema de mistura é alimentado por uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero e uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Cada um dentre a pluralidade de arranjos de misturador pode compreender um primeiro misturador em linha com uma primeira entrada de misturador e uma primeira saída de misturador em série com um segundo misturador em linha com uma segunda entrada de misturador e uma segunda saída de misturador.

[0013] Opcionalmente, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero. Opcionalmente, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Em certas modalidades, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero, e uma válvula de controle de fluxo acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Exemplos de válvulas de controle de fluxo apropriadas incluem, por exemplo, válvulas de estrangulamento, válvulas medidoras de injeção química (CIMVs) e válvulas de controle.

[0014] A composição LP e o fluido aquoso podem ser combinados no sistema de mistura de polímeros ao se passar a composição polimérica LP através da linha principal de alimentação de polímero e da pluralidade de ramificações de alimentação de polímero para alcançar cada um dentre a pluralidade de arranjos de mistura. A composição polimérica LP e o fluido aquoso podem, então, fluir através de um primeiro misturador em linha com uma primeira entrada de misturador e uma primeira saída de misturador, emergindo como um fluxo de solução polimérica aquosa parcialmente misturada. A solução polimérica aquosa parcialmente misturada pode compreender uma concentração de (co)polímero sintético de 50 a 15.000 ppm (por exemplo, de 500 a 5000 ppm, ou de 500 a 3000 ppm). O fluxo de solução polimérica aquosa parcialmente misturada pode, então, passar através de um segundo misturador em linha com uma segunda entrada de misturador e uma segunda saída de misturador, emergindo como um fluxo de solução polimérica aquosa.

[0015] Neste documento também são providos métodos para recuperação de hidrocarbonetos. Os métodos para a recuperação de hidrocarbonetos podem compreender prover um reservatório de subsuperfície contendo hidrocarbonetos em seu interior; prover um poço em comunicação fluídica com o reservatório de subsuperfície; preparar uma solução polimérica aquosa de acordo com os métodos aqui descritos; e injetar a solução polimérica aquosa através do poço de exploração no reservatório de subsuperfície. O poço de exploração na segunda etapa pode ser um furo de poço de injeção associado a um poço de injeção, e o método pode ainda compreender prover um poço de produção afastado do poço de injeção a uma distância predeterminada e com um poço de produção em comunicação fluídica com o reservatório de subsuperfície. Nessas modalidades, a injeção da solução polimérica aquosa pode aumentar o fluxo de hidrocarbonetos no poço de produção. Em algumas modalidades, o poço de exploração na segunda etapa pode ser um poço para fraturamento hidráulico que esteja em comunicação fluida com o reservatório de subsuperfície.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0016] A Figura 1 é um fluxograma de processo que ilustra esquematicamente um exemplo de processo de mistura de etapa única para a preparação de uma solução polimérica aquosa. O exemplo do processo de mistura de etapa única compreende uma única etapa de mistura.

[0017] A Figura 2 é um fluxograma de processo que ilustra esquematicamente um exemplo de processo de mistura de etapa única para a preparação de uma solução polimérica aquosa. O processo de mistura de etapa única de exemplo compreende duas etapas de mistura.

[0018] A Figura 3 é um fluxograma de processo que ilustra esquematicamente um exemplo de processo de mistura de etapa única para a preparação de uma solução polimérica aquosa. O processo de mistura de etapa única de exemplo compreende uma pluralidade de etapas de mistura paralelas (por exemplo, etapas únicas de mistura paralelas, múltiplas etapas de mistura paralelas, ou uma combinação destas).

[0019] As Figuras 4A e 4B são fluxogramas de processo que ilustram esquematicamente exemplos de processos de mistura de estágio único para a preparação de uma solução polimérica aquosa que compreende etapas únicas de mistura paralelas realizadas em um sistema de mistura de polímeros (por exemplo, um sistema submarino de mistura de polímeros).

[0020] As Figuras 5A e 5B são fluxogramas de processo que ilustram esquematicamente exemplos de processos de mistura de estágio único para a preparação de uma solução polimérica aquosa que compreende múltiplas etapas de mistura paralelas realizadas em um sistema de mistura de polímeros (por exemplo, um sistema submarino de mistura de polímeros).

[0021] A Figura 6 é um gráfico da queda de pressão e da permeabilidade relativa após a injeção de uma solução polimérica invertida em um testemunho de arenito. A queda de pressão constante e a permeabilidade relativa constante observadas após a injeção da solução polimérica invertida são consistentes sem tamponamento do testemunho de arenito.

[0022] A Figura 7 é um gráfico do teste da taxa de filtragem realizado utilizando- se um filtro de 1,2 mícron para uma solução polimérica invertida. A solução polimérica invertida (2000 ppm de polímero) passa através de um filtro de 1,2 mícron com uma taxa de filtragem inferior a 1,2, o que mostra uma filtrabilidade aprimorada da solução polimérica invertida.

[0023] A Figura 8 é um gráfico de viscosidade na faixa ampla da taxa de cisalhamento para uma solução polimérica invertida (2000 ppm de polímero em salmoura sintética, medido a 31 °C). A viscosidade da solução polimérica invertida mostra um comportamento típico de diluição de cisalhamento na faixa ampla da taxa de cisalhamento. A viscosidade é medida como 24 cP a 10 s-1 e 31 °C.

[0024] A Figura 9 é um gráfico de viscosidade na faixa ampla da taxa de cisalhamento para atividade de composição LP pura do teste de composição LP pura aqui é 50% e a viscosidade de LP é medida a 180 cP a 10 s-1 e 25 °C. Uma baixa viscosidade com alta atividade torna a composição LP fácil de manusear no campo.

[0025] A Figura 10 é um gráfico de recuperação de petróleo e de queda de pressão para uma solução LP invertida (2000 ppm de polímero) em camada de areia não consolidada. A recuperação de petróleo aumenta à medida que o LP invertido é injetado enquanto a queda de pressão para injeção de LP demonstra um estado estacionário e baixo ao final do experimento. A queda de pressão baixa no estado estacionário do LP ao final do experimento indica um comportamento aprimorado, uma vez que as soluções LP não tamponam o testemunho durante a recuperação de petróleo.

[0026] A Figura 11 é um gráfico que mostra a viscosidade LP como uma função da concentração a uma temperatura de 31 °C e uma taxa de cisalhamento de 10 s-1.

[0027] A Figura 12 é um gráfico de viscosidades de cisalhamento LP em função da taxa de cisalhamento a uma temperatura de 31 °C.

[0028] As Figuras 13A e 13B são gráficos de testes da razão de filtro realizados utilizando-se um filtro de 5 mícrons (Figura 13A) e filtro de 1,2 micra (Figura 13B) para soluções poliméricas invertidas M1-M6. A solução polimérica invertida (2000 ppm de polímero) passa através de um filtro de 1,2 mícron com uma taxa de filtragem inferior a 1,5, o que mostra uma filtrabilidade aprimorada da solução polimérica invertida.

[0029] A Figura 14 é um gráfico da queda de pressão após a injeção de uma solução de polímero invertido (2000 ppm) em um testemunho de arenito (1,2 D) com uma guia de pressão fixada a 2” da entrada para monitorar o tamponamento da face. A queda de pressão constante observada após a injeção da solução de polímero invertido na seção inteira e na 1a seção no testemunho é consistente sem nenhum tamponamento significativo do testemunho de arenito. O polímero invertido foi injetado até 45 PV seguido de inundação pós-água. A queda de pressão durante a inundação pós-água também mostrou que a injeção da solução de polímero invertido não tamponou o testemunho.

[0030] A Figura 15A é um gráfico da redução de permeabilidade normalizada de um polímero líquido convencional invertido LP#1 (2000 ppm) em um arenito com uma derivação de pressão (3”) mostrando o tamponamento da face na entrada. A Figura 15B é um gráfico da redução de permeabilidade normalizada da composição LP invertida (2000 ppm) em um arenito com uma derivação de pressão (2”) que não apresenta tamponamento significativo acima de 250 VP de injeção na entrada.

[0031] A Figura 16 é um gráfico do Fator de Redução da Permeabilidade (Rk) e do Fator Normalizado de Película, s/In(rs/rw) como uma função da taxa de filtragem a 1,2 μ m (FR1.2). O Rk e o fator de película foram calculados em 25 PV de injeção no testemunho de arenito.

[0032] A Figura 17 é um gráfico de barras que ilustra o grau de viscosidade alcançado utilizando-se configurações de mistura de etapa múltipla (duas) e configurações de mistura de etapa única com e sem um misturador dinâmico.

[0033] A Figura 18A é um gráfico do grau de viscosidade em função da queda de pressão no(s) misturador(es) estático(s).

[0034] A figura 18B é um gráfico da razão de filtro em função da queda de pressão no(s) misturador(es) estático(s).

[0035] A Figura 19 é um fluxograma de processo que ilustra esquematicamente os processos de mistura tradicionais de dois estágios utilizados para preparar soluções poliméricas aquosas a partir de composições LP.

[0036] A Figura 20 é um fluxograma de processo que ilustra esquematicamente um processo de mistura de etapa única utilizado para preparar soluções poliméricas aquosas a partir de composições LP.

[0037] A Figura 21 é uma ilustração esquemática dos elementos internos do misturador estático em linha Sulzer SMX SCH 120 de 6”.

[0038] A Figura 22 é um gráfico que mostra o grau médio de viscosidade em um intervalo de taxa de fluxo de 10.000 a 30.000 bpd associado a várias configurações de misturador em escala de estaleiro.

[0039] A Figura 23 é um gráfico que mostra a variação da queda de pressão (DP) e a taxa de filtragem (FR) como uma função da taxa de injeção utilizando-se a configuração de misturador mostrada na Figura 2 na escala de teste de estaleiro de 2”. Linhas pontilhadas indicam o DP ao longo do misturador estático com e sem o misturador dinâmico. Os símbolos de sólidos indicam a taxa de filtragem das soluções poliméricas aquosas em cada taxa de injeção correspondente. A razão de filtro foi medida utilizando-se um filtro de 1,2 mícron abaixo de 15 psi.

[0040] A Figura 24 é um gráfico que mostra a correlação entre o DP de teste de estaleiro e em escala de campo como uma função da velocidade do fluido.

[0041] A Figura 25 é um gráfico que mostra a correlação entre o FR do teste de estaleiro e em escala de campo como uma função do DP.

[0042] A Figura 26A é um gráfico da razão de filtro como uma função da energia específica de mistura para diversas configurações de mistura de estágio único empregando-se misturadores estáticos em linha em testes de estaleiro e testes piloto em escala de campo.

[0043] A Figura 26B é um gráfico da razão de filtro como uma função da energia específica de mistura para diversas configurações de mistura de estágio único empregando-se misturadores estáticos em linha em testes de estaleiro e testes de mistura suspensa em escala de laboratório.

[0044] A Figura 27 é um gráfico da viscosidade como uma função da energia de mistura para configurações de mistura de estágio único e de estágio duplo empregando-se misturadores estáticos em linha.

[0045] A Figura 28 é um gráfico de uma inundação de testemunho de campo (CF1) realizada utilizando-se a solução polimérica aquosa em laboratório. O polímero foi preparado no laboratório utilizando-se polímero líquido puro de campo. A inundação de polímero foi executada a 0,5 ml/min no arenito (1,4 D)

[0046] A Figura 29 é um gráfico de uma inundação de testemunho de campo (CF2) realizada utilizando-se uma solução polimérica aquosa obtida a partir da cabeça do poço. A composição LP foi invertida utilizando-se um misturador em linha de estágio único no campo, e uma amostra da solução polimérica aquosa foi obtida a partir da cabeça do poço. A inundação de polímero foi executada a 0,5 ml/min no arenito (1.4D).

[0047] A Figura 30 mostra os resultados de um teste de razão de filtro realizado utilizando-se amostras de solução polimérica aquosa a 1800 ppm obtidas a partir da cabeça do poço. O teste da taxa de filtragem foi realizado utilizando-se um filtro de 1,2 mícron a 1 bar.

[0048] A Figura 31 é um gráfico das medições de viscosidade capilar a partir de uma aplicação de campo offshore, mostrando o efeito de alterações na taxa de fluxo nas medições do viscosímetro de bobina, recolhidas a partir da cabeça do poço. Para estimar a viscosidade das amostras, a queda de pressão foi medida através de tubos helicoidais no aparelho de inundação de testemunho e nos dados.

[0049] A Figura 32 é um gráfico mostrando a relação de Darcy-Weisbach em um misturador em linha de estágio único. O gráfico mostra a correlação entre a queda de pressão e a taxa de fluxo, e a inclinação indica o fator de atrito de Darcy no respectivo sistema.

[0050] A Figura 33 é um gráfico do fator de atrito de Darcy versus o coeficiente de Reynolds para misturadores em linha de etapa única de 2”D e 3”D. O fator de atrito de Darcy no fluxo de tubos lisos é marcado como linha de base.

[0051] A Figura 34A é um gráfico da energia específica de mistura (SME) versus a razão de filtro com solução de polímero HPAM em pó, utilizando um filtro de 5 mícron.

[0052] A Figura 34B é um gráfico da energia específica de mistura (SME) versus a razão de filtro com solução de polímero HPAM em pó, utilizando um filtro de 1,2 mícron.

[0053] A Figura 35 é um gráfico da energia de mistura específica (SME) versus a viscosidade com solução de polímero HPAM em pó: polímero de 1000 ppm em água do mar sintética

[0054] A Figura 36A é um teste de sensibilidade realizado utilizando-se uma solução de polímero em pó. A taxa de filtragem é plotada como uma função da velocidade de mistura.

[0055] A Figura 36B é um teste de sensibilidade realizado utilizando-se uma solução de polímero em pó. A taxa de filtragem é representada em função do tempo de hidratação da mistura.

[0056] A Figura 37 é uma ilustração esquemática de um exemplo de sistema submarino de mistura de polímeros.

[0057] A Figura 38 é uma ilustração esquemática de um exemplo de sistema submarino de mistura de polímeros.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0058] São providos aqui métodos para preparar soluções poliméricas aquosas que compreendem a combinação de uma composição polimérica líquida (LP) com um fluido aquoso em um processo de mistura de etapa única. Além disso, são providos métodos de utilização dessas soluções poliméricas aquosas em operações de petróleo e gás, incluindo recuperação avançada de petróleo (EOR).

[0059] O termo “recuperação avançada de petróleo” se refere a técnicas para aumentar a quantidade de petróleo não refinado (por exemplo, petróleo bruto) que pode ser extraído de um reservatório de petróleo (por exemplo, um campo de petróleo). Usando a EOR, 40-60% do petróleo original do reservatório pode normalmente ser extraído em comparação com apenas 20-40% usando a recuperação primária e secundária (por exemplo, por injeção de água ou injeção de gás natural). A recuperação avançada de petróleo também pode ser referida como recuperação melhorada de petróleo ou recuperação terciária de petróleo (em oposição à recuperação primária e secundária). Exemplos de operações de EOR incluem, por exemplo, injeção de gás miscível (que inclui, por exemplo, inundação de dióxido de carbono), injeção química (algumas vezes referida de recuperação avançada de petróleo por injeção química (CEOR) e que inclui, por exemplo, inundação de polímero, inundação alcalina, inundação de tensoativo, operações de controle de conformidade, bem como combinações das mesmas, como inundação de polímero alcalino ou inundação de polímero de tensoativo alcalino), injeção microbiana e recuperação térmica (que inclui, por exemplo, vapor cíclico, alagamento de vapor e combustão in situ). Em algumas modalidades, a operação de EOR pode incluir uma operação de inundação de polímero (P), uma operação de inundação de polímero alcalino (AP), uma operação de inundação de polímero tensoativo (SP), uma operação de inundação com polímero tensoativo alcalino (ASP), operação de controle de conformidade, ou qualquer combinação destas. Neste documento, os termos “operação” e “aplicação” podem ser usados como intercambiáveis, como em operações de EOR ou aplicações de EOR.

[0060] Para os fins desta divulgação, incluindo o quadro reivindicatório, a razão de filtro (FR) pode ser determinada utilizando-se um filtro de 1,2 mícron a 15 psi (mais ou menos 10% de 15 psi) à temperatura ambiente (por exemplo, 25 °C). O filtro de 1,2 mícron pode ter um diâmetro de 47 mm ou 90 mm, e a razão de filtro pode ser calculada como a razão do tempo para filtrar 180 a 200 ml da solução de polímero invertido dividido pelo tempo para filtrar 60 a 80 ml de a solução de polímero invertido.

[0061] Para os fins desta divulgação, incluindo as reivindicações, é necessário que a solução de polímero invertido apresente uma razão de filtro de 1,5 ou inferior.

[0062] A formação de soluções poliméricas aquosas a partir de uma composição LP (por exemplo, por inversão de uma composição LP tal como um polímero de emulsão inversa) pode ser desafiadora. Para utilização em muitas aplicações, é necessária a inversão rápida e completa da composição polimérica de emulsão inversa. Por exemplo, para muitas aplicações, são necessárias uma inversão e dissolução rápidas e contínuas (por exemplo, inversão completa e dissolução em cinco minutos ou menos). Para certas aplicações, incluindo muitas aplicações de petróleo e gás, pode ser desejável formar completamente uma solução polimérica aquosa (por exemplo, para inverter e dissolver a emulsão ou LP para uma concentração final de 500 a 5000 ppm) em um sistema em linha em um curto período de tempo (por exemplo, menos de cinco minutos).

[0063] Para certas aplicações, incluindo muitas aplicações de recuperação avançada de petróleo (EOR), pode ser desejável que a solução polimérica aquosa flua através de uma formação contendo hidrocarbonetos sem obstruir a formação. O tamponamento da formação pode retardar ou inibir a produção de petróleo. Esta é uma preocupação especialmente grande no caso de formações contendo hidrocarbonetos que têm uma permeabilidade relativamente baixa antes da recuperação do petróleo terciário.

[0064] Um teste comumente usado para determinar o desempenho de uma solução polimérica aquosa em tais condições envolve a medição do tempo necessário para que determinados volumes/concentrações de solução fluam através de um filtro, comumente chamado de quociente de filtragem ou razão de filtro (FR). Por exemplo, a patente n° US 8.383.560 descreve um método de teste de razão de filtro que mede o tempo gasto por determinados volumes de uma solução contendo 1000 ppm de polímero ativo para fluir através de um filtro. A solução está contida em uma célula pressurizada a 2 bar e o filtro tem um diâmetro de 47 mm e um tamanho de poro de 5 mícrons. Os tempos necessários para se obter 100 ml (t100 ml), 200 ml (t200 ml) e 300 ml (t300 ml) de filtrado foram medidos. Estes valores foram usados para calcular a FR, expressa pela fórmula abaixo:

[0065] A FR geralmente representa a capacidade da solução de polímero para tamponar o filtro para dois volumes equivalentes consecutivos. Geralmente, uma FR menor indica melhor desempenho. A Patente US 8.383.560, que é incorporada ao presente documento por referência, explica que uma FR desejável utilizando este método é inferior a 1,5.

[0066] No entanto, as composições poliméricas, que fornecem resultados desejáveis utilizando este método de teste, não necessariamente fornecem um desempenho aceitável no campo. Em particular, muitos polímeros que têm uma FR (usando um filtro de 5 mícrons) menor que 1,5 apresentam baixa injetividade - isto é, quando injetados em uma formação, tendem a obstruir a formação, retardando ou inibindo a produção de petróleo. Um método de teste modificado da razão de filtro usando um tamanho de poro menor (ou seja, o mesmo método de teste de razão de filtro, exceto pelo fato de que o filtro acima é substituído por um filtro com um diâmetro de 47 mm e um tamanho de poro de 1,2 mícron) e uma pressão mais baixa (15 psi) fornece um melhor método de triagem.

[0067] Os métodos aqui descritos podem produzir soluções poliméricas aquosas apresentando uma FR, utilizando-se o filtro de 1,2 mícron, de 1,5 ou menos por meio de processos eficientes de mistura de estágio único. Em testes de campo, estas composições podem apresentar uma injetividade melhorada em relação a composições poliméricas comercialmente disponíveis - incluindo outras composições poliméricas tendo uma FR (utilizando-se um filtro de 5 mícrons) de menos de 1,5. Como tal, as soluções poliméricas aquosas preparadas pelos métodos aqui descritos são adequadas para utilização em uma variedade de aplicações de petróleo e gás, incluindo EOR.

Composições LP

[0068] São providos aqui métodos para preparar soluções poliméricas aquosas que compreendem a combinação de uma composição polimérica líquida (LP) com um fluido aquoso em um processo de mistura de etapa única. Os métodos aqui descritos podem ser utilizados em conjunto com uma variedade de composições LP adequadas. Neste documento, o termo "composição polimérica líquida (LP)” é utilizado para se referir genericamente a composições poliméricas que são bombeáveis e/ou fluidas, de modo a serem compatíveis com os processos de mistura de estágio único aqui descritos.

[0069] Em alguns exemplos, a composição LP pode compreender uma suspensão polimérica substancialmente anidra compreendendo um polímero em pó com um peso molecular médio de 0,5 a 30 milhões de Daltons suspensos em um transportador com um HLB maior que ou igual a 8. Nessas suspensões poliméricas, o polímero em pó e o transportador podem estar presentes na suspensão polimérica substancialmente anidra a uma proporção em peso de 20:80 a 80:20 (por exemplo, a uma proporção em peso de 30:70 a 70:30, ou a uma proporção em peso de 40:60 a 60:40). O transportador pode compreender pelo menos um tensoativo. Em alguns casos, o transportador pode ser solúvel em água. Em alguns casos, o transportador pode ser solúvel em água e solúvel em óleo.

[0070] As composições LP desse tipo são conhecidas no estado da técnica, e são discutidas em mais detalhes nos seguintes casos em que a Chevron USA Inc. é cessionária: Publicações de Pedido de Patente dos EUA de números 2016/0122622, 2016/0122623, 2016/0122624 e 2016/0122626, cada um dos quais é incorporado a este documento por referência em sua totalidade. Outras composições LP adequadas incluem composições descritas, por exemplo, na SPE 179657 intitulada “Permeability Reduction Due to use of Liquid Polymers and Development of Remediation Options” (Redução da permeabilidade em razão do uso de polímeros líquidos e desenvolvimento de opções de remediação", por Dwarakanath et al. (Simpósio da SPE sobre IOR, em Tulsa, 2016), que é incorporado a este por referência em sua totalidade.

[0071] Em algumas destas modalidades, o polímero em pó para utilização na suspensão é selecionado ou adaptado de acordo com as características do reservatório para tratamento com EOR, tais como permeabilidade, temperatura e salinidade. Exemplos de polímeros em pó adequados incluem biopolímeros tais como os polissacárideos. Por exemplo, os polissacárideos podem ser goma xantana, escleroglucana, goma guar, uma mistura destes (por exemplo, quaisquer modificações destes, tal como uma cadeia modificada) etc. De fato, a terminologia “misturas destes” ou “combinações destes” pode incluir “modificações destes” neste documento. Exemplos de polímeros sintéticos em pó adequados incluem poliacrilamidas. Exemplos de polímeros em pó adequados incluem polímeros sintéticos tais como poliacrilamidas parcialmente hidrolisadas (HPAMs ou PHPAs) e polímeros associativos (APs) hidrofobicamente modificados. Também são incluídos copolímeros de poliacrilamida (PAM) e um ou ambos dentre o ácido sulfônico 2- acrilamido 2-metilpropano (e/ou sal de sódio) comumente referido como AMPS (também mais genericamente conhecido como ácido acrilamido terc-butil sulfônico ou ATBS), N-vinil pirrolidona (NVP) e o sintético baseado em NVP podem ser polímeros únicos, co- ou terpolímeros. Em uma modalidade, o polímero sintético em pó é ácido poliacrílico (PAA). Em uma modalidade, o polímero sintético em pó é álcool polivinílico (PVA). Copolímeros podem ser feitos de qualquer combinação ou mistura acima, por exemplo, uma combinação de NVP e ATBS.

[0072] Em algumas modalidades, o transportador pode compreender uma mistura de tensoativos (por exemplo, um tensoativo e um ou mais cotensoativos, tal como uma mistura de tensoativos não iônicos e aniônicos). Exemplos de tensoativos adequados incluem tensoativos etoxilados, nonilfenóis etoxilados, álcoois etoxilados, sulfonatos de olefinas internas, sulfonatos de olefina isomerizada, alquil-arilsulfonatos, álcool (C10 a C17) alcoxi-sulfatos, [alcoxi]carboxilatos de álcool-éter, [alcoxi]sulfatos de álcool éter, sulfonato de alquila, sulfonatos de α-olefina (AOS), sulfossuccinatos de di- hexilo, sulfatos de alquilpolialcoxi, tensoativos anfotéricos sulfonados e misturas destes.

[0073] Em algumas modalidades, o transportador pode ainda compreender um cossolvente (por exemplo, um álcool, um éter glicol ou uma combinação destes). Em alguns casos, o cossolvente pode compreender um etoxilato de álcool (-EO-); um alcoxilato de álcool (-PO-EO-); um alquil poliglicol éter; um alquil fenol etoxilado; um éter butílico de etilenoglicol (EGBE); um éter butílico de dietilenoglicol (DGBE); um éter butílico de trietilenoglicol (TGBE); um éter nonilfenílico de polioxietileno, ou uma mistura destes. Em alguns casos, o cossolvente pode compreender um álcool selecionado dentre o grupo de álcool isopropílico (IPA), álcool isobutílico (IBA) e álcool butílico secundário (SBA).

[0074] Em algumas modalidades, o transportador pode incluir um tensoativo iônico, tensoativo não-iônico, tensoativo aniônico, tensoativo catiônico, tensoativo anfotérico, cetonas, ésteres, éteres, éteres de glicol, ésteres de glicol éter, lactamas, ureias cíclicas, álcoois, hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos alifáticos, hidrocarbonetos alicíclicos, nitroalcanos, hidrocarbonetos insaturados, halocarbonetos, sulfonatos de alquil-aril (AAS), sulfonatos a-olefina (AOS), sulfonatos de olefina interna (IOS), sulfatos de álcool-éter derivados de álcoois Ci2-C2o propoxilados, álcoois etoxilados, misturas de um álcool e um álcool etoxilado, misturas de tensoativos aniônicos e catiônicos, tensoativos disulfonados, polissulfonatos de éter aromático, sulfonatos de olefina isomerizada, sulfonatos de alquil aril, alcoxi sulfatos de álcool médio (C10 a C17), [alcoxi]carboxilatos de álcool-éter, [alcoxi]sulfatos de álcool-éter, aminas primárias, aminas secundárias, aminas terciárias, cátions quaternários de amônio, tensoativos catiônicos que sejam ligados a um grupo terminal sulfonato ou carboxilato, álcoois alcóxi de alquil-aril, álcoois alcóxi de alquil, ésteres alquílicos alcoxilados, alquil poliglicosídeos, compostos de alcóxi etoxietanol, isobutoxi etoxietanol ("iBDGE"), n-pentoxi etoxietanol ("n-PDGE"), 2- metilbutoxi etoxietanol ("2-MBDGE") metilbutoxi etoxietanol ("3-MBDGE"), (3,3- dimetilbutoxi etoxietanol ("3,3-DMBDGE"), ciclohexilmetileneoxi etoxietanol (doravante "CHMDGE"), 4-metilpent-2-oxi etoxietanol ("MIBCDGE"), n-hexoxi etoxietanol (doravante "n-HDGE"), etoxietanol 4-metilpentoxi ("4-MPDGE"), butoxietanol, propoxietanol, hexoxietanol, isoproproxi 2-propanol, butoxi 2-propanol, propoxi butoxi 2-propanol, 2-propanol terciário, etoxietanol, etoxibutoxi-etanol, etoxipropoxi-etanol, hexoxietoxi-etanol, metoxietanol, metoxi 2-propanol e etoxietanol, n-metil-2-pirrolidona, dimetil-etileno-ureia e suas misturas.

[0075] "Substancialmente anidroso", como utilizado neste documento, se refere a uma suspensão polimérica que contém apenas uma quantidade vestigial de água. "Quantidade vestigial" significa que não há uma quantidade detectável de água em uma modalidade; uma quantidade menor ou igual a 3% em peso em outra modalidade; e contendo uma quantidade menor ou igual a qualquer uma dentre 2,5%, 2%, 1%, 0,9%, 0,8%, 0,7%, 0,6%, 0,5%, 0,4%, 0,3%, 0,2%, 0,1%, 0,05% ou 0,01% de água em várias modalidades. Uma referência a "suspensão polimérica" se refere a uma suspensão polimérica substancialmente anidra.

[0076] Em outros exemplos, as composições LP podem compreender um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) dispersos ou emulsionados em um ou mais líquidos hidrofóbicos. Em algumas modalidades, as composições LP podem ainda compreender um ou mais tensoativos emulsionantes e um ou mais tensoativos inversores. Em algumas modalidades, as composições LP podem ainda compreender uma pequena quantidade de água. Por exemplo, as composições LP podem ainda compreender menos de 10% em peso (por exemplo, menos de 5% em peso, menos de 4% em peso, menos de 3% em peso, menos de 2,5% em peso, menos de 2% em peso, ou menos de 1% em peso) de água, com base no peso total de todos os componentes da composição LP. Em certas modalidades, as composições LP podem ser isentas de água ou substancialmente isentas de água (ou seja, a composição pode incluir menos de 0,5% em peso de água, com base no peso total da composição). As composições LP podem opcionalmente incluir um ou mais componentes adicionais que não diminuem substancialmente o desempenho ou a atividade desejadas da composição. Será compreendido por um versado na técnica como formular apropriadamente a composição LP para prover as características ou propriedades necessárias ou desejadas.

[0077] Em algumas modalidades, a composição LP pode compreender um ou mais líquidos hidrofóbicos com um ponto de ebulição de pelo menos 100 °C; pelo menos 39% em peso de um ou mais copolímeros sintéticos (por exemplo, (co)polímeros de acrilamida); um ou mais tensoativos emulsionantes; e um ou mais tensoativos inversores.

[0078] Em algumas modalidades, a composição LP pode compreender um ou mais líquidos hidrofóbicos com um ponto de ebulição de pelo menos 100 °C; pelo menos 39% em peso de partículas de um ou mais (co)polímeros de acrilamida; um ou mais tensoativos emulsionantes; e um ou mais tensoativos inversores. Em certas modalidades, quando a composição é totalmente invertida em um fluido aquoso, a composição provê uma solução polimérica aquosa com uma razão de filtro (FR) (filtro de 1,2 micrómetro) de 1,5 ou menos. Em certas modalidades, a solução polimérica aquosa pode compreender de 500 a 5000 ppm (por exemplo, de 500 a 3000 ppm) de polímero ativo, e possui uma viscosidade de pelo menos 20 cP a 30 °C.

[0079] Por exemplo, as composições LP podem ainda compreender menos de 10% em peso (por exemplo, menos de 7% em peso, menos de 5% em peso, menos de 4% em peso, menos de 3% em peso, menos de 2,5% em peso, menos de 2% em peso ou menos de 1% em peso) de água antes da combinação com o fluido aquoso, com base no peso total de todos os componentes da composição LP. Em certas modalidades, a composição LP, antes da combinação com o fluido aquoso, compreende de 1% a 10% de água em peso, ou de 1% a 5% de água em peso, com base na quantidade total de todos os componentes da composição.

[0080] Em algumas modalidades, a viscosidade da solução (SV) de uma solução a 0,1% da composição LP pode ser superior a 3,0 cP, ou superior a 5 cP, ou superior a 7 cP. A SV da composição LP pode ser selecionada, pelo menos em parte, com base na concentração ativa pretendida da solução polimérica aquosa, para prover características de desempenho desejadas na solução polimérica aquosa. Por exemplo, em certas modalidades onde a solução de polimérica aquosa pretende ter uma concentração de aproximadamente 2000 ppm, é desejável que a SV de uma solução a 0,1% da composição LP esteja na faixa de 7,0 a 8,6, pois, nesse nível, a solução polimérica aquosa possui as propriedades desejadas de viscosidade e FR de 1,2. Uma composição de polímero líquido com uma faixa de SV inferior ou superior pode ainda proporcionar resultados desejáveis, mas pode requerer a alteração da concentração ativa da solução polimérica aquosa para alcançar as propriedades desejadas de viscosidade e FR de 1,2. Por exemplo, se a composição de polímero líquido possuir uma faixa de SV inferior, pode ser desejável aumentar a concentração ativa da solução polimérica aquosa.

[0081] Em algumas modalidades, a composição LP pode compreender um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) dispersos em um ou mais líquidos hidrofóbicos. Nessas modalidades, a composição LP pode compreender pelo menos 39% em peso de polímero (por exemplo, pelo menos 40% em peso, pelo menos 45% em peso, pelo menos 50% em peso, pelo menos 55% em peso, pelo menos 60% em peso, pelo menos 65% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 75% em peso), com base na quantidade total de todos os componentes da composição. Em algumas modalidades, a composição LP pode compreender 80% em peso ou menos de polímero (por exemplo, 75% em peso ou menos, 70% em peso ou menos, 65% em peso ou menos, 60% em peso ou menos, 55% em peso ou menos, 50% em peso ou menos, 45% em peso ou menos, ou 40% em peso ou menos), com base na quantidade total de todos os componentes da composição.

[0082] Nessas modalidades, a composição LP pode compreender uma quantidade de polímero que varia de qualquer um dentre os valores mínimos descritos até qualquer um dentre os valores máximos descritos acima. Por exemplo, em algumas modalidades, a composição LP pode compreender de 39% a 80% em peso de polímero (por exemplo, de 39% a 60% em peso de polímero, ou de 39% a 50% em peso de polímero), com base no peso total da composição.

[0083] Em algumas modalidades, a composição LP pode compreender um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) emulsionados em um ou mais líquidos hidrofóbicos. Nessas modalidades, a composição LP pode compreender pelo menos 10% de polímero em peso (por exemplo, pelo menos 15% em peso, pelo menos 20% em peso, pelo menos 25% em peso, ou pelo menos 30% em peso), com base na quantidade total de todos os componentes da composição. Em algumas modalidades, a composição LP pode compreender menos de 38% em peso de polímero (por exemplo, menos de 35% em peso, menos de 30% em peso, menos de 25% em peso, menos de 20% em peso, ou menos de 15% em peso), com base na quantidade total de todos os componentes da composição.

[0084] Nessas modalidades, a composição LP pode compreender uma quantidade de polímero que varia de qualquer um dentre os valores mínimos descritos até qualquer um dentre os valores máximos descritos acima. Por exemplo, em algumas modalidades, a composição LP pode compreender de 10% a 38% em peso de polímero (por exemplo, de 10% a 35% em peso de polímero, de 15% a 30% em peso de polímero, de 15% a 35% em peso polímero, de 15% a 38% em peso de polímero, de 20% a 30% em peso de polímero, de 20% a 35% em peso de polímero, ou de 20% a 38% em peso de polímero), com base no peso total da composição. Líquido hidrofóbico

[0085] Em algumas modalidades, a composição LP pode incluir um ou mais líquidos hidrofóbicos. Em alguns casos, o um ou mais líquidos hidrofóbicos podem ser líquidos hidrofóbicos orgânicos. Em algumas modalidades, o um ou mais líquidos hidrofóbicos têm, cada um, um ponto de ebulição de pelo menos 100 °C (por exemplo, pelo menos 135 °C, ou pelo menos 180 °C). Se o líquido orgânico tiver um intervalo de ebulição, o termo “ponto de ebulição” se refere ao limite inferior do intervalo de ebulição.

[0086] Em algumas modalidades, o um ou mais líquidos hidrofóbicos podem ser hidrocarbonetos alifáticos, hidrocarbonetos aromáticos, ou suas misturas. Exemplos de líquidos hidrofóbicos incluem, mas não se limitam a, solventes imiscíveis em água tais como hidrocarbonetos de parafina, hidrocarbonetos de nafteno, hidrocarbonetos aromáticos, olefinas, óleos, tensoativos estabilizantes e suas misturas. Os hidrocarbonetos de parafina podem ser hidrocarbonetos de parafina saturados, lineares ou ramificados. Exemplos de hidrocarbonetos aromáticos adequados incluem, mas não se limitam a, tolueno e xileno. Em certas modalidades, o líquido hidrofóbico pode compreender um óleo, por exemplo, um óleo vegetal, tal como óleo de soja, óleo de colza, óleo de canola ou uma combinação destes, e qualquer outro óleo produzido a partir das sementes de qualquer uma dentre diversas variedades da planta de colza.

[0087] Em algumas modalidades, a quantidade do um ou mais líquidos hidrofóbicos na emulsão inversa ou composição LP é de 20% a 60%, de 25% a 54%, ou de 35% a 54% em peso, com base na quantidade total de todos os componentes da composição LP.

(Co)polímeros sintéticos

[0088] Em algumas modalidades, a composição LP inclui um ou mais (co)polímeros sintéticos, tal como um ou mais (co)polímeros contendo acrilamida. Como utilizado neste documento, os termos "polímero", "polímeros", "polimérico", e termos similares são usados no seu sentido convencional, como entendido por um versado na técnica e, portanto, podem ser usados aqui para se referir ou descrever uma molécula grande (ou grupo de tais moléculas) que contenha unidades recorrentes. Os polímeros podem ser formados de várias maneiras, incluindo por polimerização de monômeros e/ou modificando-se quimicamente uma ou mais unidades recorrentes de um polímero precursor. Um polímero pode ser um "homopolímero" compreendendo unidades recorrentes substancialmente idênticas formadas por, por exemplo, polimerização de um monômero particular. Um polímero também pode ser um “copolímero” compreendendo duas ou mais unidades recorrentes diferentes formadas, por exemplo, pela copolimerização de dois ou mais monômeros diferentes, e/ou modificando-se quimicamente uma ou mais unidades recorrentes de um polímero precursor. O termo "terpolímero" pode ser usado aqui para se referir a polímeros contendo três ou mais unidades recorrentes diferentes. O termo "polímero", como utilizado neste documento, se destina a incluir tanto a forma ácida do polímero como os seus vários sais.

[0089] Em algumas modalidades, o um ou mais (co)polímeros sintéticos podem ser um polímero útil para aplicações de recuperação avançada de petróleo. O termo “recuperação avançada de petróleo” ou “EOR” (também conhecido como recuperação terciária de petróleo), se refere a um processo para produção de hidrocarbonetos no qual um fluido aquoso de injeção compreendendo pelo menos um polímero solúvel em água é injetado em uma formação contendo hidrocarbonetos.

[0090] Em algumas modalidades, o um ou mais (co)polímeros sintéticos compreendem (co)polímeros sintéticos solúveis em água. Exemplos de (co)polímeros sintéticos adequados incluem polímeros acrílicos, tais como ácidos poliacrílicos, ésteres de ácido poliacrílico, ésteres acrílicos parcialmente hidrolisados, ácidos poliacrílicos substituídos tais como ácido polimetacrílico e ésteres de ácido polimetacrílico, poliacrilamidas, poliacrilamidas parcialmente hidrolisadas e derivados de poliacrilamida tais como ácido butil sulfônico terciário de acrilamida (ATBS); copolímeros de ácidos carboxílicos insaturados, tais como ácido acrílico ou ácido metacrílico, com olefinas tais como etileno, propileno e butileno e seus óxidos; polímeros de ácidos dibásicos insaturados e anidridos, tais como o anidrido maleico; polímeros vinílicos, tais como álcool polivinílico (PVA) ,N-vinilpirrolidona e sulfonato de poliestireno; e copolímeros dos mesmos, tais como copolímeros destes polímeros com monômeros, tais como etileno, propileno, estireno, metilestireno e óxidos de alquileno. Em algumas modalidades, o um ou mais (co)polímeros sintéticos podem compreender ácido poliacrílico (PAA), poliacrilamida (PAM), ácido butil sulfônico terciário de acrilamida (ATBS) (ou AMPS, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico), N-vinilpirrolidona (NVP), álcool polivinílico (PVA) ou uma mistura ou copolímero de qualquer um destes polímeros. Copolímeros podem ser feitos de qualquer combinação ou mistura acima, por exemplo, uma combinação de NVP e ATBS. Em certos exemplos, o um ou mais (co)polímeros sintéticos podem compreender ácido butil sulfônico terciário de acrilamida (ATBS) (ou AMPS, ácido 2- acrilamido-2-metilpropano sulfônico) ou um copolímero deste.

[0091] Em algumas modalidades, o um ou mais (co)polímeros sintéticos podem compreender (co)polímeros de acrilamida. Em algumas modalidades, os um ou mais (co)polímeros de acrilamida compreendem (co)polímeros de acrilamida solúveis em água. Em várias modalidades, os (co)polímeros de acrilamida compreendem pelo menos 30% em peso, ou pelo menos 50% em peso de unidades de acrilamida em relação à quantidade total de todas as unidades monoméricas no (co)polímero.

[0092] Opcionalmente, os (co)polímeros de acrilamida podem compreender, além de acrilamida, pelo menos um comonômero adicional. Em modalidades exemplares, o (co)polímero de acrilamida pode compreender menos de cerca de 50%, ou menos de cerca de 40%, ou menos de cerca de 30%, ou menos de cerca de 20% em peso de pelo menos um comonômero adicional. Em algumas modalidades, o comonômero adicional pode ser um comonômero solúvel em água, etilenicamente insaturado, em particular monoetilenicamente insaturado. Comonômeros solúveis em água adicionais adequados incluem comonômeros que são miscíveis com água em qualquer proporção, mas é suficiente que os monômeros se dissolvam suficientemente em uma fase aquosa para copolimerizar com acrilamida. Em alguns casos, a solubilidade de tais monômeros adicionais em água à temperatura ambiente pode ser de pelo menos 50 g/l (por exemplo, pelo menos 150 g/l, ou pelo menos 250 g/l).

[0093] Outros comonômeros solúveis em água adequados podem compreender um ou mais grupos hidrofílicos. Os grupos hidrofílicos podem ser, por exemplo, grupos funcionais que compreendam um ou mais átomos selecionados dentre o grupo de átomos O, N, S e P. Exemplos de tais grupos funcionais incluem grupos carbonilo >C- O, grupos éter -O-, em particular grupos de óxido de polietileno -(CH2-CH2-O-)n-, em que n é preferivelmente um número de 1 a 200, grupos hidroxi -OH, grupos éster - C(O)O-, grupos amino primários, secundários ou terciários, grupos amônio, grupos amida -C(O)-NH- ou grupos ácidos tais como grupos carboxilo -COOH, grupos ácido sulfônico -SO3H, grupos ácido fosfônico -PO3H2 ou grupos ácido fosfórico -OP(OH)3.

[0094] Exemplos de comonômeros monoetilenicamente insaturados compreendendo grupos ácidos incluem monômeros compreendendo grupos -COOH, tais como ácido acrílico ou ácido metacrílico, ácido crotônico, ácido itacônico, ácido maleico ou ácido fumárico, monômeros compreendendo grupos ácido sulfônico, tais como ácido vinilsulfônico, ácido alilsulfônico, ácido 2 -acrilamido-2- metilpropanosulfônico, ácido 2-metacrilamido-2-metilpropanosulfônico, ácido 2- acrilamidobutanossulfônico, ácido 3-acrilamido-3- metilbutanossulfônico ou ácido 2- acrilamido-2,4,4-trimetilpentanossulfônico ou monômeros compreendendo grupos ácido fosfônico, tais como ácido vinilfosfônico, ácido alilfosfônico, ácidos N- (met)acrilamidoalquilfosfônicos ou ácidos (met)acriloiloxialquil-fosfônicos. Evidentemente, os monômeros podem ser usados como sais.

[0095] Os grupos -COOH em copolímeros de poliacrilamida podem não apenas ser obtidos por copolimerização de amida acrílica e monômeros compreendendo grupos -COOH, mas também por hidrólise de derivados de grupos -COOH após a polimerização. Por exemplo, os grupos amida -CO-NH2 de acrilamida podem ser hidrolisados, produzindo assim grupos -COOH.

[0096] Também devem ser mencionados os respectivos derivados de acrilamida, tais como, por exemplo, N-metil (met)acrilamida, N, N'-dimetil (met)acrilamida, e N- metilolacrilamida, derivados de N-vinila, tais como N-vinilformamida, N-vinilacetamida, N-vinilpirrolidona ou N-vinilcaprolactama, e ésteres de vinila, tais como formato de vinila ou acetato de vinila. Os derivados de N-vinila podem ser hidrolisados após polimerização em unidades de vinilamina, e os ésteres de vinila em unidades de álcool vinílico.

[0097] Outros exemplos de comonômeros incluem monômeros compreendendo grupos hidroxi e/ou éter, tais como, por exemplo, hidroxietil(met)acrilato, hidroxipropil (met)acrilato, álcool de alila, hidroxivinil-etil-éter, hidroxil-vinil-propil-éter, hidroxivinil- butil-éter ou (met)acrilatos de polietilenóxido.

[0098] Outros exemplos de comonômeros são monômeros com grupos amônio, ou seja, monômeros com grupos catiônicos. Exemplos compreendem sais de propilacrilamidas de 3-trimetilamônio ou etil(met)acrilatos de 2-trimetilamônio, por exemplo, os cloretos correspondentes, tais como 3- dimetilamôniopropil(met)acrilamida (DIMAPAQUAT) e cloreto de metacrilato de etila de 2-trimetilamônio (MADAME-QUAT).

[0099] Outros exemplos de monômeros monoetilenicamente insaturados incluem monômeros que podem causar a associação hidrofóbica dos (co)polímeros. Tais monômeros compreendem, além do grupo etilênico e de uma parte hidrofílica, também uma parte hidrofóbica. Tais monômeros são divulgados, por exemplo, no documento WO 2012/069477, que é incorporado a este por referência em sua totalidade.

[0100] Outros exemplos de comonômeros incluem acrilamidas de N-alquila e acrilamidas quaternárias de N-alquila, em que o grupo alquila compreende, por exemplo, um grupo alquila C2-C28.

[0101] Em certas modalidades, cada um dentre o um ou mais dos (co)polímeros de acrilamida pode compreender opcionalmente monômeros de reticulação, ou seja, monômeros compreendendo mais de um grupo polimerizável. Em certas modalidades, o um ou mais (co)polímeros de acrilamida podem opcionalmente compreender monômeros de reticulação em uma quantidade inferior a 0,5%, ou 0,1%, em peso, com base na quantidade de todos os monômeros.

[0102] Em uma modalidade, cada um dentre o um ou mais (co)polímeros de acrilamida compreende pelo menos um comonômero monoetilenicamente insaturado compreendendo grupos ácidos, por exemplo, monômeros que compreendem pelo menos um grupo selecionado dentre -COOH, -SO3H ou -PO3H2. Exemplos de tais monômeros incluem, mas não se limitam a, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido vinilsulfônico, ácido alilsulfônico ou ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, em particular preferencialmente ácido acrílico e/ou ácido 2-acrilamido-2- metilpropanossulfônico e, mais preferencialmente, ácido acrílico ou seus sais. A quantidade de tais comonômeros compreendendo grupos ácidos pode ser de 0,1% a 70%, de 1% a 50%, ou de 10% a 50% em peso com base na quantidade de todos os monômeros.

[0103] Em uma modalidade, cada um dentre o um ou mais (co)polímeros de acrilamida compreende de 50% a 90% em peso de unidades de acrilamida e de 10% a 50% em peso de unidades de ácido acrílico e/ou de seus respectivos sais, com base no peso total de todos os monômeros que compõem o copolímero. Em uma modalidade, cada um dentre o um ou mais (co)polímeros de acrilamida compreende de 60% a 80% em peso de unidades de acrilamida e de 20% a 40% em peso de unidades de ácido acrílico, com base no peso total de todos os monômeros que constituem o copolímero.

[0104] Em algumas modalidades, o um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, o um ou mais (co)polímeros de acrilamida) são na forma de partículas, que são dispersas na emulsão ou LP. Em algumas modalidades, as partículas de um ou mais (co)polímeros sintéticos podem ter um tamanho médio de partícula de 0,4 μm a 5 μm, ou de 0,5 μm a 2 μm. O tamanho médio de partícula se refere ao valor d50 da distribuição de tamanho de partícula (média numérica), conforme medida pela análise de difração a laser.

[0105] Em algumas modalidades, o um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) podem ter um peso molecular médio (Mw) entre 5.000.000 g/mol e 30.000.000 g/mol; de 10.000.000 g/mol a 25.000.000 g/mol; ou de 15.000.000 g/mol a 25.000.000 g/mol.

[0106] Em algumas modalidades, a composição LP pode compreender um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) dispersos em um ou mais líquidos hidrofóbicos. Nessas modalidades, a quantidade do um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) na composição LP pode ser de pelo menos 39% em peso, com base no peso total da composição. Em algumas dessas modalidades, a quantidade do um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) na composição LP pode ser de 39% a 80% em peso, ou de 40% a 60% em peso, ou de 45% a 55% em peso, com base na quantidade total de todos os componentes da composição (antes da diluição). Em algumas modalidades, a quantidade do um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) na composição LP é de 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, ou superior, em peso, com base na quantidade total de todos os componentes da composição (antes da diluição).

[0107] Em algumas modalidades, a composição LP pode compreender um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) emulsionados em um ou mais líquidos hidrofóbicos. Nessas modalidades, a quantidade do um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) na composição LP pode ser inferior a 38% em peso, inferior a 35% em peso, ou inferior a 30% em peso com base no peso total da composição. Em algumas dessas modalidades, a quantidade do um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) na composição LP pode ser de 10% a 35% em peso, de 10% a 38% em peso, de 15% a 30% em peso, de 15% a 38% em peso, de 20% a 38% em peso, ou de 20% a 30% em peso, com base na quantidade total de todos os componentes da composição (antes da diluição). Em algumas modalidades, a quantidade do um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) na composição LP é de 38%, 37%, 36%, 35%, 34%, 33%, 32%, 31%, 30%, 29%, 28%, 27%, 26%, 25%, 24%, 23%, 22%, 21%, 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, ou menos, em peso, com base na quantidade total de todos os componentes da composição (antes da diluição).

Tensoativos emulsionantes

[0108] Em algumas modalidades, a composição LP pode incluir um ou mais tensoativos emulsionantes. Em algumas modalidades, o um ou mais tensoativos emulsionantes são tensoativos capazes de estabilizar emulsões de água em óleo. Entre outras coisas, os tensoativos emulsionantes na emulsão diminuem a tensão interfacial entre a água e o líquido imiscível em água, de modo a facilitar a formação de uma emulsão polimérica de água em óleo. É conhecido, no estado da técnica, descrever a capacidade dos agentes tensoativos para estabilizar emulsões de água em óleo ou emulsões de óleo em água utilizando o chamado "valor HLB" (equilíbrio hidrofílico-lipofílico). O valor HLB geralmente é um número de 0 a 20. Em tensoativos com um baixo valor HLB, as partes lipofílicas da molécula predominam e, consequentemente, eles são geralmente bons emulsionantes de água em óleo. Em tensoativos com um valor HLB elevado, as partes hidrofílicas da molécula predominam e, consequentemente, eles são geralmente bons emulsionantes de óleo em água. Em algumas modalidades, o um ou mais tensoativos emulsionantes são tensoativos que possuem um valor HLB de 2 a 10, ou uma mistura de tensoativo com um valor HLB de 2 a 10.

[0109] Exemplos de tensoativos emulsionantes adequados incluem, mas não se limitam a, ésteres de sorbitano, particularmente monoésteres de sorbitano com grupos C12-C18 tais como monolaurato de sorbitano (HLB de aprox. 8,5), monopalmitato de sorbitano (HLB de aprox. 7,5), monoestearato de sorbitano (HLB de aprox. 4,5), monooleato de sorbitano (HLB de aprox. 4); ésteres de sorbitano com mais de um grupo éster, tal como o triestearato de sorbitano (HLB de aprox. 2), trioleato de sorbitano (HLB de aprox. 2); álcoois graxos etoxilados com 1 a 4 grupos etilenoxi, por exemplo, éter polioxietileno (4) dodeciléter (valor HLB de aprox. 9), éter hexadecílico de polioxietileno (2) (valor HLB de aprox. 5) e éter oleílico de polioxietileno (2) (valor HLB de aprox. 4).

[0110] Os tensoativos emulsionantes exemplares incluem, mas não se limitam a emulsionantes com valores HLB de 2 a 10 (por exemplo, menos de 7). Tais emulsionantes adequados incluem os ésteres de sorbitano, ésteres ftálicos, glicerídeos de ácidos graxos, ésteres de glicerina, bem como as versões etoxiladas do emulsionante acima e de qualquer outro emulsionante bem conhecido de HLB relativamente baixo. Exemplos de tais compostos incluem monooleato de sorbitano, o produto da reação de ácido oleico com isopropanolamida, ftalato de hexadecil de sódio, ftalato de decilo de sódio, estearato de sorbitano, ácido ricinoleico, ácido ricinoleico hidrogenado, monoéster glicerídico de ácido láurico, monoéster glicerídico de ácido esteárico, diéster de glicerol de ácido oleico, triéster de glicerol de ácido 12- hidroxiesteárico, triéster de glicerol de ácido ricinoleico e as versões etoxiladas destes contendo de 1 a 10 mols de óxido de etileno por mol do emulsionante básico. Desse modo, qualquer emulsionante pode ser utilizado para permitir a formação da emulsão inicial e estabilizar a emulsão durante a reação de polimerização. Exemplos de agentes tensoativos emulsionantes incluem também tensoativos modificados de poliéster, copolímeros de etileno substituído por anidrido, amidas graxas substituídas por N,N-dialcanol e sebo-aminas etoxiladas.

[0111] Em uma modalidade, a emulsão inversa ou a composição LP compreende de 0% a 5% em peso (por exemplo, de 0,05% a 5%, de 0,1% a 5%, ou de 0,5% a 3% em peso) do um mais tensoativos emulsionantes, com base no peso total da composição. Esses tensoativos emulsionantes podem ser utilizados sozinhos ou em misturas. Em algumas modalidades, a emulsão inversa ou a composição LP pode compreender menos de 5% em peso (por exemplo, menos de 4% em peso, ou menos de 3% em peso) de um ou mais tensoativos emulsionantes, com base no peso total da composição.

Agentes estabilizadores de processo

[0112] Em algumas modalidades, a composição LP pode opcionalmente incluir um ou mais agentes estabilizadores do processo. Os agentes estabilizadores do processo visam estabilizar a dispersão das partículas de (co)polímeros de poliacrilamida na fase orgânica, hidrofóbica e, opcionalmente, também a estabilização das gotículas da fase monomérica aquosa no líquido hidrofóbico orgânico antes e no decurso da polimerização ou processamento da composição LP. O termo "estabilização" significa, da maneira usual, que os agentes impedem a dispersão da agregação e floculação.

[0113] Os agentes estabilizantes do processo podem ser quaisquer agentes estabilizantes, incluindo tensoativos, que visam tal estabilização. Em certas modalidades, os agentes estabilizadores do processo podem ser tensoativos oligoméricos ou poliméricos. Devido ao fato de os tensoativos oligoméricos e poliméricos poderem ter muitos grupos de ancoragem, eles absorvem muito fortemente a superfície das partículas e, além disso, os oligômeros/polímeros são capazes de formar uma densa barreira estérica na superfície das partículas, o que evita a agregação. O peso molecular médio numérico Mn de tais tensoativos oligoméricos ou poliméricos pode, por exemplo, variar de 500 a 60.000 g/mol (por exemplo, de 500 a 10.000 g/mol, ou entre 1.000 e 5.000 g/mol). Os tensoativos oligoméricos e/ou poliméricos adequados para estabilizar as dispersões poliméricas são conhecidos do versado na técnica. Exemplos de tais polímeros estabilizantes compreendem copolímeros anfifílicos de bloco, compreendendo blocos hidrofílicos e hidrofóbicos, copolímeros anfifílicos compreendendo monômeros hidrófobos e hidrofílicos e polímeros anfifílicos em pente compreendendo uma cadeia principal hidrofóbica e cadeias laterais hidrofílicas ou alternativamente uma cadeia principal hidrofílica e cadeias laterais hidrofóbicas.

[0114] Exemplos de copolímeros anfifílicos de bloco compreendem copolímeros de bloco compreendendo um bloco hidrofóbico compreendendo alquilacrilatos com cadeias alquílicas mais longas, por exemplo, cadeias alquílicas C6 a C22, tais como, por exemplo, (met)acrilato de hexila, (met)acrilato de 2-etil-hexila, (met)acrilato de octila, (met)acrilato de dodecila, (met)acrilato de hexadecila ou (met)acrilato de octadecila. O bloco hidrofílico pode compreender monômeros hidrofílicos tais como ácido acrílico, ácido metacrílico ou vinilpirrolidona.

Tensoativos inversores

[0115] Em algumas modalidades, a composição LP pode opcionalmente incluir um ou mais tensoativos inversores. Em algumas modalidades, o um ou mais tensoativos emulsionantes são tensoativos que podem ser utilizados para acelerar a formação de uma solução polimérica aquosa (por exemplo, uma solução de (co)polímero invertido) após misturar a emulsão inversa ou a composição LP com um fluido aquoso.

[0116] Tensoativos inversores apropriados são conhecidos a partir do estado da técnica e incluem, por exemplo, agentes tensoativos não iônicos compreendendo um grupo hidrocarboneto e um grupo polialquilenoxi de natureza hidrofílica suficiente. Em alguns casos, podem ser utilizados tensoativos não iônicos definidos pela fórmula geral R1—O—(CH(R2)—CH2—O)nH (I), em que R1 é um grupo hidrocarboneto C8-C22, tal como um grupo hidrocarboneto alifático C10-C18, n é um número □ 4, preferencialmente □ 6, e R2 é H, metil ou etil, com a condição de que pelo menos 50% dos grupos R2 são H. Exemplos de tais tensoativos incluem polietoxilatos baseados em álcoois C10-C18, tais como álcoois graxos C12/14-, C14/18- ou C16/18, oxoálcoois C13- ou C13/15. O valor HLB pode ser ajustado selecionando-se o número de grupos etóxi. Exemplos específicos incluem álcoois tridecílicos etoxilados compreendendo de 4 a 14 grupos etilenoxi (por exemplo, álcool tridecílico-8 EO (valor HLB de aprox. 13-14)) ou álcoois graxos etoxilados C12/14 (por exemplo, Ci2/i4-8 EO (valor HLB de aproximadamente 13)). Exemplos de agentes tensoativos emulsionantes incluem também tensoativos modificados de poliéster, copolímeros de etileno substituído por anidrido, amidas graxas substituídas por N,N-dialcanol e sebo-aminas etoxiladas.

[0117] Outros tensoativos inversores apropriados incluem tensoativos aniônicos, tais como, por exemplo, tensoativos compreendendo grupos ácido fosfônico ou fosfato.

[0118] Em algumas modalidades, o um ou mais tensoativos inversores podem compreender tetraoleato de polioxietileno sorbitol, álcool etoxilado ramificado Ci2-i4, monoleato de polietilenoglicol. Em certas modalidades, o um ou mais tensoativos inversores podem compreender de i a 20 mol % de tetraoleato de polioxietileno sorbitol, de 60 a 80 mol % de álcool etoxilado ramificado Ci2-i4 e de cerca de i5 a cerca de 25 mol % de monoleato de polietilenoglicol.

[0119] Em algumas modalidades, a quantidade do um ou mais tensoativos inversores na emulsão inversa ou composição LP é de i% a i0% (por exemplo, de i% a 5%) em peso, com base na quantidade total de todos os componentes da emulsão inversa ou da composição LP.

[0120] Em certas modalidades, o um ou mais tensoativos inversores podem ser adicionados à emulsão inversa ou composição LP diretamente após a preparação da composição compreendendo o um ou mais (co)polímeros de acrilamida dispersos em um ou mais líquidos hidrofóbicos e, opcionalmente, um ou mais tensoativos emulsionantes (ou seja, a emulsão inversa ou a composição polimérica de dispersão líquida que é transportada do local de fabricação até o local de utilização já compreende o um ou mais tensoativos inversores). Em outra modalidade, o um ou mais tensoativos inversores podem ser adicionados à emulsão inversa ou à composição LP no local de utilização (por exemplo, em uma instalação de produção offshore).

Outros componentes

[0121] Outros componentes opcionais podem ser adicionados à emulsão inversa ou à composição LP. Exemplos de tais componentes compreendem removedores de radicais, removedores de oxigênio, agentes quelantes, biocidas, estabilizantes ou agentes sacrificiais.

Preparação das composições

[0122] Em algumas modalidades, as composições LP podem ser sintetizadas de acordo com os procedimentos descritos a seguir.

[0123] Em uma primeira etapa, uma emulsão inversa (emulsão de água em óleo) de (co)polímeros de acrilamida pode ser sintetizada utilizando procedimentos conhecidos ao versado na técnica. Tais emulsões inversas podem ser obtidas por polimerização de uma solução aquosa de acrilamida e outros comonômeros, tais como comonômeros etilenicamente insaturados solúveis em água, emulsionados em uma fase oleosa hidrofóbica. Em uma etapa seguinte, a água dentro dessas emulsões inversas pode ser reduzida a uma quantidade inferior a 10%, ou inferior a 5%, em peso. Técnicas adequadas são descritas, por exemplo, na Patente n° US 4.052.353, Patente n° US 4.528.321, ou DE 24 19 764 A1, cada uma das quais é incorporada a este documento por referência em sua totalidade.

[0124] Para a polimerização, pode ser preparada uma solução aquosa de monômero compreendendo acrilamida e opcionalmente outros comonômeros. A acrilamida é um sólido à temperatura ambiente e soluções aquosas compreendendo cerca de 50% em peso de acrilamida estão comercialmente disponíveis. Se forem utilizados comonômeros com grupos acídicos, tais como o ácido acrílico, os grupos acídicos podem ser neutralizados por adição de bases aquosas, tais como hidróxido de sódio aquoso. A concentração de todos os monômeros em conjunto na solução aquosa deve ser geralmente de 10% a 60% em peso, com base no total de todos os componentes da solução monomérica, ou de 30% a 50%, ou de 35% a 45% em peso.

[0125] A solução aquosa de acrilamida e comonômeros pode ser emulsionada no um ou mais líquidos hidrofóbicos utilizando-se um ou mais tensoativos emulsionantes. O um ou mais tensoativos emulsionantes podem ser adicionados à mistura ou podem ser adicionados à solução monomérica ou ao líquido hidrofóbico antes da mistura. Outros agentes tensoativos podem ser utilizados adicionalmente ao um ou mais tensoativos emulsionantes, tais como um tensoativo estabilizante. A emulsificação pode ser feita da maneira usual, ou seja, mexendo-se a mistura.

[0126] Após formada uma emulsão, a polimerização pode ser iniciada pela adição de iniciadores solúveis em óleo e/ou água para polimerização radicalar à emulsão. Os iniciadores podem ser dissolvidos em água ou em solventes orgânicos miscíveis em água, tais como, por exemplo, os álcoois. Eles também podem ser adicionados como emulsão. Exemplos de iniciadores de polimerização compreendem peróxidos orgânicos, tais como hidroperóxido de terc-butilo, sulfito de sódio, dissulfito de sódio ou sulfitos orgânicos, peroxodissulfato de amônio ou sódio, sais de ferro (II) ou grupos azo compreendendo iniciadores tais como AIBN.

[0127] Em certas modalidades, um ou mais agentes de transferência de cadeia podem ser adicionados à mistura durante a polimerização. Geralmente, os agentes de transferência de cadeia têm pelo menos uma ligação química fraca, o que facilita, portanto, a reação de transferência de cadeia. Pode ser utilizado qualquer agente de transferência de cadeia convencional, tal como propilenoglicol, isopropanol, 2- mercaptoetanol, hipofosfito de sódio, dodecil mercaptano, ácido tioglicólico, outros tióis e halocarbonetos, tais como tetracloreto de carbono. O agente de transferência de cadeia está geralmente presente em uma quantidade de 0,001 por cento a 10 por cento em peso da emulsão total, embora seja possível utilizar mais.

[0128] A temperatura de polimerização é normalmente de 30 °C a 100 °C, ou de 30 °C a 70 °C, ou de 35 °C a 60 °C. O aquecimento pode ser feito por fontes externas de calor e/ou calor pode ser gerado - em particular quando se inicia a polimerização - pela própria reação de polimerização. Os tempos de polimerização podem ser, por exemplo, de cerca de 0,5 h a cerca de 10 h.

[0129] A polimerização produz uma emulsão inversa compreendendo uma fase aquosa do um ou mais (co)polímeros de acrilamida dissolvidos ou dilatados em água, em que a fase aquosa é emulsionada em uma fase orgânica compreendendo o um ou mais líquidos hidrofóbicos.

[0130] Para converter a emulsão inversa obtida nas composições LP a serem utilizadas nos métodos descritos neste documento, após a polimerização, parte ou toda a água é destilada da emulsão, produzindo assim partículas do um ou mais (co)polímeros de acrilamida emulsionados no um ou mais líquidos hidrofóbicos.

[0131] Para as composições poliméricas líquidas, a água é removida pelo menos até um nível inferior a 10%, ou inferior a 7%, ou inferior a 5%, ou inferior a 3% em peso. Em modalidades exemplares, a remoção de água é realizada por qualquer meio adequado, por exemplo, a uma pressão reduzida, por exemplo, a uma pressão de 30 hPa a 500 hPa, preferencialmente de 50 hPa a 250 hPa. A temperatura no decurso da remoção de água pode ser tipicamente de 70 °C a 100 °C, embora possam ser utilizadas técnicas que removem a água a temperaturas mais elevadas. Em certas modalidades, um ou mais dos líquidos hidrofóbicos usados na emulsão inversa podem ser um líquido de baixo ponto de ebulição, que pode ser destilado juntamente com a água como uma mistura.

[0132] Após a remoção da quantidade de água desejada, pode-se adicionar o um ou mais tensoativos inversores e outros componentes opcionais.

[0133] Em algumas modalidades, a fabricação das composições poliméricas líquidas é realizada em uma planta de produção química.

Preparação de soluções poliméricas aquosas

[0134] Neste documento são providas soluções poliméricas aquosas, bem como métodos para preparar as soluções poliméricas aquosas a partir de composições LP, tais como as descritas acima, utilizando um processo de mistura de etapa única.

[0135] Métodos para preparar uma solução polimérica aquosa a partir de uma composição LP compreendendo um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) podem compreender combinar a composição LP com um fluido aquoso em um processo de mistura de etapa única para prover uma solução polimérica aquosa com uma concentração de um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) de 50 a 15.000 ppm.

[0136] Em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma concentração de um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) de pelo menos 50 ppm (por exemplo, pelo menos 100 ppm, pelo menos 250 ppm, pelo menos 500 ppm, pelo menos 750 ppm, pelo menos 1000 ppm, pelo menos 1500 ppm, pelo menos 2000 ppm, pelo menos 2500 ppm, pelo menos 3000 ppm, pelo menos 3500 ppm, pelo menos 4000 ppm, pelo menos 4500 ppm, pelo menos 5000 ppm, pelo menos 5500 ppm, pelo menos 6000 ppm, pelo menos 6500 ppm, pelo menos 7000 ppm, pelo menos 7500 ppm, pelo menos 8000 ppm, pelo menos 8500 ppm, pelo menos 9000 ppm, pelo menos 9500 ppm, pelo menos 10.000 ppm, pelo menos 10.500 ppm, pelo menos 11.000 ppm, pelo menos 11.500 ppm, pelo menos 12.000 ppm, pelo menos 12.500 ppm, pelo menos 13.000 ppm, pelo menos 13.500 ppm, pelo menos 14.000 ppm, ou pelo menos 14.500 ppm).

[0137] Em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma concentração de um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) de 15.000 ppm ou menos (por exemplo, 14.500 ppm ou menos, 14.000 ppm ou menos, 13.500 ppm ou menos, 13.000 ppm ou menos, 12.500 ppm ou menos, 12.000 ppm ou menos, 11.500 ppm ou menos, 11.000 ppm ou menos, 10.500 ppm ou menos, 10.000 ppm ou menos, 9.500 ppm ou menos, 9.000 ppm ou menos, 8.500 ppm ou menos, 8.000 ppm ou menos, 7.500 ppm ou menos, 7.000 ppm ou menos, 6.500 ppm ou menos, 6.000 ppm ou menos, 5.500 ppm ou menos, 5.000 ppm ou menos, 4.500 ppm ou menos, 4.000 ppm ou menos, 3500 ppm ou menos, 3000 ppm ou menos, 2500 ppm ou menos, 2000 ppm ou menos, 1500 ppm ou menos, 1000 ppm ou menos, 750 ppm ou menos, 500 ppm ou menos, 250 ppm ou menos, ou 100 ppm ou menos).

[0138] A solução polimérica aquosa pode ter uma concentração de um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) que varie de qualquer um dentre os valores mínimos descritos acima a qualquer um dentre os valores máximos descritos acima. Por exemplo, em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma concentração de um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) de 500 a 5000 ppm (por exemplo, de 500 a 3000 ppm, ou de 500 a 1500 ppm).

[0139] Em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ser uma suspensão coloidal aquosa instável. Em outras modalidades, a solução polimérica aquosa pode ser uma solução aquosa estável.

[0140] Em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma razão de filtro de 1,5 ou menos (por exemplo, 1,45 ou menos, 1,4 ou menos, 1,35 ou menos, 1,3 ou menos, 1,25 ou menos, 1,2 ou menos, 1,15 ou menos, 1,1 ou menos, ou de menos de 1,05) a 15 psi utilizando-se um filtro de 1,2 μm. Em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma razão de filtro superior a 1 (por exemplo, pelo menos 1,05, pelo menos 1,1, pelo menos 1,15, pelo menos 1,2, pelo menos 1,25, pelo menos 1,3, pelo menos 1,35, pelo menos 1,4, ou pelo menos 1,45) a 15 psi utilizando-se um filtro de 1,2.

[0141] A solução polimérica aquosa pode ter uma razão de filtro a 15 psi utilizando- se um filtro de 1,2 um que varie de qualquer um dentre os valores mínimos descritos acima a qualquer um dentre os valores máximos descritos acima. Por exemplo, em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma razão de filtro de 1 a 1,5 (por exemplo, de 1,1 a 1,4, ou de 1,1 a 1,3) a 15 psi utilizando-se um filtro de 1,2 μm.

[0142] Em certas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma viscosidade baseada na taxa de cisalhamento, temperatura, salinidade, concentração de polímero e peso molecular do polímero. Em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma viscosidade de 2 cP a 100 cP, em que 2 cP a 100 cP é uma saída que utiliza os intervalos mostrados na seguinte tabela:

[0143] Em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma viscosidade de 25 cP a 35 cP a 30 °C. Em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma viscosidade superior a 10 cP a 40 °C. Em certas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ter uma viscosidade de 20 cP a 30 cP a 40 °C.

[0144] Em algumas modalidades, quando a composição LP é combinada com um fluido aquoso, proporcionando uma solução polimérica aquosa com 50 a 15.000 ppm, 500 a 5.000 ppm, ou 500 a 3000 ppm de polímero ativo, a solução polimérica aquosa tem uma viscosidade de pelo menos 20 cP a 40 e uma razão de filtro (FR) (filtro de 1,2 mícron) de 1,5 ou menos. Em certas modalidades, quando a composição LP é combinada com um fluido aquoso, proporcionando uma solução polimérica aquosa com 50 a 15.000 ppm, 500 a 5000 ppm, ou 500 a 3000 ppm de polímero ativo, a solução polimérica aquosa tem uma viscosidade de pelo menos 20 cP a 30 °C e uma razão de filtro (FR) (filtro de 1,2 mícron) de 1,5 ou menos.

[0145] Em alguns casos, a combinação de uma composição LP com um fluido aquoso pode compreender inverter a composição LP em um fluido aquoso para prover a solução polimérica aquosa. Nessas modalidades, a solução polimérica aquosa pode ser considerada uma “solução polimérica invertida”. Como utilizado neste documento, “invertido” se refere ao ponto em que a viscosidade da solução polimérica aquosa tenha substancialmente atingido uma viscosidade consistente. Na prática, isso pode ser determinado, por exemplo, medindo-se a viscosidade da solução polimérica aquosa periodicamente ao longo do tempo e quando três medições consecutivas estiverem dentro do padrão de erro para a medição, então a composição é considerada invertida. Em algumas modalidades, a inversão da LP forma uma solução de polímero invertido em 30 minutos ou menos (por exemplo, 15 minutos ou menos, 10 minutos ou menos, 5 minutos ou menos, ou menos).

[0146] Como descrito acima, métodos para preparar uma solução polimérica aquosa a partir de uma composição LP compreendendo um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) podem compreender combinar a composição LP com um fluido aquoso em um processo de mistura de etapa única para prover uma solução polimérica aquosa com uma concentração de um ou mais (co)polímeros sintéticos (por exemplo, um ou mais (co)polímeros de acrilamida) de 50 a 15.000 ppm. O processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de pelo menos 0,10 kJ/kg à composição LP e ao fluido aquoso.

[0147] Em algumas modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de pelo menos 0,10 kJ/kg (por exemplo, pelo menos 0,15 kJ/kg, pelo menos 0,20 kJ/kg, pelo menos 0,25 kJ/kg, pelo menos 0,30 kJ/kg, pelo menos 0,35 kJ/kg, pelo menos 0,40 kJ/kg, pelo menos 0,45 kJ/kg, pelo menos 0,50 kJ/kg, pelo menos 0,55 kJ/kg, pelo menos 0,60 kJ/kg, pelo menos 0,65 kJ/kg, pelo menos 0,70 kJ/kg, pelo menos 0,75 kJ/kg, pelo menos 0,80 kJ/kg, pelo menos 0,85 kJ/kg, pelo menos 0,90 kJ/kg, pelo menos 0,95 kJ/kg, pelo menos 1,00 kJ/kg, pelo menos 1,05 kJ/kg, pelo menos 1,10 kJ/kg, pelo menos 1,15 kJ/kg, pelo menos 1,20 kJ/kg, pelo menos 1,25 kJ/kg, pelo menos 1,30 kJ/kg, pelo menos 1,35 kJ/kg, pelo menos 1,40 kJ/kg, ou pelo menos 1,45 kJ/kg) à composição LP e ao fluido aquoso. Em algumas modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de 1,50 kJ/kg ou menos (por exemplo, 1,45 kJ/kg ou menos, 1,40 kJ/kg ou menos, 1,35 kJ/kg ou menos, 1,30 kJ/kg ou menos, 1,25 kJ/kg ou menos, 1,20 kJ/kg ou menos, 1,15 kJ/kg ou menos, 1,10 kJ/kg ou menos, 1,05 kJ/kg ou menos, 1,00 kJ/kg ou menos, 0,95 kJ/kg ou menos a 0,90 kJ/kg ou menos, 0,85 kJ/kg ou menos, 0,80 kJ/kg ou menos, 0,75 kJ/kg ou menos, 0,70 kJ/kg ou menos, 0,65 kJ/kg ou menos, 0,60 kJ/kg ou menos 0,55 kJ/kg ou menos, 0,50 kJ/kg ou menos, 0,45 kJ/kg ou menos, 0,40 kJ/kg ou menos, 0,35 kJ/kg ou menos, 0,30 kJ/kg ou menos, 0,25 kJ/kg ou menos, 0,20 kJ/kg ou menos, ou 0,15 kJ/kg ou menos) à composição LP e ao fluido aquoso.

[0148] O processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica à composição LP e ao fluido aquoso que varie de qualquer um dentre os valores mínimos descritos acima a qualquer um dentre os valores máximos descritos acima. Por exemplo, em algumas modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de 0,10 kJ/kg a 1,50 kJ/kg (por exemplo, de 0,15 kJ/kg a 1,40 kJ/kg, de 0,15 kJ/kg a 1,20 kJ/kg) à composição LP e ao fluido aquoso.

[0149] A composição LP pode ser combinada com um fluido aquoso em um processo em batelada ou em um processo contínuo. Em certas modalidades, a composição LP é combinada com um fluido aquoso em um processo contínuo. Por exemplo, a composição LP pode ser combinada com um fluido aquoso como um processo contínuo para produzir um fluxo de fluido para injeção em uma formação contendo hidrocarbonetos. Um processo contínuo é um processo que pode ser efetuado sem a necessidade de ser intermitentemente parado ou desacelerado. Por exemplo, processos contínuos podem satisfazer um ou mais dos seguintes critérios: (a) materiais para formar a solução polimérica aquosa (por exemplo, a composição LP e o fluido aquoso) são alimentados no sistema no qual a solução polimérica aquosa é produzida na mesma taxa em que a solução polimérica aquosa é removida do sistema; (b) a natureza da(s) composição(ões) introduzida(s) no sistema em que a solução polimérica aquosa é produzida é uma função da(s) composição(ões) com o processo conforme ela flui a partir do ponto em que a(s) composição(ões) é introduzida no sistema até o ponto em que a solução polimérica aquosa é removida do sistema; e/ou (c) a quantidade de solução polimérica aquosa produzida é uma função de (i) a duração pela qual o processo é operado e (ii) a taxa de produção do processo.

[0150] Como discutido acima, os métodos para se preparar uma solução polimérica aquosa a partir de uma composição LP podem compreender a combinação da composição LP com um fluido aquoso em um processo de mistura de etapa única. Como usada aqui, a fase “processo de mistura de etapa única” se refere a processos de mistura onde uma composição LP e um fluido aquoso são combinados em suas proporções finais antes da mistura ou dentro de um primeiro misturador, de tal modo que o fluido que sai do primeiro misturador inclua todos os componentes da solução final de polímero aquoso na sua concentração final. Opcionalmente, o fluido que sai do primeiro misturador pode passar por etapas adicionais de mistura; no entanto, volumes adicionais da composição LP ou do fluido aquoso não são adicionados depois que o fluido sai do primeiro misturador. Nesse contexto, os processos de mistura de estágio único podem ser distinguidos dos processos de mistura de estágio duplo e multiestágios convencionais comumente usados para preparar soluções poliméricas aquosas. Processos de mistura de dois estágios e de múltiplos estágios geralmente envolvem a combinação de uma composição LP e um fluido aquoso antes da mistura ou dentro de um primeiro misturador para produzir uma composição concentrada, que deve então ser diluída com fluido aquoso adicional após deixar o primeiro misturador para produzir um fluido que inclui todos os componentes da solução polimérica aquosa final nas suas concentrações finais.

[0151] O processo de mistura de etapa única pode compreender uma única etapa de mistura, ou uma pluralidade de etapas de mistura (ou seja, duas ou mais etapas). Nos processos de mistura de estágio único que compreendem uma única etapa de mistura, uma composição LP e um fluido aquoso são combinados nas suas proporções finais (antes da mistura ou dentro de um primeiro misturador), misturados em um primeiro misturador e saem do primeiro misturador como uma solução polimérica aquosa. Por exemplo, um fluxo de alimentação de polímero compreendendo a composição LP pode ser combinado (por exemplo, em uma proporção fixa) com um fluxo de fluido aquoso a montante ou dentro de um misturador em linha. O fluxo de fluido combinado pode então passar através do misturador em linha, emergindo como a solução polimérica aquosa. Em algumas modalidades, o misturador em linha pode ter uma entrada de misturador e uma saída de misturador, e a diferença de pressão entre a entrada do misturador e a saída do misturador pode ser de 15 psi a 400 psi (por exemplo, de 15 psi a 150 psi, de 15 psi a 100 psi, ou de 15 psi a 75 psi).

[0152] Um sistema exemplar para a preparação de uma solução polimérica aquosa em uma única etapa de mistura é ilustrado esquematicamente na Figura 1. Como mostrado na Figura 1, uma bomba 102 pode ser utilizada para injetar um fluxo da composição LP 104 em uma linha 106 que transporta o fluxo de fluido aquoso. O fluxo de fluido combinado pode então passar através de um misturador em linha 108 com uma entrada de misturador 110 e uma saída de misturador 112, emergindo como a solução polimérica aquosa. A queda de pressão através do misturador em linha 108 (Δp) pode ser de 15 psi a 400 psi (por exemplo, de 15 psi a 150 psi, de 15 psi a 100 psi, ou de 15 psi a 75 psi).

[0153] Em outras modalidades, o processo de mistura de uma única etapa compreende duas ou mais etapas de mistura (por exemplo, uma primeira etapa de mistura na qual uma composição LP e um fluido aquoso são combinados nas suas proporções finais (antes da mistura ou dentro de um primeiro misturador), misturados dentro de um misturador e saem do primeiro misturador como uma solução polimérica aquosa parcialmente misturada; e uma ou mais etapas de mistura adicionais nas quais a solução polimérica aquosa parcialmente misturada é misturada dentro de um ou mais misturadores adicionais para produzir a solução polimérica aquosa final). O processo de mistura de etapa única pode compreender, por exemplo, duas, três, quatro, cinco ou mais etapas de mistura consecutivas. Em certos casos, o processo de mistura de etapa única pode compreender duas etapas de mistura.

[0154] Um sistema exemplar para a preparação de uma solução polimérica aquosa em uma única etapa de mistura é ilustrado esquematicamente na Figura 2. Como mostrado na Figura 2, as bombas 102 podem ser utilizadas para injetar um fluxo da composição LP 104 e um fluxo de fluido aquoso 106 através de um primeiro misturador em linha 108 com uma primeira entrada de misturador 110 e uma primeira saída de misturador 112, emergindo como um fluxo de solução polimérica aquosa parcialmente misturada 114. A solução polimérica aquosa parcialmente misturada pode compreender uma concentração de (co)polímero sintético de 50 a 15.000 ppm (por exemplo, de 500 a 5000 ppm, ou de 500 a 3000 ppm). A queda de pressão através do misturador em linha 108 (Δp1) pode ser de 15 psi a 400 psi (por exemplo, de 15 psi a 150 psi, de 15 psi a 100 psi, ou de 15 psi a 75 psi). O fluxo de solução polimérica aquosa parcialmente misturada 114 pode, então, passar através de um segundo misturador em linha 116 com uma segunda entrada de misturador 118 e uma segunda saída de misturador 120, emergindo como um fluxo de solução polimérica aquosa 122. A queda de pressão através do misturador em linha 116 (Δp2) pode ser de 15 psi a 400 psi (por exemplo, de 15 psi a 150 psi, de 15 psi a 100 psi, ou de 15 psi a 75 psi). Em alguns casos, o primeiro misturador em linha pode compreender um misturador estático e o segundo misturador em linha pode compreender um misturador estático. Em outros exemplos, o primeiro misturador em linha pode compreender um misturador estático e o segundo misturador em linha pode compreender um misturador dinâmico.

[0155] Em algumas modalidades, o processo de mistura de etapa única para a preparação de uma solução polimérica aquosa pode compreender etapas únicas de mistura paralelas, etapas múltiplas de mistura paralelas ou uma combinação destas. Um sistema exemplar para a preparação de soluções poliméricas aquosas utilizando etapas de mistura paralelas (por exemplo, etapas únicas de mistura paralelas, etapas múltiplas de mistura paralelas, ou uma combinação destas) é ilustrado esquematicamente na Figura 3. Como mostrado na Figura 3, uma bomba 102 pode ser utilizada para dirigir um fluxo da composição LP 104 para a tubulação LP 122. A tubulação LP 122 pode incluir uma entrada de tubulação LP 124 através da qual a composição LP entra na tubulação LP 122 e uma pluralidade de saídas de tubulação LP 126 (neste exemplo, três saídas de tubulação) através das quais os fluxos da composição LP saem da tubulação LP 122. O sistema também pode incluir uma linha principal 103 que transporta um fluxo de fluido aquoso aa tubulação de fluido aquoso 128. A tubulação de fluido aquoso 128 pode incluir uma entrada de tubulação de fluido aquoso 130 através da qual o fluido aquoso entra na tubulação de fluido aquoso 128, e uma pluralidade de saídas de tubulação de fluido aquoso 132 (neste exemplo, três saídas de tubulação) através das quais os fluxos do fluido aquoso saem da tubulação de fluido aquoso 128. Cada fluxo de composição LP que sai da tubulação LP 122 pode, então, ser combinado com um fluxo de fluido aquoso que sai da tubulação de fluido aquoso 128 em uma configuração diferente de misturadores em linha 134, formando assim uma pluralidade de fluxos da solução polimérica aquosa em paralelo. Cada configuração de misturadores em linha 134 pode incluir, independentemente, um único misturador em linha ou uma pluralidade de misturadores em linha conectados fluidamente em série (por exemplo, como mostrado nas Figuras 1 e 2). Ao selecionar configurações apropriadas de misturadores em linha 134, o sistema para a preparação de uma solução polimérica aquosa que emprega etapas únicas paralelas, etapas múltiplas paralelas ou qualquer combinação destas pode ser prontamente fabricado.

[0156] Em algumas modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender etapas únicas de mistura paralelas, etapas múltiplas de mistura paralelas, ou uma combinação destas que sejam realizadas em um sistema de mistura de polímero. Em certos exemplos, o sistema de mistura pode ser posicionado submerso. Exemplos de sistemas de mistura de polímeros que podem ser usados para conduzir um processo de mistura de etapa única compreendendo etapas únicas de mistura paralelas, são ilustrados esquematicamente nas Figuras 4A e 4B. Como mostrado na Figura 4A, o sistema pode incluir uma linha principal de alimentação de polímero 202 que diverge em uma pluralidade de ramificações de fornecimento de polímeros 204, uma linha principal de alimentação aquosa 206 que diverge em uma pluralidade de ramificações de alimentação aquosa 208 e uma pluralidade de arranjos de mistura 210 (dos quais apenas um é ilustrado na Figura 4A para fins de clareza). Em outros exemplos, como mostrado na Figura 4B, a linha principal de alimentação de polímero 202 pode ser conectada fluidicamente à pluralidade de ramais de alimentação de polímero 204 por meio de uma tubulação de distribuição de polímero 224. Opcionalmente, a tubulação de distribuição de polímero 224 pode ser configurado para controlar independentemente a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 204.

[0157] Em referência novamente à Figura 4A, cada um dentre a pluralidade de arranjos de misturador 210 é provido por uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 204 e uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa 208. Cada um dentre a pluralidade de arranjos de misturador 210 pode compreender um misturador em linha 212 com uma entrada de misturador 214 e uma saída de misturador 216.

[0158] Opcionalmente, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo 220 acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 204 para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero. Opcionalmente, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo 222 acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa 208 para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Em certas modalidades, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo 220 acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 204 para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero, e uma válvula de controle de fluxo 222 acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa 208 para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Exemplos de válvulas de controle de fluxo apropriadas incluem, por exemplo, válvulas de estrangulamento, válvulas medidoras de injeção química (CIMVs) e válvulas de controle.

[0159] Ainda em referência à Figura 4A, a composição LP e o fluido aquoso podem ser combinados no sistema de mistura de polímeros ao se passar a composição polimérica LP através da linha principal de alimentação de polímero 202 e da pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 204 para alcançar cada um dentre a pluralidade de arranjos de mistura 210. A composição polimérica LP e o fluido aquoso podem, então, fluir através do misturador em linha 212 de cada uma dentre a pluralidade de arranjos de misturador 210 para prover um fluxo da solução polimérica aquosa 218. A queda de pressão através do misturador em linha 212 (Δp) pode ser de 15 psi a 400 psi (por exemplo, de 15 psi a 150 psi, de 15 psi a 100 psi, ou de 15 psi a 75 psi). Em algumas modalidades, a composição polimérica LP e o fluido aquoso podem fluir através do misturador em linha 212 de cada um dentre a pluralidade de arranjos de misturador 210 a uma velocidade de 1 m/s a 4 m/s.

[0160] Exemplos de sistemas de mistura de polímeros que podem ser usados para conduzir um processo de mistura de etapa única compreendendo etapas múltiplas de mistura paralelas, são ilustrados esquematicamente nas Figuras 5A e 5B. Como mostrado na Figura 5A, o sistema pode incluir uma linha principal de alimentação de polímero 302 que diverge em uma pluralidade de ramificações de fornecimento de polímeros 304, uma linha principal de alimentação aquosa 306 que diverge em uma pluralidade de ramificações de alimentação aquosa 308 e uma pluralidade de arranjos de mistura 310 (dos quais apenas um é ilustrado na Figura 5A para fins de clareza). Em outros exemplos, como mostrado na Figura 5B, a linha principal de alimentação de polímero 302 pode ser conectada fluidicamente à pluralidade de ramais de alimentação de polímero 304 por meio de uma tubulação de distribuição de polímero 332. Opcionalmente, a tubulação de distribuição de polímero 332 pode ser configurado para controlar independentemente a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 304.

[0161] Em referência novamente à Figura 5A, cada um dentre a pluralidade de arranjos de misturador 310 é provido por uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 304 e uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa 308. Cada um dentre a pluralidade de arranjos de misturador 310 pode compreender um primeiro misturador em linha 312 com uma primeira entrada de misturador 314 e uma primeira saída de misturador 316 em série com um segundo misturador em linha 318 com uma segunda entrada de misturador 320 e uma segunda saída de misturador 322.

[0162] Opcionalmente, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo 324 acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 304 para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero. Opcionalmente, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo 326 acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa 308 para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Em certas modalidades, o sistema de mistura pode ainda compreender uma válvula de controle de fluxo 324 acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 304 para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação de polímero, e uma válvula de controle de fluxo 326 acoplada operacionalmente a cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa 308 para controlar a taxa de fluxo de fluido através de cada uma dentre a pluralidade de ramificações de alimentação aquosa. Exemplos de válvulas de controle de fluxo apropriadas incluem, por exemplo, válvulas de estrangulamento, válvulas medidoras de injeção química (CIMVs) e válvulas de controle.

[0163] Ainda em referência à Figura 5A, a composição LP e o fluido aquoso podem ser combinados no sistema de mistura de polímeros ao se passar a composição polimérica LP através da linha principal de alimentação de polímero 302 e da pluralidade de ramificações de alimentação de polímero 304 para alcançar cada um dentre a pluralidade de arranjos de mistura 310. A composição polimérica LP e o fluido aquoso podem, então, fluir através de um primeiro misturador em linha 312 com uma primeira entrada de misturador 314 e uma primeira saída de misturador 316, emergindo como um fluxo de solução polimérica aquosa parcialmente misturada 328. A solução polimérica aquosa parcialmente misturada pode compreender uma concentração de (co)polímero sintético de 50 a 15.000 ppm (por exemplo, de 500 a 5000 ppm, ou de 500 a 3000 ppm). A queda de pressão através do misturador em linha 312 (Δp1) pode ser de 15 psi a 400 psi (por exemplo, de 15 psi a 150 psi, de 15 psi a 100 psi, ou de 15 psi a 75 psi). Em algumas modalidades, a composição polimérica LP e o fluido aquoso podem fluir através do primeiro misturador em linha 312 de cada um dentre as pluralidade de arranjos de misturador 310 a uma velocidade de 1 m/s a 4 m/s. O fluxo de solução polimérica aquosa 328 parcialmente misturada pode, então, passar através de um segundo misturador em linha 318 com uma segunda entrada de misturador 320 e uma segunda saída de misturador 322, emergindo como um fluxo de solução polimérica aquosa 330. A queda de pressão através do misturador em linha 318 (Δp2) pode ser de 15 psi a 400 psi (por exemplo, de 15 psi a 150 psi, de 15 psi a 100 psi, ou de 15 psi a 75 psi). Em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa parcialmente misturada 328 pode fluir através do segundo misturador em linha 318 de cada um dentre a pluralidade de arranjos de misturador 310 a uma velocidade de 1 m/s a 4 m/s. Em algumas modalidades, o primeiro misturador em linha pode compreender um misturador estático e o segundo misturador em linha pode compreender um misturador estático. Em outros exemplos, o primeiro misturador em linha pode compreender um misturador estático e o segundo misturador em linha pode compreender um misturador dinâmico.

[0164] Qualquer misturador em linha adequado pode ser usado em conjunto com os métodos e sistemas descritos acima. Cada misturador em linha pode ser um misturador dinâmico ou um misturador estático. Os misturadores dinâmicos adequados, que envolvem agitação mecânica de um tipo ou outro, são conhecidos no estado da técnica e incluem misturadores com hélices, misturadores de turbina, misturadores de rotor-estator, moinhos coloidais, bombas e homogeneizadores de pressão. Em certas modalidades, o(s) misturador(es) em linha podem compreender um misturador dinâmico, tal como uma bomba elétrica submersível, uma bomba hidráulica submersível ou uma bomba de cavidade progressiva. Em certas modalidades, o(s) misturador(es) em linha pode(m) compreender misturadores estáticos. Os misturadores estáticos são misturadores que misturam fluidos em fluxo sem o uso de partes móveis. Os misturadores estáticos são geralmente construídos a partir de uma série de elementos estacionários rígidos que formam canais em intersecção para dividir, reorganizar e combinar fluxos de componentes, resultando em um fluxo de fluido homogêneo. Os misturadores estáticos fornecem soluções simples e eficientes para problemas de mistura e contato. Mais acessíveis do que os sistemas de agitadores dinâmicos, as unidades de mistura estática têm uma longa vida útil com manutenção mínima e baixa queda de pressão. Os misturadores estáticos podem ser fabricados a partir de metais e/ou plásticos para encaixar tubos e vasos de praticamente qualquer tamanho e formato. Em alguns casos, o misturador estático pode compreender uma região de tubo, por exemplo, uma região de serpentina de tubo que facilita a mistura.

[0165] O fluido aquoso combinado com a composição LP pode compreender de 0 a 250.000 ppm; de 15.000 a 160.000 ppm; de 15.000 a 100.000 ppm; de 10.000 a 50.000 ppm; de 15.000 a 50.000 ppm; de 30.000 a 40.000 ppm; de 10.000 a 25.000 ppm; de 10.000 a 20.000 ppm; ou de 15.000 a 16.000 ppm de sólidos totais dissolvidos (std). Em uma modalidade exemplar, o fluido aquoso pode compreender uma salmoura com cerca de 15.000 ppm de std. Em uma modalidade, a salmoura pode ser uma salmoura de água do mar sintética, como ilustrado na tabela abaixo. Composição de uma salmoura de água salgada sintética de exemplo

[0166] O fluido aquoso combinado com as composições LP pode compreender salmoura produzida de reservatório, salmoura de reservatório, água do mar, água doce, água produzida, água, água salgada (por exemplo, água contendo um ou mais sais dissolvidos nela), salmoura, salmoura sintética, salmoura de água do mar sintética ou qualquer combinação destas. Geralmente, o fluido aquoso pode compreender água de qualquer fonte prontamente disponível, desde que não contenha um excesso de compostos que possam afetar adversamente outros componentes na solução polimérica aquosa ou que tornem a solução polimérica aquosa inadequada para sua utilização pretendida (por exemplo, inadequada para uso em uma operação de petróleo e gás, como uma operação EOR). Se desejado, os fluidos aquosos obtidos de fontes de ocorrência natural podem ser tratados antes do uso. Por exemplo, os fluidos aquosos podem ser amaciados (por exemplo, para reduzir a concentração de íons divalentes e trivalentes no fluido aquoso) ou tratados de outro modo para ajustar sua salinidade. Em certas modalidades, o fluido aquoso pode compreender salmoura mole ou salmoura dura. Em certas modalidades, o fluido aquoso pode compreender salmoura produzida de reservatório, salmoura de reservatório, água do mar ou uma combinação destas.

[0167] Em uma modalidade, a água do mar é utilizada como fluido aquoso, uma vez que as instalações de produção offshore tendem a ter uma abundância de água do mar disponível, espaço de armazenamento limitado, e os custos de transporte de e para uma instalação offshore são tipicamente elevados. Se água do mar for usada como fluido aquoso, ela pode ser amaciada antes da adição do polímero suspenso, removendo assim os íons multivalentes da água (por exemplo, Mg2+ e Ca2+).

[0168] Em algumas modalidades, o fluido aquoso pode ter uma temperatura de 1 °C a 120 °C. Em outras modalidades, o fluido aquoso pode ter uma temperatura de 45 °C a 95 °C.

[0169] Os métodos descritos neste documento podem ser especificamente adaptados para uso em uma operação particular de petróleo e gás. Por exemplo, em algumas modalidades, os processos para preparar as soluções poliméricas aquosas descritas neste documento podem ser realizados como um processo contínuo para produzir um fluxo de fluido para injeção em uma formação contendo hidrocarbonetos.

[0170] Em alguns casos, o misturador em linha (ou um ou mais misturadores em linha no caso de métodos que incluem etapas múltiplas de mistura, etapas únicas de mistura paralelas ou etapas múltiplas de mistura paralelas) podem ser dispostos a jusante do equipamento de bombeamento na superfície (por exemplo, em terra, em uma embarcação ou em uma plataforma offshore) que bombeia a composição LP e o fluido aquoso. Em certas modalidades, o misturador em linha (ou um ou mais misturadores em linha no caso de métodos que incluem etapas múltiplas de mistura, etapas únicas de mistura paralelas ou etapas múltiplas de mistura paralelas) pode ser posicionado na cabeça de um poço. Em certas modalidades, o misturador em linha pode ser disposto no fundo do poço. Em certas modalidades, o misturador em linha (ou um ou mais misturadores em linha no caso de métodos que incluem etapas múltiplas de mistura, etapas únicas de mistura paralelas ou etapas múltiplas de mistura paralelas) pode ser posicionado na subsuperfície, submerso ou no fundo do poço.

[0171] Em certas modalidades, a formação contendo hidrocarbonetos pode ser um reservatório submarino. Em algumas modalidades, o misturador em linha (ou um ou mais misturadores em linha no caso de métodos que incluem etapas múltiplas de mistura, etapas únicas de mistura paralelas ou etapas múltiplas de mistura paralelas) pode ser disposto a jusante do equipamento de bombeamento na superfície (por exemplo, em terra, em uma embarcação ou em uma plataforma offshore) que bombeia a composição LP e o fluido aquoso. Em certas modalidades, o misturador em linha (ou um ou mais misturadores em linha no caso de métodos que incluem etapas múltiplas de mistura, etapas únicas de mistura paralelas ou etapas múltiplas de mistura paralelas) pode ser posicionado na subsuperfície, submerso ou no fundo do poço. Assim, a depender da operação de petróleo e gás, por exemplo, um misturador em linha pode ser posicionado na superfície, na subsuperfície, submerso ou no fundo do poço.

[0172] Como discutido acima, as soluções poliméricas aquosas descritas neste documento podem ser utilizadas em operações de petróleo e gás, tais como as operações EOR. Por exemplo, as soluções poliméricas aquosas descritas acima podem ser utilizadas em operações de inundação de polímero. Em alguns casos, a solução polimérica aquosa inclui ainda um ou mais agentes adicionais para facilitar a recuperação de hidrocarbonetos. Por exemplo, a solução polimérica aquosa pode ainda incluir um agente tensoativo, um agente de alcalinidade, um cossolvente, um agente quelante ou qualquer combinação destes. Como tal, a solução polimérica aquosa pode ser utilizada em operações EOR do tipo polímero (P), polímero alcalino (AP), polímero-tensoativo (SP), e/ou polímero-tensoativo-alcalino (ASP). Quando presentes, estes componentes adicionais podem ser incorporados no fluido aquoso antes da combinação com a composição LP, de tal modo que a solução polimérica aquosa resultante formada pela combinação do fluido aquoso e a composição LP inclua um ou mais destes componentes adicionais. Do mesmo modo, estes componentes adicionais podem também ser incorporados na composição LP antes da combinação com o fluido aquoso, de tal modo que a solução polimérica aquosa resultante formada pela combinação do fluido aquoso e a composição LP inclua um ou mais destes componentes adicionais. Alternativamente, estes componentes adicionais podem ser incorporados nas soluções poliméricas aquosas após a combinação com a composição LP.

[0173] Para operações de recuperação avançada de petróleo por injeção química (CEOR), a composição LP pode ser combinada com uma quantidade eficaz de fluido aquoso para prover uma solução polimérica aquosa (por exemplo, que pode servir como um fluxo de injeção) com uma concentração de polímero hidratado e tamanho de partícula alvos. A concentração alvo varia de acordo com o tipo de polímero empregado, assim como as características do reservatório, por exemplo, as propriedades petrofísicas da rocha, propriedades do fluido do reservatório, condições do reservatório, tais como temperatura, permeabilidade, composição da água, mineralogia e/ou localização do reservatório etc. Em alguns casos, as soluções poliméricas aquosas descritas neste documento são adequadas para utilização em reservatórios com uma permeabilidade de 10 mili-Darcys a 40.000 mili-Darcys.

[0174] As moléculas de polímero hidratado na solução polimérica aquosa podem ter um tamanho de partícula (raio de giração) que varia de 0,01 a 10 μm em uma modalidade. Uma característica do reservatório são as gargantas de poros medianas, que correspondem à permeabilidade dos reservatórios. A depender do reservatório, as gargantas de poros medianas nos reservatórios podem variar de 0,01 μm a várias centenas de micrômetros. Uma vez que o tamanho dos polímeros hidratados na água varia de 0,01 micrômetro a vários micrômetros, dependendo da espécie, das moléculas e das condições do reservatório, em uma modalidade, os polímeros apropriados são selecionados para a composição LP para prover uma solução polimérica aquosa em que o tamanho de partícula do polímero hidratado é <10% dos parâmetros da garganta de poro mediana. Isso pode permitir que as partículas de polímero hidratado fluam através do meio poroso de forma desinibida. Em outra modalidade, as partículas de polímero hidratado têm um tamanho médio de partícula que varia de 2 a 8% do tamanho médio da garganta de poro.

[0175] Os tensoativos podem ser inclusos para reduzir a tensão interfacial entre a fase de óleo e água para menos de cerca de 10-2 dinas/cm (por exemplo) e assim recuperar petróleo adicional mobilizando-se e solubilizando-se o petróleo retido pelas forças capilares. Exemplos de agentes tensoativos que podem ser utilizados incluem, mas não se limitam a, agentes tensoativos aniônicos, agentes tensoativos catiônicos, agentes tensoativos anfotéricos, agentes tensoativos não iônicos, ou uma combinação destes. Os tensoativos aniônicos podem incluir sulfatos, sulfonatos, fosfatos ou carboxilatos. Tais tensoativos aniônicos são conhecidos e descritos no estado da técnica, por exemplo, na patente n° US 7.770.641, incorporada a este documento por referência em sua totalidade. Exemplos de tensoativos aniônicos específicos incluem sulfonatos olefínicos internos, sulfonatos olefínicos isomerizados, alquil-arilsulfonatos, alcóxi sulfatos (C10 a C17) de álcool médio, [alcoxi]carboxilatos de álcool-éter e [alcóxi]sulfatos de álcool-éter. Exemplos de tensoativos catiônicos incluem aminas primárias, secundárias ou terciárias, ou cátions de amônio quaternário. Exemplos de tensoativos anfotéricos incluem tensoativos catiônicos que são ligados a um grupo carboxilato ou sulfonato terminal. Exemplos de tensoativos não iônicos incluem álcoois alcoxilados, tais como alcóxi-álcoois de alquilarila ou alcóxi-álcoois de alquila. Outros tensoativos não iônicos podem incluir ésteres alcoxilados de alquila e poliglicosídeos de alquila. Em algumas modalidades, múltiplos tensoativos não iônicos, tais como álcoois não iônicos ou ésteres não iônicos, são combinados. Como pode ser apreciado por um versado na técnica, a seleção de tensoativo(s) pode variar dependendo de fatores tais como salinidade, temperatura e teor de argila no reservatório.

[0176] Agentes de alcalinidade adequados incluem sais iônicos básicos de metais alcalinos ou metais alcalino-terrosos. Agentes de alcalinidade podem ser capazes de reagir com um ácido de petróleo não refinado (por exemplo, o ácido ou seu precursor em petróleo bruto (óleo reativo)) para formar sabão (um tensoativo que é um sal de um ácido graxo) in situ. Estes sabonetes gerados in situ servem como uma fonte de tensoativo s, causando uma redução da tensão interfacial de óleo em emulsão de água, reduzindo assim a viscosidade da emulsão. Exemplos de agentes alcalinos incluem hidróxidos, carbonatos ou bicarbonatos de metais alcalinos, incluindo, mas sem se limitar a, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, silicato de sódio, EDTA tetrassódico, metaborato de sódio, citrato de sódio e tetraborato de sódio. Em alguns casos, o agente de alcalinidade pode estar presente na solução polimérica invertida em uma quantidade de 0,3 a 5,0 por cento em peso da solução, tal como 0,5 a 3 por cento em peso.

[0177] A solução polimérica aquosa pode opcionalmente incluir um cossolvente. Um "cossolvente leve" se refere a um composto com a capacidade de aumentar a solubilidade de um soluto na presença de um ácido de petróleo não refinado. Em modalidades, os cossolventes providos neste documento possuem uma porção hidrofóbica (cadeia de alquila ou arila), uma porção hidrófila (por exemplo, um álcool) e opcionalmente uma porção alcóxi. Os cossolventes como aqui providos incluem álcoois (por exemplo, álcoois C1-C6, dióis C1-C6), alcóxi-álcoois (por exemplo, alcóxi- álcoois C1-C6, alcóxi-dióis C1-C6 e alcóxi-álcoois de fenil), éter glicólico, glicol e glicerol. O termo “álcool” é usado de acordo com o seu significado corriqueiro e se refere a um composto orgânico contendo um grupo -OH ligado a um átomo de carbono. O termo "diol" é usado de acordo com o seu significado corriqueiro e se refere a um composto orgânico contendo dois grupos -OH ligados a dois átomos de carbono diferentes. O termo "alcóxi-álcool" é utilizado de acordo com seu significado corriqueiro e se refere a um composto orgânico contendo um ligante alcóxi ligado a um grupo -OH.

[0178] A solução polimérica aquosa pode opcionalmente incluir um agente quelante. Os quelantes podem ser utilizados para complexar com o metal alcalino e amaciar salmouras. Se desejado, a salinidade da solução polimérica aquosa pode ser otimizada para um reservatório subterrâneo particular ajustando-se um certo número de ligantes quelantes no agente quelante, tal como grupos alcoxilato se o quelante for EDTA ("ácido etilenodiaminotetracético"). O EDTA é apenas um exemplo de um quelante adequado, outro exemplo de um quelante é o MGDA (“ácido metilglicinodiacético”).

[0179] Se desejado, outros aditivos também podem ser incluídos nas soluções poliméricas aquosas descritas neste documento, tais como biocidas, removedores de oxigênio e inibidores de corrosão.

[0180] Variantes dos métodos descritos acima também podem ser utilizadas para preparar soluções poliméricas aquosas que incluam biopolímeros, tais como polissacarídeos (por exemplo, goma xantana, escleroglucana, goma guar, seus derivados incluindo uma ou mais modificações químicas na estrutura desses polímeros e misturas destes). Esses métodos podem compreender prover uma composição de polímero líquido (LP) compreendendo um ou mais biopolímeros; e combinar a composição LP com um fluido aquoso em um processo de mistura de etapa única descrito acima para prover a solução polimérica aquosa, em que a solução polimérica aquosa compreenda uma concentração de biopolímero de 50 a 15.000 ppm; e em que a solução polimérica aquosa possua uma razão de filtro de 1,5 ou menos a 15 psi utilizando-se um filtro de 1,2 um.

[0181] Nos métodos utilizados para preparar soluções poliméricas aquosas que incluem biopolímeros, o processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de pelo menos 0,10 kJ/kg à composição LP e ao fluido aquoso.

[0182] Em algumas dessas modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de pelo menos 0,10 kJ/kg (por exemplo, pelo menos 0,25 kJ/kg, pelo menos 0,50 kJ/kg, pelo menos 0,75 kJ/kg, pelo menos 1,0 kJ/kg, pelo menos 1,5 kJ/kg, pelo menos 2,0 kJ/kg, pelo menos 2,5 kJ/kg, pelo menos 3,0 kJ/kg, pelo menos 3,5 kJ/kg, pelo menos 4,0 kJ/kg, pelo menos 4,5 kJ/kg, pelo menos 5,0 kJ/kg, pelo menos 6,0 kJ/kg, pelo menos 7,0 kJ/kg, pelo menos 8,0 kJ/kg, pelo menos 9,0 kJ/kg, pelo menos 10 kJ/kg, pelo menos 11 kJ/kg, pelo menos 12 kJ/kg, pelo menos 13 kJ/kg, pelo menos 14 kJ/kg, pelo menos 15 kJ/kg, pelo menos 16 kJ/kg, pelo menos 17 kJ/kg, pelo menos 18 kJ/kg, ou pelo menos 19 kJ/kg) à composição LP e ao fluido aquoso. Em algumas destas modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de 20 kJ/kg ou menos (por exemplo, 19 kJ/kg ou menos, 18 kJ/kg ou menos, 17 kJ/kg ou menos, 16 kJ/kg ou menos, 15 kJ/kg ou menos, 14 kJ/kg ou menos, 13 kJ/kg ou menos, 12 kJ/kg ou menos, 11 kJ/kg ou menos, 10 kJ/kg ou menos, 9,0 kJ/kg ou menos, 8,0 kJ/kg ou menos, 7,0 kJ/kg ou menos, 6,0 kJ/kg ou menos, 5,0 kJ/kg ou menos, 4,5 kJ/kg ou menos, 4,0 kJ/kg ou menos, 3,5 kJ/kg ou menos, 3,0 kJ/kg ou menos, 2,5 kJ/kg ou menos, 2,0 kJ/kg ou menos, 1,5 kJ/kg ou menos, 1,0 kJ/kg ou menos, 0,75 kJ/kg ou menos, 0,50 kJ/kg ou inferior, ou 0,25 kJ/kg ou menos) à composição LP e ao fluido aquoso.

[0183] Em algumas dessas modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica à composição LP e ao fluido aquoso que varie de qualquer um dentre os valores mínimos descritos acima a qualquer um dentre os valores máximos descritos acima. Por exemplo, em algumas destas concretizações, o processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de 0,10 kJ/kg a 20 kJ/kg (por exemplo, de 0,10 kJ/kg a 10 kJ/kg, de 1,0 kJ/kg a 20 kJ/kg, de 1,0 kJ/kg a 15 kJ/kg, de 1,0 kJ/kg a 10 kJ/kg, ou de 5,0 kJ/kg a 15 kJ/kg) à composição LP e ao fluido aquoso.

[0184] Variantes dos métodos descritos acima também podem ser utilizadas para preparar soluções poliméricas aquosas a partir de pós de polímero sólido, tais como pós de polímero de poliacrilamida sólida. Esses métodos podem compreender combinar o pó de polímero sólido com um fluido aquoso em um processo de mistura para prover a solução polimérica aquosa, em que a solução polimérica aquosa compreenda uma concentração de polímero de 50 a 15.000 ppm; e em que a solução polimérica aquosa possua uma razão de filtro de 1,5 ou menos a 15 psi utilizando-se um filtro de 1,2 um.

[0185] Nos métodos utilizados para preparar soluções poliméricas aquosas a partir de pós de polímeros sólidos, o processo de mistura pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de pelo menos 1,0 kJ/kg ao pó de polímero sólido e ao fluido aquoso.

[0186] Em algumas dessas modalidades, o processo de mistura de etapa única pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de pelo menos 1,0 kJ/kg (por exemplo, pelo menos 1,25 kJ/kg, pelo menos 1,5 kJ/kg, pelo menos 2,0 kJ/kg, pelo menos 2,5 kJ/kg, pelo menos 3,0 kJ/kg, pelo menos 3,5 kJ/kg, pelo menos 4,0 kJ/kg, pelo menos 4,5 kJ/kg, pelo menos 5,0 kJ/kg, pelo menos 6,0 kJ/kg, pelo menos 7,0 kJ/kg, pelo menos 8,0 kJ/kg, pelo menos 9,0 kJ/kg, pelo menos 10 kJ/kg, pelo menos 11 kJ/kg, pelo menos 12 kJ/kg, pelo menos 13 kJ/kg, pelo menos 14 kJ/kg, pelo menos 15 kJ/kg, pelo menos 16 kJ/kg, pelo menos 17 kJ/kg, pelo menos 18 kJ/kg, ou pelo menos 19 kJ/kg) à composição LP e ao fluido aquoso. Em algumas dessas modalidades, o processo de mistura pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica de 20 kJ/kg ou menos (por exemplo, 19 kJ/kg ou menos, 18 kJ/kg ou menos, 17 kJ/kg ou menos, 16 kJ/kg ou menos, 15 kJ/kg ou menos, 14 kJ/kg ou menos, 13 kJ/kg ou menos, 12 kJ/kg ou menos, 11 kJ/kg ou menos, 10 kJ/kg ou menos, 9,0 kJ/kg ou menos, 8,0 kJ/kg ou menos, 7,0 kJ/kg ou menos, 6,0 kJ/kg ou menos, 5,0 kJ/kg ou menos, 4,5 kJ/kg ou menos, 4,0 kJ/kg ou menos, 3,5 kJ/kg ou menos, 3,0 kJ/kg ou menos, 2,5 kJ/kg ou menos, 2,0 kJ/kg ou menos, 1,5 kJ/kg ou menos, 1,25 kJ/kg ou menos) ao pó de polímero sólido e ao fluido aquoso.

[0187] Em algumas dessas modalidades, o processo de mistura pode compreender a aplicação de uma energia de mistura específica ao pó de polímero sólido e ao fluido aquoso que varie de qualquer um dentre os valores mínimos descritos acima a qualquer um dentre os valores máximos descritos acima. Por exemplo, em algumas dessas modalidades, o processo de mistura pode compreender a aplicação de uma energia específica de mistura de 1,0 kJ/kg a 20 kJ/kg (por exemplo, de 1,0 kJ/kg a 15 kJ/kg, de 1,0 kJ/kg a 10 kJ/kg, de 1,25 kJ/kg a 20 kJ/kg, de 1,25 kJ/kg a 15 kJ/kg, de 1,25 kJ/kg a 10 kJ/kg, de 1,5 kJ/kg a 20 kJ/kg, de 1,5 kJ/kg a 15 kJ/kg, ou de 1,5 kJ/kg a 10 kJ/kg) ao pó de polímero sólido e ao fluido aquoso.

[0188] Em algumas dessas modalidades, o processo de mistura pode compreender um processo de mistura de etapa única descrito neste documento. Em alguns casos, o polímero de pó sólido pode ser um polímero sintético, tal como uma poliacrilamida, uma poliacrilamida parcialmente hidrolisada, um polímero associativo hidrofobicamente modificado, um ácido 2-acrilamido 2-metilpropano sulfônico ou um sal deste, um N-vinil pirrolidona, um ácido poliacrílico, um álcool polivinílico ou uma mistura destes.

Métodos de uso

[0189] As soluções poliméricas aquosas descritas neste documento podem ser utilizadas em uma variedade de operações de petróleo e gás, incluindo uma operação EOR (por exemplo, uma operação de recuperação melhorada de petróleo (IOR), uma operação de inundação de polímero, uma operação de inundação AP, uma operação de inundação de SP, uma operação de inundação ASP, uma operação de controle de conformidade ou qualquer combinação destas). Além disso, as soluções poliméricas aquosas descritas neste documento podem ser utilizadas em uma variedade de operações de petróleo e gás, incluindo uma operação de fraturamento hidráulico, como um redutor de arraste que reduz o atrito durante o transporte de um fluido em uma tubulação, ou qualquer combinação destas. O transporte de um fluido em uma tubulação pode se referir a qualquer movimento de um fluido através de um conduíte ou tubo. Como tal, o transporte de um fluido em uma tubulação inclui, por exemplo, o transporte de fluidos por tubulação, bem como a passagem de fluidos através de tubulações, tais como poços durante uma operação de recuperação de petróleo. As soluções poliméricas aquosas podem ser utilizadas até mesmo em operações de tratamento de água associadas a operações de petróleo e gás.

[0190] Em uma modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser utilizada como um fluido de injeção. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser incluída em um fluido de injeção. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa invertida pode ser utilizada como um fluido de fraturamento hidráulico. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser incluída em um fluido de fraturamento hidráulico. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser utilizada como um redutor de arrasto que reduz o atrito durante o transporte de um fluido Em uma tubulação. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser incluída em um redutor de arrasto que reduz o atrito durante o transporte de um fluido Em uma tubulação. Em resumo, em certas modalidades, as soluções poliméricas aquosas descritas neste documento podem ser utilizadas na recuperação de hidrocarbonetos.

[0191] Os métodos de recuperação de hidrocarbonetos podem compreender fornecer um reservatório de subsuperfície contendo hidrocarbonetos em seu interior; fornecer um poço de exploração em comunicação fluídica com o reservatório de subsuperfície; preparar uma solução polimérica aquosa de acordo com os métodos descritos neste documento; e injetar a solução polimérica aquosa através do poço de exploração para o reservatório de subsuperfície. Por exemplo, o reservatório de subsuperfície pode ser um reservatório submarino e/ou o reservatório de subsuperfície pode ter uma permeabilidade de 10 mili-Darcys a 40.000 mili-Darcys.

[0192] O poço de exploração na segunda etapa pode ser um poço de exploração de injeção associado a um poço de injeção, e o método pode ainda compreender fornecer um poço de produção afastado do poço de injeção a uma distância predeterminada e com um poço de exploração de produção em comunicação fluídica com o reservatório de subsuperfície. Nessas modalidades, a injeção da solução polimérica aquosa pode aumentar o fluxo de hidrocarbonetos no poço de produção.

[0193] Em algumas modalidades, os métodos de recuperação de hidrocarbonetos podem incluir ainda uma etapa de reciclagem. Por exemplo, em algumas modalidades, os métodos de recuperação de hidrocarbonetos podem ainda compreender a produção de fluido de produção a partir do poço de produção, o fluido de produção incluindo pelo menos uma porção da solução polimérica aquosa injetada; e combinar o fluido de produção com a composição LP adicional, por exemplo, para formar uma segunda solução polimérica aquosa. A segunda solução polimérica aquosa pode então ser injetada em pelo menos um poço de exploração (por exemplo, um poço de injeção, o mesmo poço de exploração analisado na segunda etapa ou um poço de exploração diferente, etc.). Assim, em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa é incluída em um fluido de injeção.

[0194] O poço de exploração na segunda etapa pode ser um poço de exploração para fraturamento hidráulico que esteja em comunicação fluida com o reservatório de subsuperfície. Assim, Em uma modalidade, a solução polimérica aquosa injetada na quarta etapa funciona como um redutor de arrasto que reduz o atrito durante a injeção na quarta etapa. Ao fazer isso, a solução polimérica aquosa é usada como um redutor de arrasto que reduz a fricção durante o transporte de um fluido (por exemplo, o fluido de fraturamento hidráulico) em uma tubulação (por exemplo, o poço de exploração ou componentes dos mesmos). Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa é incluída em um fluido de fraturamento hidráulico.

[0195] A título de ilustração não limitativa, exemplos de certas modalidades da presente divulgação são dados abaixo.

EXEMPLOS Materiais e Métodos

[0196] Composição e hidratação de solução salina. Uma solução salina sintética foi utilizada como solução salina base. A solução salina sintética incluiu o seguinte: Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, e um TDS de cerca de 15.000 ppm como mostrado na Tabela 1. Uma vez que o polímero líquido puro (LP) foi fornecido como uma dispersão de polímero contínuo em óleo com uma atividade de 50%, o polímero LP foi invertido e diluído para uma concentração alvo de 2000 ppm na solução salina sintética misturando a 500 rpm usando um misturador de topo. No laboratório, inverteu-se 50% do polímero líquido puro para 1% de solução de LP na solução aquosa saturada de cloreto de sódio utilizando o misturador de topo a 500 rpm durante 2 horas. Em seguida, a solução de LP invertida a 1% foi diluída para a solução de LP a 0,2% visada na solução aquosa saturada de cloreto de sódio utilizando o misturador de topo a 500 rpm durante 2 horas a 24 horas. 50% de polímero líquido puro foi também diretamente invertido para a concentração alvo de 0,2% de polímero LP na solução salina sintética utilizando o misturador superior durante 3 horas a 24 horas. Tabela 1. Composição da solução salina de água do mar sintética utilizada nos exemplos.

[0197] Teste de taxa de filtragem. Foram realizados testes de taxa de filtragem de polímero para identificar a eficácia da mistura de polímeros (hidratação/diluições) na solução salina de origem e, portanto, fornecer uma indicação de quão eficazmente esse polímero pode ser injetado através de um meio poroso sem qualquer obstrução ou retenção. A taxa de filtragem (FR) das soluções de polímero foi determinada utilizando o procedimento padrão descrito, por exemplo, em Koh, H. Experimental Investigation of the Effect of Polymers on Residual Oil Saturation. Ph.D. Dissertação, Universidade do Texas em Austin, 2015; Levitt, Levitt, D. The Optimal Use of Enhanced Oil Recovery Polymers Under Hostile Conditions. Ph.D. Dissertação, Universidade do Texas em Austin, 2009; e Magbagbeola, O.A. Quantification of the Viscoelastic Behavior of High Molecular Weight Polymers used for Chemical Enhanced Oil Recovery. Tese de MS, Universidade do Texas em Austin, 2008, cada uma das quais é incorporada neste documento por referência na sua totalidade.

[0198] Resumidamente, uma solução de 300 ml de 2000 ppm de solução de LP invertida em solução salina sintética foi filtrada através de um filtro de policarbonato ISOPORETM de 5,0 μm e 1,2 μm com um diâmetro de 47 mm a 15 psi (mais ou menos 10% de 15 psi) de pressão e temperatura ambiente (25 °C). Como expresso na fórmula abaixo, o FR foi calculado como a taxa do tempo para 180 a 200 ml da solução de polímero para filtrar dividido pelo tempo de 60 a 80 ml da solução de polímero a filtrar.

[0199] Idealmente, uma taxa de filtragem de 1,0 indica que a solução de polímero é homogênea e hidratada de modo a fluir através de gargantas de poros acessíveis sem qualquer tamponamento. Para a composição se qualificar para testes adicionais, a composição foi obrigada a exibir uma FR menor ou igual a 1,2 através de ambos os filtros. Como o FR 1,2 era um requisito rigoroso de laboratório para qualificação de polímero, utilizava-se água filtrada limpa, de laboratório, quando necessário.

[0200] Medições reológicas. Para todos os polímeros, a reologia básica em termos de viscosidade versus concentração, viscosidade versus taxa de cisalhamento, viscosidade pura do polímero foram medidas. As viscosidades de cisalhamento no estado estacionário foram medidas na faixa de 0,1 s-1 a 1000 s-1 a 25 °C e 31 °C usando geometria de acoplamento de parede dupla com um reômetro TA Instruments ARES-G2.

[0201] Experiências de injetividade de longo prazo. Os testes de injetividade do polímero foram realizados separadamente usando solução de polímero de 2000 ppm em um arenito de 2000 mD Bentheimer a 31 °C. Resumidamente, os núcleos foram configurados verticalmente com a água sendo injetada a partir do fundo. A permeabilidade inicial foi medida com solução salina sintética, seguida por testes de rastreio para assegurar que os núcleos eram aceitavelmente homogêneos. Após a conclusão dos testes de rastreio, a solução de polímero de 2000 ppm foi injetada a uma taxa de aproximadamente 5 pés/dia por mais de 25 PV para estabelecer tendências de tamponamento. A queda de pressão diferencial entre a entrada e a saída (ou seja, através de todo o núcleo) foi medida usando transdutores de pressão diferencial Rosemount. Em alguns casos, as tomadas de pressão perto da entrada mediram o tamponamento da face.

[0202] Experimentos de recuperação de petróleo. Realizaram-se experiências de recuperação de petróleo utilizando 2000 ppm de LP utilizando um pacote de areia de aproximadamente 5000 mD não consolidado a 31°C. A taxa de fluxo foi estabelecida em 0,5 mL/min, correspondendo a ~ 4 pés/dia. A queda de pressão diferencial entre a entrada e a saída foi medida usando transdutores diferenciais Rosemount. Um óleo bruto viscoso (80 cP a 31 °C) foi selecionado nesta experiência.

[0203] Testes de estaleiro de alça de polímero. Após a mistura bem-sucedida e desempenho em escala de laboratório, foram realizados testes de estaleiro de polímero para validar a mistura em larga escala e desempenho em escala de semicampo usando múltiplas configurações de misturadores estáticos. O polímero líquido foi misturado através de um processo de mistura convencional de dois estágios, bem como um processo de mistura de etapa única. O desempenho dos polímeros líquidos invertidos através de misturadores estáticos foi investigado medindo FR, viscosidade e testes de injetividade a curto prazo no local.

[0204] Unidade de medição portátil de campo (PMU). Uma unidade de medição portátil (PMU) foi utilizada para a vigilância in loco em campo. A PMU foi configurada para medir a reologia de polímeros, filtrabilidade e injetividade de núcleo de longo prazo. A reologia de polímero foi medida usando uma série de tubos capilares com medições de pressão. A capacidade de filtragem foi medida através de um filtro de 1,2 um a 15 psi com pré-filtragem para remover grandes gotas de óleo e sólidos suspensos. A filtrabilidade também foi medida sem pré-filtragem. Finalmente, a injetividade de longo prazo foi medida usando um núcleo Bentheimer revestido com epóxi com uma derivação de pressão para determinar o tamponamento da face. A PMU permitiu que os fluidos de injeção nativos fossem monitorados e analisados sob condições anaeróbicas para garantir o sucesso do projeto, apesar dos desafios de estar em um local remoto.

Resultados e discussão

[0205] Teste FR: a Figura 7 mostra um gráfico do teste FR realizado para uma solução de polímero invertido utilizando um filtro de 1,2 mícron com um diâmetro de 47 mm a uma pressão de 15 psi e uma temperatura de 25 °C. Como mostrado na Figura 7 e na Tabela 2, a solução LP invertida (2000 ppm de polímero) passa por um filtro de 1,2 mícron com um FR menor ou igual a 1,5. Mais especificamente, a Figura 7 ilustra um FR de 1,2 ou menos. Ainda mais especificamente, a Figura 7 ilustra um FR de 1,13. Este resultado indica a filtrabilidade melhorada da solução de polímero invertido.

[0206] Medição de viscosidade: a Figura 8 mostra um gráfico de viscosidade para uma ampla faixa de taxas de cisalhamento para uma solução de polímero invertido (2000 ppm de polímero em solução salina sintética, medida a 31 °C). A viscosidade da solução de polímero invertido ilustra um comportamento típico de diluição de cisalhamento na faixa ampla da taxa de cisalhamento. A viscosidade é medida como 24 cP a 10 s-1 e 31 °C.

[0207] Teste de injetividade: a solução de polímero invertido foi injetada em arenitos de Bentheimer. O objetivo da injeção de polímero foi avaliar a injetividade da solução de polímero invertido no meio poroso. Cerca de 30 PV de 2000 ppm de polímero LP em solução salina sintética foram injetados em arenito Bentheimer a uma taxa de fluxo de 0,5 ml/min correspondendo a 6 pés/dia à temperatura de 31 °C. Como mostrado na Figura 6, a queda de pressão para a solução de polímero invertido atinge o estado estacionário após 2 poros de volume (PV), o que indica nenhum tamponamento. O histórico de permeabilidade relativa correspondente também é plotado na Figura 6. A permeabilidade relativa da solução de polímero invertido após 28 PV foi ~1, o que confirma o tamponamento do núcleo.

[0208] Experimento de recuperação de petróleo: a capacidade da solução de polímero invertido para deslocar o petróleo e melhorar a recuperação foi testada em arenito de Bentheimer na presença de óleo bruto. Um óleo bruto viscoso (80 cP a 31 °C) foi escolhido para o teste. A solução de polímero invertido foi injetada no final da inundação de água em experimentos separados de inundação do testemunho. A recuperação de petróleo e a queda de pressão estão representadas na Figura 10. Como visto nas Figuras, a recuperação de petróleo melhora à medida que a solução de LP invertida é injetada enquanto a queda de pressão para injeção de LP demonstra um estado estacionário e baixo ao final do experimento. A queda de pressão baixa no estado estacionário da solução de LP ao final do experimento indica um comportamento melhorado, uma vez que as soluções de LP não tamponam o testemunho durante a recuperação de petróleo Tabela 2. Resumo das propriedades da composição LP invertida.

[0209] Validação do teste de filtragem e das medições de viscosidade usando amostras LP de escala piloto: o teste de taxa de filtragem adicional e medições de viscosidade foram realizados utilizando amostras produzidas em larga escala. Estes incluem amostras em escala de campo e em escala comercial em comparação com amostras fabricadas em escala laboratorial anteriores. Os resultados da taxa de filtragem e medição da viscosidade foram resumidos na Tabela 3. Soluções poliméricas invertidas de 2000 ppm foram preparadas utilizando diferentes lotes em escala piloto de soluções LP (M1 a M5) e os testes de filtragem foram realizados como descrito acima. A atividade média do polímero puro é medida em 50,9 ± 0,9%. A viscosidade do polímero puro é 207 ± 148 cP à temperatura ambiente. 2000 ppm da solução de polímero invertido apresenta uma viscosidade de 21 ± 3 cP a 10 s-1, 31 °C.

[0210] O grau de viscosidade em função da concentração do polímero utilizado foi medido a 31 °C. A Figura 11 mostra a curva de rendimento da viscosidade em função da concentração. Preparou-se uma solução mãe de 10.000 ppm de concentrado a partir de 52% de polímero puro ativo. A partir desta solução mãe, diluições apropriadas foram feitas e as viscosidades medidas entre 0,1 s-1 e 1000 s-1. Os valores de viscosidade na Figura 11 correspondem a uma taxa de cisalhamento de 10 s-1. A uma concentração de 2000 ppm de solução polimérica invertida, a viscosidade é de cerca de 23 cP e o grau de viscosidade da solução de polímero invertido de 10.000 ppm é de aproximadamente 900 cP. A Figura 12 mostra a viscosidade do polímero como uma função da taxa de cisalhamento. Como mostrado na Figura 12, foi observado o comportamento de diluição por cisalhamento das soluções de polímero. À medida que as concentrações de polímero aumentaram, o comportamento de pseudoplasticidade mudou de menos pseudoplasticidade para mais pseudoplasticidade. Tabela 3. Resumo dos dados de filtragem e viscosidade usando amostras em escala piloto.

[0211] Soluções poliméricas invertidas de 2000 ppm foram preparadas usando diferentes lotes em escala piloto de soluções de LP (M1 a M5) e os testes de filtragem foram realizados como descrito acima. As Figuras 13A e 13B mostram os resultados dos testes de taxa de filtragem realizados com diferentes lotes em escala piloto de soluções de LP usando um filtro de 5 mícron (Figura 13A) e filtro de 1,2 mícron (Figura 13B) a 15 psi. Como mostrado nas Figuras 13A e 13B, as soluções de LP produzem um FR de 1,04 +/- 0,02 para um filtro de 5 mícron e 1,28 +/- 0,1 para um filtro de 1,2 mícrons.

[0212] A Figura 14 mostra um teste de injetividade de longo prazo da solução de polímero invertido de fase única em um testemunho. O testemunho incluiu uma tomada de pressão de dois centímetros da face, fornecer um diferencial de pressão através da face de injeção do testemunho. Como mostrado na Figura 14, a queda de pressão no estado estacionário não apresentou sinal significativo consistente com o tamponamento do testemunho de arenito. A análise da queda de pressão durante a inundação pós-água também não mostrou tamponamento.

[0213] Para verificar o desempenho de injetividade de longo prazo das soluções de LP invertidas, a permeabilidade relativa da inundação de polímero de fase única foi normalizada utilizando métodos conhecidos na técnica (ver SPE 179657, simpósio SPE IOR em Tulsa 2016, que é incorporado neste documento por referência em sua totalidade). A Figura 15A mostra o tamponamento relativo quando os resultados são normalizados para cada seção com volumes totais de poro injetados para um polímero de emulsão convencional. Esses resultados indicam que a taxa de tamponamento é mais rápida perto da face de injeção, em comparação às seções subsequentes do testemunho. Em contraste, como mostrado na Figura 15B, as soluções de LP invertidas não exibem quaisquer sinais significativos de tamponamento.

[0214] A Figura 16 mostra o fator de redução de permeabilidade (Rk) e o fator de pele normalizado, s/ln(rs/rw) versus taxa de filtragem a 1,2 μ m (FR 1,2). Como mostrado na Figura 16, Rk e fator de pele aumentam quando FR é maior que 1,5. Estes resultados sugerem que a injeção de uma solução de polímero com uma FR maior que 1,5 conecta o testemunho, enquanto a injeção de uma solução de polímero com uma FR de 1,5 ou menos não causa tamponamentos no testemunho.

[0215] Testes de estaleiro de alça de polímero: com a mistura de polímeros e desempenho em condições de laboratório validados, a próxima etapa foi avaliar a eficiência de mistura da solução pura em solução salina para uma concentração final de polímero de 2000 ppm em testes de estaleiro de maior escala. O objetivo dos ensaios de estaleiro foi demonstrar que o rendimento aceitável de viscosidade e a taxa de filtragem poderiam ser alcançados utilizando-se misturadores de configuração de etapa única e misturadores de configuração de múltiplas etapas (com e sem misturadores dinâmicos) como descrito nas Figuras 1 e 2.

[0216] Os resultados experimentais usando uma configuração de misturador de etapa única estão resumidos na Tabela 4 e os resultados experimentais usando uma configuração de misturador de múltiplas etapas estão resumidos na Tabela 5. Cada experiência foi realizada utilizando elementos de misturadores estáticos de diferentes tamanhos e diferentes configurações incluindo misturador dinâmico, diferentes taxas de fluxo e diferentes taxas de polímero puro e solução salina. As amostras foram coletadas após cada execução, e os testes de filtragem e viscosidade foram realizados para verificar a hidratação do LP incluindo inversão e diluição através do sistema de mistura projetado. Tabela 4. Resumo do teste da estaleiro da alça de polímero - exemplo de uma única etapa de mistura.

Tabela 5. Resumo do teste do estaleiro da alça de polímero - exemplo de mistura em várias etapas.

[0217] Como mostrado na Figura 17, os graus de viscosidade foram medidos acima de 20 cP em ambas as configurações de mistura em múltiplas etapas (duas) e configuração de mistura em etapa única com e sem o misturador dinâmico. Isso mostra que o LP hidrata adequadamente os misturadores estáticos em uma configuração de etapa única ou em várias etapas. As Figuras 18A e 18B mostram o rendimento da viscosidade como uma função da queda de pressão através dos misturadores estáticos (Figura 18A) e a taxa de filtragem como uma função da queda de pressão através dos misturadores estáticos (Figura 18B). Para hidratar o LP e fornecer um grau de viscosidade e filtrabilidade adequados, deve ser usado um FR de 1,5 ou menos a 1,2 mícron.

[0218] Em geral, os testes de estaleiro de polímero demonstram que os graus de viscosidade bem-sucedidos podem ser alcançados com uma taxa de filtragem adequada usando uma única etapa ou processo de mistura de múltiplas etapas. Além disso, experimentos de injetividade através de rocha substituta não mostraram nenhum comportamento apreciável de tamponamento.

[0219] Desenvolvimento de configurações de mistura para aplicações de escala de campo: tradicionalmente, as soluções poliméricas aquosas são preparadas a partir de composições LP utilizando-se um processo de mistura de dois estágios. Um exemplo de processo de mistura de dois estágios é esquematicamente ilustrado na Figura 19. No primeiro estágio (inversão), a composição polimérica LP foi misturada com um fluxo de injeção da água a ser invertida para uma solução mãe de 10.000 ppm. A concentração da solução mãe foi controlada variando-se o fluxo de fluxo de arrasto usando uma válvula globo na linha de fluxo de injeção de água. O misturador de inversão é um misturador estático em linha com uma faixa de pressão diferencial recomendada de 3 - 10 barg. Um misturador de 3” ou 4” pode ser selecionado para manter a pressão diferencial recomendada em toda a faixa esperada de vazões de injeção. No segundo estágio (diluição), a solução mãe foi misturada com o fluxo de injeção principal para atingir uma concentração de solução de polímero de 1750 - 2000 ppm. O misturador de diluição era um misturador estático em linha com uma queda de pressão de 1 ~ 3 barg. A concentração da solução de polímero foi controlada variando o comprimento do curso da bomba de injeção de polímero.

[0220] Ensaios de campo foram conduzidos usando este processo de mistura de dois estágios, mas tiveram que ser suspensos devido à perda irreversível da injetividade. Estudos demonstraram que a perda de injetividade foi devida a mecanismos de dano próximo ao poço de exploração associados à emulsão líquida de hPAM preparada usando o processo de mistura de dois estágios. Estes problemas foram rastreados até certas questões operacionais associadas ao processo de mistura de dois estágios descrito acima, incluindo a operação do misturador de inversão fora do seu envelope operacional preferido, e o bloqueio do misturador de inversão devido à sobre-injeção do polímero.

[0221] Para remediar estas questões, foi desenvolvida uma configuração de mistura alternativa que eliminou o processo de mistura de dois estágios enquanto ainda atingia a especificação de FR desejada (um FR de 1,5 ou menos a 15 psi usando um filtro de 1,2μm) e viscosidade alvo. Esta configuração simples de mistura de estágio único reduziu significativamente a possibilidade de injeção fora de especificação durante a injeção normal.

[0222] A configuração de mistura de estágio único é esquematicamente ilustrada na Figura 20. O sistema incluiu dois misturadores operando em série e eliminou a necessidade de um processo de inversão/diluição de dois estágios. A composição de LP foi introduzida no fluxo de injeção de água através de um misturador dinâmico de 6”. Um misturador Sulzer SMX de 6 ”estático em linha SCH 120 foi instalado diretamente a jusante do misturador dinâmico. O misturador estático incluiu 12 elementos orientados como mostrado na Figura 21. O dimensionamento do misturador de 6” foi selecionado para facilitar a injeção de uma taxa de projeto de 30.000 bpd a 1.800 ppm. A configuração de mistura foi dimensionada de modo a que a velocidade do fluido fosse limitada a menos de cerca de 3,8 m/s para evitar cortes desnecessários da solução, mantendo uma queda de pressão razoável.

[0223] Desempenho do processo de mistura de etapa única em testes de campo e aplicações piloto de campo: a Tabela 6 inclui os dados de viscosidade e dados de filtragem para soluções de polímero líquido preparadas utilizando-se um misturador suspenso em laboratório como referência. As Tabelas 7 e 8 mostram a condição de mistura e os resultados da mistura de polímeros líquidos usando o processo de mistura de etapa única em uma escala de estaleiro. A Tabela 9 mostra a condição de mistura e os resultados da mistura de polímeros líquidos usando o processo de mistura de etapa única em uma aplicação piloto de campo. Tabela 6. Resultados de experimentos de laboratório para várias amostras misturadas no misturador superior.

Tabela 7. Resumo dos dados do teste de pátio: Exemplo de mistura de estágio único.

Tabela 8. Resumo dos dados do teste de pátio: Exemplo de mistura de dois estágios.

Tabela 9. Resumo dos dados de teste de campo: Exemplo de mistura de etapa única.

[0224] A capacidade do processo de mistura de etapa única para atender às especificações do reservatório foi avaliada em condições de escala de pátio. A Figura 22 mostra o grau de viscosidade obtido usando várias configurações de misturador. Para atender às especificações do reservatório, uma viscosidade da solução polimérica de 32 cP (@ 10s-1 e 20 °C) era esperada. Para o processo de mistura de dois estágios, a viscosidade média foi limitada a cerca de 20 cP. No entanto, o processo de mistura de etapa única foi capaz de garantir um rendimento de viscosidade> 32 cP em todos os tamanhos de misturador testados.

[0225] A Figura 23 mostra que DP e FR variaram com a taxa de injeção ao usar o processo de mistura de etapa única na escala de teste de estaleiro de 2". As linhas pontilhadas indicam a queda de pressão (DP) ao longo do misturador estático com e sem o misturador dinâmico. Os símbolos de sólidos indicam a taxa de filtragem das soluções poliméricas aquosas invertidas em cada taxa de injeção correspondente. A taxa de filtragem foi medida em um filtro de 1,2 mícron abaixo de 15 psi. O processo de mistura de etapa única também produziu soluções poliméricas aquosas invertidas que atendem à especificação FR de < 1,5 a uma taxa de injeção equivalente a cerca de 30.000 bpd em um sistema de 6”. Esse desempenho foi mantido à medida que a velocidade entre os misturadores foi reduzida para o equivalente a 10.000 BPD.

[0226] A Figura 24 mostra a relação entre o DP e a velocidade do fluido para a configuração do misturador dinâmico/estático combinado com unidades de 1”, 2” e 3”. Os resultados associados aos três tamanhos mostram uma forte correlação e demonstram que uma velocidade maior que cerca de 1,0 m/s fornece uma DP mínimo de cerca de 1,0 bar nos dois misturadores.

[0227] A Figura 25 mostra a relação entre DP e FR. Manter uma DP de mais de 1 bar na configuração de mistura garantiu que a especificação <1,5 FR fosse atendida.

[0228] As Figuras 24 e 25 também demonstram o impacto da remoção do misturador dinâmico. Em altas taxas de fluxo, o impacto é insignificante, mas abaixo de cerca de 12.500 bpd houve queda de pressão insuficiente para atingir a especificação FR.

[0229] A partir da análise acima; concluiu-se que, para o processo de mistura em uma única etapa: (1) uma FR <1,5 poderia ser alcançada a uma velocidade máxima da solução de injeção de 3,8 m/s para evitar cisalhamento excessivo; e (2) a velocidade de injeção da solução pode ser mantida em > 1,0 m/s para garantir uma mistura suficiente e alcançar uma FR < 1,5.

[0230] O projeto de campo foi baseado em misturadores de 6”; no entanto, as Peças de Tambor Removíveis (RSPs) estrategicamente localizadas foram incorporadas como mostrado na Figura 20 para permitir que os misturadores sejam trocados para aumentar a capacidade de redução de capacidade. O uso de RSPs também forneceu flexibilidade no número de elementos do misturador e, portanto, a pressão diferencial alcançada.

[0231] Além de atender as principais especificações de FR e de viscosidade do reservatório, a configuração proposta de mistura de estágio único mostrou-se robusta na prevenção de bloqueios do misturador. Em um ambiente offshore, podem ocorrer excursões operacionais que levam à injeção excessiva de poliacrilamida. Excursões anteriores no campo de óleo levaram ao tamponamento do misturador de inversão. Embora, este tamponamento possa ser eliminado aumentando o fluxo de água através do misturador de inversão, não há roteamento alternativo disponível para impedir a injeção da lama de polímero altamente concentrada resultante. Além disso, a instalação de instalações de descarte alternativas é impraticável.

[0232] No ambiente do pátio, as taxas de injeção de água equivalentes a 5000 bpd foram misturadas com polímero líquido à base de hPAM para formar uma solução de cerca de 7000 ppm. Embora a solução resultante não atenda às especificações FR e de viscosidade, não foram observados bloqueios no misturador. Por comparação, a experiência em escala de campo e estaleiro demonstrou que misturar a mesma solução de 7000 ppm usando uma configuração de misturador de dois estágios resultaria imediatamente em bloqueios de misturador. Acredita-se que, ao se dispor da mistura de dois estágios, o fluido do processo é restrito a um único caminho de fluxo, aumentando assim a contrapressão disponível e reduzindo a frequência de bloqueios.

[0233] Análise de Energia de Mistura Específica: A combinação de efeitos de viscosidade alvo e melhoria da taxa de filtragem para avaliar a energia de mistura é possível através da aplicação de Energia de Mistura Específica (SME):

[0234] onde k é uma constante (6,4 x10-12 kNm/kg*m3/rpm), w é a velocidade de rotação (rpm), t é o tempo de mistura da solução polimérica no liquidificador (min) e V é o volume de solução (m3). A constante e os valores foram recalculados para o presente estudo a partir dos valores fornecidos na literatura (ver SPE 25147-PA e SPE-15578, cada um dos quais é incorporado neste documento por referência na sua totalidade).

[0235] O SME tenta quantificar a quantidade de energia consumida durante o processo de mistura de um fluido. Como tal, o SME pode ser usado para encontrar tendências em relação aos principais parâmetros de desempenho do fluido.

[0236] A análise da equação para SME demonstra que valores equivalentes de energia de mistura podem ser alcançados aumentando e diminuindo simultaneamente os termos superiores da equação. Por exemplo, no caso de equipamento de campo, o mesmo valor de energia de mistura pode ser alcançado usando uma máquina de alta potência e um curto tempo de permanência, ou uma máquina de baixa potência e um longo tempo de permanência.

[0237] Para um misturador estático em linha, a energia de mistura por unidade de massa pode ser estimada a partir de:

[0238] ou

[0239] onde (Δp) é a perda de pressão (psi), p é densidade (kg/m3), P é potência (kW), e t é tempo de residência (sec).

[0240] A Figura 26A é um gráfico ilustrando a taxa de filtragem como uma função da energia de mistura específica para várias configurações de misturadores estáticos, incluindo a mistura de um único estágio no teste de estaleiro e o teste piloto de campo. Acima de 0,15 kJ/kg de energia específica de mistura, uma taxa de filtragem inferior a 1,5 pode ser alcançada. Abaixo da baixa energia de mistura (E/M <0,15 kJ/kg), FRs maiores que 1,5 começaram a ser observadas. A Figura 26B é um gráfico da taxa de filtragem como uma função da energia de mistura específica para diversas configurações de misturadores estáticos em testes de estaleiro e testes de mistura de topo em escala de laboratório. Como mencionado acima, as tendências em FR observadas na mistura em escala de laboratório correlacionam com as tendências observadas na mistura em escala de pátio. Observe que o tempo de mistura no laboratório foi de aproximadamente 15 minutos a 24 horas, enquanto o tempo de mistura no teste de estaleiro foi inferior a alguns segundos no misturador estático.

[0241] A Figura 27 é um gráfico da viscosidade como uma função da energia de mistura específica para configurações de mistura de estágio único e de estágio duplo empregando-se misturadores estáticos em linha. Como mostrado na Figura 22 e na Figura 27, o rendimento esperado da viscosidade poderia ser alcançado quando a energia de mistura específica estava abaixo de 1,2 kJ/kg no sistema. A viscosidade caiu acima de 1,4 kJ/kg. Estes resultados sugerem que energias de mistura específicas entre 0,15 e 1,4 kJ/kg fornecem tanto a viscosidade especificada como uma boa filtrabilidade (FR menor que 1,5).

[0242] Valores de energia de mistura específicos calculados associados a todos os ensaios estão incluídos nas Tabelas 6-9.

[0243] Teste de injetividade no local no campo usando uma PMU: As soluções poliméricas aquosas preparadas usando métodos de mistura em escala única de campo foram qualificadas usando uma PMU.

[0244] A Figura 28 mostra a inundação do testemunho de campo (CF1) usando as amostras preparadas em campo. Recolheu-se uma composição líquida pura de polímero no tanque e realizou-se a inversão e a diluição para 2000 ppm da solução polimérica utilizando o misturador superior no laboratório no local. Verificou-se que a viscosidade e filtragem a taxa de filtragem (FR) em um filtro de 1,2 μ m para a solução polimérica aquosa invertida era de 22 cP e 1,24, respectivamente. A solução polimérica aquosa invertida foi injetada a 0,5 mL/min em um núcleo de arenito 1,4 D, e a queda de pressão em todo o núcleo (6 ”) e na face de injeção (2”) foram medidas. A solução aquosa invertida de polímero foi preparada em laboratório utilizando polímero líquido puro. Como mostrado na Figura 28, não foi observado nenhum tamponamento significativo durante o fluxo de núcleo até 14 PV.

[0245] A Figura 29 mostra outro exemplo de inundação de núcleo de campo (CF2) realizado usando uma amostra de cabeça de poço misturada no campo usando o processo de mistura de etapa única descrito acima. O polímero líquido puro foi invertido e diluído através do misturador em linha de campo. A amostra de solução polimérica aquosa invertida de 1800 ppm foi obtida a partir da cabeça do poço. A inundação de polímero foi executada a 0,5 ml/min no núcleo de arenito (1,4D). Como mostrado na Figura 29, nenhum tamponamento significativo foi observado até 11 PV, embora tenha sido necessário um pouco mais para estabilizar a queda de pressão em relação aos ensaios realizados usando uma solução polimérica aquosa misturado em laboratório (ver Figura 28). A Figura 30 mostra o resultado do teste da taxa de filtragem a 1,2 mícron abaixo de 1 bar para a amostra coletada na cabeça do poço usada para a inundação de CF2. A amostra exibiu filtrabilidade muito boa (FR de 1,09).

[0246] A Figura 31 mostra a queda de pressão ao longo de diferentes vazões para estimar a viscosidade usando um viscosímetro capilar em uma caixa de inundação de polímero portátil. Como mostrado na caixa, as amostras de campo da cabeça do poço exibiram viscosidades comparáveis acima da viscosidade especificada de 22cP, a qual foi medida no laboratório como uma referência. Razões de filtragem inferiores a 1,5 também foram observadas em diferentes taxas de injeção. Estes resultados indicam a obtenção de boa filtrabilidade e grau de viscosidade usando um processo de mistura de etapa única no campo.

[0247] Fator de atrito de Darcy no misturador estático. Polímero líquido também pode ser usado como um redutor de fricção no fluxo da tubulação. A relação de Darcy- Weisbach foi utilizada para estimar a propriedade característica de redução de atrito do polímero líquido durante a mistura em um misturador estático. A equação de Darcy- Weisbach é uma equação fenomenológica, que relaciona a perda de carga, ou perda de pressão, devido ao atrito ao longo de um determinado comprimento de tubo à velocidade média do fluxo de fluido para um fluido incompressível. A equação de Darcy-Weisbach contém um fator de atrito adimensional, conhecido como o fator de atrito Darcy

[0248] onde Δp , L e D é a queda de pressão (Pa), comprimento (m) e diâmetro (m) de um misturador estático, fD é o fator de atrito de Darcy-Weisbach, (v) e p é a velocidade média do fluxo (m/s) e densidade (kg/m3 ) de fluido.

[0249] A Figura 32 mostra a correlação entre a queda de pressão e a taxa de fluxo através do misturador estático com um diâmetro de 2” e 3”, respectivamente. Como mostrado na Figura 32, a queda de pressão e a vazão mostram uma relação linear e a inclinação está correspondendo ao fator de atrito de Darcy-Weisbach. A partir desses resultados, a queda de pressão em diferentes vazões durante a mistura e a hidratação no misturador em linha pode ser estimada na aplicação em campo. A Figura 33 mostra o fator de atrito de Darcy versus o número de Reynolds. O fator de atrito de Darcy no fluxo de tubo liso é ilustrado como uma linha de base. Como mostrado na Figura 33, o fator de atrito de Darcy em um fluxo turbulento é geralmente calculado na ordem de 0,01 a 0,1 em uma linha de tubulação lisa e na ordem de 0,1 a 1 em uma linha de tubulação áspera (não mostrada na plotagem). Contudo, o fator de atrito de Darcy-Weisbach no misturador em linha de estágio único é calculado na ordem de 1 ~ 10 na mesma gama do número de Reynolds devido à presença de elementos de mistura no misturador em linha.

[0250] Energia de mistura específica para o polímero HPAM em pó. A mistura de vários polímeros em pó para aplicar o conceito específico de energia de mistura. Vários polímeros de HPAM em pó de diferentes fornecedores foram misturados utilizando um misturador de sobrecarga de laboratório em diferentes tempos de mistura e rpm. O desempenho medido de cada polímero, como a taxa de filtragem e a viscosidade, foi correlacionado com a energia de mistura específica. Os resultados são mostrados nas Figuras 34A-36B.

[0251] As Figuras 34A e 34B mostram os resultados da razão de filtro ao longo da energia de mistura específica calculada com filtro de 5 mícron e 1,2 mícron, respectivamente. Tal como mostrado nas Figuras 34A e 34B, a maior parte dos polímeros passou facilmente pelo filtro de 5 micra mesmo a baixa energia de mistura específica, enquanto alguns polímeros passaram pelo filtro de 1,2 micra a baixa energia de mistura específica. Como os polímeros em pó não possuem nenhum aditivo, como o tensoativo de inversão, que ajuda a hidratação do polímero e a mistura mais rápida no polímero líquido, requer energia de mistura um pouco mais alta do que a do polímero líquido.

[0252] Figura 35 mostra a viscosidade ao longo da energia específica de mistura para polímeros HPAM em pó. Semelhante ao polímero líquido, o polímero em pó também apresenta tendência de diminuição da sua viscosidade à medida que a energia de mistura específica aumenta, o que indica o limite de energia de mistura específica para minimizar a degradação mecânica do polímero durante o processo de mistura/hidratação.

[0253] As Figuras 36A e 36B mostram os testes de sensibilidade para cada componente para calcular a energia de mistura específica, como velocidade de mistura e tempo de mistura, respectivamente. Como mostrado acima, uma melhor taxa de filtragem pode ser alcançada aumentando a velocidade de mistura e o tempo de hidratação proporcional à energia de mistura específica. No entanto, existe um limite de operação da energia de mistura específica, como discutido acima, que implica as janelas de operação para hidratação de polímeros em pó.

[0254] Rod-Climbing (efeito Weissenberg) durante a hidratação do polímero. A escalada em haste, chamada de efeito Weissenberg, é um fenômeno bem conhecido que mostra a propriedade viscoelástica da solução polimérica não newtoniana. Este fenômeno ocorre devido à diferença de tensão normal na solução polimérica, conforme descrito na equação abaixo, enquanto o vórtice é observado na mistura de água

[0255] se> 0; Fluidos newtonianos para gerar vórtex,

[0256] se <0; fluidos não newtonianos (solução polimérica) para gerar

[0257] onde p é pressão, r é raio, T1± , T22 e T33 são tensores de tensão normais, T12 é tensor de tensão de cisalhamento vr é a velocidade de rotação.

[0258] Rod-climbing é uma extensão das propriedades viscoelásticas de uma solução polimérica, e depende do peso molecular do polímero, concentração, salinidade da salmoura, dureza da salmoura e temperatura. O comportamento da haste de escalada pode ser usado como um indicador visual de hidratação rápida ou rápida de polímero líquido ou polímero em pó. Para observar a escalada da haste e a hidratação claramente independentemente do peso molecular das moléculas do polímero durante a mistura, preparou-se uma solução polimérica a 1% Em uma solução salina sintética (ver Tabela 1). A haste de escalada, juntamente com a hidratação do polímero foi observada como (1) uma diminuição no nível da superfície do vórtice, e (2) aumento da haste de escalada da solução polimérica. No caso de polímeros líquidos e polímeros em pó que mostram hidratação relativamente rápida, a diminuição do nível da superfície do vórtice e o início da escalada da haste ocorrem simultaneamente. Outros polímeros mostram uma diminuição gradual no nível da superfície, seguido por um subsequente início de escalada. A observação da escalada da haste e o desempenho característico resultante estão resumidos na Tabela 10 para uma variedade de polímeros. Tabela 10. Início da escalada em haste de polímero líquido e polímeros em pó.

[0259] Sistemas de Mistura de Polímeros para Uso em Mistura Submarina: Atualmente, há relativamente poucos casos em todo o mundo onde a injeção de polímero submarino foi empregada em uma aplicação Enhanced Oil Recovery (EOR). Quando conduzidas anteriormente, as soluções de inundação de polímeros foram misturadas na instalação hospedeira e transportadas para os poços submarinos através de linhas de fluxo individuais.

[0260] Para fornecer injeção de polímero para fins de EOR, a solução polimérica deve ser misturada em uma instalação offshore e transportada individualmente para cada um dos poços de injeção. Isso aumenta o espaço de convés, o processo e os requisitos de operações para a instalação do host, independentemente de se tratar de uma nova compilação ou de uma instalação existente. Além disso, os sistemas de injeção de solução polimérica dependem de linhas individuais dos misturadores aos poços de injeção. Isso ocorre porque as válvulas de controle de fluxo tradicionais são conhecidas por degradar as propriedades da solução polimérica. Como consequência, arranjos do tipa tubulação podem ser incompatíveis com soluções de polímero. Isso pode aumentar significativamente a infraestrutura especificada necessária para suportar cada injetor submarino.

[0261] Não existem projetos conhecidos que realoquem o processo de mistura de polímeros da instalação hospedeira para subsea. Para resolver essa falha, foram desenvolvidos sistemas de mistura de polímeros que poderiam ser usados para realocar o processo de mistura de polímeros da plataforma hospedeira para uma área submarina, em um esforço para reduzir o tamanho da plataforma hospedeira e o número de linhas de fluxo no campo.

[0262] Os sistemas de mistura de polímeros permitem a realocação do equipamento de mistura da plataforma para o fundo do mar no(s) centro(s) de perfuração submarina. Isso permite que a mistura de polímeros seja realizada em uma área submarina, não em uma instalação hospedeira.

[0263] Os sistemas de mistura de polímeros empregam equipamentos comprovados em campo para controlar e monitorar o processo de mistura. Exemplos de sistemas de mistura de polímeros estão esquematicamente ilustrados nas Figuras 37 e 38. Cada sistema de mistura de polímeros recebe dois suprimentos. Um suprimento é o polímero puro e o segundo é um suprimento de água separado. Estes dois produtos são combinados em cada arranjo de misturador de ramal múltiplo, a fim de criar a concentração correta de solução polimérica para injeção em cada poço. O sistema contém todos os equipamentos de mistura, instrumentação, válvulas e outros equipamentos associados para controlar e monitorar satisfatoriamente o processo de mistura e para prover a solução polimérica para injeção em cada um dos poços submarinos.

[0264] O projeto geral do processo é semelhante para os sistemas de mistura de polímeros ilustrados na Figura 37 e 38. No entanto, um sistema de mistura de polímeros (Figura 37) utiliza duas formas de controle de fluxo, uma para a água e outra para o polímero puro. Este sistema de mistura pode ser usado quando o polímero é fornecido através de um único conduto e distribuído para prover suprimento a múltiplos ramais; semelhante ao do abastecimento de água. O segundo sistema de mistura de polímeros (Figura 38) controla apenas a vazão de água no sistema. Este sistema pode ser usado nos casos em que vários conduítes individuais fornecem polímero diretamente para cada ramal. Um sistema de mistura de polímeros apropriado para uma aplicação particular pode ser selecionado com base nas propriedades do polímero a ser misturado.

[0265] Os sistemas de mistura de polímeros recebem água da instalação hospedeira através da linha de fluxo de água que é conectada ao tubo coletor, onde é distribuída para o sistema de mistura.

[0266] A tubulação da ramificação fornece água através da tubulação até a válvula de estrangulamento do controle de água. Como esta posição da válvula varia, a quantidade de água que flui através do ramo é ajustada e, assim, controla o fluxo através do misturador da 1a fase. O polímero é introduzido no fluxo de água no misturador da primeira fase. O polímero puro para cada ramo é proporcionado através de uma conduta individual, tal como um núcleo umbilical ou um feixe de linha de fluxo (alimentação múltipla) ou é fornecido através de um cabeçalho de polímero puro e tubulação (alimentação individual). No projeto de alimentação individual, há uma segunda válvula de controle de fluxo em cada ramificação que ajusta o fluxo de polímero puro no processo. Esta válvula pode ser uma válvula de estrangulamento de baixo cisalhamento, uma Válvula de Medição de Injeção Química (CIMV) ou uma válvula de controle, dependendo das propriedades do polímero puro. A água e o polímero puro são introduzidos no misturador do primeiro estágio, este é o ponto inicial no qual a solução é formulada. O fluxo é então passado através do misturador da 2a fase, onde o processo de mistura está completo e a solução está pronta para injeção.

[0267] Ao realocar a mistura de polímeros do hospedeiro para um local submarino, uma redução significativa no equipamento instalado no hospedeiro, bem como uma redução significativa no suporte à infraestrutura submarina, pode ser alcançada.

[0268] Por exemplo, ao empregar um sistema de mistura de polímeros, a infraestrutura da linha de fluxo submarina associada à recuperação de hidrocarbonetos pode ser reduzida em cerca de 50 a 60%. Isso melhorará o gasto geral do projeto, o cronograma e a exposição durante a instalação e a operação. A realocação do equipamento de mistura da plataforma hospedeira para a(s) área(s) submarina(s) também permitirá que um número de risers seja removido do design da plataforma e de todos os equipamentos de mistura associados. Esses sistemas também podem evitar a necessidade de novas plataformas em alguns ambientes.

[0269] As composições e métodos das reivindicações anexas não estão limitados no âmbito pelas composições e métodos específicos aqui descritos, que se destinam a ser ilustrações de alguns aspectos das reivindicações. Quaisquer composições e métodos que sejam funcionalmente equivalentes destinam-se a cair no âmbito das reivindicações. Várias modificações das composições e métodos além daqueles mostrados e descritos neste documento destinam-se a enquadrarem-se no âmbito das reivindicações anexadas. Além disso, enquanto apenas certas composições representativas e etapas do método divulgados neste documento são especificamente descritas, outras combinações das composições e etapas do método também se destinam a recair no âmbito das reivindicações acrescentadas, mesmo se não especificamente mencionado. Assim, uma combinação de etapas, elementos, componentes ou constituintes pode ser explicitamente mencionada neste documento ou menos; no entanto, as outras combinações de etapas, elementos, componentes e constituintes são incluídas, mesmo que não explicitamente declarado.

[0270] O termo “compreendendo” e suas variações, como usados aqui, é usado como sinônimo do termo “incluindo” e suas variações e são termos abertos e não limitativos. Embora os termos "compreendendo" e "incluindo" tenham sido usados aqui para descrever várias modalidades, os termos "consistindo essencialmente em" e "consistindo em" podem ser usados em vez de "compreendendo" e "incluindo" para prover modalidades mais específicas da invenção e também são divulgados. Exceto onde indicado, todos os números que expressam geometrias, dimensões, e assim por diante, usados na especificação e reivindicações devem ser entendidos no mínimo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes ao escopo das reivindicações, a ser interpretado à luz do número de dígitos significativos e aproximações de arredondamento comuns.

[0271] Entende-se que quando são apresentadas combinações, subconjuntos, grupos, etc. de elementos (por exemplo, combinações de componentes em uma composição ou combinações de etapas em um método), enquanto referência específica de cada uma das várias combinações individuais e coletivas e permutações destes elementos podem não ser explicitamente divulgadas, cada uma é especificamente contemplada e aqui descrita. A título de exemplo, se uma composição é aqui descrita como incluindo um componente do tipo A, um componente do tipo B, um componente do tipo C, ou qualquer combinação destes, entende-se que essa frase descreve todas as várias combinações e permutações individuais e coletivas desses componentes. Por exemplo, em algumas modalidades, o composição descrita por esta frase poderia incluir apenas um componente do tipo A. Em algumas modalidades, o composição descrita por esta frase poderia incluir apenas um componente do tipo B. Em algumas modalidades, o composição descrita por esta frase poderia incluir apenas um componente do tipo C. Em algumas modalidades, o composição descrita por esta frase poderia incluir um componente do tipo A e um componente do tipo B. Em algumas modalidades, o composição descrita por esta frase poderia incluir um componente do tipo A e um componente do tipo C. Em algumas modalidades, o composição descrita por esta frase poderia incluir um componente do tipo B e um componente do tipo C. Em algumas modalidades, o composição descrita por esta frase pode incluir um componente do tipo A, um componente do tipo B e um componente do tipo C. Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais componentes do tipo A (por exemplo, A1 e A2). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais componentes do tipo B (por exemplo, B1 e B2). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais componentes do tipo C (por exemplo, C1 e C2). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais de um primeiro componente (por exemplo, dois ou mais componentes do tipo A (A1 e A2)), opcionalmente um ou mais de um segundo componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo B) e, opcionalmente, um ou mais de um terceiro componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo C). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais de um primeiro componente (por exemplo, dois ou mais componentes do tipo B (B1 e B2)), opcionalmente um ou mais de um segundo componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes). mais componentes do tipo A) e, opcionalmente, um ou mais de um terceiro componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo C). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais de um primeiro componente (por exemplo, dois ou mais componentes do tipo C (C1 e C2)), opcionalmente um ou mais de um segundo componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes). mais componentes do tipo A) e, opcionalmente, um ou mais de um terceiro componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo B).

[0272] A menos que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos utilizados neste documento têm o mesmo significado que normalmente é entendido por uma pessoa versada na técnica ao qual esta invenção pertence. Publicações citadas neste documento e os materiais citados são especificamente incorporados por referência.

[0273] Numa modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser utilizada como um fluido de injeção. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser incluída num fluido de injeção. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa invertida pode ser utilizada como um fluido de fraturamento hidráulico. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser incluída num fluido de fraturamento hidráulico. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser utilizada como um redutor de arrasto que reduz o atrito durante o transporte de um fluido numa tubulação. Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa pode ser incluída num redutor de arrasto que reduz o atrito durante o transporte de um fluido numa tubulação. Em resumo, em certas modalidades, as soluções poliméricas aquosas descritas neste documento podem ser utilizadas na recuperação de hidrocarbonetos.

[0274] Os métodos de recuperação de hidrocarbonetos podem compreender fornecer um reservatório de subsuperfície contendo hidrocarbonetos em seu interior; fornecer um poço de exploração em comunicação fluídica com o reservatório de subsuperfície; preparar uma solução polimérica aquosa de acordo com os métodos descritos neste documento; e injetar a solução polimérica aquosa através do poço de exploração para o reservatório de subsuperfície. Por exemplo, o reservatório de subsuperfície pode ser um reservatório submarino e / ou o reservatório de subsuperfície pode ter uma permeabilidade de 10 milidares a 40.000 milidares.

[0275] O poço de exploração na segunda etapa pode ser um poço de exploração de injeção associado a um poço de injeção, e o método pode ainda compreender fornecer um poço de produção afastado do poço de injeção a uma distância predeterminada e com um poço de exploração de produção em comunicação fluídica com o reservatório de subsuperfície. Nessas modalidades, a injeção da solução polimérica aquosa pode aumentar o fluxo de hidrocarbonetos no poço de produção.

[0276] Em algumas modalidades, os métodos de recuperação de hidrocarbonetos podem incluir ainda uma etapa de reciclagem. Por exemplo, em algumas modalidades, os métodos de recuperação de hidrocarbonetos podem ainda compreender a produção de fluido de produção a partir do poço de produção, o fluido de produção incluindo pelo menos uma porção da solução polimérica aquosa injetada; e combinar o fluido de produção com a composição LP adicional, por exemplo, para formar uma segunda solução polimérica aquosa. A segunda solução polimérica aquosa pode então ser injetada em pelo menos um poço de exploração (por exemplo, um poço de injeção, o mesmo poço de exploração analisado na segunda etapa ou um poço de exploração diferente, etc.). Assim, em algumas modalidades, a solução polimérica aquosa é incluída num fluido de injeção.

[0277] O poço de exploração na segunda etapa pode ser um poço de exploração para fraturamento hidráulico que esteja em comunicação fluida com o reservatório de subsuperfície. Assim, numa modalidade, a solução polimérica aquosa injetada na quarta etapa funciona como um redutor de arrasto que reduz o atrito durante a injeção na quarta etapa. Ao fazer isso, a solução polimérica aquosa é usada como um redutor de arrasto que reduz a fricção durante o transporte de um fluido (por exemplo, o fluido de fraturamento hidráulico) em uma tubulação (por exemplo, o poço de exploração ou componentes destes). Noutra modalidade, a solução polimérica aquosa é incluída num fluido de fraturamento hidráulico.

[0278] A título de ilustração não limitativa, exemplos de certas modalidades da presente divulgação são dados abaixo.

EXEMPLOS Materiais e Métodos

[0279] Composição e hidratação de salmoura. Uma salmoura sintética foi utilizada como salmoura base. A salmoura sintética incluiu o seguinte: Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, e um TDS de cerca de 15.000 ppm como mostrado na Tabela 1. Uma vez que o polímero líquido puro (LP) foi fornecido como uma dispersão de polímero contínuo em petróleo com uma atividade de 50%, o polímero LP foi invertido e diluído para uma concentração alvo de 2000 ppm na salmoura sintética misturando a 500 rpm usando um misturador de topo. No laboratório, inverteu-se 50% do polímero líquido puro para 1% de solução de LP na solução aquosa saturada de cloreto de sódio utilizando o misturador de topo a 500 rpm durante 2 horas. Em seguida, a solução de LP invertida a 1% foi diluída para a solução de LP a 0,2% visada na solução aquosa saturada de cloreto de sódio utilizando o misturador de topo a 500 rpm durante 2 horas a 24 horas. 50% de polímero líquido puro foi também diretamente invertido para a concentração alvo de 0,2% de polímero LP na salmoura sintética utilizando o misturador superior durante 3 horas a 24 horas. Tabela 1. Composição da salmoura de água do mar sintética utilizada nos exemplos.

[0280] Teste de razão de filtro. Foram realizados testes de razão de filtro de polímero para identificar a eficácia da mistura de polímeros (hidratação / diluições) na salmoura de origem e, portanto, fornecer uma indicação de quão eficazmente esse polímero pode ser injetado através de um meio poroso sem qualquer obstrução ou retenção. A razão de filtro (FR) das soluções de polímero foi determinada utilizando o procedimento padrão descrito, por exemplo, em Koh, H. Experimental Investigation of the Effect of Polymers on Residual Oil Saturation. Ph.D. Dissertação, Universidade do Texas em Austin, 2015; Levitt, Levitt, D. The Optimal Use of Enhanced Oil Recovery Polymers Under Hostile Conditions. Ph.D. Dissertação, Universidade do Texas em Austin, 2009; e Magbagbeola, O.A. Quantification of the Viscoelastic Behavior of High Molecular Weight Polymers used for Chemical Enhanced Oil Recovery. Tese de MS, Universidade do Texas em Austin, 2008, cada uma das quais é incorporada neste documento por referência na sua totalidade.

[0281] Resumidamente, uma solução de 300 ml de 2000 ppm de solução de LP invertida em salmoura sintética foi filtrada através de um filtro de policarbonato ISOPORETM de 5,0 μm e 1,2 μm com um diâmetro de 47 mm a 15 psi (mais ou menos 10% de 15 psi) de pressão e temperatura ambiente (25 °C). Como expresso na fórmula abaixo, o FR foi calculado como a taxa do tempo para 180 a 200 ml da solução polimérica para filtrar dividido pelo tempo de 60 a 80 ml da solução polimérica a filtrar.

[0282] Idealmente, uma taxa de filtração de 1,0 indica que a solução polimérica é homogênea e hidratada de modo a fluir através de gargantas de poros acessíveis sem qualquer entupimento. Para a composição se qualificar para testes adicionais, a composição foi obrigada a exibir uma FR menor ou igual a 1,2 através de ambos os filtros. Como o FR 1,2 era um requisito rigoroso de laboratório para qualificação de polímero, utilizava-se água filtrada limpa, de laboratório, quando necessário.

[0283] Medições reológicas. Para todos os polímeros, a reologia básica em termos de viscosidade versus concentração, viscosidade versus taxa de cisalhamento, viscosidade pura do polímero foram medidas. As viscosidades de cisalhamento no estado estacionário foram medidas na faixa de 0,1 s-1 a 1000 s-1 a 25 °C e 31 °C usando geometria de acoplamento de parede dupla com um reômetro TA Instruments ARES-G2.

[0284] Experiências de injetividade a longo prazo. Os testes de injetividade do polímero foram realizados separadamente usando solução polimérica de 2000 ppm em um arenito de 2000 mD Bentheimer a 31 °C. Resumidamente, os núcleos foram configurados verticalmente com a água sendo injetada a partir do fundo. A permeabilidade inicial foi medida com salmoura sintética, seguida por testes de rastreio para assegurar que os núcleos eram aceitavelmente homogêneos. Após a conclusão dos testes de rastreio, a solução polimérica de 2000 ppm foi injetada a uma taxa de aproximadamente 5 pés / dia por mais de 25 PV para estabelecer tendências de entupimento. A queda de pressão diferencial entre a entrada e a saída (ou seja, através de todo o núcleo) foi medida usando transdutores de pressão diferencial Rosemount. Em alguns casos, as tomadas de pressão perto da entrada mediram o entupimento da face.

[0285] Experiências de recuperação de petróleo. Realizaram-se experiências de recuperação de petróleo utilizando 2000 ppm de LP utilizando um pacote de areia de aproximadamente 5000 mD não consolidado a 31°C. A taxa de fluxo foi estabelecida em 0,5 mL / min, correspondendo a ~ 4 pés / dia. A queda de pressão diferencial entre a entrada e a saída foi medida usando transdutores diferenciais Rosemount. Um petróleo bruto viscoso (80 cP a 31 °C) foi selecionado nesta experiência.

[0286] Testes de estaleiro de alça de polímero. Após a mistura bem sucedida e desempenho em escala de laboratório, foram realizados testes de estaleiro de polímero para validar a mistura em larga escala e desempenho em escala de semicampo usando múltiplas configurações de misturadores estáticos. O polímero líquido foi misturado através de um processo de mistura convencional de dois estágios, bem como um processo de mistura de estágio único. O desempenho dos polímeros líquidos invertidos através de misturadores estáticos foi investigado medindo FR, viscosidade e testes de injetividade a curto prazo no local.

[0287] Unidade de medição portátil de campo (PMU). Uma unidade de medição portátil (PMU) foi utilizada para a vigilância in loco em campo. A PMU foi configurada para medir a reologia de polímeros, filtrabilidade e injetividade de núcleo de longo prazo. A reologia de polímero foi medida usando uma série de tubos capilares com medições de pressão. A capacidade de filtração foi medida através de um filtro de 1,2 um a 15 psi com pré-filtração para remover grandes gotas de petróleo e sólidos suspensos. A filtrabilidade também foi medida sem pré-filtração. Finalmente, a injetividade a longo prazo foi medida usando um núcleo Bentheimer revestido com epóxi com uma derivação de pressão para determinar o entupimento da face. A PMU permitiu que os fluidos de injeção nativos fossem monitorados e analisados sob condições anaeróbicas para garantir o sucesso do projeto, apesar dos desafios de estar em um local remoto.

Resultados e Discussão

[0288] Teste FR: A Figura 7 mostra um gráfico do teste FR realizado para uma solução polimérica invertida utilizando um filtro de 1,2 mícron com um diâmetro de 47 mm a uma pressão de 15 psi e uma temperatura de 25 °C. Como mostrado na Figura 7 e na Tabela 2, a solução de LP invertido (2000 ppm de polímero) passa por um filtro de 1,2 mícron com um FR menor ou igual a 1,5. Mais especificamente, a Figura 7 ilustra um FR de 1,2 ou menos. Ainda mais especificamente, a Figura 7 ilustra um FR de 1,13. Este resultado indica a filtrabilidade melhorada da solução polimérica invertida.

[0289] Medição de viscosidade: A Figura 8 mostra um gráfico de viscosidade para uma ampla faixa de taxas de cisalhamento para uma solução polimérica invertida (2000 ppm de polímero em salmoura sintética, medida a 31 °C). A viscosidade da solução polimérica invertida ilustra um comportamento típico de diluição de cisalhamento na faixa ampla da taxa de cisalhamento. A viscosidade é medida como 24 cP a 10 s-1 e 31 °C.

[0290] Teste de Injetividade: A solução polimérica invertida foi injetada em arenitos de Bentheimer. O objetivo da injeção de polímero foi avaliar a injetividade da solução polimérica invertida no meio poroso. Cerca de 30 PV de 2000 ppm de polímero LP em salmoura sintética foram injetados em arenito Bentheimer a uma taxa de fluxo de 0,5 ml / min correspondendo a 6 pés / dia à temperatura de 31 °C. Como mostrado na Figura 6, a queda de pressão para a solução polimérica invertida atinge o estado estacionário após 2 poros de volume (PV), o que indica nenhum entupimento. O histórico de permeabilidade relativa correspondente também é plotado na Figura 6. A permeabilidade relativa da solução polimérica invertida após 28 PV foi ~1, o que confirma o entupimento do núcleo.

[0291] Experiência de Recuperação de Petróleo: A capacidade da solução polimérica invertida para deslocar o petróleo e melhorar a recuperação foi testada em arenito de Bentheimer na presença de petróleo bruto. Um petróleo bruto viscoso (80 cP a 31 °C) foi escolhido para o teste. A solução polimérica invertida foi injetada no final da inundação de água em experimentos separados de inundação do núcleo. A recuperação de petróleo e a queda de pressão estão representadas na Figura 10. Como visto nas Figuras, a recuperação de petróleo melhora à medida que a solução de LP invertida é injetada enquanto a queda de pressão para injeção de LP demonstra um estado estacionário e baixo ao final do experimento. A queda de pressão baixa no estado estacionário da solução de LP ao final do experimento indica um comportamento melhorado, uma vez que as soluções de LP não entopem o núcleo durante a recuperação de petróleo Tabela 2. Resumo das propriedades da composição de LP invertida.

[0292] Validação do teste de filtração e das medições de viscosidade usando amostras LP de escala piloto: Teste de razão de filtração adicional e medições de viscosidade foram realizados utilizando amostras produzidas em larga escala. Estes incluem amostras em escala de campo e em escala comercial em comparação com amostras fabricadas em escala de laboratório anteriores. Os resultados da razão de filtração e medição da viscosidade foram resumidos na Tabela 3. Soluções poliméricas invertidas de 2000 ppm foram preparadas utilizando diferentes lotes em escala piloto de soluções LP (M1 a M5) e os testes de filtração foram realizados como descrito acima. A atividade média do polímero puro é medida em 50,9 ± 0,9%. A viscosidade do polímero puro é 207 ± 148 cP à temperatura ambiente. 2000 ppm da solução polimérica invertida apresenta uma viscosidade de 21 ± 3 cP a 10 seg-1, 31 °C.

[0293] O rendimento de viscosidade em função da concentração do polímero utilizado foi medido a 31 °C. A Figura 11 mostra a curva de rendimento da viscosidade em função da concentração. Preparou-se uma solução mãe de 10.000 ppm de concentrado a partir de 52% de polímero puro ativo. A partir desta solução mãe, diluições apropriadas foram feitas e as viscosidades medidas entre 0,1 seg-1 e 1000 seg-1. Os valores de viscosidade na Figura 11 correspondem a uma taxa de cisalhamento de 10 seg-1. A uma concentração de 2000 ppm de solução polimérica invertida, a viscosidade é de cerca de 23 cP e o rendimento de viscosidade da solução polimérica invertida de 10.000 ppm é de aproximadamente 900 cP. A Figura 12 mostra a viscosidade do polímero como uma função da taxa de cisalhamento. Como mostrado na Figura 12, foi observado o comportamento de diluição por cisalhamento das soluções de polímero. À medida que as concentrações de polímero aumentaram, o comportamento de pseudoplasticidade mudou de menos pseudoplasticidade para mais pseudoplasticidade. Tabela 3. Resumo dos dados de filtração e viscosidade usando amostras em escala piloto.

[0294] Soluções de polímero invertido de 2000 ppm foram preparadas usando diferentes lotes em escala piloto de soluções de LP (M1 a M5) e os testes de filtração foram realizados como descrito acima. As Figuras 13A e 13B mostram os resultados dos testes de razão de filtração realizados com diferentes lotes em escala piloto de soluções de LP usando um filtro de 5 micron (Figura 13A) e filtro de 1,2 micron (Figura 13B) a 15 psi. Como mostrado nas Figuras 13A e 13B, as soluções de LP produzem um FR de 1,04 +/- 0,02 para um filtro de 5 micron e 1,28 +/- 0,1 para um filtro de 1,2 micron.

[0295] A Figura 14 mostra um teste de injetividade a longo prazo da solução polimérica invertida de fase única em um núcleo. O núcleo incluiu uma tomada de pressão de dois centímetros da face, fornecer um diferencial de pressão através da face de injeção do núcleo. Como mostrado na Figura 14, a queda de pressão no estado estacionário não apresentou sinal significativo consistente com o entupimento do núcleo de arenito. A análise da queda de pressão durante a inundação pós-água também não mostrou entupimento.

[0296] Para verificar o desempenho de injetividade a longo prazo das soluções de LP invertidas, a permeabilidade relativa da inundação de polímero de fase única foi normalizada utilizando métodos conhecidos na técnica (ver SPE 179657, simpósio SPE IOR em Tulsa 2016, que é incorporado neste documento por referência em sua totalidade). A Figura 15A mostra o entupimento relativo quando os resultados são normalizados para cada seção com volumes totais de poro injetados para um polímero de emulsão convencional. Esses resultados indicam que a taxa de entupimento é mais rápida perto da face de injeção, em comparação às seções subsequentes do núcleo. Em contraste, como mostrado na Figura 15B, as soluções de LP invertidas não exibem quaisquer sinais significativos de entupimento.

[0297] A Figura 16 mostra o fator de redução de permeabilidade (Rk) e o fator de pele normalizado, s/ln(rs/rw) versus razão de filtração a 1,2 μ m (FR 1,2). Como mostrado na Figura 16, Rk e fator de pele aumentam quando FR é maior que 1,5. Estes resultados sugerem que a injeção de uma solução polimérica com uma FR maior que 1,5 conecta o núcleo, enquanto a injeção de uma solução polimérica com uma FR de 1,5 ou menos não causa entupimentos no núcleo.

[0298] Testes de estaleiro de alça de polímero: Com a mistura de polímeros e desempenho em condições de laboratório validados, a próxima etapa foi avaliar a eficiência de mistura da solução pura em salmoura para uma concentração final de polímero de 2000 ppm em testes de estaleiro de maior escala. O objetivo dos ensaios de estaleiro foi demonstrar que o rendimento aceitável de viscosidade e a razão de filtração poderiam ser alcançados usando misturadores de configuração de etapa única e misturadores de configuração de múltiplas etapas (com e sem misturadores dinâmicos) como descrito nas Figuras 1 e 2.

[0299] Os resultados experimentais usando uma configuração de misturador de etapa única estão resumidos na Tabela 4 e os resultados experimentais usando uma configuração de misturador de múltiplas etapas estão resumidos na Tabela 5. Cada experiência foi realizada utilizando elementos misturadores estáticos de diferentes tamanhos e diferentes configurações incluindo misturador dinâmico, diferentes taxas de fluxo e diferentes razões de polímero puro e salmoura. As amostras foram coletadas após cada execução, e os testes de filtração e viscosidade foram realizados para verificar a hidratação do LP incluindo inversão e diluição através do sistema de mistura projetado. Tabela 4. Resumo do teste de estaleiro da alça de polímero - exemplo de uma única etapa de mistura.

Tabela 5. Resumo do teste de estaleiro da alça de polímero - exemplo de mistura em várias etapas.

[0300] Como mostrado na Figura 17, os rendimentos de viscosidade foram medidos acima de 20 cP em ambas as configurações de mistura em múltiplas etapas (duas) e configuração de mistura em etapa única com e sem o misturador dinâmico. Isso mostra que o LP hidrata adequadamente os misturadores estáticos em uma configuração de etapa única ou em várias etapas. As Figuras 18A e 18B mostram o rendimento da viscosidade como uma função da queda de pressão através dos misturadores estáticos (Figura 18A) e a taxa de filtração como uma função da queda de pressão através dos misturadores estáticos (Figura 18B). Para hidratar o LP e fornecer um rendimento de viscosidade e filtrabilidade adequados, deve ser usado um FR de 1,5 ou menos a 1,2 mícron.

[0301] Em geral, os testes de estaleiro de polímero demonstram que os rendimentos de viscosidade bem sucedidos podem ser alcançados com uma razão de filtração adequada usando uma única etapa ou processo de mistura de múltiplas etapas. Além disso, experimentos de injetividade através de rocha substituta não mostraram nenhum comportamento apreciável de entupimento.

[0302] Desenvolvimento de Configurações de Mistura para Aplicações de Escala de Campo: Tradicionalmente, as soluções poliméricas aquosas são preparadas a partir de composições de LP usando um processo de mistura de dois estágios. Um exemplo de processo de mistura de dois estágios é esquematicamente ilustrado na Figura 19. No primeiro estágio (inversão), o compósito polimérico de LP foi misturado com um sopro de injeção da água a ser invertida para uma solução mãe de 10.000 ppm. A concentração da solução mãe foi controlada variando-se o fluxo de sopro usando uma válvula globo na linha de fluxo de injeção de água. O misturador de inversão é um misturador estático em linha com uma faixa de pressão diferencial recomendada de 3 - 10 barg. Um misturador de 3” ou 4” pode ser selecionado para manter a pressão diferencial recomendada em toda a faixa esperada de taxas de fluxo de injeção. No segundo estágio (diluição), a solução mãe foi misturada com a corrente de injeção principal para atingir uma concentração de solução polimérica de 1750 - 2000 ppm. O misturador de diluição era um misturador estático em linha com uma queda de pressão de 1 ~ 3 barg. A concentração da solução polimérica foi controlada variando o comprimento do curso da bomba de injeção de polímero.

[0303] Ensaios de campo foram conduzidos usando este processo de mistura de dois estágios, mas tiveram que ser suspensos devido à perda irreversível da injetividade. Estudos demonstraram que a perda de injetividade foi devida a mecanismos de dano próximo ao poço de exploração associados à emulsão líquida de hPAM preparada usando o processo de mistura de dois estágios. Estes problemas foram rastreados até certas questões operacionais associadas ao processo de mistura de dois estágios descrito acima, incluindo a operação do misturador de inversão fora do seu envelope operacional preferido, e o bloqueio do misturador de inversão devido à sobre-injeção do polímero.

[0304] Para remediar estas questões, foi desenvolvida uma configuração de mistura alternativa que eliminou o processo de mistura de dois estágios enquanto ainda atingia a especificação de FR desejada (um FR de 1,5 ou menos a 15 psi usando um filtro de 1,2μm) e viscosidade alvo. Esta configuração simples de mistura de estágio único reduziu significativamente a possibilidade de injeção fora de especificação durante a injeção normal.

[0305] A configuração de mistura de estágio único é esquematicamente ilustrada na Figura 20. O sistema incluiu dois misturadores operando em série e eliminou a necessidade de um processo de inversão / diluição de dois estágios. A composição de LP foi introduzida na corrente de injeção de água através de um misturador dinâmico de 6”. Um misturador Sulzer SMX de 6 ”estático em linha SCH 120 foi instalado diretamente a jusante do misturador dinâmico. O misturador estático incluiu 12 elementos orientados como mostrado na Figura 21. O dimensionamento do misturador de 6” foi selecionado para facilitar a injeção de uma taxa de projeto de 30.000 bpd a 1.800 ppm. A configuração de mistura foi dimensionada de modo a que a velocidade do fluido fosse limitada a menos de ca. 3,8 m / s para evitar cortes desnecessários da solução, mantendo uma queda de pressão razoável.

[0306] Desempenho do Processo de Mistura de Estágio Único em Testes de Campo e Aplicações Piloto de Campo: A Tabela 6 inclui os dados de viscosidade e dados de filtração para solução polimérica líquido preparada usando um misturador suspenso em laboratório como referência. As Tabelas 7 e 8 mostram a condição de mistura e os resultados da mistura de polímeros líquidos usando o processo de mistura de estágio único em uma escala de estaleiro. A Tabela 9 mostra a condição de mistura e os resultados da mistura de polímeros líquidos usando o processo de mistura de estágio único em uma aplicação piloto de campo. Tabela 6. Resultados de experimentos de laboratório para várias amostras misturadas no misturador superior.

Tabela 7. Resumo dos dados do teste de estaleiro: Exemplo de mistura de estágio único.

Tabela 8. Resumo dos dados do teste de estaleiro: Exemplo de mistura de dois estágios.

[0307] A capacidade do processo de mistura de estágio único para atender às especificações do reservatório foi avaliada em condições de escala de estaleiro. A Figura 22 mostra o rendimento de viscosidade obtido usando várias configurações de misturador. Para atender às especificações do reservatório, uma viscosidade da solução polimérica de 32 cP (a 10s-1 e 20 °C) era esperada. Para o processo de mistura de dois estágios, a viscosidade média foi limitada a ca. 20 cP. No entanto, o processo de mistura de estágio único foi capaz de garantir um rendimento de viscosidade> 32 cP em todos os tamanhos de misturador testados.

[0308] A Figura 23 mostra que DP e FR variaram com a taxa de injeção ao usar o processo de mistura de estágio único na escala de teste de estaleiro de 2". As linhas pontilhadas indicam a queda de pressão (DP) ao longo do misturador estático com e sem o misturador dinâmico. Os símbolos de sólidos indicam a razão de filtração das soluções poliméricas aquosas invertidas em cada taxa de injeção correspondente. A razão de filtração foi medida em um filtro de 1,2 mícron abaixo de 15 psi. O processo de mistura de estágio único também produziu soluções poliméricas aquosas invertidas que atendem à especificação FR de < 1,5 a uma taxa de injeção equivalente a ca. 30.000 bpd em um sistema de 6”. Esse desempenho foi mantido à medida que a velocidade entre os misturadores foi reduzida para o equivalente a 10.000 BPD.

[0309] A Figura 24 mostra a relação entre o DP e a velocidade do fluido para a configuração do misturador dinâmico / estático combinado com unidades de 1”, 2” e 3”. Os resultados associados aos três tamanhos mostram uma forte correlação e demonstram que uma velocidade maior que ca. 1,0 m / s fornece uma DP mínimo de ca. 1,0 bar nos dois misturadores.

[0310] A figura 25 mostra a relação entre DP e FR. Manter uma DP de mais de 1 bar na configuração de mistura garantiu que a especificação <1,5 FR fosse atendida.

[0311] As Figuras 24 e 25 também demonstram o impacto da remoção do misturador dinâmico. Em altas taxas de fluxo, o impacto é insignificante, mas abaixo de ca. 12.500 bpd houve queda de pressão insuficiente para atingir a especificação FR.

[0312] Da análise acima; concluiu-se que, para o processo de mistura em uma única etapa: (1) uma FR <1,5 poderia ser alcançada a uma velocidade máxima da solução de injeção de 3,8 m / s para evitar cisalhamento excessivo; e (2) a velocidade de injeção da solução pode ser mantida em < 1,0 m / s para garantir uma mistura suficiente e alcançar uma FR < 1,5.

[0313] O projeto de campo foi baseado em misturadores de 6”; no entanto, as Peças de Tambor Removíveis (RSPs) estrategicamente localizadas foram incorporadas como mostrado na Figura 20 para permitir que os misturadores sejam trocados para aumentar a capacidade de redução de capacidade. O uso de RSPs também forneceu flexibilidade no número de elementos do misturador e, portanto, a pressão diferencial alcançada.

[0314] Além de atender as principais especificações de FR e de viscosidade do reservatório, a configuração proposta de mistura de estágio único mostrou-se robusta na prevenção de bloqueios do misturador. Em um ambiente offshore, podem ocorrer excursões operacionais que levam à injeção excessiva de poliacrilamida. Excursões anteriores no campo de petróleo levaram ao entupimento do misturador de inversão. Embora, este entupimento possa ser eliminado aumentando o fluxo de água através do misturador de inversão, não há roteamento alternativo disponível para impedir a injeção da lama de polímero altamente concentrada resultante. Além disso, a instalação de instalações de descarte alternativas é impraticável.

[0315] No ambiente do estaleiro, as taxas de injeção de água equivalentes a 5000 bpd foram misturadas com polímero líquido à base de hPAM para formar um ca. Solução de 7000 ppm. Embora a solução resultante não atenda às especificações FR e de viscosidade, não foram observados bloqueios no misturador. Por comparação, a experiência em escala de campo e estaleiro demonstrou que misturar a mesma solução de 7000 ppm usando uma configuração de misturador de dois estágios resultaria imediatamente em bloqueios de misturador. Acredita-se que, ao se dispor da mistura de dois estágios, o fluido do processo é restrito a um único caminho de fluxo, aumentando assim a contrapressão disponível e reduzindo a frequência de bloqueios.

[0316] Análise de Energia de Mistura Específica: A combinação de efeitos de viscosidade alvo e melhoria da taxa de filtração para avaliar a energia de mistura é possível através da aplicação de Energia de Mistura Específica (SME):

[0317] onde k é uma constante (6,4 x10-12 kNm/kg*m3/rpm), w é a velocidade de rotação (rpm), t é o tempo de mistura da solução polimérica no liquidificador (min) e V é o volume de solução (m3). A constante e os valores foram recalculados para o presente estudo a partir dos valores fornecidos na literatura (ver SPE 25147-PA e SPE-15578, cada um dos quais é incorporado neste documento por referência na sua totalidade).

[0318] O SME tenta quantificar a quantidade de energia consumida durante o processo de mistura de um fluido. Como tal, o SME pode ser usado para encontrar tendências em relação aos principais parâmetros de desempenho do fluido.

[0319] A análise da equação para SME demonstra que valores equivalentes de energia de mistura podem ser alcançados aumentando e diminuindo simultaneamente os termos superiores da equação. Por exemplo, no caso de equipamento de campo, o mesmo valor de energia de mistura pode ser alcançado usando uma máquina de alta potência e um curto tempo de permanência, ou uma máquina de baixa potência e um longo tempo de permanência.

[0320] Para um misturador estático em linha, a energia de mistura por unidade de massa pode ser estimada a partir de:

[0321] ou

[0322] onde (Δp) é a perda de pressão (psi), p é densidade (kg/m3), P é potência (kW), e t é tempo de residência (sec).

[0323] A Figura 26A é um gráfico ilustrando a razão de filtração como uma função da energia de mistura específica para várias configurações de misturadores estáticos, incluindo a mistura de um único estágio no teste de estaleiro e o teste piloto de campo. Acima de 0,15 kJ/kg de energia específica de mistura, uma taxa de filtração inferior a 1,5 pode ser alcançada. Abaixo da baixa energia de mistura (E/M <0,15 kJ/kg), FRs maiores que 1,5 começaram a ser observadas. A Figura 26B é um gráfico da razão de filtração como uma função da energia de mistura específica para diversas configurações de misturadores estáticos em testes de estaleiro e testes de mistura de topo em escala de laboratório. Como mencionado acima, as tendências em FR observadas na mistura em escala de laboratório correlacionam com as tendências observadas na mistura em escala de estaleiro. Observe que o tempo de mistura no laboratório foi de aproximadamente 15 minutos a 24 horas, enquanto o tempo de mistura no teste de estaleiro foi inferior a alguns segundos no misturador estático.

[0324] A Figura 27 é um gráfico da viscosidade como uma função da energia de mistura específica para configurações de mistura de estágio único e de estágio duplo empregando misturadores estáticos em linha. Como mostrado na Figura 22 e na Figura 27, o rendimento esperado da viscosidade poderia ser alcançado quando a energia de mistura específica estava abaixo de 1,2 kJ / kg no sistema. A viscosidade caiu acima de 1,4 kJ / kg. Estes resultados sugerem que energias de mistura específicas entre 0,15 e 1,4 kJ / kg fornecem tanto a viscosidade especificada como uma boa filtrabilidade (FR menor que 1,5).

[0325] Valores de energia de mistura específicos calculados associados a todos os ensaios estão incluídos nas Tabelas 6-9.

[0326] Teste de Injetividade no Local no Campo usando uma PMU: Soluções poliméricas aquosas preparadas usando métodos de mistura de estágio único em escala de campo foram qualificadas usando uma PMU.

[0327] A Figura 28 mostra a inundação do núcleo de campo (CF1) usando as amostras preparadas em campo. Uma composição líquida pura de polímero foi coletada no tanque e foi realizada a inversão e a diluição para 2000 ppm da solução polimérica utilizando o misturador superior no laboratório no local. Verificou-se que a razão de viscosidade e filtração (FR) no μ filtro de 1,2 m para a solução polimérica aquosa invertida era de 22 cP e 1,24, respectivamente. A solução polimérica aquosa invertida foi injetada a 0,5 mL / min em um núcleo de arenito 1,4 D, e a queda de pressão em todo o núcleo (6 ”) e na face de injeção (2”) foram medidas. A solução polimérica aquosa invertida foi preparada em laboratório utilizando polímero líquido puro. Como mostrado na Figura 28, não foi observado nenhum entupimento significativo durante a inundação do núcleo até 14 PV.

[0328] A Figura 29 mostra outro exemplo de inundação de núcleo de campo (CF2) realizado usando uma amostra de cabeça de poço misturada no campo usando o processo de mistura de estágio único descrito acima. O polímero líquido puro foi invertido e diluído através do misturador em linha de campo. A amostra de solução polimérica aquosa invertida de 1800 ppm foi obtida a partir da cabeça do poço. A inundação de polímero foi executada a 0,5 ml/min no núcleo de arenito (1,4 D) Como mostrado na Figura 29, nenhum entupimento significativo foi observado até 11 PV, embora tenha sido necessário um pouco mais para estabilizar a queda de pressão em relação aos ensaios realizados usando uma solução polimérica aquosa misturada em laboratório (ver Figura 28). A Figura 30 mostra o resultado do teste da razão de filtração a 1,2 mícron abaixo de 1 bar para a amostra coletada na cabeça do poço usada para a inundação de CF2. A amostra exibiu filtrabilidade muito boa (FR de 1,09).

[0329] A Figura 31 mostra a queda de pressão ao longo de diferentes taxas de fluxo para estimar a viscosidade usando um viscosímetro capilar em uma caixa de inundação de polímero portátil. Como mostrado na caixa, as amostras de campo da cabeça do poço exibiram viscosidades comparáveis acima da viscosidade especificada de 22cP, a qual foi medida no laboratório como uma referência. Razões de filtração inferiores a 1,5 também foram observadas em diferentes taxas de injeção. Estes resultados indicam a obtenção de boa filtrabilidade e rendimento de viscosidade usando um processo de mistura de estágio único no campo.

[0330] Fator de atrito de Darcy no misturador estático. Polímero líquido também pode ser usado como um redutor de fricção no fluxo da tubulação. A relação Darcy- Weisbach foi utilizada para estimar a propriedade característica de redução de atrito do polímero líquido durante a mistura em um misturador estático. A equação de Darcy- Weisbach é uma equação fenomenológica, que relaciona a perda de carga, ou perda de pressão, devido ao atrito ao longo de um determinado comprimento de tubo à velocidade média do fluxo de fluido para um fluido incompressível. A equação de Darcy-Weisbach contém um fator de atrito adimensional, conhecido como o fator de atrito Darcy

[0331] onde Δp , L e D é a queda de pressão (Pa), comprimento (m) e Diâmetro (m) de um misturador estático, fD é o fator de fração Darcy-Weisbach,(v) e p é a velocidade média de fluxo (m/s) e densidade (kg/m3) de fluido.

[0332] A Figura 32 mostra a correlação entre a queda de pressão e a taxa de fluxo através do misturador estático com um diâmetro de 2” e 3”, respectivamente. Como mostrado na Figura 32, a queda de pressão e a taxa de fluxo mostram uma relação linear e a inclinação está correspondendo ao fator de atrito de Darcy-Weisbach. A partir desses resultados, a queda de pressão em diferentes taxas de fluxo durante a mistura e a hidratação no misturador em linha pode ser estimada na aplicação em campo. A Figura 33 mostra o fator de atrito de Darcy versus o número de Reynolds. O fator de atrito de Darcy no fluxo de tubo liso é ilustrado como uma linha de base. Como mostrado na Figura 33, o fator de atrito de Darcy em um fluxo turbulento é geralmente calculado na ordem de 0,01~ a 0,1 em uma linha de tubo lisa e na ordem de 0,1 a 1 em uma linha de tubo áspera (não mostrada na plotagem). Contudo, o fator de atrito de Darcy-Weisbach no misturador em linha de etapa única é calculado na ordem de 1~10 na mesma gama do número de Reynolds devido à presença de elementos de mistura no misturador em linha.

[0333] Energia de mistura específica para o polímero HPAM em pó. A mistura de vários polímeros em pó para aplicar o conceito específico de energia de mistura. Vários polímeros de HPAM em pó de diferentes fornecedores foram misturados utilizando um misturador de sobrecarga de laboratório em diferentes tempos de mistura e rpm. O desempenho medido de cada polímero, como a razão de filtração e a viscosidade, foi correlacionado com a energia de mistura específica. Os resultados são mostrados nas Figuras 34A-36B.

[0334] As Figuras 34A e 34B mostram os resultados da razão de filtração ao longo da energia de mistura específica calculada com filtro de 5 mícron e 1,2 mícron, respectivamente. Tal como mostrado nas Figuras 34A e 34B, a maior parte dos polímeros passou facilmente pelo filtro de 5 mícron mesmo a baixa energia de mistura específica, enquanto alguns polímeros passaram pelo filtro de 1,2 mícron a baixa energia de mistura específica. Como os polímeros em pó não possuem nenhum aditivo, como o tensioativo de inversão, que ajuda a hidratação do polímero e a mistura mais rápida no polímero líquido, requer energia de mistura um pouco mais alta do que a do polímero líquido.

[0335] A Figura 35 mostra a viscosidade ao longo da energia de mistura específica para polímeros HPAM em pó. Semelhante ao polímero líquido, o polímero em pó também apresenta tendência de diminuição da sua viscosidade à medida que a energia de mistura específica aumenta, o que indica o limite de energia de mistura específica para minimizar a degradação mecânica do polímero durante o processo de mistura / hidratação.

[0336] As Figuras 36A e 36B mostram os testes de sensibilidade para cada componente para calcular a energia de mistura específica, como velocidade de mistura e tempo de mistura, respectivamente. Como mostrado acima, uma melhor razão de filtração pode ser alcançada aumentando a velocidade de mistura e o tempo de hidratação proporcional à energia de mistura específica. No entanto, existe um limite de operação da energia de mistura específica, como discutido acima, que implica as janelas de operação para hidratação de polímeros em pó.

[0337] Rod-Climbing (efeito Weissenberg) durante a hidratação do polímero. Rod-climbing, chamado de efeito Weissenberg, é um fenômeno bem conhecido que mostra a propriedade viscoelástica da solução polimérica não newtoniano. Este fenômeno ocorre devido à diferença de tensão normal na solução polimérica, conforme descrito na equação abaixo, enquanto o vórtice é observado na mistura de água

[0338] se> 0; Fluidos newtonianos para gerar vórtice,

[0339] se <0; fluidos não newtonianos (solução polimérica) para gerar rod-climbing

[0340] onde p é pressão, r é raio, T,, T22 e ^33 são tensores de tensão normais, T12 o tensor de tensão de cisalhamento é v±a velocidade de rotação.

[0341] Rod-climbing é uma extensão das propriedades viscoelásticas de uma solução polimérica, e depende do peso molecular do polímero, concentração, salinidade da salmoura, dureza da salmoura e temperatura. O comportamento de rodclimbing pode ser usado como um indicador visual de hidratação rápida ou ligeira de polímero líquido ou polímero em pó. Para observar o rod-climbing e a hidratação claramente independentemente do peso molecular das moléculas do polímero durante a mistura, preparou-se uma solução polimérica a 1% numa salmoura sintética (ver Tabela 1). O rod-climbing, juntamente com a hidratação do polímero foi observada como (1) uma diminuição no nível da superfície do vórtice, e (2) aumento do rodclimbing da solução polimérica. No caso de polímeros líquidos e polímeros em pó que mostram hidratação relativamente rápida, a diminuição do nível da superfície do vórtice e o início do rod-climbing ocorrem simultaneamente. Outros polímeros mostram uma diminuição gradual no nível da superfície, seguido por um subsequente início do rod-climbing. A observação do rod-climbing e o desempenho característico resultante estão resumidos na Tabela 10 para uma variedade de polímeros. Tabela 10. Início do rod-climbing de polímero líquido e polímeros em pó.

[0342] Sistemas de Mistura de Polímeros para Uso em Mistura Submarina: Atualmente, há relativamente poucos casos em todo o mundo onde a injeção de polímero submarino foi empregada em uma aplicação de Recuperação de Avançada de Petróleo (EOR). Quando conduzidas anteriormente, as soluções de inundação de polímeros foram misturadas na instalação hospedeira e transportadas para os poços submarinos através de linhas de fluxo individuais.

[0343] Para fornecer injeção de polímero para fins de EOR, a solução polimérica deve ser misturada em uma instalação offshore e transportada individualmente para cada um dos poços de injeção. Isso aumenta o espaço de convés, o processo e os requisitos de operações para a instalação hospedeira, independentemente de se tratar de uma nova compilação ou de uma instalação existente. Além disso, os sistemas de injeção de solução polimérica dependem de linhas individuais dos misturadores aos poços de injeção. Isso ocorre porque as válvulas de controle de fluxo tradicionais são conhecidas por degradar as propriedades da solução polimérica. Como consequência, arranjos do tipa tubulação podem ser incompatíveis com soluções de polímero. Isso pode aumentar significativamente a infraestrutura especificada necessária para suportar cada injetor submarino.

[0344] Não existem projetos conhecidos que realoquem o processo de mistura de polímeros da instalação hospedeira para a submarina. Para resolver essa falha, foram desenvolvidos sistemas de mistura de polímeros que poderiam ser usados para realocar o processo de mistura de polímeros da plataforma hospedeira para uma área submarina, em um esforço para reduzir o tamanho da plataforma hospedeira e o número de linhas de fluxo no campo.

[0345] Os sistemas de mistura de polímeros permitem a realocação do equipamento de mistura da plataforma para o fundo do mar no (s) centro (s) de perfuração submarina. Isso permite que a mistura de polímeros seja realizada em uma área submarina, não em uma instalação hospedeira.

[0346] Os sistemas de mistura de polímeros empregam equipamentos comprovados em campo para controlar e monitorar o processo de mistura. Exemplos de sistemas de mistura de polímeros estão esquematicamente ilustrados nas Figuras 37 e 38. Cada sistema de mistura de polímeros recebe dois suprimentos. Um suprimento é o polímero puro e o segundo é um suprimento de água separado. Estes dois produtos são combinados em cada arranjo de misturador de ramificação de tubulação múltipla, a fim de criar a concentração correta de solução polimérica para injeção em cada poço. O sistema contém todos os equipamentos de mistura, instrumentação, válvulas e outros equipamentos associados para controlar e monitorar satisfatoriamente o processo de mistura e para fornecer a solução polimérica para injeção em cada um dos poços submarinos.

[0347] O projeto geral do processo é semelhante para os sistemas de mistura de polímeros ilustrados na Figura 37 e 38. No entanto, um sistema de mistura de polímeros (Figura 37) utiliza duas formas de controle de fluxo, uma para a água e outra para o polímero puro. Este sistema de mistura pode ser usado quando o polímero é fornecido através de um único conduíte e distribuído para fornecer suprimento a múltiplas ramificações; semelhante ao do abastecimento de água. O segundo sistema de mistura de polímeros (Figura 38) controla apenas a vazão de água no sistema. Este sistema pode ser usado nos casos em que vários conduítes individuais fornecem polímero diretamente para cada ramificação de tubulação. Um sistema de mistura de polímeros apropriado para uma aplicação particular pode ser selecionado com base nas propriedades do polímero a ser misturado.

[0348] Os sistemas de mistura de polímeros recebem água da instalação hospedeira através da linha de fluxo de água que é conectada ao tubo coletor, onde é distribuída para o sistema de mistura.

[0349] A tubulação da ramificação fornece água através da tubulação até a válvula de estrangulamento do controle de água. Como esta posição da válvula varia, a quantidade de água que flui através do ramificação é ajustada e, assim, controla o fluxo através do misturador da 1a fase. O polímero é introduzido no fluxo de água no misturador da primeira fase. O polímero puro para cada ramificação é fornecido através de um conduíte individual, tal como um núcleo umbilical ou um feixe de linha de fluxo (alimentação múltipla) ou é fornecido através de um cabeçalho de polímero puro e distribuído (alimentação individual). No projeto de alimentação individual, há uma segunda válvula de controle de fluxo em cada ramificação que ajusta o fluxo de polímero puro no processo. Esta válvula pode ser uma válvula de estrangulamento de baixo cisalhamento, uma Válvula de Medição de Injeção Química (CIMV) ou uma válvula de controle, dependendo das propriedades do polímero puro. A água e o polímero puro são introduzidos no misturador do primeiro estágio, este é o ponto inicial no qual a solução é formulada. O fluxo é então passado através do misturador da 2a fase, onde o processo de mistura está completo e a solução está pronta para injeção.

[0350] Ao realocar a mistura de polímeros do hospedeiro para um local submarino, uma redução significativa no equipamento instalado no hospedeiro, bem como uma redução significativa no suporte à infraestrutura submarina, pode ser alcançada.

[0351] Por exemplo, ao empregar um sistema de mistura de polímeros, a infra- estrutura da linha de fluxo submarina associada à recuperação de hidrocarbonetos pode ser reduzida em cerca de 50 a 60%. Isso melhorará o gasto geral do projeto, o agendamento e a exposição durante a instalação e a operação. A realocação do equipamento de mistura da plataforma hospedeira para a (s) área (s) submarina (s) também permitirá que um número de risers seja removido do projeto da plataforma e de todos os equipamentos de mistura associados. Esses sistemas também podem evitar a necessidade de novas plataformas em alguns ambientes.

[0352] As composições e métodos das reivindicações anexas não estão limitados no escopo pelas composições e métodos específicos descritos neste documento, que se destinam a ser ilustrações de alguns aspectos das reivindicações. Quaisquer composições e métodos que sejam funcionalmente equivalentes destinam-se a cair no escopo das reivindicações. Várias modificações das composições e métodos além daqueles mostrados e descritos neste documento destinam-se a enquadrarem-se no escopo das reivindicações anexadas. Além disso, enquanto apenas certas composições representativas e etapas do método divulgados neste documento são especificamente descritas, outras combinações das composições e etapas do método também destinam-se a cair no âmbito das reivindicações acrescentadas, mesmo se não especificamente recitado. Assim, uma combinação de etapas, elementos, componentes ou constituintes pode ser explicitamente mencionada neste documento ou menos; no entanto, as outras combinações de etapas, elementos, componentes e constituintes são incluídas, mesmo que não explicitamente declarado.

[0353] O termo “compreendendo” e variações deste, como usado neste documento, é usado como sinônimo do termo “incluindo” e variações deste e são termos abertos e não limitativos. Embora os termos "compreendendo" e "incluindo" tenham sido usados neste documento para descrever várias modalidades, os termos "consistindo essencialmente em" e "consistindo em" podem ser usados em vez de "compreendendo" e "incluindo" para fornecer modalidades mais específicas da invenção e também são divulgados. Exceto onde indicado, todos os números que expressam geometrias, dimensões, e assim por diante, usados na especificação e reivindicações devem ser entendidos no mínimo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes ao escopo das reivindicações, a ser interpretado à luz do número de dígitos significativos e aproximações de arredondamento comuns.

[0354] Entende-se que quando são apresentadas combinações, subconjuntos, grupos, etc. de elementos (por exemplo, combinações de componentes em uma composição ou combinações de etapas em um método), enquanto referência específica de cada uma das várias combinações individuais e coletivas e permutações destes elementos podem não ser explicitamente divulgadas, cada uma é especificamente contemplada e descrita neste documento. A título de exemplo, se uma composição é descrita neste documento como incluindo um componente do tipo A, um componente do tipo B, um componente do tipo C, ou qualquer combinação destes, entende-se que esta frase descreve todos os vários aspectos individuais e coletivos combinações e permutações desses componentes. Por exemplo, em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir apenas um componente do tipo A. Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir apenas um componente do tipo B. Em algumas modalidades, a composição descrita por este frase pode incluir apenas um componente do tipo C. Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir um componente do tipo A e um componente do tipo B. Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir um componente do tipo A e um componente do tipo C. Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir um componente do tipo B e um componente do tipo C. Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir um componente do tipo A, um componente do tipo B e um componente do tipo C. Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais componentes do tipo A (por exemplo, A1 e A2). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais componentes do tipo B (por exemplo, B1 e B2). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais componentes do tipo C (por exemplo, C1 e C2). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais de um primeiro componente (por exemplo, dois ou mais componentes do tipo A (A1 e A2)), opcionalmente um ou mais de um segundo componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo B) e, opcionalmente, um ou mais de um terceiro componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo C). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais de um primeiro componente (por exemplo, dois ou mais componentes do tipo B (B1 e B2)), opcionalmente um ou mais de um segundo componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo A) e, opcionalmente, um ou mais de um terceiro componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo C). Em algumas modalidades, a composição descrita por esta frase pode incluir dois ou mais de um primeiro componente (por exemplo, dois ou mais componentes do tipo C (C1 e C2)), opcionalmente um ou mais de um segundo componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo A) e, opcionalmente, um ou mais de um terceiro componente (por exemplo, opcionalmente um ou mais componentes do tipo B).

[0355] A não ser que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos utilizados neste documento têm o mesmo significado que normalmente é entendido por uma pessoa versada na técnica ao qual esta invenção pertence. Publicações citadas neste documento e os materiais citados são especificamente incorporados por referência.

Claims

1. Método para preparar uma solução polimérica aquosa, caracterizado pelo fato de que o método compreende: (i) prover uma composição polimérica líquida (LP) compreendendo um ou mais (co)polímeros sintéticos; e (ii) combinar a composição LP com um fluido aquoso em um processo de mistura de estágio único para prover a solução polimérica aquosa, em que o processo de mistura de estágio único compreende aplicar uma energia específica de mistura de pelo menos 0,10 kJ/kg à composição de LP e ao fluido aquoso; em que a solução polimérica aquosa compreende uma concentração de (co)polímero sintético de 50 a 15.000 ppm; e em que a solução polimérica aquosa tem uma razão de filtro de 1,5 ou menos a 15 psi usando um filtro de 1,2 μm.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de LP compreende: um ou mais líquidos hidrofóbicos; pelo menos 39% em peso do um ou mais (co)polímeros sintéticos; um ou mais tensoativos emulsionantes; e um ou mais tensoativos invertidos.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de LP está na forma de uma emulsão inversa compreendendo: um ou mais líquidos hidrofóbicos; até 38% em peso de um ou mais (co)polímeros sintéticos; um ou mais tensoativos emulsionantes; e um ou mais tensoativos invertidos.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de LP compreende uma suspensão polimérica substancialmente anidra, a suspensão polimérica substancialmente anidra compreendendo um polímero em pó tendo um peso molecular médio de 0.5 a 30 milhões de Daltons colocada em suspensão em um transportador tendo um HLB maior do que ou igual a 8, em que o transportador compreende um ou mais tensoativos, e em que o polímero em pó e o transportador estão presentes na suspensão polimérica substancialmente anidra em uma razão em peso de 20:80 a 80:20.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução polimérica aquosa tem uma razão de filtro de 1,1 a 1,3 a 15 psi usando o filtro de 1,2 μm.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (ii) compreende um processo contínuo.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de mistura de estágio único compreende uma etapa de mistura única, em que a etapa de mistura única compreende passar a composição de LP e o fluido aquoso através de um misturador em linha tendo uma entrada de misturador e uma saída de misturador para prover a solução polimérica aquosa.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de mistura de estágio único compreende etapas múltiplas de mistura, em que o processo de mistura de estágio único compreende como uma primeira etapa de mistura, passar a composição polimérica LP e o fluido aquoso através de um primeiro misturador em linha tendo uma primeira entrada de misturador e uma primeira saída de misturador para prover uma solução polimérica aquosa parcialmente misturada; e como uma segunda etapa, passar a solução polimérica aquosa parcialmente misturada através de um segundo misturador em linha tendo uma segunda entrada de misturador e uma segunda saída de misturador para prover a solução polimérica aquosa.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de mistura de estágio único compreende etapas únicas de mistura paralelas.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as etapas únicas de mistura paralelas compreendem combinar a composição de LP com o fluido aquoso em um sistema de mistura de polímeros, em que o sistema de mistura de polímeros compreende: (i) uma linha principal de alimentação de polímero que diverge para uma pluralidade de ramificações de suprimento de polímero, (ii) uma linha principal de alimentação aquosa que diverge para uma pluralidade de ramificações de suprimento aquoso, (iii) uma pluralidade de arranjos de misturador, cada um dos quais compreende um misturador em linha tendo uma entrada de misturador e uma saída de misturador; em que cada um da pluralidade de arranjos de misturador é suprido por uma da pluralidade de ramificações de suprimento de polímero e uma da pluralidade de ramificações de suprimento aquoso; e em que combinar a composição de LP com um fluido aquoso em um sistema de mistura de polímeros compreende (a) passar a composição polimérica LP através da linha principal de alimentação de polímero e a pluralidade de ramificações de suprimento de polímero para atingir cada um da pluralidade de arranjos de misturador; (b) passar o fluido aquoso através da linha principal de alimentação aquosa e a pluralidade de ramificações de suprimento aquoso para atingir cada um da pluralidade de arranjos de misturador; em que a composição polimérica LP e o fluido aquoso fluem através do misturador em linha de cada um da pluralidade de arranjos de misturador para prover a solução polimérica aquosa.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a linha principal de alimentação de polímero é fluidicamente conectada com a pluralidade de ramificações de suprimento de polímero via uma tubulação de distribuição de polímero, em que a tubulação de distribuição de polímero independentemente controla a taxa de fluxo de polímero através de cada uma da pluralidade de ramificações de suprimento de polímero.

12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o sistema de mistura é posicionado submerso.

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de mistura de estágio único compreende etapas múltiplas de mistura paralelas.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as etapas múltiplas de mistura paralelas compreendem combinar a composição de LP com o fluido aquoso em um sistema de mistura de polímeros, em que o sistema de mistura de polímeros compreende: (i) uma linha principal de alimentação de polímero que diverge para um pluralidade de ramificações de suprimento de polímero, (ii) uma linha principal de alimentação aquosa que diverge para uma pluralidade de ramificações de suprimento aquoso, (iii) uma pluralidade de arranjos de misturador, cada um dos quais compreende um primeiro misturador em linha tendo uma primeira entrada de misturador e uma primeira saída de misturador em série com um segundo misturador em linha tendo uma segunda entrada de misturador e uma segunda saída de misturador; em que cada um da pluralidade de arranjos de misturador é suprido por uma da pluralidade de ramificações de suprimento de polímero e uma da pluralidade de ramificações de suprimento aquoso; e em que combinar a composição de LP com um fluido aquoso em um sistema de mistura de polímero compreende (a) passar a composição de LP através da linha principal de alimentação de polímero e da pluralidade de ramificações de suprimento de polímero para atingir cada um da pluralidade de arranjos de misturador; (b) passar o fluido aquoso através da linha principal de alimentação aquosa e da pluralidade de ramificações de suprimento aquoso para atingir cada um da pluralidade de arranjos de misturador; em que a composição de LP e o fluido aquoso fluem através do primeiro misturador em linha de cada um da pluralidade de arranjos de misturador para prover uma solução polimérica aquosa parcialmente misturada, e depois a solução polimérica aquosa parcialmente misturada flui através do segundo misturador em linha de cada um da pluralidade de arranjos de misturador para prover a solução polimérica aquosa.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a linha principal de alimentação de polímero está fluidicamente conectada à pluralidade de ramificações de suprimento de polímero via uma tubulação de distribuição de polímero, em que a tubulação de distribuição de polímero independentemente controla a taxa de fluxo de polímero através de cada uma da pluralidade de ramificações de suprimento de polímero.

16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o sistema de mistura é posicionado submerso.

17. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de mistura de estágio único compreende aplicar uma energia específica de mistura de 0,10 kJ/kg a 1,50 kJ/kg à composição de LP e ao fluido aquoso.

18. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido aquoso compreende ainda um tensoativo, um agente de alcalinidade, um cossolvente, um agente quelador, ou qualquer combinação dos mesmos.

19. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais (co)polímeros sintéticos compreendem um ou mais (co)polímeros de acrilamida.

20. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais líquidos hidrofóbicos tem um ponto de ebulição de pelo menos 100°C.

21. Método para recuperar hidrocarboneto, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) prover um reservatório de subsuperfície contendo hidrocarbonetos chegando até ele; (b) fornecer um poço em comunicação fluídica com o reservatório de subsuperfície; (c) preparar uma solução polimérica aquosa de acordo com o método de acordo com a reivindicação 1; e (d) injetar a solução polimérica aquosa através do poço dentro do reservatório de subsuperfície.

22. Método para preparar uma solução polimérica aquosa, caracterizado pelo fato de que o método compreende combinar um polímero sólido em pó com um fluido aquoso em um processo de mistura para prover a solução polimérica aquosa, em que o processo de mistura compreende aplicar uma energia específica de mistura de pelo menos 1,0 kJ/kg ao dito polímero sólido em pó e o fluido aquoso; em que a solução polimérica aquosa compreende uma concentração de polímero de 50 a 15.000 ppm; e em que a solução polimérica aquosa tem uma razão de filtro de 1,5 ou menos a 15 psi usando um filtro de 1,2 μm.