BR112019024043B1 - GELIZED COMPOSITION AND COMPOSITION - Google Patents

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BR112019024043B1
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Mohammed A. Bataweel
Jin Huang
Ayman Mohammed Almohsin
Prasad Baburao Karadkar
Andreas Ake Sundblom
Hans Olof Lagnemo
Per Anders Restorp
Original Assignee
Saudi Arabian Oil Company
Nouryon Chemicals International B.V.
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Abstract

Composição útil para aplicações de fechamento de gás ou água subterrâneo inclui sílica coloidal modificada por organossilano e um acelerador. O acelerador inclui um ou mais sais orgânicos ou inorgânicos. Método de uso de composição, que inclui sílica coloidal modificada por organossilano e um acelerador, inclui a formação de sistema fluido que flui para uma formação em uma zona subterrânea, tal como através de um orifício de poço, em que a composição forma um gel para obstruir a formação e fechar o fluxo de água para o orifício de poço.Composition useful for underground gas or water shutoff applications includes organosilane-modified colloidal silica and an accelerator. The accelerator includes one or more organic or inorganic salts. Method of using the composition, which includes organosilane-modified colloidal silica and an accelerator, includes forming a fluid system that flows into a formation in an underground zone, such as through a wellbore, wherein the composition forms a gel to obstruct the formation and close off the flow of water to the wellbore.

Description

REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADEPRIORITY CLAIM

[001] O presente pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente Norte-Americano n° 62/506.193, depositado em 15 de maio de 2017, Pedido Europeu n° 17175344.5, depositado em 9 de junho de 2017, e do Pedido de Patente Europeu n° 18166420.2, depositado em 9 de abril de 2018, cujos teores são integralmente incorporados ao presente como referência.[001] The present application claims priority to North American Patent Application No. 62/506,193, filed on May 15, 2017, European Patent Application No. 17175344.5, filed on June 9, 2017, and European Patent Application No. ° 18166420.2, filed on April 9, 2018, the contents of which are fully incorporated herein by reference.

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

[002] A presente invenção refere-se a operações de poços petrolíferos, tais como controle de água em aplicações de poços petrolíferos. Particularmente, em algumas realizações, a presente invenção refere-se a uma composição que pode bloquear (ou fechar) a entrada de água ou gás em zona subterrânea, tal como orifício de poço ou poço de petróleo ou gás. Em algumas realizações, a presente invenção refere-se a usos da composição, por exemplo, em aplicações de campo de gás ou petróleo, particularmente para reduzir ou evitar a entrada de água ou gás em zona subterrânea, tal como um poço de extração. A presente invenção é particularmente apropriada para uso em zonas subterrâneas sob alta temperatura.[002] The present invention relates to oil well operations, such as water control in oil well applications. Particularly, in some embodiments, the present invention relates to a composition that can block (or close) the entry of water or gas into an underground zone, such as a wellbore or oil or gas well. In some embodiments, the present invention relates to uses of the composition, for example, in gas or oil field applications, particularly to reduce or prevent the ingress of water or gas into an underground zone, such as an extraction well. The present invention is particularly suitable for use in underground areas under high temperature.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

[003] Um problema comum experimentado durante a extração de hidrocarbonetos minerais (por exemplo, petróleo bruto e gás natural) de reservatórios subterrâneos é a extração simultânea de água. A água ocorre naturalmente em poços e reservatórios de petróleo e gás, por exemplo, a partir de aquíferos subjacentes ou de poços injetores e pode misturar-se e ser extraída com os hidrocarbonetos produzidos. A extração simultânea de água em conjunto com hidrocarbonetos minerais exige separação, tratamento e descarte caros e, em muitos casos, envolve a reinjeção de volta para o poço. O corte de água é a razão entre a quantidade de água extraída e a quantidade total de fluidos extraídos do poço de extração. É desejável minimizar a quantidade de água que é trazida para a superfície, ou seja, minimizar o corte de água.[003] A common problem experienced during the extraction of mineral hydrocarbons (e.g., crude oil and natural gas) from underground reservoirs is the simultaneous extraction of water. Water occurs naturally in oil and gas wells and reservoirs, for example from underlying aquifers or injection wells, and can mix and be extracted with the hydrocarbons produced. Simultaneous extraction of water together with mineral hydrocarbons requires expensive separation, treatment and disposal, and in many cases involves reinjection back into the well. Water cut is the ratio between the amount of water extracted and the total amount of fluids extracted from the extraction well. It is desirable to minimize the amount of water that is brought to the surface, i.e. minimize water cut.

[004] Questões similares surgem em poços de petróleo/orifícios de poços com entrada de gás indesejado, pois o gás deve ser separado e queimado antes da alimentação do óleo para armazenagem relevante antes do embarque ou alimentado para uma tubulação de distribuição conectada. Em muitas operações, as capacidades de manuseio de gás não são facilmente disponíveis, de forma que a produção simultânea de gás idealmente é minimizada.[004] Similar issues arise in oil wells/well holes with unwanted gas ingress, as the gas must be separated and burned before feeding the oil to relevant storage prior to shipment or fed into a connected distribution pipeline. In many operations, gas handling capabilities are not readily available, so simultaneous gas production is ideally minimized.

[005] Existem muitas formas em que a água e o gás podem entrar em uma zona subterrânea, tal como um orifício de poço ou reservatório, durante a extração de hidrocarbonetos, por exemplo, através de formação de rochas porosas tais como camadas sedimentares ou por meio de redes de fissuras ou rachaduras que se ligam a uma fonte de água ou gás. Diversos tratamentos químicos e mecânicos podem ser utilizados para evitar (por exemplo, fechar) ou pelo menos reduzir a entrada de água ou gás. Tratamentos químicos incluem o uso de géis, tais como géis com base em sílica coloidal ou géis com base em polímeros de poliacrilida. Exemplos de géis com base em sílica coloidal são descritos, por exemplo, em US 4.732.213, US 7.458.424, US 7.954.549, US 9.045.965 e WO 2009/034287. Outros sistemas químicos, baseados, por exemplo, em polímeros de poliacrilida, incluem os descritos em US 5.125.456 e US 5.957.203. Outras aplicações para sistemas de gel com base em sílica coloidal incluem a consolidação/ligação de particulados, por exemplo, antes da fratura hidráulica, conforme descrito em US 7.013.973.[005] There are many ways in which water and gas can enter an underground zone, such as a wellbore or reservoir, during the extraction of hydrocarbons, for example, through the formation of porous rocks such as sedimentary layers or by through networks of fissures or cracks that connect to a water or gas source. Various chemical and mechanical treatments can be used to prevent (e.g., close) or at least reduce the ingress of water or gas. Chemical treatments include the use of gels, such as gels based on colloidal silica or gels based on polyacrylide polymers. Examples of gels based on colloidal silica are described, for example, in US 4,732,213, US 7,458,424, US 7,954,549, US 9,045,965 and WO 2009/034287. Other chemical systems, based, for example, on polyacrylide polymers, include those described in US 5,125,456 and US 5,957,203. Other applications for colloidal silica-based gel systems include consolidation/bonding of particulates, for example, prior to hydraulic fracturing, as described in US 7,013,973.

[006] Em sistemas do tipo de gel, tais como sistemas de gel com base em sílica coloidal, é importante garantir que o tempo do gel seja controlado, a fim de permitir tempo suficiente para que a sílica coloidal penetre de forma suficientemente profunda na formação rochosa, a fim de fornecer barreira suficiente, simultaneamente sem permitir a penetração demasiadamente profunda para que a diluição torne ineficaz a barreira de gel. Também é necessário que esses sistemas de formação de gel funcionem efetivamente sob as condições de alta pressão e temperatura associadas a poços subterrâneos de extração de hidrocarbonetos. Embora tenham sido descritos sistemas de sílica coloidal para outras aplicações, tais como para formação de barreiras no solo abaixo da superfície para contenção de contaminantes (US 5.836.390) ou para vedação de rachaduras ou fissuras em rochas, solo, rodovias, túneis, pontes ou construções (WO 2004/018381), portanto, as condições experimentas nestes sistemas, tais como as temperaturas que são particularmente mais baixas, são muito diferentes das experimentadas em poços de extração de petróleo ou gás.[006] In gel-type systems, such as colloidal silica-based gel systems, it is important to ensure that the gel time is controlled in order to allow sufficient time for the colloidal silica to penetrate sufficiently deeply into the formation rock in order to provide sufficient barrier, while not allowing penetration too deep so that dilution renders the gel barrier ineffective. It is also necessary for these gel-forming systems to function effectively under the high pressure and temperature conditions associated with underground hydrocarbon extraction wells. Although colloidal silica systems have been described for other applications, such as for forming subsurface soil barriers to contain contaminants (US 5,836,390) or for sealing cracks or fissures in rocks, soil, highways, tunnels, bridges or buildings (WO 2004/018381), therefore, the conditions experienced in these systems, such as temperatures that are particularly lower, are very different from those experienced in oil or gas extraction wells.

[007] Existe, portanto, a necessidade de uma composição para uso em zona subterrânea, tal como uma composição que possa formar gel, e métodos de uso dessa composição que possui tempo de formação de gel controlável, é estável ao longo de ampla faixa de temperaturas e pode ser removida, se necessário, por exemplo, por meio de aumento do pH. Além disso, existe a necessidade de uma composição para uso em zona subterrânea, tal como uma composição que possa formar gel, que seja menos prejudicial ao meio ambiente que os géis com base em polímeros orgânicos que são frequentemente utilizados.[007] There is, therefore, a need for a composition for use in the underground zone, such as a composition that can form gel, and methods of using this composition that have controllable gel formation time, are stable over a wide range of temperatures and can be removed if necessary, for example by increasing the pH. Furthermore, there is a need for a composition for use in the underground zone, such as a composition that can form a gel, which is less harmful to the environment than the gels based on organic polymers that are frequently used.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃOBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[008] A presente invenção fornece uma composição que compreende sílica coloidal modificada e um acelerador. Pelo menos uma parte dos grupos silanol da superfície de uma sílica coloidal não modificada é substituída por uma porção organossilano. O acelerador é um sal orgânico ou inorgânico que inclui um ou mais cátions. A razão molar entre sílica e cátion (X) da composição é definida pela equação: [008] The present invention provides a composition comprising modified colloidal silica and an accelerator. At least a portion of the silanol groups on the surface of an unmodified colloidal silica is replaced by an organosilane moiety. The accelerator is an organic or inorganic salt that includes one or more cations. The molar ratio between silica and cation (X) of the composition is defined by the equation:

[009] Nesta equação, Nsílica é o número total de moles de sílica na composição, Ncátions é o número total de moles de cátions na composição e Z é a carga sobre o cátion. X encontra-se na faixa de 8 a 50.[009] In this equation, Nsilica is the total number of moles of silica in the composition, Ncations is the total number of moles of cations in the composition and Z is the charge on the cation. X is in the range of 8 to 50.

[0010] A composição e outros aspectos podem incluir uma ou mais das características a seguir.[0010] The composition and other aspects may include one or more of the following characteristics.

[0011] A porção organossilano pode incluir um átomo de silício ligado a um, dois ou três grupos R1por uma ligação direta Si-C. Cada R1pode ser independentemente selecionado a partir de alquila, epóxi alquila, alquenila, arila, heteroarila, alquilarila C1-6 e alquil-heteroarila C1-6, opcionalmente substituído por um ou mais grupos selecionados a partir de ER2, isocianato e isocianurato. E pode ser ausente ou um grupo ligante selecionado a partir do grupo que consiste em -O-, -S-, -OC(O)-, -C(O)-, -C(O)O-, -C(O)OC(O)-, -N(R3)-, -N(R3)C(O)-, -N(R3)C(O)N(R3)- e -C(O)N(R3)-. R2 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, F, Cl, Br, alquila, alquenila, arila, heteroarila, alquilarila C1-3 e alquil-heteroarila C1-3 e pode ser opcionalmente substituído por um ou mais grupos selecionados a partir do grupo que consiste em hidroxila, F, Cl, Br, epóxi, -OR3e -N(R3)2. R3é H ou alquila C1-6.[0011] The organosilane portion may include a silicon atom linked to one, two or three R1 groups by a direct Si-C bond. Each R1 can be independently selected from alkyl, epoxy alkyl, alkenyl, aryl, heteroaryl, C1-6 alkylaryl and C1-6 alkylheteroaryl, optionally substituted by one or more groups selected from ER2, isocyanate and isocyanurate. And it can be absent or a linking group selected from the group consisting of -O-, -S-, -OC(O)-, -C(O)-, -C(O)O-, -C(O )OC(O)-, -N(R3)-, -N(R3)C(O)-, -N(R3)C(O)N(R3)- and -C(O)N(R3)- . R2 is selected from the group consisting of hydrogen, F, Cl, Br, alkyl, alkenyl, aryl, heteroaryl, C1-3 alkylaryl and C1-3 alkylheteroaryl and may be optionally substituted by one or more groups selected from from the group consisting of hydroxyl, F, Cl, Br, epoxy, -OR3, and -N(R3)2. R3 is H or C1-6 alkyl.

[0012] R1pode ser uma porção hidrofílica ou torna-se hidrofílica após hidrólise.[0012] R1 may be a hydrophilic moiety or becomes hydrophilic after hydrolysis.

[0013] R1pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em hidroxila, tiol, carboxila, éster, epóxi, acilóxi, cetona, aldeído, (meta)acrilóxi, amino, amido, ureido, isocianato e isocianurato.[0013] R1 can be selected from the group consisting of hydroxyl, thiol, carboxyl, ester, epoxy, acyloxy, ketone, aldehyde, (meth)acryloxy, amino, starch, ureido, isocyanate and isocyanurate.

[0014] R1pode incluir um grupo epóxi ou um ou mais grupos hidroxila.[0014] R1 may include an epoxy group or one or more hydroxyl groups.

[0015] R1pode incluir um substituinte ER2 E pode ser -O- e R2 pode ser selecionado a partir de epoxialquila C1-8 opcionalmente substituído e alquila substituído por hidroxila.[0015] R1 may include an ER2 E substituent may be -O- and R2 may be selected from optionally substituted C1-8 epoxyalkyl and hydroxyl-substituted alkyl.

[0016] R1pode ser um grupo hidrofílico que inclui pelo menos um heteroátomo selecionado a partir de O e N e R1pode incluir não mais de três grupos alquileno (CH2) consecutivos.[0016] R1 may be a hydrophilic group that includes at least one heteroatom selected from O and N and R1 may include no more than three consecutive alkylene (CH2) groups.

[0017] R1pode ser selecionado a partir de 3-glicidoxipropila, 2,3- di-hidroxipropoxipropila, 2,3-di-hidroxipropila e 2,3-di-hidroxipropoxipropila.[0017] R1 can be selected from 3-glycidoxypropyl, 2,3-dihydroxypropoxypropyl, 2,3-dihydroxypropyl and 2,3-dihydroxypropoxypropyl.

[0018] A sílica coloidal modificada pode ser preparada por meio de contato da sílica coloidal não modificada com um reagente organossilano. O reagente organossilano pode ser selecionado a partir de um composto que possui a fórmula T4-ySi— [R1]y, siloxano que possui a fórmula [R1]bT3-bSi{-O-SiT2- c [R1]c}a-O-SiT3-b [R1]b e um dissilazano que possui a fórmula { [R1]bT3-bSi}2-NH, em que: y é de 1 a 3; cada a é independentemente de 0 a 5; cada b é independentemente de 1 a 3; c é 1 ou 2; e cada T é independentemente selecionado a partir do grupo que consiste em haleto, hidroxila, alcóxi C1-6 e haloalcóxi C1-6.[0018] Modified colloidal silica can be prepared by contacting unmodified colloidal silica with an organosilane reagent. The organosilane reagent can be selected from a compound having the formula T4-ySi— [R1]y, siloxane having the formula [R1]bT3-bSi{-O-SiT2- c [R1]c}a-O-SiT3 -b [R1]b is a disilazane that has the formula { [R1]bT3-bSi}2-NH, where: y is from 1 to 3; each a is independently from 0 to 5; each b is independently from 1 to 3; c is 1 or 2; and each T is independently selected from the group consisting of halide, hydroxyl, C1-6 alkoxy and C1-6 haloalkoxy.

[0019] O grau de modificação da superfície (DM) da sílica coloidal modificada por organossilano pode ser definido pela equação: e o DM é de cerca de 0,8 a cerca de 4 moléculas por nm2, em que: A é a constante de Avogadro; Norganossilano é o número de moles de reagente organossilano utilizados; Ssílica é a extensão da sílica na sílica coloidal, em m2g-1; e Msílica é a massa de sílica na sílica coloidal, em g.[0019] The degree of surface modification (DM) of colloidal silica modified by organosilane can be defined by the equation: and the MD is about 0.8 to about 4 molecules per nm2, where: A is Avogadro's constant; Norganosilane is the number of moles of organosilane reagent used; Silica is the extent of silica in colloidal silica, in m2g-1; and Msilica is the mass of silica in colloidal silica, in g.

[0020] O DM pode ser de cerca de 1 a cerca de 4.[0020] The DM can be from about 1 to about 4.

[0021] O DM pode ser de cerca de 1 a cerca de 2.[0021] The DM can be from about 1 to about 2.

[0022] O valor de X pode ser de cerca de 8 a cerca de 25, cerca de 8 a cerca de 20, cerca de 10 a cerca de 50, cerca de 10 a cerca de 25 ou cerca de 10 a cerca de 20.[0022] The value of

[0023] O acelerador pode ser selecionado a partir de haletos, silicatos, sulfatos, nitratos, carbonatos, carboxilatos, oxalatos, sulfetos, hidróxidos e misturas de quaisquer dois ou mais destes.[0023] The accelerator can be selected from halides, silicates, sulfates, nitrates, carbonates, carboxylates, oxalates, sulfides, hydroxides and mixtures of any two or more of these.

[0024] O acelerador pode ser selecionado a partir de hidróxidos e silicatos.[0024] The accelerator can be selected from hydroxides and silicates.

[0025] O cátion do acelerador pode ser selecionado a partir de íons de metais alcalinos, íons de metais alcalino-terrosos, íons de hidrogênio, íons de amônio e íons de organoamônio selecionados a partir de íons de amônio primário, secundário, terciário e quaternário.[0025] The accelerator cation can be selected from alkali metal ions, alkaline earth metal ions, hydrogen ions, ammonium ions and organoammonium ions selected from primary, secondary, tertiary and quaternary ammonium ions .

[0026] O cátion do acelerador pode ser monovalente.[0026] The accelerator cation can be monovalent.

[0027] O cátion pode ser um metal alcalino.[0027] The cation can be an alkali metal.

[0028] O cátion pode ser sódio.[0028] The cation can be sodium.

[0029] O cátion pode ser potássio.[0029] The cation can be potassium.

[0030] O acelerador pode ser selecionado a partir de silicato de sódio, silicato de potássio, cloreto de sódio e hidróxido de sódio.[0030] The accelerator can be selected from sodium silicate, potassium silicate, sodium chloride and sodium hydroxide.

[0031] O pH da composição pode ser de cerca de 6 a cerca de 11.[0031] The pH of the composition can be from about 6 to about 11.

[0032] O pH da composição pode ser de cerca de 9 a cerca de 11.[0032] The pH of the composition can be from about 9 to about 11.

[0033] O acelerador pode estar presente em quantidade de cerca de 1 a cerca de 30% em peso da composição.[0033] The accelerator may be present in an amount of from about 1 to about 30% by weight of the composition.

[0034] O teor de sílica da composição pode ser de cerca de 3 a cerca de 55% em peso, expresso na forma de % em peso da sílica não funcionalizada.[0034] The silica content of the composition can be from about 3 to about 55% by weight, expressed as % by weight of non-functionalized silica.

[0035] O acelerador pode estar presente em quantidade de cerca de 1 a cerca de 30% em peso da composição e o teor de sílica da composição pode ser de cerca de 3 a cerca de 55% em peso, expresso na forma de % em peso da sílica não funcionalizada.[0035] The accelerator can be present in an amount of about 1 to about 30% by weight of the composition and the silica content of the composition can be from about 3 to about 55% by weight, expressed as % by weight. weight of unfunctionalized silica.

[0036] O acelerador pode causar ou facilitar a reação entre as partículas de sílica coloidal modificadas por organossilano na composição, o que resulta na formação de gel em um orifício de poço.[0036] The accelerator can cause or facilitate the reaction between the organosilane-modified colloidal silica particles in the composition, which results in gel formation in a wellbore.

[0037] A composição pode formar um gel de poço impermeável.[0037] The composition can form an impermeable well gel.

[0038] A presente invenção também se refere a um primeiro método, que pode ser combinado com qualquer um dos aspectos anteriores, para reduzir ou eliminar a permeação de água ou gás em zona subterrânea utilizando a composição.[0038] The present invention also relates to a first method, which can be combined with any of the previous aspects, to reduce or eliminate the permeation of water or gas in an underground zone using the composition.

[0039] O primeiro método e outros aspectos podem incluir uma ou mais das características a seguir.[0039] The first method and other aspects may include one or more of the following features.

[0040] A zona subterrânea pode ser um poço petrolífero subterrâneo ou poço de gás subterrâneo.[0040] The underground zone can be an underground oil well or underground gas well.

[0041] A presente invenção refere-se ainda a um segundo método, que pode ser combinado com quaisquer dos aspectos acima, de obstrução de formações em zonas subterrâneas. O segundo método compreende a mistura de sílica coloidal modificada com um acelerador que é um sal orgânico ou inorgânico que inclui um ou mais cátions para formar uma composição. O segundo método compreende o fluxo da composição para um orifício de poço até um local abaixo no poço e para a formação na zona subterrânea. O segundo método compreende o fechamento do orifício de poço por período de tempo suficiente para que a composição forme gel que é impermeável ao fluxo de fluido.[0041] The present invention also relates to a second method, which can be combined with any of the above aspects, of obstructing formations in underground areas. The second method comprises mixing modified colloidal silica with an accelerator which is an organic or inorganic salt that includes one or more cations to form a composition. The second method comprises flowing the composition up a wellbore to a location down the well and to the formation in the underground zone. The second method comprises closing the wellbore for a period of time sufficient for the composition to form a gel that is impervious to fluid flow.

[0042] O segundo método e outros aspectos podem incluir uma ou mais das características a seguir.[0042] The second method and other aspects may include one or more of the following features.

[0043] A velocidade de gelificação da composição pode ser controlada pela quantidade de sílica e pela quantidade de acelerador na composição.[0043] The gelation speed of the composition can be controlled by the amount of silica and the amount of accelerator in the composition.

[0044] Em algumas realizações, a composição não forma o gel até que a composição atinja o local abaixo no poço.[0044] In some embodiments, the composition does not form the gel until the composition reaches the location below in the well.

[0045] A composição pode formar o gel sob temperatura desejada no local abaixo no poço.[0045] The composition can form the gel under desired temperature at the location below in the well.

[0046] A presente invenção refere-se adicionalmente a um terceiro método, que pode ser combinado com qualquer um dos aspectos acima, de fechamento do fluxo de água para um local abaixo no poço em um orifício de poço, que compreende a condução do segundo método, em que o gel que é formado ocupa substancialmente todo o volume interno da formação.[0046] The present invention further relates to a third method, which may be combined with any of the above aspects, of shutting off the flow of water to a location down the well in a wellbore, which comprises conducting the second method, in which the gel that is formed substantially occupies the entire internal volume of the formation.

[0047] O terceiro método e outros aspectos podem incluir uma ou mais das características a seguir.[0047] The third method and other aspects may include one or more of the following features.

[0048] Partes da zona subterrânea que rodeiam a formação para a qual deve fluir a composição podem ser vedadas.[0048] Parts of the underground zone surrounding the formation into which the composition is to flow can be sealed.

[0049] As partes da zona subterrânea podem ser vedadas utilizando-se pelo menos um embalador por extensão.[0049] Parts of the underground zone can be sealed using at least one packer per extension.

[0050] A presente invenção também se refere a um quarto método de fechamento do fluxo de fluido de uma formação em zona subterrânea, que compreende a condução do primeiro método, em que a sílica coloidal modificada, o acelerador, a quantidade de sílica coloidal modificada e a quantidade de acelerador são selecionados de forma que a composição forme gel quando a composição for exposta a pelo menos uma certa temperatura por pelo menos um certo período, em que a formação na zona subterrânea encontra-se pelo menos à certa temperatura e a composição é retida na formação pelo menos durante o certo período, o que resulta na formação de gel na formação, de forma a fechar o fluxo de fluido da formação.[0050] The present invention also relates to a fourth method of closing the fluid flow of a formation in an underground zone, which comprises conducting the first method, in which the modified colloidal silica, the accelerator, the amount of modified colloidal silica and the amount of accelerator are selected so that the composition forms a gel when the composition is exposed to at least a certain temperature for at least a certain period, wherein the formation in the underground zone is at least at a certain temperature and the composition is retained in the formation at least for a certain period, which results in the formation of gel in the formation, so as to close the flow of formation fluid.

[0051] O quarto método e outros aspectos podem incluir uma ou mais das características a seguir.[0051] The fourth method and other aspects may include one or more of the following features.

[0052] A razão molar entre sílica e cátion (X) da composição pode ser definida pela equação: e o valor de X é de cerca de 8 a cerca de 50; em que Nsílica é o número total de moles de sílica na composição, Ncátions é o número total de moles de cátions na composição e Z é a carga sobre o cátion.[0052] The molar ratio between silica and cation (X) of the composition can be defined by the equation: and the value of X is from about 8 to about 50; where Nsilica is the total number of moles of silica in the composition, Ncations is the total number of moles of cations in the composition and Z is the charge on the cation.

[0053] A presente invenção refere-se ainda a um quinto método de redução ou eliminação da permeação a gás ou água em uma zona subterrânea, que compreende o fluxo de uma composição que inclui sílica coloidal modificada e um acelerador para um orifício de poço até um local abaixo no poço e uma formação na zona subterrânea. O quinto método compreende o fechamento do orifício de poço por período de tempo suficiente para que a composição forme gel que é impermeável ao fluxo de fluido.[0053] The present invention further relates to a fifth method of reducing or eliminating gas or water permeation in an underground zone, which comprises flowing a composition including modified colloidal silica and an accelerator into a wellbore until a place down in the well and a formation in the underground zone. The fifth method involves closing the wellbore for a period of time sufficient for the composition to form a gel that is impermeable to fluid flow.

[0054] O quinto método e outros aspectos podem incluir a característica a seguir. A zona subterrânea pode ser um poço petrolífero ou de gás subterrâneo.[0054] The fifth method and other aspects may include the following feature. The underground zone can be an underground oil or gas well.

[0055] As realizações descritas na presente invenção são convenientemente empregadas em fechamento de água e/ou gás em poços que possuem alta temperatura estática no fundo do poço, particularmente em condições tais que a sílica não modificada tende a formar gel com muita rapidez e modificadores poliméricos orgânicos tendem a degradar-se.[0055] The embodiments described in the present invention are conveniently used in closing water and/or gas in wells that have a high static temperature at the bottom of the well, particularly in conditions such that unmodified silica tends to form gel very quickly and modifiers Organic polymers tend to degrade.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

[0056] As Figuras 1A e 1B são diagramas esquemáticos de orifícios de poços. A Figura 1A exibe um poço que produz simultaneamente água e hidrocarbonetos. A Figura 1B é uma ilustração da implementação de controle de água em um orifício de poço utilizando uma composição com base em sílica coloidal modificada.[0056] Figures 1A and 1B are schematic diagrams of well holes. Figure 1A shows a well that simultaneously produces water and hydrocarbons. Figure 1B is an illustration of the implementation of water control in a wellbore using a modified colloidal silica-based composition.

[0057] A Figura 2 é um fluxograma que define uma realização de método de acordo com a presente invenção.[0057] Figure 2 is a flowchart defining a method embodiment in accordance with the present invention.

[0058] A Figura 3 é uma plotagem que exibe a alteração da viscosidade ao longo do tempo para dois sistemas de formação de gel utilizando sílica coloidal modificada por organossilano e diferentes quantidades de um acelerador de silicato de sódio.[0058] Figure 3 is a plot that displays the change in viscosity over time for two gel formation systems using organosilane-modified colloidal silica and different amounts of a sodium silicate accelerator.

[0059] As Figuras 4A e 4B são plotagens que exibem resultados de testes de inundação de núcleos realizados utilizando-se uma composição de sílica coloidal modificada.[0059] Figures 4A and 4B are plots showing results of core flooding tests performed using a modified colloidal silica composition.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0060] São fornecidas na presente invenção composições que contêm uma sílica coloidal e um acelerador. Em algumas realizações, a sílica coloidal é modificada. Em algumas realizações, a sílica coloidal é modificada por organossilano. Em algumas realizações, a composição que contém a sílica coloidal e um acelerador forma um gel. Em algumas realizações, o gel é utilizado para aplicações de fechamento de gás e/ou água em zonas subterrâneas. Descobriu-se que as composições de acordo com a presente invenção podem aprimorar o desempenho em aplicações de campos petrolíferos e campos de gás subterrâneos para bloquear a entrada de fluido indesejado (tipicamente água e/ou gás) em uma zona subterrânea, tal como um orifício de poço ou poço petrolífero ou de gás. Em algumas realizações, as composições de acordo com a presente invenção formam géis ao permitirem que uma sílica coloidal penetre em sedimentos porosos ou fissuras, forme gel em seguida e endureça na presença de um acelerador para criar uma barreira. Géis inorgânicos, tais como os géis com base em sílica de acordo com a presente invenção, são geralmente mais estáveis ao longo de uma faixa de temperatura mais ampla e podem também ser removidos, se necessário, aumentando-se o pH, em comparação com polímeros orgânicos, tais como poliacrilamidas. Em algumas realizações, as composições e os métodos de acordo com a presente invenção possuem benefícios ambientais, pois sílica coloidal geralmente é menos prejudicial ao meio ambiente que os polímeros orgânicos que são frequentemente utilizados.[0060] Compositions containing a colloidal silica and an accelerator are provided in the present invention. In some embodiments, the colloidal silica is modified. In some embodiments, the colloidal silica is modified by organosilane. In some embodiments, the composition containing colloidal silica and an accelerator forms a gel. In some embodiments, the gel is used for gas and/or water shutoff applications in underground areas. It has been discovered that compositions according to the present invention can improve performance in underground oil field and gas field applications to block the entry of unwanted fluid (typically water and/or gas) into an underground zone, such as an orifice. well or oil or gas well. In some embodiments, the compositions of the present invention form gels by allowing a colloidal silica to penetrate porous sediments or fissures, then gel and harden in the presence of an accelerator to create a barrier. Inorganic gels, such as the silica-based gels of the present invention, are generally more stable over a wider temperature range and can also be removed if necessary by increasing the pH, compared to polymers. organic compounds, such as polyacrylamides. In some embodiments, the compositions and methods according to the present invention have environmental benefits, as colloidal silica is generally less harmful to the environment than the organic polymers that are often used.

[0061] Na discussão abaixo, “sílica coloidal modificada por organossilano” pode ser indicada como “sílica coloidal funcionalizada por organossilano”. Além disso, o termo “acelerador” pode ser indicado como “ativador”.[0061] In the discussion below, “organosilane-modified colloidal silica” may be indicated as “organosilane-functionalized colloidal silica”. Furthermore, the term “accelerator” can be indicated as “activator”.

[0062] Sem desejar restrições a nenhuma teoria, acredita-se que partículas de sílica coloidal funcionalizadas por organossilanos condensem-se mais lentamente que sílica coloidal não funcionalizada, o que permite melhor controle da velocidade de condensação/formação de gel sob temperaturas mais altas, quando ocorre formação de gel mais rápida em comparação com condições mais suaves, tais como aplicações de construção urbana. Partículas de sílica coloidal funcionalizada por organossilano são também menos sensíveis ao teor de eletrólitos nas formações de rochas circunvizinhas, o que reduz as possibilidades de formação de gel descontrolada em partes indesejadas do poço. Aprimorando-se o controle da formação de gel, pode-se atingir maior capacidade de penetração em formações de rochas permeáveis, mantendo-se, ao mesmo tempo, reatividade suficiente, a fim de garantir que a reação seja suficientemente rápida para assegurar que ainda possa ser fornecida uma barreira eficaz sem penetração demasiadamente profunda, o que causa diluição demasiadamente grande da sílica coloidal para atingir bloco de água apropriado.[0062] Without wishing to restrict any theory, it is believed that colloidal silica particles functionalized by organosilanes condense more slowly than non-functionalized colloidal silica, which allows better control of the speed of condensation/gel formation at higher temperatures, when faster gel formation occurs compared to milder conditions such as urban construction applications. Organosilane-functionalized colloidal silica particles are also less sensitive to the electrolyte content in surrounding rock formations, which reduces the chances of uncontrolled gel formation in unwanted parts of the well. By improving the control of gel formation, greater penetration capabilities can be achieved in permeable rock formations, whilst maintaining sufficient reactivity to ensure that the reaction is fast enough to ensure that it can still an effective barrier must be provided without penetrating too deeply, which causes too much dilution of the colloidal silica to reach the appropriate water block.

[0063] As composições fornecidas na presente invenção contêm sílica coloidal. Da forma utilizada neste documento, a expressão “sílica coloidal” indica uma dispersão de partículas de sílica amorfa (SiO2) com diâmetros de cerca de 1 nm a cerca de 150 nm. Pode-se obter sílica coloidal na forma de dispersão em solvente. Os solventes podem incluir, mas sem limitações, água, álcool isopropílico (IPA), metiletilcetona (MEK), N,N-dimetilformamida (DMF) e N,N-dimetilacetamida (DMAC). Em algumas realizações, a dispersão é uma dispersão aquosa. Em solventes que podem agir como receptores de prótons (ou seja, bases Bronsted, tais como água, álcoois, DMF e DMAC), a dispersão de sílica coloidal possui carga estabilizada. A superfície de sílica coloidal é encerrada por grupos silanol (ou seja, grupos Si-O-H). Devido à natureza ácida do próton ao final do grupo silanol, uma pequena fração dos grupos silanol ioniza-se em um solvente de base Bronsted. Consequentemente, a sílica coloidal desenvolve carga de superfície negativa. Essa carga garante que, quando duas partículas de sílica coloidal aproximarem-se entre si, elas sofrerão força repulsiva e, caso essa força repulsiva seja suficientemente grande, as partículas não se aglomerarão. Sílica coloidal em solvente de base Bronsted produz, portanto, uma dispersão que é estável à aglomeração.[0063] The compositions provided in the present invention contain colloidal silica. As used herein, the term “colloidal silica” indicates a dispersion of amorphous silica (SiO2) particles with diameters of about 1 nm to about 150 nm. Colloidal silica can be obtained as a dispersion in solvent. Solvents may include, but are not limited to, water, isopropyl alcohol (IPA), methyl ethyl ketone (MEK), N,N-dimethylformamide (DMF), and N,N-dimethylacetamide (DMAC). In some embodiments, the dispersion is an aqueous dispersion. In solvents that can act as proton acceptors (i.e., Bronsted bases such as water, alcohols, DMF, and DMAC), the colloidal silica dispersion is charge stabilized. The colloidal silica surface is enclosed by silanol groups (i.e., Si-O-H groups). Due to the acidic nature of the proton at the end of the silanol group, a small fraction of the silanol groups ionize in a Bronsted-based solvent. Consequently, colloidal silica develops negative surface charge. This charge guarantees that, when two colloidal silica particles come close to each other, they will experience a repulsive force and, if this repulsive force is large enough, the particles will not agglomerate. Colloidal silica in Bronsted base solvent therefore produces a dispersion that is stable to agglomeration.

[0064] Em algumas realizações, a sílica coloidal é modificada na superfície. Em algumas realizações, a sílica coloidal inclui partículas de sílica coloidal nas quais pelo menos uma parte dos grupos silanol de superfície é substituída por um ou mais grupos organossilano quimicamente ligados. Em algumas realizações, os grupos organossilano quimicamente ligados incluem um átomo de silício ligado a um grupo —R1. Em algumas realizações, um a três grupos —R1estão presentes sobre o átomo de silício da porção organossilano. Em algumas realizações, existem três grupos —R1. Em algumas realizações, existem dois grupos —R1. Em algumas realizações, existe um grupo —R1. Quando houver mais de um grupo —R1, eles podem ser idênticos ou diferentes entre si.[0064] In some embodiments, the colloidal silica is modified on the surface. In some embodiments, the colloidal silica includes colloidal silica particles in which at least a portion of the surface silanol groups is replaced by one or more chemically bonded organosilane groups. In some embodiments, the chemically bonded organosilane groups include a silicon atom bonded to an —R1 group. In some embodiments, one to three —R1 groups are present on the silicon atom of the organosilane moiety. In some embodiments, there are three groups —R1. In some embodiments, there are two groups —R1. In some embodiments, there is a group —R1. When there is more than one group —R1, they can be identical or different from each other.

[0065] Sílica coloidal funcionalizada por organossilano pode ser elaborada por meio de processos convencionais, tais como os descritos em WO 2004/035473 e WO 2004/035474. Em algumas realizações, a sílica coloidal funcionalizada por organossilano é formada a partir de reação entre um reagente organossilano e um ou mais grupos silanol sobre a superfície de sílica da sílica coloidal, ou seja, grupos [SiO2]—OH. Em algumas realizações, o reagente organossilano possui a fórmula T4-ySi- [R1]y. Em algumas realizações, cada T do reagente organossilano é independentemente selecionado a partir de alcóxi C1-6, haloalcóxi C1-6, hidróxi e haleto. Em algumas realizações, cada T é alcóxi C1-6. Em algumas realizações, cada T é metóxi. Em algumas realizações, cada T é etóxi. Em algumas realizações, existem 3 grupos T e cada grupo é etóxi. Em algumas realizações, o reagente organossilano é um siloxano. Em algumas realizações, o siloxano é um composto da fórmula [R1]bT3-bSi{-O-SiT2-c [R1]c}a-O- SiT3-b [R1]b, em que a é 0 ou um número inteiro de 1 ou mais, tal como 0 a 5, b é 1 a 3 e c é 1 a 2. Em algumas realizações, o reagente organossilano é dissilazano. Em algumas realizações, o dissilazano é um composto da fórmula { [R1]bT3-bSi}2-NH, em que b é 1 a 3. Em algumas realizações, T é um grupo alcóxi ou haleto. Em algumas realizações, o haleto é cloreto. Em algumas realizações, T é um grupo haloalcóxi, em que o grupo halo é fluoro ou cloro. Em algumas realizações, T é um grupo alcóxi. Em algumas realizações, o grupo alcóxi é um grupo alcóxi C1-4, tal como metóxi, etóxi, propóxi ou isopropóxi.[0065] Colloidal silica functionalized by organosilane can be prepared using conventional processes, such as those described in WO 2004/035473 and WO 2004/035474. In some embodiments, the organosilane-functionalized colloidal silica is formed from a reaction between an organosilane reagent and one or more silanol groups on the silica surface of the colloidal silica, that is, [SiO2]—OH groups. In some embodiments, the organosilane reagent has the formula T4-ySi- [R1]y. In some embodiments, each T of the organosilane reagent is independently selected from C1-6 alkoxy, C1-6 haloalkoxy, hydroxy and halide. In some embodiments, each T is C1-6 alkoxy. In some embodiments, each T is methoxy. In some embodiments, each T is ethoxy. In some embodiments, there are 3 T groups and each group is ethoxy. In some embodiments, the organosilane reagent is a siloxane. In some embodiments, the siloxane is a compound of the formula [R1]bT3-bSi{-O-SiT2-c [R1]c}a-O- SiT3-b [R1]b, where a is 0 or an integer of 1 or more, such as 0 to 5, b is 1 to 3, and c is 1 to 2. In some embodiments, the organosilane reagent is disilazane. In some embodiments, disilazane is a compound of the formula { [R1]bT3-bSi}2-NH, where b is 1 to 3. In some embodiments, T is an alkoxy or halide group. In some embodiments, the halide is chloride. In some embodiments, T is a haloalkoxy group, wherein the halo group is fluoro or chloro. In some embodiments, T is an alkoxy group. In some embodiments, the alkoxy group is a C1-4 alkoxy group, such as methoxy, ethoxy, propoxy or isopropoxy.

[0066] Em algumas realizações do reagente organossilano, R1é uma porção orgânica. Em algumas realizações, R1é selecionado a partir de grupos alquila, alquenila, amino, ureido, epóxi alquila, arila, heteroarila, alquilarila C1-6 e alquil-heteroarila C1-6, qualquer um dos quais é opcionalmente substituído por um ou mais grupos selecionados a partir de ER2, isocianato e isocianurato. Em algumas realizações, R1inclui de 1 a cerca de 16 átomos de carbono, tal como de 1 a cerca de 12 átomos de carbono ou de 1 a cerca de 8 átomos de carbono. Em algumas realizações, R1é ligado ao organossilano silício por uma ligação C-Si direta. Quando existir mais de um grupo R1 (ou seja, y é maior que 1), cada R1pode ser idêntico ou diferente.[0066] In some embodiments of the organosilane reagent, R1 is an organic portion. In some embodiments, R1 is selected from alkyl, alkenyl, amino, ureido, epoxy alkyl, aryl, heteroaryl, C1-6 alkylaryl and C1-6 alkylheteroaryl groups, any of which is optionally substituted by one or more selected groups from ER2, isocyanate and isocyanurate. In some embodiments, R1 includes from 1 to about 16 carbon atoms, such as from 1 to about 12 carbon atoms or from 1 to about 8 carbon atoms. In some embodiments, R1 is linked to the silicon organosilane by a direct C-Si bond. When there is more than one R1 group (i.e., y is greater than 1), each R1 can be identical or different.

[0067] Em algumas realizações de ER2, E não está presente e R2 é ligado diretamente a R1. Em algumas realizações de ER2em que E está presente, E é um grupo ligante selecionado a partir de -O-, -S-, -OC(O)-, - C(O)-, -C(O)O-, -C(O)OC(O)-, -N(R3)-, -N(R3)C(O)-, -N(R3)C(O)N(R3)- e - C(O)N(R3)-, em que R3é H ou alquila C1-6. Em algumas realizações, R2é selecionado a partir de halogênio (por exemplo, F, Cl ou Br), alquila, alquenila, arila, heteroarila, alquilarila C1-3 e alquil-heteroarila C1-3. Em algumas realizações, R2é substituído por um ou mais grupos selecionados a partir de hidroxila, halogênio (por exemplo, F, Cl ou Br), epóxi, -OR3ou -N(R3)2 em que cada R3é conforme definido acima. Em algumas realizações, E está presente e R2é hidrogênio.[0067] In some embodiments of ER2, E is not present and R2 is linked directly to R1. In some embodiments of ER2 in which E is present, E is a linking group selected from -O-, -S-, -OC(O)-, -C(O)-, -C(O)O-, - C(O)OC(O)-, -N(R3)-, -N(R3)C(O)-, -N(R3)C(O)N(R3)- and - C(O)N( R3)-, where R3 is H or C1-6 alkyl. In some embodiments, R2 is selected from halogen (e.g., F, Cl or Br), alkyl, alkenyl, aryl, heteroaryl, C1-3 alkylaryl and C1-3 alkylheteroaryl. In some embodiments, R2 is replaced by one or more groups selected from hydroxyl, halogen (e.g., F, Cl or Br), epoxy, -OR3 or -N(R3)2 wherein each R3 is as defined above. In some embodiments, E is present and R2 is hydrogen.

[0068] Em algumas realizações, R1é selecionado a partir de alquila C1-8, haloalquila C1-8, alquenila C1-8 e haloalquenila C1-8. Em algumas realizações, R1é alquila C1-8 ou alquenila C1-8, com um substituinte haleto opcional. Em algumas realizações, o substituinte haleto é cloreto. Em algumas realizações, R1é selecionado a partir de metila, etila, cloropropila, isobutila, ciclo-hexila, octila e fenila. Em algumas realizações, R1é um grupo C1-8, grupo C1-6 ou grupo C1-4.[0068] In some embodiments, R1 is selected from C1-8 alkyl, C1-8 haloalkyl, C1-8 alkenyl and C1-8 haloalkenyl. In some embodiments, R1 is C1-8 alkyl or C1-8 alkenyl, with an optional halide substituent. In some embodiments, the halide substituent is chloride. In some embodiments, R1 is selected from methyl, ethyl, chloropropyl, isobutyl, cyclohexyl, octyl and phenyl. In some embodiments, R1 is a C1-8 group, C1-6 group or C1-4 group.

[0069] Em algumas realizações, R1é isocianato de alquila, tal como isocianato de propila. Em algumas realizações, R1é uma porção isocianurato. Em algumas realizações, R1é uma porção isocianurato de propila.[0069] In some embodiments, R1 is alkyl isocyanate, such as propyl isocyanate. In some embodiments, R1 is an isocyanurate moiety. In some embodiments, R1 is a propyl isocyanurate moiety.

[0070] Em algumas realizações, R1é uma porção hidrofílica. Em algumas realizações, R1é uma porção hidrofílica que contém pelo menos um grupo selecionado a partir de hidroxila, tiol, carboxila, éster, epóxi, acilóxi, cetona, aldeído, (meta)acrilóxi, amino, amido, ureido, isocianato e isocianurato. Em algumas realizações, a porção hidrofílica inclui pelo menos um heteroátomo selecionado a partir de O e N e inclui não mais de três grupos alquileno (-CH2-) consecutivos ligados entre si.[0070] In some embodiments, R1 is a hydrophilic moiety. In some embodiments, R1 is a hydrophilic moiety that contains at least one group selected from hydroxyl, thiol, carboxyl, ester, epoxy, acyloxy, ketone, aldehyde, (meth)acryloxy, amino, starch, ureido, isocyanate and isocyanurate. In some embodiments, the hydrophilic portion includes at least one heteroatom selected from O and N and includes no more than three consecutive alkylene groups (-CH2-) linked together.

[0071] Em algumas realizações, R1é um grupo que compreende de 1 a 8 átomos de carbono (grupo alquila C1-8) e inclui adicionalmente um substituinte ER2em que E é oxigênio e R2é selecionado a partir de epoxialquila C1-8 e hidroxialquila C1-8 substituído. Em algumas realizações, R2é isocianurato de alquila opcionalmente substituído. Exemplos desses substituintes ER2incluem 3-glicidiloxipropila e 2,3-di-hidroxipropoxipropila.[0071] In some embodiments, R1 is a group comprising 1 to 8 carbon atoms (C1-8 alkyl group) and additionally includes a substituent ER2 in which E is oxygen and R2 is selected from C1-8 epoxyalkyl and C1-hydroxyalkyl 8 replaced. In some embodiments, R2 is optionally substituted alkyl isocyanurate. Examples of such ER2 substituents include 3-glycidyloxypropyl and 2,3-dihydroxypropoxypropyl.

[0072] Em algumas realizações, R1é um grupo que compreende de 1 a 8 átomos de carbono (grupo alquila C1-8) e inclui adicionalmente um substituinte ER2em que E não está presente e R2é epoxialquila. Em algumas realizações, R2é epoxicicloalquila. Um exemplo desse grupo R1é beta-(3,4- epoxiciclo-hexil)etila. Em algumas realizações, o grupo epóxi contém dois grupos hidroxila vizinhos. Em algumas realizações, R2é di-hidroxialquila tal como di-hidroxicicloalquila e R1é (3,4-di-hidroxiciclo-hexil)etila.[0072] In some embodiments, R1 is a group comprising 1 to 8 carbon atoms (C1-8 alkyl group) and additionally includes a substituent ER2 in which E is not present and R2 is epoxyalkyl. In some embodiments, R2 is epoxycycloalkyl. An example of this R1 group is beta-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl. In some embodiments, the epoxy group contains two neighboring hydroxyl groups. In some embodiments, R2 is dihydroxyalkyl such as dihydroxycycloalkyl and R1 is (3,4-dihydroxycyclohexyl)ethyl.

[0073] Em algumas realizações, quando houver mais de um grupo R1sobre o átomo de Si do organossilano, pelo menos um é um grupo alquila C1-8 ou alquenila.[0073] In some embodiments, when there is more than one R1 group on the Si atom of the organosilane, at least one is a C1-8 alkyl or alkenyl group.

[0074] Em algumas realizações, R1é um grupo alquila C1-C6. Em algumas realizações, R1é metila. Em algumas realizações, R1é propila. Em algumas realizações, R1é um grupo ureido (-NH-C(O)-NH2). Em algumas realizações, R1é glicidiloxipropila.[0074] In some embodiments, R1 is a C1-C6 alkyl group. In some embodiments, R1 is methyl. In some embodiments, R1 is propyl. In some embodiments, R1 is a ureido group (-NH-C(O)-NH2). In some embodiments, R1 is glycidyloxypropyl.

[0075] Nas definições acima, grupos alquila e alquenila podem ser alifáticos, cíclicos ou podem incluir porções alifáticas e cíclicas. Grupos ou porções alifáticas podem ser lineares ou ramificadas. Em algumas realizações, quando qualquer grupo ou substituinte incluir halogênio, o halogênio é selecionado a partir de F, Cl e Br.[0075] In the above definitions, alkyl and alkenyl groups can be aliphatic, cyclic or can include aliphatic and cyclic moieties. Aliphatic groups or portions can be linear or branched. In some embodiments, when any group or substituent includes halogen, the halogen is selected from F, Cl and Br.

[0076] Em algumas realizações, alguns grupos sofrem reações de hidrólise sob condições verificadas no meio de sílica coloidal. Em algumas realizações, portanto, grupos que contêm porções tais como grupos haleto, acilóxi, (meta)acrilóxi e epóxi hidrolisam-se para formar as porções carboxila, hidroxila ou glicol correspondentes.[0076] In some embodiments, some groups undergo hydrolysis reactions under conditions found in the colloidal silica medium. In some embodiments, therefore, groups containing moieties such as halide, acyloxy, (meth)acryloxy and epoxy groups hydrolyze to form the corresponding carboxyl, hydroxyl or glycol moieties.

[0077] Exemplos de reagentes organossilano que podem ser utilizados para preparar as sílicas coloidais funcionalizadas de acordo com a presente invenção incluem, mas sem limitações, octil trietoxissilano, metil trietoxissilano, metil trimetoxissilano, tris- [3-(trimetoxisilil)propil]isocianurato, 3- mercaptopropil trimetoxissilano, beta-(3,4-epoxiciclo-hexil)-etil trimetoxissilano, silanos que contêm um grupo epóxi (epóxi silano), glicidóxi e/ou glicidoxipropila, tais como 3-(glicidoxipropil)trimetóxi silano (que pode ser também conhecido como trimetóxi [3-(oxiranilmetóxi)propil]silano), 3-glicidoxipropil metildietoxissilano, (3-glicidoxipropil)trietóxi silano, (3- glicidoxipropil)hexiltrimetóxi silano, beta-(3,4-epoxiciclo-hexil)-etiltrietoxissilano; 3-metacriloxipropil trimetoxissilano, 3-metacriloxipropil tri-isopropoxissilano, 3- metacriloxipropil trietoxissilano, octiltrimetóxi silano, etiltrimetóxi silano, propiltrietóxi silano, feniltrimetóxi silano, 3-mercaptopropiltrietóxi silano, ciclo- hexiltrimetóxi silano, ciclo-hexiltrietóxi silano, dimetildimetóxi silano, 3- cloropropiltrietóxi silano, 3-metacriloxipropiltrimetóxi silano, i-butiltrietóxi silano, trimetiletóxi silano, fenildimetiletóxi silano, hexametildissiloxano, cloreto de trimetilsilila, ureidometiltrietóxi silano, ureidoetiltrietóxi silano, ureidopropiltrietóxi silano, hexametildissilizano e suas misturas. US 4.927.749 descreve silanos apropriados adicionais que podem ser utilizados na presente invenção.[0077] Examples of organosilane reagents that can be used to prepare the functionalized colloidal silicas according to the present invention include, but are not limited to, octyl triethoxysilane, methyl triethoxysilane, methyl trimethoxysilane, tris-[3-(trimethoxysilyl)propyl]isocyanurate, 3-mercaptopropyl trimethoxysilane, beta-(3,4-epoxycyclohexyl)-ethyl trimethoxysilane, silanes containing an epoxy group (epoxy silane), glycidoxy and/or glycidoxypropyl, such as 3-(glycidoxypropyl)trimethoxy silane (which may be also known as trimethoxy [3-(oxyranylmethoxy)propyl]silane), 3-glycidoxypropyl methyldiethoxysilane, (3-glycidoxypropyl)triethoxy silane, (3-glycidoxypropyl)hexyltrimethoxy silane, beta-(3,4-epoxycyclohexyl)-ethyltriethoxysilane; 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl triisopropoxysilane, 3-methacryloxypropyl triethoxysilane, octyltrimethoxy silane, ethyltrimethoxy silane, propyltriethoxy silane, phenyltrimethoxy silane, 3-mercaptopropyltriethoxy silane, cyclohexyltrimethoxy silane, cyclohexyltriethoxy silane, dimethyldimethoxy silane, 3-chloropropyltriethoxy silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxy silane, i-butyltriethoxy silane, trimethylethoxy silane, phenyldimethylethoxy silane, hexamethyldisiloxane, trimethylsilyl chloride, ureidomethyltriethoxy silane, ureidoethyltriethoxy silane, ureidopropyltriethoxy silane, hexamethyldisilizane and mixtures thereof. US 4,927,749 describes additional suitable silanes that can be used in the present invention.

[0078] Em algumas realizações, o organossilano inclui um ou mais grupos epóxi. Em algumas realizações, o organossilano é epoxialquil silano ou epoxialquiloxialquil silano. Em algumas realizações, o organossilano inclui um ou mais grupos substituídos por hidroxila. Em algumas realizações, os grupos substituídos por hidroxila são grupos hidroxialquila ou hidroxialcoxialquila que compreendem um ou mais grupos hidroxila, tais como 1 ou 2 grupos hidroxila. Exemplos incluem, mas sem limitações, organossilanos que contêm um grupo glicidóxi, glicidoxipropila, di-hidropropóxi ou di- hidropropoxipropila. Em algumas realizações, o organossilano é derivado de reagentes de organossilano, tais como (3-glicidoxipropil)trimetoxissilano, (3- glicidoxipropil)trietoxissilano e (3-glicidoxipropil)metildietoxissilano. Em algumas realizações, os grupos epóxi hidrolisam-se para formar os grupos dióis vizinhos correspondentes. Em algumas realizações, portanto, as composições de acordo com a presente invenção também englobam os equivalentes em diol dos compostos que contêm grupos epóxi acima.[0078] In some embodiments, the organosilane includes one or more epoxy groups. In some embodiments, the organosilane is epoxyalkyl silane or epoxyalkyloxyalkyl silane. In some embodiments, the organosilane includes one or more hydroxyl-substituted groups. In some embodiments, the hydroxyl-substituted groups are hydroxyalkyl or hydroxyalkoxyalkyl groups that comprise one or more hydroxyl groups, such as 1 or 2 hydroxyl groups. Examples include, but are not limited to, organosilanes that contain a glycidoxy, glycidoxypropyl, dihydropropoxy or dihydropropoxypropyl group. In some embodiments, the organosilane is derived from organosilane reagents, such as (3-glycidoxypropyl)trimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl)triethoxysilane and (3-glycidoxypropyl)methyldiethoxysilane. In some embodiments, the epoxy groups hydrolyze to form corresponding neighboring diol groups. In some embodiments, therefore, the compositions according to the present invention also encompass the diol equivalents of the above epoxy group-containing compounds.

[0079] Em algumas realizações, a sílica coloidal funcionalizada por organossilano é formada a partir de reação entre um ou mais reagentes organossilano e um ou mais grupos silanol sobre a superfície de sílica da sílica coloidal. Em algumas realizações, o reagente organossilano é (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é propiletrietoxissilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é metiltrietoxissilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é ureidopropiltrietoxissilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é uma mistura de um ou mais reagentes organossilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é uma mistura de (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano e propiltrietoxissilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é uma mistura de cerca de 50% molar a cerca de 70% molar de (3-glicidiloxipropil)trietoxissilano e cerca de 30% molar a cerca de 50% molar de propiltrietoxissilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é uma mistura de cerca de 60% molar de (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano e cerca de 40% molar de propiltrietoxissilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é uma mistura de (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano e ureidopropiltrietoxissilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é uma mistura de cerca de 40% molar a cerca de 60% molar de (3-glicidiloxipropil)trietoxissilano e cerca de 40% molar a cerca de 60% molar de ureidopropiltrietoxissilano. Em algumas realizações, o reagente organossilano é uma mistura de cerca de 50% molar de (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano e cerca de 50% molar de ureidopropiltrietoxissilano.[0079] In some embodiments, organosilane-functionalized colloidal silica is formed from a reaction between one or more organosilane reagents and one or more silanol groups on the silica surface of the colloidal silica. In some embodiments, the organosilane reagent is (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane. In some embodiments, the organosilane reagent is propyletriethoxysilane. In some embodiments, the organosilane reagent is methyltriethoxysilane. In some embodiments, the organosilane reagent is ureidopropyltriethoxysilane. In some embodiments, the organosilane reagent is a mixture of one or more organosilane reagents. In some embodiments, the organosilane reagent is a mixture of (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane and propyltriethoxysilane. In some embodiments, the organosilane reagent is a mixture of about 50 mole % to about 70 mole % (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane and about 30 mole % to about 50 mole % propyltriethoxysilane. In some embodiments, the organosilane reagent is a mixture of about 60 mole % (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane and about 40 mole % propyltriethoxysilane. In some embodiments, the organosilane reagent is a mixture of (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane and ureidopropyltriethoxysilane. In some embodiments, the organosilane reagent is a mixture of about 40 mole % to about 60 mole % (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane and about 40 mole % to about 60 mole % ureidopropyltriethoxysilane. In some embodiments, the organosilane reagent is a mixture of about 50 mol% (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane and about 50 mol% ureidopropyltriethoxysilane.

[0080] Em algumas realizações, o reagente organossilano sofre uma etapa de hidrólise prévia, na qual um ou mais grupos T são convertidos em -OH, conforme descrito, por exemplo, por Greenwood e Gevert, Pigment and Resin Technology, 2011, 40 (5), págs. 275-284.[0080] In some embodiments, the organosilane reagent undergoes a prior hydrolysis step, in which one or more T groups are converted to -OH, as described, for example, by Greenwood and Gevert, Pigment and Resin Technology, 2011, 40 ( 5), pp. 275-284.

[0081] Em algumas realizações, a reação entre um reagente organossilano e um ou mais grupos silanol sobre a superfície de sílica da sílica coloidal resulta em um ou mais grupos organossilano ligados quimicamente à superfície da sílica coloidal. Em algumas realizações, todos os grupos organossilano são idênticos. Em algumas realizações, os grupos organossilano são diferentes. Em algumas realizações, os grupos organossilano quimicamente ligados são representados pela fórmula [{SiO2}—O—]4-y-z [Z]z Si— [R1]y, em que —O— do grupo {SiO2}—O— representa um átomo de oxigênio sobre a superfície de sílica. Em algumas realizações, o átomo de silício organossilano contém pelo menos uma e até três dessas ligações à superfície de sílica, ou seja, 4-y-z é pelo menos 1 e não mais de 3. Em algumas realizações, o grupo Z está presente. Em algumas realizações, z encontra-se na faixa de 0 a 2. Em algumas realizações, o átomo de silício organossilano contém de 1 a 3 grupos [R1], ou seja, y é 1 a 3 ou 1 a 2. Quando houver mais de um grupo R1, eles podem ser idênticos ou diferentes.[0081] In some embodiments, the reaction between an organosilane reagent and one or more silanol groups on the silica surface of the colloidal silica results in one or more organosilane groups chemically bonded to the surface of the colloidal silica. In some embodiments, all organosilane groups are identical. In some embodiments, the organosilane groups are different. In some embodiments, chemically bonded organosilane groups are represented by the formula [{SiO2}—O—]4-y-z [Z]z Si— [R1]y, where —O— of the {SiO2}—O— group represents a oxygen atom on the silica surface. In some embodiments, the organosilane silicon atom contains at least one and up to three such bonds to the silica surface, i.e., 4-y-z is at least 1 and not more than 3. In some embodiments, the Z group is present. In some embodiments, z is in the range 0 to 2. In some embodiments, the organosilane silicon atom contains 1 to 3 [R1] groups, that is, y is 1 to 3 or 1 to 2. When there are more of an R1 group, they can be identical or different.

[0082] Em algumas realizações, quando z não for zero, o silício organossilano contém grupos T não reagidos e/ou contém grupos hidroxila nos quais o grupo T foi removido. Em algumas realizações, o grupo T é removido por meio de uma reação de hidrólise. Em algumas realizações, pode-se formar um link Si-O-Si com o átomo de silício de um grupo organossilano vizinho. Em algumas realizações, portanto, na fórmula { [SiO2]—O—}4-y-z [Z]z Si— [R1]y, o grupo Z é, independentemente para cada ocorrência, selecionado a partir dos grupos definidos para T acima e também de grupos hidróxi e grupos —O— [SiR1]’ em que o grupo [SiR1]’ é um grupo organossilano vizinho.[0082] In some embodiments, when z is not zero, the organosilane silicon contains unreacted T groups and/or contains hydroxyl groups in which the T group has been removed. In some embodiments, the T group is removed through a hydrolysis reaction. In some embodiments, a Si-O-Si link can be formed with the silicon atom of a neighboring organosilane group. In some embodiments, therefore, in the formula { [SiO2]—O—}4-y-z [Z]z Si— [R1]y, the group Z is, independently for each occurrence, selected from the groups defined for T above and also of hydroxy groups and —O— [SiR1]' groups in which the [SiR1]' group is a neighboring organosilane group.

[0083] Em algumas realizações, o reagente organossilano reage com um grupo silanol de superfície para formar uma a três ligações Si-O-Si entre a superfície de sílica da sílica coloidal e um átomo de silício do reagente organossilano. Em algumas realizações, é formado um composto que possui a fórmula { [SiO2]—O—}4-y-z [T]z Si— [R1]y, em que 4-y-z é de 1 a 3, tal como 1 a 2, e, como resultado, um número correspondente de grupos T é removido do organossilano. Se T for uma unidade alcóxi, por exemplo, será produzido um álcool.[0083] In some embodiments, the organosilane reagent reacts with a surface silanol group to form one to three Si-O-Si bonds between the silica surface of the colloidal silica and a silicon atom of the organosilane reagent. In some embodiments, a compound is formed having the formula { [SiO2]—O—}4-y-z [T]z Si— [R1]y, where 4-y-z is from 1 to 3, such as 1 to 2 , and as a result, a corresponding number of T groups are removed from the organosilane. If T is an alkoxy unit, for example, an alcohol will be produced.

[0084] Em algumas realizações, pelo menos uma parte do reagente organossilano encontra-se em forma dimérica ou mesmo oligomérica antes da ligação à sílica coloidal. Em algumas realizações, duas ou mais porções reagentes organossilano são ligadas entre si por meio de ligações Si- O-Si.[0084] In some embodiments, at least part of the organosilane reagent is in dimeric or even oligomeric form before binding to the colloidal silica. In some embodiments, two or more organosilane reagent moieties are linked together via Si-O-Si bonds.

[0085] Em algumas realizações, a sílica coloidal modificada (ou “funcionalizada”) contém mais de um organossilano, que são diferentes entre si; por exemplo, em que a sílica modificada por organossilano é produzida por meio da reação de uma mistura de dois ou mais organossilanos com sílica coloidal ou por meio da mistura de duas ou mais sílicas coloidais modificadas por organossilano preparadas separadamente.[0085] In some embodiments, the modified (or “functionalized”) colloidal silica contains more than one organosilane, which are different from each other; for example, wherein the organosilane-modified silica is produced by reacting a mixture of two or more organosilanes with colloidal silica or by mixing two or more separately prepared organosilane-modified colloidal silicas.

[0086] Em algumas realizações, os compostos de organossilano formam ligações siloxano covalentes estáveis (Si-O-Si) com os grupos silanol da sílica coloidal. Em algumas realizações, os compostos de organossilano são ligados aos grupos silanol por ligações de hidrogênio, sobre a superfície das partículas de sílica coloidal. Em algumas realizações, nem todas as partículas de sílica da sílica coloidal são modificadas pelo grupo organossilano. A proporção de partículas de sílica coloidal que são funcionalizadas com o grupo organossilano pode depender de uma série de fatores, tais como o tamanho das partículas de sílica e a extensão disponível, as quantidades relativas de reagente organossilano para sílica coloidal utilizadas para funcionalizar a sílica coloidal, o tipo de reagentes organossilano utilizado e as condições de reação.[0086] In some embodiments, organosilane compounds form stable covalent siloxane bonds (Si-O-Si) with the silanol groups of colloidal silica. In some embodiments, the organosilane compounds are linked to the silanol groups by hydrogen bonds on the surface of the colloidal silica particles. In some embodiments, not all silica particles of the colloidal silica are modified by the organosilane group. The proportion of colloidal silica particles that are functionalized with the organosilane group may depend on a number of factors, such as the silica particle size and extent available, the relative amounts of organosilane reagent to colloidal silica used to functionalize the colloidal silica , the type of organosilane reagents used and the reaction conditions.

[0087] Em algumas realizações, o grau de modificação (DM) da superfície de sílica pelo grupo organossilano é expresso de acordo com o cálculo a seguir (Equação 2), em termos do número de moléculas de silano por nanômetro quadrado de superfície de sílica: em que: - DM é o grau de modificação da superfície em unidades por nanômetro quadrado (nm-2); - A é a constante de Avogadro; - Norganossilano é o número de moles de reagente organossilano utilizado; - Ssílica é a extensão da sílica na sílica coloidal, em metros quadrados por grama (m2g-1); e - Msílica é a massa de sílica na sílica coloidal, em gramas (g).[0087] In some embodiments, the degree of modification (MD) of the silica surface by the organosilane group is expressed according to the following calculation (Equation 2), in terms of the number of silane molecules per square nanometer of silica surface : where: - DM is the degree of surface modification in units per square nanometer (nm-2); - A is Avogadro's constant; - Norganosilane is the number of moles of organosilane reagent used; - Silica is the extent of silica in colloidal silica, in square meters per gram (m2g-1); e - Msilica is the mass of silica in colloidal silica, in grams (g).

[0088] Em algumas realizações, a extensão da sílica é convenientemente medida por meio de titulação Sears.[0088] In some embodiments, the extent of silica is conveniently measured by means of Sears titration.

[0089] Em algumas realizações, o DM pode ser de pelo menos 0,8 moléculas de silano por nm2, tal como na faixa de 0,8 a 4 moléculas por nm2. Em algumas realizações, o DM encontra-se na faixa de 1 a 3, tal como de 1 a 2 moléculas por nm2.[0089] In some embodiments, the MD may be at least 0.8 silane molecules per nm2, such as in the range of 0.8 to 4 molecules per nm2. In some embodiments, the DM is in the range of 1 to 3, such as 1 to 2 molecules per nm2.

[0090] A sílica coloidal utilizada na composição da presente invenção é um coloide estável. “Estável” indica que as partículas de sílica coloidal funcionalizada por organossilano dispersas no meio substancialmente não formam gel nem se precipitam dentro de um período de pelo menos dois meses, pelo menos quatro meses ou pelo menos cinco meses em armazenagem normal à temperatura ambiente (20 °C).[0090] The colloidal silica used in the composition of the present invention is a stable colloid. “Stable” indicates that the organosilane-functionalized colloidal silica particles dispersed in the medium substantially do not gel or precipitate within a period of at least two months, at least four months, or at least five months in normal storage at room temperature (20 °C).

[0091] Em algumas realizações, o aumento relativo da viscosidade da dispersão de sílica coloidal funcionalizada por silano entre a sua preparação e até dois meses após a sua preparação é de menos de 100%, tal como menos de 50 ou menos de 20%. Em algumas realizações, o aumento relativo da viscosidade da sílica coloidal funcionalizada por silano entre a sua preparação e até quatro meses após a sua preparação é de menos de 200%, tal como menos de 100% ou menos de 40%.[0091] In some embodiments, the relative increase in viscosity of the silane-functionalized colloidal silica dispersion between its preparation and up to two months after its preparation is less than 100%, such as less than 50 or less than 20%. In some embodiments, the relative increase in viscosity of the silane-functionalized colloidal silica between its preparation and up to four months after its preparation is less than 200%, such as less than 100% or less than 40%.

[0092] Em algumas realizações, as partículas de sílica dentro de sóis de sílica (sílicas coloidais) são modificadas por um ou mais óxidos adicionais além da modificação do organossilano. Em algumas realizações, o óxido adicional é um óxido de alumínio ou óxido de boro. Sóis de sílica modificados por boro são descritos, por exemplo, em US 2.630.410. Em algumas realizações, partículas de sílica modificada por alumina contém teor de Al2O3 de cerca de 0,05 a cerca de 3% em peso, tal como cerca de 0,1 a cerca de 2% em peso. O procedimento de preparação de sol de sílica modificada por alumina é descrito, por exemplo, em The Chemistry of Silica, de Iler, K. Ralph, págs. 407-409, John Wiley & Sons (1979) e em US 5.368.833.[0092] In some embodiments, silica particles within silica sols (colloidal silicas) are modified by one or more additional oxides in addition to the organosilane modification. In some embodiments, the additional oxide is an aluminum oxide or boron oxide. Boron-modified silica sols are described, for example, in US 2,630,410. In some embodiments, alumina-modified silica particles contain Al2O3 content of about 0.05 to about 3% by weight, such as about 0.1 to about 2% by weight. The procedure for preparing alumina-modified silica sol is described, for example, in The Chemistry of Silica, by Iler, K. Ralph, pp. 407-409, John Wiley & Sons (1979) and in US 5,368,833.

[0093] Em algumas realizações, a sílica na sílica coloidal não contém óxido adicional agregado. Em algumas realizações, a sílica coloidal contém não mais de quantidades de traço ou impurezas em cada caso, tal como menos de 1000 partes por milhão (ppm) em peso de óxidos adicionais cada um. Em algumas realizações, a quantidade total de óxidos não de sílica presentes em sol é de menos de cerca de 5000 ppm em peso, tal como menos de cerca de 1000 ppm.[0093] In some embodiments, the silica in colloidal silica does not contain additional added oxide. In some embodiments, the colloidal silica contains no more than trace amounts or impurities in each case, such as less than 1000 parts per million (ppm) by weight of additional oxides each. In some embodiments, the total amount of non-silica oxides present in sol is less than about 5000 ppm by weight, such as less than about 1000 ppm.

[0094] Em algumas realizações, as partículas de sílica coloidal possuem diâmetro médio de partícula que varia de cerca de 2 a cerca de 150 nm, tal como cerca de 3 a cerca de 50 nm ou cerca de 5 a cerca de 25 nm. Em algumas realizações, o diâmetro médio de partícula encontra-se na faixa de cerca de 6 a cerca de 20 nm. Em algumas realizações, as partículas de sílica coloidal possuem extensão específica de cerca de 20 a cerca de 1500 m2g-1, tal como cerca de 50 a cerca de 900 m2g-1, cerca de 70 a cerca de 600 m2g-1ou cerca de 70 a cerca de 400 m2g-1. As extensões de acordo com a presente invenção são baseadas em medições por meio de titulação Sears (G. W. Sears, Anal. Chem., 1956, 28 (12), págs. 1981-1983) das sílicas coloidais "básicas"ou "não funcionalizadas" que são utilizadas para síntese. Isso ocorre porque a funcionalização de superfícies de sílica pode dificultar as medições de titulação Sears. Em algumas realizações, o diâmetro de partículas é calculado a partir da extensão titulada, utilizando, por exemplo, um método descrito em The Chemistry of Silica, de Iler, K. Ralph, pág. 465, John Wiley & Sons (1979). Em algumas realizações, considera-se que as partículas de sílica possuem densidade de 2,2 gramas por centímetro cúbico (g/cm-3) e que todas as partículas são do mesmo tamanho, possuem extensão suave e são esféricas, de forma que o diâmetro de partículas possa ser calculado por meio da Equação 3: [0094] In some embodiments, the colloidal silica particles have an average particle diameter ranging from about 2 to about 150 nm, such as about 3 to about 50 nm or about 5 to about 25 nm. In some embodiments, the average particle diameter is in the range of about 6 to about 20 nm. In some embodiments, the colloidal silica particles have a specific extent of from about 20 to about 1500 m2g-1, such as about 50 to about 900 m2g-1, about 70 to about 600 m2g-1, or about 70 at around 400 m2g-1. Extensions according to the present invention are based on Sears titration measurements (GW Sears, Anal. Chem., 1956, 28 (12), pp. 1981-1983) of "basic" or "non-functionalized" colloidal silicas which are used for synthesis. This is because functionalization of silica surfaces can make Sears titration measurements difficult. In some embodiments, the particle diameter is calculated from the titrated length, using, for example, a method described in The Chemistry of Silica, by Iler, K. Ralph, p. 465, John Wiley & Sons (1979). In some embodiments, it is considered that the silica particles have a density of 2.2 grams per cubic centimeter (g/cm-3) and that all particles are the same size, have a smooth extension and are spherical, so that the particle diameter can be calculated using Equation 3:

[0095] Em algumas realizações, as partículas de sílica coloidal são dispersas em água na presença de cátions estabilizantes. Em algumas realizações, os cátions estabilizantes são selecionados a partir de K+, Na+, Li+, NH4+, cátions orgânicos, aminas quaternárias, aminas terciárias, aminas secundárias e aminas primárias ou suas misturas, de maneira a formar sol de sílica aquosa. Em algumas realizações, as dispersões incluem solventes orgânicos. Em algumas realizações, os solventes orgânicos são aqueles que são miscíveis em água, tais como álcoois inferiores, acetona ou suas misturas. Em algumas realizações, o solvente orgânico encontra-se presente em razão em volume para água de 20% ou menos. Em algumas realizações, nenhum solvente é adicionado à sílica coloidal ou sílica coloidal funcionalizada. Em algumas realizações, solventes orgânicos na composição podem surgir durante a síntese da sílica coloidal funcionalizada por organossilano devido à reação de um reagente organossilano com a sílica. Caso o reagente organossilano seja alcóxido, por exemplo, será produzido o álcool correspondente. Em algumas realizações, a quantidade de qualquer solvente orgânico é mantida abaixo de cerca de 20% em peso, tal como a menos de cerca de 10% em peso.[0095] In some embodiments, colloidal silica particles are dispersed in water in the presence of stabilizing cations. In some embodiments, the stabilizing cations are selected from K+, Na+, Li+, NH4+, organic cations, quaternary amines, tertiary amines, secondary amines and primary amines or mixtures thereof, so as to form aqueous silica sol. In some embodiments, the dispersions include organic solvents. In some embodiments, organic solvents are those that are miscible with water, such as lower alcohols, acetone or mixtures thereof. In some embodiments, the organic solvent is present at a volume to water ratio of 20% or less. In some embodiments, no solvent is added to the colloidal silica or functionalized colloidal silica. In some embodiments, organic solvents in the composition may arise during the synthesis of organosilane-functionalized colloidal silica due to the reaction of an organosilane reagent with the silica. If the organosilane reagent is alkoxide, for example, the corresponding alcohol will be produced. In some embodiments, the amount of any organic solvent is kept below about 20% by weight, such as less than about 10% by weight.

[0096] Em algumas realizações, o teor de sílica de sol de sílica funcionalizada, antes da mistura com o acelerador, encontra-se na faixa de cerca de 5 a cerca de 60% em peso, tal como cerca de 10 a cerca de 50% ou cerca de 15 a cerca de 45%. Ele é expresso na forma de % em peso de sílica não funcionalizada e calculado a partir do % em peso de sílica na fonte de sílica coloidal antes da modificação com organossilano. Em algumas realizações, na presença de acelerador, o teor de sílica na composição final encontra-se na faixa de cerca de 3 a cerca de 58% em peso, tal como cerca de 10 a cerca de 55% em peso, por exemplo cerca de 15 a cerca de 50% em peso, expresso na forma de % em peso de sílica não funcionalizada (ou seja, SiO2).[0096] In some embodiments, the silica content of functionalized silica sol, prior to mixing with the accelerator, is in the range of about 5 to about 60% by weight, such as about 10 to about 50% by weight. % or about 15 to about 45%. It is expressed as % by weight of unfunctionalized silica and calculated from the % by weight of silica in the colloidal silica source before modification with organosilane. In some embodiments, in the presence of accelerator, the silica content in the final composition is in the range of about 3 to about 58% by weight, such as about 10 to about 55% by weight, for example about 15 to about 50% by weight, expressed as % by weight of non-functionalized silica (i.e. SiO2).

[0097] Em algumas realizações, o pH de sol de sílica funcionalizada encontra-se na faixa de cerca de 1 a cerca de 13, tal como cerca de 2 a cerca de 12, cerca de 4 a cerca de 12, cerca de 6 a cerca de 12 ou cerca de 7,5 a cerca de 11. Em algumas realizações, nas quais a sílica é modificada por alumínio, o pH encontra-se na faixa de cerca de 3,5 a cerca de 11.[0097] In some embodiments, the pH of functionalized silica sol is in the range of about 1 to about 13, such as about 2 to about 12, about 4 to about 12, about 6 to about about 12 or about 7.5 to about 11. In some embodiments, in which the silica is modified by aluminum, the pH is in the range of about 3.5 to about 11.

[0098] Em algumas realizações, a sílica coloidal funcionalizada, antes da mistura com o acelerador, possui valor S de cerca de 20 a cerca de 100, tal como cerca de 30 a cerca de 90 ou cerca de 60 a cerca de 90. O valor S caracteriza a extensão de agregação de partículas de sílica coloidal, tais como o grau de formação de agregados ou microgel. Em algumas realizações, o valor S é medido e calculado de acordo com as fórmulas fornecidas em Iler, R. K. e Dalton, R. L. em J. Phys. Chem., 60 (1956), 955-957. O valor S depende do teor de sílica, da viscosidade e da densidade da sílica coloidal. Valor S alto indica baixo teor de microgel. O valor S indica a quantidade de SiO2 em percentual em peso presente na fase dispersa de sol de sílica. Em algumas realizações, o grau de formação de microgel pode ser controlado durante o processo de produção, tal como descrito, por exemplo, em US 5.368.833. O valor S para sílica coloidal com funcionalidade organossilano é tipicamente indicado como valor S das sílicas coloidais “brutas” ou “não funcionalizadas” que são utilizadas para síntese (similar às extensões expressas no presente).[0098] In some embodiments, the functionalized colloidal silica, prior to mixing with the accelerator, has an S value of about 20 to about 100, such as about 30 to about 90 or about 60 to about 90. S value characterizes the extent of aggregation of colloidal silica particles, such as the degree of aggregate or microgel formation. In some embodiments, the S value is measured and calculated in accordance with formulas given in Iler, R. K. and Dalton, R. L. in J. Phys. Chem., 60 (1956), 955-957. The S value depends on the silica content, viscosity and density of the colloidal silica. High S value indicates low microgel content. The S value indicates the amount of SiO2 in weight percentage present in the dispersed phase of silica sol. In some embodiments, the degree of microgel formation can be controlled during the production process, as described, for example, in US 5,368,833. The S value for colloidal silica with organosilane functionality is typically indicated as the S value of the “raw” or “unfunctionalized” colloidal silicas that are used for synthesis (similar to the extensions expressed herein).

[0099] Em algumas realizações, a razão em peso entre organossilano e sílica em sol de sílica funcionalizada é de cerca de 0,003 a cerca de 1,5, tal como cerca de 0,006 a cerca de 0,5 ou cerca de 0,015 a cerca de 0,25. Em algumas realizações, o peso de organossilano na dispersão é calculado como a quantidade total de possíveis derivados de organossilano ou compostos de organossilano livres ou grupos ligados ou unidos às partículas de sílica, por exemplo, com base na quantidade total de reagente(s) organossilano inicialmente adicionada à sílica coloidal para produzir a sílica modificada por organossilano, não necessariamente com base em medida direta da quantidade de organossilano realmente ligada quimicamente à sílica.[0099] In some embodiments, the weight ratio of organosilane to silica in functionalized silica sol is from about 0.003 to about 1.5, such as about 0.006 to about 0.5 or about 0.015 to about 0.25. In some embodiments, the weight of organosilane in the dispersion is calculated as the total amount of possible organosilane derivatives or free organosilane compounds or groups bound or attached to the silica particles, e.g., based on the total amount of organosilane reactant(s). initially added to colloidal silica to produce organosilane-modified silica, not necessarily based on a direct measurement of the amount of organosilane actually chemically bound to the silica.

[00100] As composições de acordo com a presente invenção contêm um acelerador. Em algumas realizações, o acelerador é capaz de causar ou facilitar reações que causam a reação de partículas de sílica coloidal entre si, o que resulta na formação de gel. Em algumas realizações, o acelerador é capaz de acelerar a formação de gel da sílica coloidal (modificada por organossilanos). Em algumas realizações, o acelerador causa a reação das partículas de sílica coloidal entre si, o que resulta em aumento da viscosidade da composição. Em algumas realizações, utiliza-se mais de um acelerador.[00100] The compositions according to the present invention contain an accelerator. In some embodiments, the accelerator is capable of causing or facilitating reactions that cause colloidal silica particles to react with each other, which results in gel formation. In some embodiments, the accelerator is capable of accelerating the gel formation of colloidal silica (modified by organosilanes). In some embodiments, the accelerator causes the colloidal silica particles to react with each other, which results in an increase in the viscosity of the composition. In some embodiments, more than one accelerator is used.

[00101] Em algumas realizações, o acelerador é um sal. Em algumas realizações, o acelerador é um sal orgânico. Em algumas realizações, o acelerador é um sal inorgânico. Em algumas realizações, o sal é selecionado a partir de haletos, silicatos, sulfatos, nitratos, carbonatos, carboxilatos, oxalatos, sulfetos e hidróxidos. Em algumas realizações, o sal é haleto, hidróxido ou silicato. Em algumas realizações, o haleto é cloreto.[00101] In some embodiments, the accelerator is a salt. In some embodiments, the accelerator is an organic salt. In some embodiments, the accelerator is an inorganic salt. In some embodiments, the salt is selected from halides, silicates, sulfates, nitrates, carbonates, carboxylates, oxalates, sulfides and hydroxides. In some embodiments, the salt is halide, hydroxide or silicate. In some embodiments, the halide is chloride.

[00102] Em algumas realizações, o acelerador inclui um ânion. Em algumas realizações, o ânion é selecionado a partir de haleto (tal como cloreto, brometo ou iodeto), carbonato, hidróxido, sulfato, nitrato, silicato, aluminato, fosfato, hidrogênio fosfato, carboxilato ou oxalato. Em algumas realizações, o acelerador inclui um cátion. Em algumas realizações, o cátion é selecionado a partir de metais alcalinos, metais alcalino-terrosos, hidrogênio, metais do grupo principal (por exemplo, alumínio, gálio, índio ou estanho), íons de amônio, incluindo íons de amônio primário, amônio secundário, amônio terciário e amônio quaternário, e cátions orgânicos, tais como íons de amino e organoamino. Em algumas realizações, o cátion é um próton e é utilizado, por exemplo, um ácido como o acelerador. Em algumas realizações, o cátion é monovalente. Em algumas realizações, o metal alcalino é selecionado a partir de sódio ou potássio.[00102] In some embodiments, the accelerator includes an anion. In some embodiments, the anion is selected from halide (such as chloride, bromide or iodide), carbonate, hydroxide, sulfate, nitrate, silicate, aluminate, phosphate, hydrogen phosphate, carboxylate or oxalate. In some embodiments, the accelerator includes a cation. In some embodiments, the cation is selected from alkali metals, alkaline earth metals, hydrogen, main group metals (e.g., aluminum, gallium, indium, or tin), ammonium ions, including primary ammonium ions, secondary ammonium , tertiary ammonium and quaternary ammonium, and organic cations such as amino and organoamino ions. In some embodiments, the cation is a proton and, for example, an acid is used as the accelerator. In some embodiments, the cation is monovalent. In some embodiments, the alkali metal is selected from sodium or potassium.

[00103] Em algumas realizações, o acelerador é um sal inorgânico. Exemplos de sais inorgânicos incluem, mas sem limitações, cloreto de alumínio, nitrato de alumínio, sulfato de alumínio, cloreto de potássio, cloreto de cálcio e outros doadores de cálcio, tais como cimento, cloreto de sódio, cloreto de magnésio, sulfato de magnésio, iodeto de potássio, hidrogênio fosfato de sódio, nitrato de magnésio, nitrato de sódio, nitrato de potássio, nitrato de cálcio, silicato de potássio, silicato de sódio e suas misturas.[00103] In some embodiments, the accelerator is an inorganic salt. Examples of inorganic salts include, but are not limited to, aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, potassium chloride, calcium chloride and other calcium donors such as cement, sodium chloride, magnesium chloride, magnesium sulfate , potassium iodide, sodium hydrogen phosphate, magnesium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, calcium nitrate, potassium silicate, sodium silicate and mixtures thereof.

[00104] Em algumas realizações, o acelerador é um silicato. Em algumas realizações, o acelerador é silicato de sódio ou silicato de potássio. Em algumas realizações, o acelerador é cloreto de sódio. Em algumas realizações, o acelerador é um hidróxido. Em algumas realizações, o acelerador é um hidróxido de metal alcalino, hidróxido de amônio ou hidróxido de organoamônio.[00104] In some embodiments, the accelerator is a silicate. In some embodiments, the accelerator is sodium silicate or potassium silicate. In some embodiments, the accelerator is sodium chloride. In some embodiments, the accelerator is a hydroxide. In some embodiments, the accelerator is an alkali metal hydroxide, ammonium hydroxide, or organoammonium hydroxide.

[00105] Em algumas realizações, o cátion do acelerador é um cátion monovalente. Em algumas realizações, o cátion monovalente é um cátion de metal alcalino, íon de amônio ou íon de organoamônio. Em algumas realizações, o cátion monovalente é um cátion de metal alcalino. Em algumas realizações, o cátion de metal alcalino é lítio, sódio ou potássio.[00105] In some embodiments, the accelerator cation is a monovalent cation. In some embodiments, the monovalent cation is an alkali metal cation, ammonium ion, or organoammonium ion. In some embodiments, the monovalent cation is an alkali metal cation. In some embodiments, the alkali metal cation is lithium, sodium or potassium.

[00106] Em algumas realizações, o acelerador inclui um silicato de metal alcalino. Em algumas realizações, o silicato de metal alcalino contém um ou mais dentre potássio, sódio e lítio. Em outras realizações, utiliza-se um silicato orgânico. Em algumas realizações, o silicato orgânico contém um cátion amino ou de amônio. Em algumas realizações, a razão molar de SiO2/M2O, em que M é sódio ou potássio, é de cerca de 1 a cerca de 4. Em algumas realizações, a razão molar de SiO2/M2O, em que M é lítio ou um componente orgânico, é de cerca de 1 a cerca de 20.[00106] In some embodiments, the accelerator includes an alkali metal silicate. In some embodiments, the alkali metal silicate contains one or more of potassium, sodium and lithium. In other embodiments, an organic silicate is used. In some embodiments, the organic silicate contains an amino or ammonium cation. In some embodiments, the molar ratio of SiO2/M2O, where M is sodium or potassium, is from about 1 to about 4. In some embodiments, the molar ratio of SiO2/M2O, where M is lithium or a component organic, is from about 1 to about 20.

[00107] Em algumas realizações, o acelerador é silicato de sódio. Em algumas realizações, o acelerador silicato de sódio encontra-se em forma aquosa que possui concentração de SiO2 de cerca de 20% em peso a cerca de 30% em peso e teor de sódio (expresso como Na2O) de cerca de 5% em peso a cerca de 10% em peso. Em algumas realizações, o acelerador silicato de sódio encontra-se em forma aquosa que possui concentração de SiO2 de cerca de 24,2% em peso e teor de sódio (expresso como Na2O) de cerca de 7,3% em peso.[00107] In some embodiments, the accelerator is sodium silicate. In some embodiments, the sodium silicate accelerator is in an aqueous form having a SiO2 concentration of about 20% by weight to about 30% by weight and a sodium content (expressed as Na2O) of about 5% by weight. to about 10% by weight. In some embodiments, the sodium silicate accelerator is in an aqueous form that has a SiO2 concentration of about 24.2% by weight and a sodium content (expressed as Na2O) of about 7.3% by weight.

[00108] Em algumas realizações, o acelerador é silicato de potássio. Em algumas realizações, o acelerador silicato de potássio encontra- se em forma aquosa que possui concentração de SiO2 de cerca de 20% em peso a cerca de 30% em peso e teor de potássio (expresso como K2O) de cerca de 10% em peso a cerca de 15% em peso. Em algumas realizações, o acelerador silicato de potássio encontra-se em forma aquosa que possui concentração de SiO2 de cerca de 23,8% em peso e teor de potássio (expresso como K2O) de cerca de 11% em peso.[00108] In some embodiments, the accelerator is potassium silicate. In some embodiments, the potassium silicate accelerator is in an aqueous form having a SiO2 concentration of about 20% by weight to about 30% by weight and a potassium content (expressed as K2O) of about 10% by weight. to about 15% by weight. In some embodiments, the potassium silicate accelerator is in an aqueous form that has a SiO2 concentration of about 23.8% by weight and a potassium content (expressed as K2O) of about 11% by weight.

[00109] Em algumas realizações, o acelerador é cloreto de sódio. Em algumas realizações, o acelerador cloreto de sódio encontra-se em forma aquosa. Em algumas realizações, o acelerador cloreto de sódio é uma solução aquosa com cerca de 5% em peso a cerca de 30% em peso de cloreto de sódio. Em algumas realizações, o acelerador cloreto de sódio é uma solução aquosa a 10% em peso. Em algumas realizações, o acelerador cloreto de sódio é uma solução aquosa a 25% em peso.[00109] In some embodiments, the accelerator is sodium chloride. In some embodiments, the sodium chloride accelerator is in aqueous form. In some embodiments, the sodium chloride accelerator is an aqueous solution of about 5% by weight to about 30% by weight sodium chloride. In some embodiments, the sodium chloride accelerator is a 10% by weight aqueous solution. In some embodiments, the sodium chloride accelerator is a 25% by weight aqueous solution.

[00110] Em algumas realizações, o acelerador é hidróxido de sódio. Em algumas realizações, o acelerador hidróxido de sódio encontra-se em forma aquosa. Em algumas realizações, o acelerador cloreto de sódio é uma solução aquosa com cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso de hidróxido de sódio. Em algumas realizações, o acelerador hidróxido de sódio é uma solução aquosa a 10,3% em peso.[00110] In some embodiments, the accelerator is sodium hydroxide. In some embodiments, the sodium hydroxide accelerator is in aqueous form. In some embodiments, the sodium chloride accelerator is an aqueous solution of about 5% by weight to about 15% by weight sodium hydroxide. In some embodiments, the sodium hydroxide accelerator is a 10.3% by weight aqueous solution.

[00111] Em algumas realizações, o acelerador é solúvel, ou ao menos parcialmente solúvel, na composição à temperatura ambiente (por exemplo, 15-25 °C) e/ou sob temperaturas de poços subterrâneos, por exemplo, na faixa de cerca de 90 a cerca de 200 °C.[00111] In some embodiments, the accelerator is soluble, or at least partially soluble, in the composition at room temperature (e.g., 15-25°C) and/or under underground well temperatures, e.g., in the range of about 90 to about 200 °C.

[00112] Em algumas realizações, o teor de acelerador na composição encontra-se em quantidade de cerca de 1 a cerca de 30% em peso, tal como cerca de 2 a cerca de 15% em peso do peso seco total de silicato e partículas de sílica. [00112] In some embodiments, the accelerator content in the composition is in an amount of about 1 to about 30% by weight, such as about 2 to about 15% by weight of the total dry weight of silicate and particles of silica.

[00113] Em algumas realizações, a razão molar entre sílica e cátion (X) da composição de acordo com a presente invenção é representada pela Equação 1.[00113] In some embodiments, the molar ratio between silica and cation (X) of the composition according to the present invention is represented by Equation 1.

[00114] Nesta equação, Nsílica é o número total de moles de sílica, Ncátions é o número total de moles de cátions e Z é a carga sobre o cátion.[00114] In this equation, Nsilica is the total number of moles of silica, Ncations is the total number of moles of cation and Z is the charge on the cation.

[00115] Em algumas realizações, X encontra-se na faixa de cerca de 8 a cerca de 50. Em algumas realizações, a quantidade de acelerador na composição é selecionada de forma a atingir razão X nessa faixa. Em algumas realizações, X encontra-se na faixa de cerca de 8 a cerca de 25, tal como cerca de 8 a cerca de 20. Em outras realizações, X é cerca de 10 a cerca de 50, tal como cerca de 10 a cerca de 25 ou cerca de 10 a cerca de 20. O número de moles de sílica neste cálculo inclui não apenas sílica da fonte de sílica coloidal, mas também qualquer sílica presente no acelerador. Caso o acelerador seja silicato, tal como silicato de sódio ou potássio, por exemplo, o teor de sílica inclui o silicato do acelerador. Desta forma, o número de moles de sílica é baseado na sílica ou silicato presente na fonte de sílica coloidal e qualquer sílica ou silicato presente no acelerador. Em algumas realizações, isso garante que o gel formado não é espesso demais para as exigências de fechamento de água subterrânea, também garantindo que a formação de gel tenha lugar em quantidade suficiente para garantir características de formação de gel suficientemente rápida e boa resistência de gel, de forma a manter barreira eficiente.[00115] In some embodiments, X is in the range of about 8 to about 50. In some embodiments, the amount of accelerator in the composition is selected to achieve ratio In some embodiments, X is in the range of about 8 to about 25, such as about 8 to about 20. In other embodiments, X is about 10 to about 50, such as about 10 to about from 25 or about 10 to about 20. The number of moles of silica in this calculation includes not only silica from the colloidal silica source, but also any silica present in the accelerator. If the accelerator is silicate, such as sodium or potassium silicate, for example, the silica content includes the silicate of the accelerator. Therefore, the number of moles of silica is based on the silica or silicate present in the colloidal silica source and any silica or silicate present in the accelerator. In some embodiments, this ensures that the gel formed is not too thick for groundwater closure requirements, also ensuring that gel formation takes place in sufficient quantity to ensure sufficiently rapid gel formation characteristics and good gel strength. in order to maintain an efficient barrier.

[00116] Em algumas realizações, sílica coloidal aquosa é elaborada com sais presentes no meio aquoso, tais como silicato de sódio ou potássio. Esses cátions também são incluídos no número de moles de cátions na equação acima. Desta forma, em algumas realizações, o número de moles de cátions inclui quaisquer cátions presentes no acelerador e também quaisquer cátions presentes na fonte de sílica coloidal. Em algumas realizações, os cátions na fonte de sílica são determinados por meio de métodos tais como fluorescência de raio X.[00116] In some embodiments, aqueous colloidal silica is made with salts present in the aqueous medium, such as sodium or potassium silicate. These cations are also included in the number of moles of cations in the above equation. Thus, in some embodiments, the number of moles of cations includes any cations present in the accelerator and also any cations present in the colloidal silica source. In some embodiments, the cations in the silica source are determined using methods such as X-ray fluorescence.

[00117] Quando houver mais de um tipo de cátion diferente na composição, o acima pode ser expresso sobre a soma de todos os tipos de cátions diferentes, conforme segue: em que cada “i” indica um cátion diferente e n é o número total de cátions diferentes.[00117] When there is more than one type of different cation in the composition, the above can be expressed as the sum of all types of different cations, as follows: where each “i” indicates a different cation and n is the total number of different cations.

[00118] Em algumas realizações, Z é 1 em todos os casos, ou seja, todos os cátions são monovalentes.[00118] In some embodiments, Z is 1 in all cases, that is, all cations are monovalent.

[00119] Em algumas realizações, as composições de acordo com a presente invenção são aquosas e líquidas sob pressão e temperatura padrão. Em algumas realizações, solventes orgânicos, tais como álcoois inferiores, acetona ou suas misturas estão presentes, embora em quantidades menores em comparação com água.[00119] In some embodiments, the compositions according to the present invention are aqueous and liquid under standard pressure and temperature. In some embodiments, organic solvents such as lower alcohols, acetone or mixtures thereof are present, although in smaller amounts compared to water.

[00120] As composições de acordo com a presente invenção contêm sílica coloidal, tal como sílica coloidal modificada de acordo com a presente invenção, e um acelerador. As composições são composições fluidas que podem formar gel. Em algumas realizações, as composições formam gel em poços petrolíferos ou de gás subterrâneos. Em algumas realizações, as composições de acordo com a presente invenção possuem tempos de formação de gel que são apropriados para uso em poços petrolíferos ou de gás subterrâneos, onde as temperaturas são de 90 °C ou mais, frequentemente mais de 100 °C, tais como 110 °C ou mais. Exemplos de faixas de temperaturas nas quais as composições são apropriadas para uso incluem cerca de 90 a cerca de 200 °C, mais de cerca de 100 °C a cerca de 200 °C e cerca de 110 °C a cerca de 180 °C. Em algumas realizações, os tempos de formação de gel são maiores que os que seriam verificados de outra forma utilizando-se sílica coloidal não funcionalizada, mas ainda são eficazes para uso em aplicações de fechamento de gás e água em formações geológicas subterrâneas, tais como poços de petróleo bruto e gás natural.[00120] The compositions according to the present invention contain colloidal silica, such as modified colloidal silica according to the present invention, and an accelerator. The compositions are fluid compositions that can form gel. In some embodiments, the compositions form gels in underground oil or gas wells. In some embodiments, compositions according to the present invention have gel formation times that are suitable for use in underground oil or gas wells where temperatures are 90°C or more, often more than 100°C, such such as 110°C or more. Examples of temperature ranges in which the compositions are suitable for use include about 90 to about 200 °C, more than about 100 °C to about 200 °C and about 110 °C to about 180 °C. In some embodiments, gel formation times are greater than would otherwise be achieved using non-functionalized colloidal silica, but are still effective for use in gas and water shutoff applications in underground geological formations, such as wells. of crude oil and natural gas.

[00121] Em algumas realizações, as composições possuem tempos de formação de gel de cerca de uma hora ou mais à temperatura de 120 °C. Em algumas realizações, as composições possuem tempos de formação de gel de não mais de 48 horas à temperatura de 120 °C. Em algumas realizações, as composições possuem tempos de formação de gel de cerca de 1 hora a cerca de 48 horas, cerca de 1 hora a cerca de 24 horas, tal como cerca de 1 hora, cerca de 2 horas, cerca de 3 horas, cerca de 4 horas, cerca de 5 horas, cerca de 10 horas, cerca de 12 horas, cerca de 16 horas, cerca de 20 horas, cerca de 24 horas, cerca de 30 horas, cerca de 36 horas, cerca de 42 horas ou cerca de 48 horas.[00121] In some embodiments, the compositions have gel formation times of about one hour or more at a temperature of 120 °C. In some embodiments, the compositions have gel formation times of no more than 48 hours at a temperature of 120 ° C. In some embodiments, the compositions have gel formation times of about 1 hour to about 48 hours, about 1 hour to about 24 hours, such as about 1 hour, about 2 hours, about 3 hours, about 4 hours, about 5 hours, about 10 hours, about 12 hours, about 16 hours, about 20 hours, about 24 hours, about 30 hours, about 36 hours, about 42 hours or about 48 hours.

[00122] Em algumas realizações, o tempo de formação de gel da composição pode ser controlado. Em sistemas nos quais se utiliza sílica coloidal não funcionalizada, são tipicamente necessárias baixas quantidades de acelerador e o tempo de formação de gel é muito sensível a alterações das quantidades de sal acelerador, especialmente sob condições de alta temperatura tipicamente verificadas em poços de petróleo e gás subterrâneos. Caso as quantidades utilizadas não sejam controladas com precisão, portanto, o tempo de formação de gel pode facilmente encontrar-se fora da janela de tempo desejada. Além disso, existe também o risco de formação de gel prematura ou descontrolada caso se faça contato com eletrólitos existentes nas formações de rochas subterrâneas. Por outro lado, em algumas realizações, as composições de acordo com a presente invenção são menos sensíveis a variações da quantidade de acelerador sob essas condições. Em algumas realizações, existe maior tolerância de variações das quantidades utilizadas e há presença de eletrólitos abaixo no poço.[00122] In some embodiments, the gel formation time of the composition can be controlled. In systems using non-functionalized colloidal silica, low amounts of accelerator are typically required and the gel formation time is very sensitive to changes in the amounts of accelerator salt, especially under high temperature conditions typically found in oil and gas wells. underground. If the quantities used are not precisely controlled, therefore, the gel formation time can easily find itself outside the desired time window. Furthermore, there is also the risk of premature or uncontrolled gel formation if contact is made with electrolytes in underground rock formations. On the other hand, in some embodiments, the compositions according to the present invention are less sensitive to variations in the amount of accelerator under these conditions. In some embodiments, there is greater tolerance for variations in the quantities used and there is the presence of electrolytes below the well.

[00123] Em algumas realizações, o controle de tempos de formação de gel pode ser atingido personalizando-se a razão entre sílica coloidal e acelerador na composição. Em algumas realizações, a razão ideal depende da natureza do(s) grupo(s) de organossilano e das condições e da natureza das formações de rochas porosas envolvidas.[00123] In some embodiments, control of gel formation times can be achieved by customizing the ratio between colloidal silica and accelerator in the composition. In some embodiments, the ideal ratio depends on the nature of the organosilane group(s) and the conditions and nature of the porous rock formations involved.

[00124] Em algumas realizações, a composição inclui sílica coloidal modificada por organossilanos e um acelerador de sal. Essas composições representam uma abordagem ecológica e não tóxica para atingir fechamento de água e/ou gás em comparação com certos sistemas químicos conhecidos.[00124] In some embodiments, the composition includes colloidal silica modified by organosilanes and a salt accelerator. These compositions represent an environmentally friendly and non-toxic approach to achieving water and/or gas closure compared to certain known chemical systems.

[00125] Também são fornecidos na presente invenção métodos de redução ou eliminação da permeação de água ou gás em zonas subterrâneas, por exemplo, em poços petrolíferos ou de gás subterrâneos. Os métodos de acordo com a presente invenção incluem o uso das composições de acordo com a presente invenção para formar gel em zonas subterrâneas. Em algumas realizações, o gel é impermeável ao fluxo de fluido. Como pode ser desafiador obter uma barreira perfeitamente impermeável, o termo “impermeável” de acordo com a presente invenção inclui sistemas nos quais podem ocorrer níveis pequenos e insignificantes de permeação de fluidos.[00125] Also provided in the present invention are methods of reducing or eliminating permeation of water or gas in underground areas, for example, in underground oil or gas wells. Methods according to the present invention include using the compositions according to the present invention to form gel in underground zones. In some embodiments, the gel is impervious to fluid flow. Because it can be challenging to obtain a perfectly impermeable barrier, the term “impermeable” according to the present invention includes systems in which small and insignificant levels of fluid permeation may occur.

[00126] É fornecido na presente invenção um método de fechamento de fluxo de formações em zonas subterrâneas. Em algumas realizações, o método inclui a formação de uma composição que compreende sílica coloidal modificada e acelerador; fluxo da composição para um orifício de poço até um local abaixo no poço e para a formação na zona subterrânea; e fechamento do orifício de poço por período suficiente para que a composição forme um gel impermeável ao fluxo de fluido. Em algumas realizações, a velocidade de formação de gel da composição é controlada pela quantidade de sílica coloidal modificada e pela quantidade de acelerador na composição. Em algumas realizações, a composição não forma gel até que a composição atinja o local abaixo no poço. Em algumas realizações, a composição não forma gel até que a composição atinja um local abaixo no fluxo que possui certa temperatura.[00126] A method of closing the flow of formations in underground zones is provided in the present invention. In some embodiments, the method includes forming a composition comprising modified colloidal silica and accelerator; flow of the composition from a wellbore to a location below the wellbore and to the formation in the underground zone; and closing the wellbore for a period sufficient for the composition to form a gel impervious to fluid flow. In some embodiments, the rate of gel formation of the composition is controlled by the amount of modified colloidal silica and the amount of accelerator in the composition. In some embodiments, the composition does not form a gel until the composition reaches the location below in the well. In some embodiments, the composition does not form a gel until the composition reaches a location downstream that has a certain temperature.

[00127] É também fornecido na presente invenção um método de fechamento do fluxo de água para um local abaixo no fluxo em um orifício de poço. Em algumas realizações, o método inclui a formação de uma composição que compreende sílica coloidal modificada e acelerador; fluxo da composição para um orifício de poço até um local abaixo no poço e para a formação na zona subterrânea; e fechamento do orifício de poço por período suficiente para que a composição forme um gel impermeável ao fluxo de fluido. Em algumas realizações, o gel ocupa substancialmente todo o volume interno da formação. Em algumas realizações, o método inclui a vedação de partes da zona subterrânea em volta da formação para a qual a composição deve fluir. Em algumas realizações, as partes da zona subterrânea são vedadas utilizando-se pelo menos um embalador por extensão.[00127] Also provided in the present invention is a method of closing the flow of water to a location downstream in a wellbore. In some embodiments, the method includes forming a composition comprising modified colloidal silica and accelerator; flow of the composition from a wellbore to a location below the wellbore and to the formation in the underground zone; and closing the wellbore for a period sufficient for the composition to form a gel impervious to fluid flow. In some embodiments, the gel occupies substantially the entire internal volume of the formation. In some embodiments, the method includes sealing portions of the underground zone around the formation into which the composition is to flow. In some embodiments, portions of the underground zone are sealed using at least one packer per span.

[00128] É também fornecido na presente invenção um método de fechamento de fluxo de fluido de formações em zonas subterrâneas. Em algumas realizações, o método inclui a formação de uma composição que compreende sílica coloidal modificada e um acelerador; fluxo da composição para um orifício de poço até um local abaixo no poço e para a formação na zona subterrânea; e fechamento do orifício de poço por período suficiente para que a composição forme um gel impermeável ao fluxo de fluido. Em algumas realizações, a composição forma gel após a exposição da composição a certa temperatura por certo período de tempo. Em algumas realizações, a zona subterrânea encontra-se em temperatura suficiente para permitir que a composição forme gel.[00128] Also provided in the present invention is a method of closing fluid flow from formations in underground zones. In some embodiments, the method includes forming a composition comprising modified colloidal silica and an accelerator; flow of the composition from a wellbore to a location below the wellbore and to the formation in the underground zone; and closing the wellbore for a period sufficient for the composition to form a gel impervious to fluid flow. In some embodiments, the composition forms a gel upon exposure of the composition to a certain temperature for a certain period of time. In some embodiments, the underground zone is at a temperature sufficient to allow the composition to form gel.

[00129] Em algumas realizações dos métodos de acordo com a presente invenção, a quantidade de sílica coloidal modificada e a quantidade de acelerador são selecionadas de forma que a velocidade de formação de gel de composições de acordo com a presente invenção seja controlada. Em algumas realizações, a sílica coloidal modificada e o acelerador não formam gel até que a composição atinja o local abaixo no poço. Em algumas realizações, as quantidades são selecionadas com base nas Equações 1 e 4 acima. Em algumas realizações, as quantidades são selecionadas para que a composição forme o gel sob a temperatura do local abaixo no fluxo.[00129] In some embodiments of the methods according to the present invention, the amount of modified colloidal silica and the amount of accelerator are selected so that the gel formation rate of compositions according to the present invention is controlled. In some embodiments, the modified colloidal silica and accelerator do not form gel until the composition reaches the location down the well. In some embodiments, quantities are selected based on Equations 1 and 4 above. In some embodiments, amounts are selected so that the composition forms the gel under the temperature of the location downstream.

[00130] Em algumas realizações, o método é implementado na forma de método de fechamento do fluxo de água para um local abaixo no poço em um orifício de poço. Em algumas realizações, a composição de acordo com a presente invenção flui para um orifício de poço até um local abaixo no poço dentro de uma formação em uma zona subterrânea na qual o orifício de poço é formado. Em algumas realizações, o orifício de poço é fechado por período suficiente para que a sílica coloidal modificada e o acelerador (a composição) formem um gel que é impermeável ao fluxo de água. Em algumas realizações, o gel ocupa substancialmente todo o volume interno da formação.[00130] In some embodiments, the method is implemented in the form of a method of closing the flow of water to a location down the well in a wellbore. In some embodiments, the composition according to the present invention flows up a wellbore to a location down the wellbore within a formation in an underground zone in which the wellbore is formed. In some embodiments, the wellbore is closed long enough for the modified colloidal silica and the accelerator (the composition) to form a gel that is impervious to water flow. In some embodiments, the gel occupies substantially the entire internal volume of the formation.

[00131] Em algumas realizações, partes da zona subterrânea que rodeiam a formação para a qual deve fluir a composição são vedadas. Em algumas realizações, as partes são vedadas utilizando-se pelo menos um embalador por extensão.[00131] In some embodiments, parts of the underground zone surrounding the formation into which the composition is to flow are sealed. In some embodiments, the parts are sealed using at least one packer per extension.

[00132] Em algumas realizações, o método é implementado como um método de fechamento do fluxo de fluido de uma formação em uma zona subterrânea. Neste método, os diversos aspectos da composição (por exemplo, a sílica coloidal modificada, o acelerador e suas quantidades) são selecionados para formação de gel quando a composição for exposta a pelo menos uma dada temperatura por pelo menos um certo período. Em algumas realizações, a composição de acordo com a presente invenção flui para uma formação em zona subterrânea, em que a formação encontra-se pelo menos a certa temperatura. Em algumas realizações, a composição é retida na formação pelo menos por um certo período, o que resulta na formação de gel na formação. Em algumas realizações, o gel fecha o fluxo de fluido da formação.[00132] In some embodiments, the method is implemented as a method of closing the flow of fluid from a formation in an underground zone. In this method, various aspects of the composition (e.g., the modified colloidal silica, the accelerator and amounts thereof) are selected for gel formation when the composition is exposed to at least a given temperature for at least a certain period. In some embodiments, the composition according to the present invention flows into an underground formation, wherein the formation is at least a certain temperature. In some embodiments, the composition is retained in the formation for at least a certain period, which results in gel formation in the formation. In some embodiments, the gel closes the flow of formation fluid.

[00133] Em algumas realizações da presente invenção, um orifício de poço é formado na zona subterrânea. Em algumas realizações, o orifício de poço estende-se pelo menos até a formação. Em algumas realizações, a composição flui até a formação através do orifício de poço.[00133] In some embodiments of the present invention, a well hole is formed in the underground zone. In some embodiments, the wellbore extends at least into the formation. In some embodiments, the composition flows into the formation through the wellbore.

[00134] Em algumas realizações, a composição é uma formulação ecológica não tóxica que inclui sílica modificada por organossilano e um acelerador que causa formação de gel, da qual a composição de acordo com a presente invenção é um exemplo. Em algumas realizações, a composição é colocada no interior do orifício de poço, por exemplo em zonas de formação desejadas, na forma de solução com baixa viscosidade de fase única. Nessas profundidades, a temperatura do orifício de poço pode ser alta. Em algumas realizações, o uso da sílica coloidal modificada permite a operação da composição nessas temperaturas elevadas (as temperaturas podem atingir, por exemplo, até 177 °C), permitindo melhor controle do tempo de formação de gel.[00134] In some embodiments, the composition is an environmentally friendly, non-toxic formulation that includes organosilane-modified silica and an accelerator that causes gel formation, of which the composition according to the present invention is an example. In some embodiments, the composition is placed within the wellbore, for example in desired formation zones, in the form of a single phase low viscosity solution. At these depths, the wellbore temperature can be high. In some embodiments, the use of modified colloidal silica allows the composition to operate at these elevated temperatures (temperatures can reach, for example, up to 177 ° C), allowing better control of gel formation time.

[00135] Em algumas realizações, o processo de formação de gel é ativado pela temperatura da formação. Em algumas realizações, a temperatura da formação é a temperatura no interior do local desejado na zona subterrânea. Em algumas realizações, a formação de gel in situ ocorre para fechar (total ou parcialmente) espaços de poros, de forma a limitar a produção de água indesejada. Em algumas realizações, o volume interno da formação para a qual flui a composição é substancialmente fechado pelo gel formado no interior da formação. Em algumas realizações, como resultado do fechamento substancial, o fluido da formação (tal como água, gás ou outro fluido) não é capaz de escapar para o orifício do poço. Em algumas realizações, a concentração de substâncias ou a quantidade de acelerador (ou ambos) podem ser utilizadas para controlar o tempo de formação de gel, de forma a permitir tempo de bombeamento previsível e controlável, que varia de alguns minutos a várias horas sob temperatura definida.[00135] In some embodiments, the gel formation process is activated by the formation temperature. In some embodiments, the formation temperature is the temperature within the desired location in the underground zone. In some embodiments, in situ gel formation occurs to close (totally or partially) pore spaces so as to limit the production of unwanted water. In some embodiments, the internal volume of the formation into which the composition flows is substantially closed by the gel formed within the formation. In some embodiments, as a result of substantial closure, formation fluid (such as water, gas or other fluid) is not able to escape into the wellbore. In some embodiments, the concentration of substances or the amount of accelerator (or both) can be used to control gel formation time to allow predictable and controllable pumping times ranging from a few minutes to several hours under temperature. defined.

[00136] A composição será agora descrita com referência ao fechamento de água, embora os mesmos princípios se apliquem ao fechamento de outros fluidos, tais como o fechamento de gás.[00136] The composition will now be described with reference to water closure, although the same principles apply to the closure of other fluids, such as gas closure.

[00137] A Figura 1A é um diagrama esquemático de orifício de poço (100) que extrai simultaneamente água (104) e hidrocarbonetos, tais como gás (102a), petróleo (102b) ou ambos. Em algumas realizações, o orifício de poço (100) é formado por meio da implementação de operações de perfuração de orifícios de poços em zonas subterrâneas (108) que contêm hidrocarbonetos. Em algumas realizações, a zona subterrânea (108) inclui uma formação, parte de formação ou diversas formações. A zona subterrânea (108) na qual é formado o orifício de poço (100) inclui, por exemplo, uma formação portadora de hidrocarbonetos, tais como gás (102a) e petróleo (102b), e uma formação portadora de água (104).[00137] Figure 1A is a schematic diagram of a wellbore (100) that simultaneously extracts water (104) and hydrocarbons, such as gas (102a), oil (102b) or both. In some embodiments, the wellbore (100) is formed by implementing wellbore drilling operations in underground zones (108) that contain hydrocarbons. In some embodiments, the underground zone (108) includes a formation, part of a formation or several formations. The underground zone (108) in which the wellbore (100) is formed includes, for example, a formation bearing hydrocarbons, such as gas (102a) and oil (102b), and a water-bearing formation (104).

[00138] O exemplo de orifício de poço (100) é exibido na forma de orifício de poço vertical. O orifício de poço (100) pode ser ou incluir geometrias e orientações horizontais, verticais, inclinadas, curvas ou de outros tipos. O orifício de poço (100) pode incluir um invólucro que é cimentado ou fixado de outra forma à parede do orifício de poço. Em algumas realizações, o orifício de poço pode não possuir invólucro ou pode incluir seções sem invólucros. Quando em invólucro, podem ser formadas perfurações no invólucro para permitir o fluxo de fluidos das formações para o orifício de poço (100) e para a superfície do orifício de poço (100).[00138] The example wellbore (100) is displayed in the form of a vertical wellbore. The wellbore (100) may be or include horizontal, vertical, inclined, curved or other geometries and orientations. The wellbore (100) may include a casing that is cemented or otherwise secured to the wall of the wellbore. In some embodiments, the wellbore may be uncased or may include uncased sections. When casing, perforations may be formed in the casing to allow flow of fluids from the formations to the wellbore (100) and to the surface of the wellbore (100).

[00139] Em alguns casos, podem ser utilizados tratamentos de fraturas, por exemplo, para formar ou propagar fraturas na zona subterrânea (108), a fim de criar caminhos de fluxo de fluido na zona através da qual o fluido pode fluir para o orifício de poço (100). Em alguns casos, pode-se utilizar tratamento de injeção para injetar água em orifícios de poços de injeção formados ao lado do orifício de poço (100). A água injetada pode forçar os hidrocarbonetos em volta do orifício de poço (100) a fluir para o interior do orifício de poço (100) quando a pressão na zona subterrânea (108) for insuficiente para fazê-lo.[00139] In some cases, fracture treatments may be used, for example, to form or propagate fractures in the underground zone (108), in order to create fluid flow paths in the zone through which fluid can flow to the orifice of well (100). In some cases, injection treatment may be used to inject water into injection well holes formed adjacent to the well hole (100). The injected water can force the hydrocarbons around the wellbore (100) to flow into the wellbore (100) when the pressure in the underground zone (108) is insufficient to do so.

[00140] Perfuração através de diversas formações na zona subterrânea, seja isoladamente ou em combinação com tratamento de fraturas ou tratamento de injeção, pode resultar no fluxo de hidrocarbonetos (102a, 102b) e água (104) para o orifício de poço (100). Os fluidos extraídos simultaneamente podem fluir para a superfície, onde a água pode ser separada dos fluidos e descartada ou novamente injetada na zona subterrânea. O fechamento da água é o processo de redução ou eliminação do fluxo de água (104) para o interior do orifício de poço (100).[00140] Drilling through various formations in the underground zone, whether alone or in combination with fracture treatment or injection treatment, can result in the flow of hydrocarbons (102a, 102b) and water (104) into the wellbore (100) . The simultaneously extracted fluids can flow to the surface, where the water can be separated from the fluids and discarded or re-injected into the underground zone. Water shutoff is the process of reducing or eliminating the flow of water (104) into the wellbore (100).

[00141] Tratamento de gel é um método de implementação de fechamento de água e/ou gás. Para composições conhecidas, a formação de gel pode ocorrer sob temperaturas mais baixas que a temperatura à qual deve ser implementada a operação de fechamento. O fechamento de água pode, por exemplo, necessitar ser implementado em local profundo no interior do orifício de poço, onde a temperatura da formação é alta. A composição pode, por outro lado, acionar a formação de gel sob temperatura abaixo da temperatura da formação. Nesses casos, formação de gel prematura pode resultar em obstrução do tubo através do qual a composição é bombeada abaixo no poço. A formação de gel prematura pode, por sua vez, resultar em acúmulo de pressão durante o bombeamento de água.[00141] Gel treatment is a method of implementing water and/or gas shutoff. For known compositions, gel formation may occur at temperatures lower than the temperature at which the closing operation must be implemented. Water shutoff may, for example, need to be implemented deep inside the wellbore, where the formation temperature is high. The composition may, on the other hand, trigger gel formation at temperatures below the formation temperature. In these cases, premature gel formation may result in clogging of the pipe through which the composition is pumped down the well. Premature gel formation can, in turn, result in pressure buildup during water pumping.

[00142] Por outro lado, as composições de acordo com a presente invenção, que compreendem sílica coloidal modificada por organossilano e um sal como acelerador, permitem atraso na formação de gel até que sejam atingidas as temperaturas mais altas. Consequentemente, as composições de acordo com a presente invenção podem fluir para áreas de formação com temperaturas elevadas antes que ocorra a formação de gel. De forma similar, em outras aplicações sob altas temperaturas, pode-se retardar a formação de gel até que sejam atingidas as temperaturas elevadas. Ao fazê-lo, pode-se fornecer tempo suficiente para que a composição penetre mais profundamente na formação, onde o gel necessita ser disposto.[00142] On the other hand, the compositions according to the present invention, which comprise colloidal silica modified by organosilane and a salt as an accelerator, allow delay in gel formation until higher temperatures are reached. Consequently, compositions according to the present invention can flow into forming areas with elevated temperatures before gel formation occurs. Similarly, in other high temperature applications, gel formation can be delayed until high temperatures are reached. By doing so, sufficient time can be provided for the composition to penetrate deeper into the formation where the gel needs to be disposed.

[00143] Em algumas realizações, pode-se formar gel para fechamento de gás e/ou água sob alta temperatura ou outra aplicação sob alta temperatura utilizando-se uma composição que compreende sílica coloidal modificada por organossilano (por exemplo, conforme descrito acima) e um acelerador, que é um sal (por exemplo, conforme descrito acima). Em uma realização, o organossilano é trialcóxi [3-(oxiranilmetóxi)propil]silano. Em algumas realizações, o trialcóxi [3-(oxiranilmetóxi)propil]silano é trimetóxi [3- (oxiranilmetóxi)propil]silano ou trietóxi [3-(oxiranilmetóxi)propil]silano. Em outra realização, o acelerador é cloreto de sódio, cloreto de potássio, cloreto de cálcio, cloreto de magnésio, silicato de sódio, silicato de potássio ou outro acelerador. Outros componentes químicos podem ser adicionados, com base no ambiente no qual é implementada a composição. Para ampliar a capacidade de injeção de tratamento de fechamento de água em formações calcárias sensíveis à água, por exemplo, pode-se adicionar à composição um agente de controle de argila.[00143] In some embodiments, a gel for high temperature gas and/or water closure or other high temperature application can be formed using a composition comprising colloidal silica modified by organosilane (e.g., as described above) and an accelerator, which is a salt (e.g. as described above). In one embodiment, the organosilane is trialkoxy [3-(oxiranylmethoxy)propyl]silane. In some embodiments, the trialkoxy [3-(oxiranylmethoxy)propyl]silane is trimethoxy [3-(oxiranylmethoxy)propyl]silane or triethoxy [3-(oxiranylmethoxy)propyl]silane. In another embodiment, the accelerator is sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, sodium silicate, potassium silicate or other accelerator. Other chemical components may be added, based on the environment in which the composition is implemented. To expand the injection capacity of water closure treatment in water-sensitive limestone formations, for example, a clay control agent can be added to the composition.

[00144] A Figura 1B é um diagrama esquemático de implementação de controle de água no orifício de poço (100). A composição de acordo com a presente invenção pode fluir para o interior do orifício de poço (100), por exemplo, através de uma estrutura ou haste tubular (152). A química da composição resulta em atraso da formação de gel até a penetração da composição mais profundamente no interior da formação da qual a água (104) flui para o orifício de poço (100). Conforme descrito anteriormente, a composição pode fluir para o interior da formação da qual o gás (102a) flui para o interior do orifício de poço (100) para fechar o fluxo de gás. O gel produzido por meio de formação de gel da composição (por exemplo, o gel 154) pode cobrir as partes invasoras da formação através das quais a água (104) flui para o interior do orifício de poço (100), de forma a fechar a extração de água. Geralmente, o gel (154) formado pela composição pode ser utilizado para fechar os poros em qualquer parte da formação na qual a composição é injetada.[00144] Figure 1B is a schematic diagram of implementing water control in the wellbore (100). The composition according to the present invention can flow into the wellbore (100), for example, through a tubular frame or rod (152). The chemistry of the composition results in delay of gel formation until penetration of the composition deeper into the formation from which water (104) flows to the wellbore (100). As described previously, the composition may flow into the formation from which the gas (102a) flows into the wellbore (100) to close the gas flow. The gel produced by gelling of the composition (e.g., gel 154) can cover the invasive parts of the formation through which water (104) flows into the wellbore (100) so as to close water extraction. Generally, the gel (154) formed by the composition can be used to close pores in any part of the formation into which the composition is injected.

[00145] A Figura 2 é um fluxograma de um exemplo de processo (200) de realização da operação de fechamento de água utilizando-se a composição de acordo com a presente invenção. Em (202), sílica coloidal modificada é misturada com um acelerador para formar uma composição. Em algumas realizações, utiliza-se um fluido portador, tal como água ou outro fluido portador, para o fluxo da composição da superfície para o local abaixo no poço. Em algumas realizações, a quantidade de fluido portador varia de cerca de 1242 litros por metro (l/m) a cerca de 12.420 l/m. Em algumas realizações, a razão entre a composição e o fluido portador varia de cerca de 0 a cerca de 60% em peso. Em algumas realizações, a concentração de sílica coloidal modificada é de cerca de 40% em água. Em algumas realizações, a composição é preparada por meio da mistura de 85% de sílica coloidal (40%) e 15% de acelerador (vide, por exemplo, a primeira amostra exibida na Tabela 9). A quantidade pode ser escalonada para volumes de composição maiores.[00145] Figure 2 is a flowchart of an example of a process (200) for carrying out the water shutoff operation using the composition according to the present invention. In (202), modified colloidal silica is mixed with an accelerator to form a composition. In some embodiments, a carrier fluid, such as water or another carrier fluid, is used to flow the composition from the surface to the location below in the wellbore. In some embodiments, the amount of carrier fluid varies from about 1242 liters per meter (l/m) to about 12,420 l/m. In some embodiments, the ratio of the composition to the carrier fluid varies from about 0 to about 60% by weight. In some embodiments, the concentration of modified colloidal silica is about 40% in water. In some embodiments, the composition is prepared by mixing 85% colloidal silica (40%) and 15% accelerator (see, for example, the first sample shown in Table 9). The quantity can be scaled for larger compounding volumes.

[00146] Em (204), a composição flui para um orifício de poço, tal como o orifício de poço (100). Antes ou no momento de fluxo da composição para o interior do orifício de poço (100), podem ser implementadas operações para garantir que a composição flua para o interior da formação que necessita ser fechada (por exemplo, a formação portadora de água ou portadora de gás) e não para outras formações (por exemplo, a formação portadora de petróleo). As operações podem incluir métodos de colocação apropriados, tais como a operação de embalador por extensão que utiliza tubulação bobinada de bombeamento forçado de substâncias químicas sem tubulação bobinada. Após a injeção da composição na formação desejada, as operações podem ser revertidas e, por exemplo, o embalador por extensão pode ser removido.[00146] At (204), the composition flows into a wellbore, such as wellbore (100). Before or at the time of flow of the composition into the wellbore (100), operations may be implemented to ensure that the composition flows into the formation that needs to be closed (e.g., the water-bearing or water-bearing formation). gas) and not for other formations (for example, the oil-bearing formation). Operations may include appropriate placement methods, such as a stretch wrapper operation that utilizes coiled tubing to force-pump chemicals without coiled tubing. After injecting the composition into the desired formation, the operations can be reversed and, for example, the extension packer can be removed.

[00147] Em algumas realizações, a velocidade em que a composição flui através do orifício de poço (100) depende de fatores que incluem, por exemplo, a profundidade alvo em que ocorre o fluxo de água ou gás e a capacidade de injeção na formação. Área alvo mais profunda com capacidade de injeção mais baixa pode, por exemplo, possuir velocidade de fluxo menor (por exemplo, de 0,5 barris/minuto a 6 barris/minuto, ou seja, de 79,5 litros por minuto (l/min) a 954 l/min) em comparação com áreas alvo rasas com capacidade de injeção superior. Em algumas realizações, os componentes da composição são misturados na superfície. Em algumas realizações, os componentes da composição fluem para o interior do orifício de poço (100) e são misturados durante o fluxo até a profundidade alvo. Nessas realizações, a velocidade de fluxo pode ser modificada para permitir a mistura dos componentes. Como a temperatura da formação aumenta com a profundidade, a composição pode formar gel à medida que flui em direção à profundidade alvo. Nesses casos, a velocidade de fluxo pode aumentar periodicamente para superar o acúmulo de pressão associado à formação de gel e ao aumento da viscosidade.[00147] In some embodiments, the speed at which the composition flows through the wellbore (100) depends on factors including, for example, the target depth at which water or gas flow occurs and the injection capacity into the formation . Deeper target area with lower injection capacity may, for example, have a lower flow velocity (e.g. from 0.5 barrels/minute to 6 barrels/minute, i.e. from 79.5 liters per minute (l/ min) at 954 l/min) compared to shallow target areas with superior injection capacity. In some embodiments, the components of the composition are mixed into the surface. In some embodiments, the components of the composition flow into the wellbore (100) and are mixed during flow to the target depth. In these embodiments, the flow rate can be modified to allow mixing of the components. As the formation temperature increases with depth, the composition may gel as it flows toward the target depth. In these cases, the flow velocity may increase periodically to overcome the pressure buildup associated with gel formation and increased viscosity.

[00148] Em (206), o orifício de poço é fechado por período suficiente para formação de gel da composição. Em algumas realizações, o orifício de poço é fechado por período suficiente, pelo tempo necessário para que a composição forme o gel que é impermeável à água no local abaixo no poço.[00148] In (206), the well hole is closed for a period sufficient for the composition to gel. In some embodiments, the wellbore is closed for a sufficient period of time necessary for the composition to form the gel that is impermeable to water at the location below in the wellbore.

[00149] Em (208), o fluxo de água para o interior do orifício de poço é fechado utilizando-se o gel. Como o gel é impermeável à água, o fluxo de água para o interior do orifício de poço no local abaixo no poço é fechado. Em algumas realizações, como o gel fecha a formação, o fluxo através da formação onde o gel está localizado é fechado.[00149] In (208), the flow of water into the well hole is closed using the gel. Because the gel is impermeable to water, the flow of water into the wellbore at the location below in the well is closed. In some embodiments, as the gel closes the formation, flow through the formation where the gel is located is closed.

EXEMPLOSEXAMPLES

[00150] Os exemplos a seguir demonstram as propriedades de formação de gel de diversas composições que continham sol (sílica coloidal) e acelerador. As composições foram preparadas por meio da mistura de sílica coloidal ou sílica coloidal silanizada e um acelerador à temperatura ambiente utilizando um agitador magnético. Cada composição foi transferida em seguida para uma ampola de vidro para testes a 90 °C ou para tubos vedados para testes a 120-150 °C. As composições foram colocadas em seguida em forno à temperatura desejada e verificadas regularmente. O tempo de formação de gel foi o tempo no qual a composição pôde ser virada de cabeça para baixo sem evidência de fluxo.[00150] The following examples demonstrate the gel-forming properties of various compositions that contained sol (colloidal silica) and accelerator. The compositions were prepared by mixing colloidal silica or silanized colloidal silica and an accelerator at room temperature using a magnetic stirrer. Each composition was then transferred to a glass ampoule for testing at 90°C or to sealed tubes for testing at 120-150°C. The compositions were then placed in an oven at the desired temperature and checked regularly. Gel formation time was the time at which the composition could be turned upside down without evidence of flow.

[00151] Foram realizadas medições reológicas separadas em amostras a 150 °C utilizando-se um Reômetro Grace M5600. Aplicou-se taxa de corte constante de 10 segundos recíprocos (s-1) durante o experimento.[00151] Separate rheological measurements were carried out on samples at 150 °C using a Grace M5600 Rheometer. A constant cutting rate of 10 reciprocal seconds (s-1) was applied during the experiment.

[00152] Sílicas coloidais 1-13 e aceleradores 1-4 utilizados nas composições de formação de gel são descritos abaixo.[00152] Colloidal silicas 1-13 and accelerators 1-4 used in gel-forming compositions are described below.

[00153] Sílicas coloidais: - Sílica Coloidal 1: sílica coloidal não funcionalizada com extensão de 170 metros quadrados por grama (m2g-1), diâmetro de partículas de 16 nm, contendo 40% em peso de sílica, que contém teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,25% em peso e possuía pH 9-10; - Sílica Coloidal 2: sílica coloidal não funcionalizada com extensão de 130 m2g-1, diâmetro de partículas de 21 nm, que contém 40% em peso de sílica e contém teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,2% em peso e possuía pH 9-10; - Sílica Coloidal 3: sílica coloidal modificada por aluminato com base em sol de sílica coloidal que possui (antes da modificação) extensão de 250 m2g-1e diâmetro de partículas de 11 nm. Sol de sílica modificada por aluminato continha 30% em peso de sílica e 0,3% em peso de Al2O3, teor de sódio (expresso como Na2O) de menos de 0,2% em peso e possuía pH 6-7; - Sílica Coloidal 4: sílica coloidal modificada por aluminato, com base em sol de sílica coloidal que possui (antes da modificação) extensão de 80 m2g-1e diâmetro de partículas de 34 nm. Sol de sílica modificada por aluminato continha 41% em peso de sílica, 0,3% em peso de Al2O3, teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,34% em peso e possuía pH 9-10; - Sílica Coloidal 5: grau modificado por organossilano de sílica coloidal com base em sílica coloidal 10 (vide abaixo). Sol de sílica coloidal modificada continha 28% em peso de sílica, teor de sódio (expresso como Na2O) de menos de 0,2% em peso e possuía pH 8. O grau de modificação (DM) foi de 1,4 moléculas por nm2de superfície de sílica, medido por meio de titulação Sears. O composto de organossilano utilizado para modificar a sílica foi (3-glicidiloxipropil)trietoxissilano; - Sílica Coloidal 6: sílica coloidal modificada por organossilano com base em sílica coloidal 10 (vide abaixo). A sílica coloidal modificada continha 28% em peso de sílica, teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,71% em peso e possuía pH 10-11. O grau de modificação (DM) foi de 1,05 moléculas por nm2de superfície de sílica, medido por meio de titulação Sears. O composto de organossilano utilizado para modificar a sílica foi (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano; - Sílica Coloidal 7: sílica coloidal modificada por organossilano com base em sílica coloidal 10 (vide abaixo). A sílica coloidal modificada continha 28% em peso de sílica, teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,5% em peso e possuía pH 10-11. O grau de modificação foi de 0,7 moléculas por nm2de superfície de sílica, medido por meio de titulação Sears. O composto de organossilano utilizado para modificar a sílica foi (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano; - Sílica Coloidal 8: sílica coloidal modificada por organossilano com base em sílica coloidal que possui (antes da modificação) extensão de 220 m2g-1e diâmetro de partículas de 12 nm. Sol de sílica modificada continha 38% em peso de sílica, teor de sódio (expresso como Na2O) de menos de 0,2% em peso e possuía pH 8. O grau de modificação foi de 1,7 moléculas por nm2de superfície de sílica, medido por meio de titulação Sears. O composto de organossilano utilizado para modificar a sílica foi (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano; - Sílica Coloidal 9: sílica coloidal modificada por organossilano com base em sílica coloidal que possui (antes da modificação) extensão de 220 m2g-1e diâmetro de partículas de 12 nm. A sílica coloidal modificada continha 38% em peso de sílica, teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,51% em peso e possuía pH 10-11. O grau de modificação foi de 1,7 moléculas por nm2de superfície de sílica, medido por meio de titulação Sears. O composto de organossilano utilizado para modificar a sílica foi (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano; - Sílica Coloidal 10: sílica coloidal não funcionalizada com extensão de 360 m2g-1, tamanho de partículas de 7 nm, que contém 30% em peso de sílica, teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,6% em peso e possuía pH 10-11; - Sílica Coloidal 11: sílica coloidal modificada por organossilano com base em sílica coloidal 10 (vide acima). A sílica coloidal modificada continha 30% em peso de sílica, teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,7% em peso e possuía pH 10-11. O grau de modificação (DM) foi de 1,4 moléculas por nm2de superfície de sílica, medido por meio de titulação Sears. O composto de organossilano utilizado para modificar a sílica foi (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano (60% molar) e propiltrietoxissilano (40% molar); - Sílica Coloidal 12: sílica coloidal modificada por organossilano com base em sílica coloidal 1 (vide acima). A sílica coloidal modificada continha 40% em peso de sílica, teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,3% em peso e possuía pH 10-11. O grau de modificação (DM) foi de 1,7 moléculas por nm2de superfície de sílica, medido por meio de titulação Sears. O composto de organossilano utilizado para modificar a sílica foi metiltrietoxissilano; - Sílica Coloidal 13: sílica coloidal modificada por organossilano com base em sílica coloidal 10 (vide acima). A sílica coloidal modificada continha 30% em peso de sílica, teor de sódio (expresso como Na2O) de 0,7% em peso e possuía pH 10-11. O grau de modificação (DM) foi de 1,4 moléculas por nm2de superfície de sílica, medido por meio de titulação Sears. O composto de organossilano utilizado para modificar a sílica foi (3- glicidiloxipropil)trietoxissilano (50% molar) e ureidopropiltrietoxissilano (50% molar).[00153] Colloidal silicas: - Colloidal Silica 1: non-functionalized colloidal silica with an extension of 170 square meters per gram (m2g-1), particle diameter of 16 nm, containing 40% by weight of silica, which contains sodium content ( expressed as Na2O) of 0.25% by weight and had pH 9-10; - Colloidal Silica 2: non-functionalized colloidal silica with an extension of 130 m2g-1, particle diameter of 21 nm, which contains 40% by weight of silica and contains a sodium content (expressed as Na2O) of 0.2% by weight and had pH 9-10; - Colloidal Silica 3: colloidal silica modified by aluminate based on a colloidal silica sol that has (before modification) an extension of 250 m2g-1 and a particle diameter of 11 nm. Aluminate-modified silica sol contained 30 wt% silica and 0.3 wt% Al2O3, sodium content (expressed as Na2O) of less than 0.2 wt% and had pH 6-7; - Colloidal Silica 4: colloidal silica modified by aluminate, based on a colloidal silica sol that has (before modification) an extension of 80 m2g-1 and a particle diameter of 34 nm. Aluminate modified silica sol contained 41 wt% silica, 0.3 wt% Al2O3, sodium content (expressed as Na2O) of 0.34 wt% and had pH 9-10; - Colloidal Silica 5: organosilane modified grade of colloidal silica based on colloidal silica 10 (see below). Modified colloidal silica sol contained 28 wt% silica, sodium content (expressed as Na2O) of less than 0.2 wt% and had pH 8. The degree of modification (MD) was 1.4 molecules per nm2 of silica surface, measured using Sears titration. The organosilane compound used to modify the silica was (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane; - Colloidal Silica 6: colloidal silica modified by organosilane based on colloidal silica 10 (see below). The modified colloidal silica contained 28 wt% silica, a sodium content (expressed as Na2O) of 0.71 wt% and had a pH of 10-11. The degree of modification (MD) was 1.05 molecules per nm2 of silica surface, measured using Sears titration. The organosilane compound used to modify the silica was (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane; - Colloidal Silica 7: colloidal silica modified by organosilane based on colloidal silica 10 (see below). The modified colloidal silica contained 28 wt% silica, a sodium content (expressed as Na2O) of 0.5 wt% and had a pH of 10-11. The degree of modification was 0.7 molecules per nm2 of silica surface, measured using Sears titration. The organosilane compound used to modify the silica was (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane; - Colloidal Silica 8: colloidal silica modified by organosilane based on colloidal silica that has (before modification) an extension of 220 m2g-1 and a particle diameter of 12 nm. Modified silica sol contained 38 wt% silica, sodium content (expressed as Na2O) of less than 0.2 wt% and had pH 8. The degree of modification was 1.7 molecules per nm2 of silica surface, measured using Sears titration. The organosilane compound used to modify the silica was (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane; - Colloidal Silica 9: colloidal silica modified by organosilane based on colloidal silica that has (before modification) an extension of 220 m2g-1 and a particle diameter of 12 nm. The modified colloidal silica contained 38 wt% silica, a sodium content (expressed as Na2O) of 0.51 wt% and had a pH of 10-11. The degree of modification was 1.7 molecules per nm2 of silica surface, measured using Sears titration. The organosilane compound used to modify the silica was (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane; - Colloidal Silica 10: non-functionalized colloidal silica with an extension of 360 m2g-1, particle size of 7 nm, which contains 30% by weight of silica, sodium content (expressed as Na2O) of 0.6% by weight and had pH 10-11; - Colloidal Silica 11: colloidal silica modified by organosilane based on colloidal silica 10 (see above). The modified colloidal silica contained 30% by weight silica, sodium content (expressed as Na2O) of 0.7% by weight and had a pH of 10-11. The degree of modification (MD) was 1.4 molecules per nm2 of silica surface, measured using Sears titration. The organosilane compound used to modify silica was (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane (60% mole) and propyltriethoxysilane (40% mole); - Colloidal Silica 12: colloidal silica modified by organosilane based on colloidal silica 1 (see above). The modified colloidal silica contained 40% by weight silica, sodium content (expressed as Na2O) of 0.3% by weight and had a pH of 10-11. The degree of modification (MD) was 1.7 molecules per nm2 of silica surface, measured using Sears titration. The organosilane compound used to modify the silica was methyltriethoxysilane; - Colloidal Silica 13: colloidal silica modified by organosilane based on colloidal silica 10 (see above). The modified colloidal silica contained 30% by weight silica, sodium content (expressed as Na2O) of 0.7% by weight and had a pH of 10-11. The degree of modification (MD) was 1.4 molecules per nm2 of silica surface, measured using Sears titration. The organosilane compound used to modify silica was (3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane (50% mole) and ureidopropyltriethoxysilane (50% mole).

[00154] Aceleradores: - Acelerador 1: silicato de sódio, fornecido em forma aquosa que possui concentração de SiO2 de 24,2% em peso e teor de sódio (expresso como Na2O) de 7,3% em peso; - Acelerador 2: silicato de potássio, fornecido em forma aquosa que possui concentração de SiO2 de 23,8% em peso e teor de potássio (expresso como K2O) de 11% em peso; - Acelerador 3: cloreto de sódio, fornecido na forma de solução aquosa a 10% em peso ou 25% em peso; - Acelerador 4: hidróxido de sódio, fornecido como solução aquosa a 10,3% em peso.[00154] Accelerators: - Accelerator 1: sodium silicate, supplied in aqueous form that has a SiO2 concentration of 24.2% by weight and a sodium content (expressed as Na2O) of 7.3% by weight; - Accelerator 2: potassium silicate, supplied in aqueous form with a SiO2 concentration of 23.8% by weight and a potassium content (expressed as K2O) of 11% by weight; - Accelerator 3: sodium chloride, supplied in the form of an aqueous solution at 10% by weight or 25% by weight; - Accelerator 4: sodium hydroxide, supplied as an aqueous solution at 10.3% by weight.

EXEMPLO 1EXAMPLE 1

[00155] Nos Exemplos abaixo, X = razão molar Si/cátion. Nos cálculos de X, sílica coloidal ou fontes de sílica coloidal funcionalizada por organossilano que contém menos de 0,2% em peso de metais alcalinos foram tratadas como se não contivessem metal alcalino.[00155] In the Examples below, X = Si/cation molar ratio. In the calculations of

[00156] A Tabela 1 exibe os resultados de experimentos de formação de géis de Sílicas Coloidais 1 a 4 que utilizaram quantidades diferentes de acelerador de silicato de potássio (Acelerador 2) a 90 °C. A temperatura foi tipicamente mais baixa que a verificada em poços de petróleo ou gás subterrâneos. TABELA 1[00156] Table 1 displays the results of experiments on the formation of Colloidal Silica gels 1 to 4 that used different amounts of potassium silicate accelerator (Accelerator 2) at 90 °C. The temperature was typically lower than that seen in underground oil or gas wells. TABLE 1

[00157] Tempos de formação de gel de sílica coloidal não organossilanizada a 90 °C: 1 Com base no peso de silicato de potássio aquoso. 2 Peso total de sílica de sílica coloidal e do acelerador. 3 Teor de potássio do silicato de potássio aquoso expresso na forma de % em peso de K2O. 4 Sem gel após vários dias.[00157] Non-organosilanized colloidal silica gel formation times at 90 °C: 1 Based on the weight of aqueous potassium silicate. 2 Total weight of colloidal silica and accelerator silica. 3 Potassium content of aqueous potassium silicate expressed as % by weight of K2O. 4 No gel after several days.

[00158] Estes experimentos demonstraram que a quantidade de acelerador afetou os tempos de formação de gel, da mesma forma que a fonte de sílica. As sílicas coloidais modificadas por alumina (Sílicas Coloidais 3 e 4) exibiram os tempos de formação de gel menores dentre os utilizados.[00158] These experiments demonstrated that the amount of accelerator affected gel formation times, in the same way as the silica source. The colloidal silicas modified by alumina (Colloidal Silicas 3 and 4) exhibited the shortest gel formation times among those used.

EXEMPLO 2EXAMPLE 2

[00159] A Tabela 2 exibe os tempos de formação de gel para duas sílicas coloidais não organossilanizadas (Sílicas Coloidais 1 e 4) sob condições de temperatura mais alta, a 120 °C na presença de Acelerador 2.[00159] Table 2 displays the gel formation times for two non-organosilanized colloidal silicas (Colloidal Silicas 1 and 4) under higher temperature conditions, at 120 ° C in the presence of Accelerator 2.

[00160] Estes resultados demonstraram alta sensibilidade aos tempos de formação de gel com alterações apenas pequenas das quantidades utilizadas de acelerador silicato de potássio.[00160] These results demonstrated high sensitivity to gel formation times with only small changes in the amounts of potassium silicate accelerator used.

TABELA 2TABLE 2

[00161] Tempos de formação de gel de sílica coloidal não organossilanizada a 120 °C: 1 Com base no peso de silicato de potássio aquoso. 2 Peso total de sílica de sílica coloidal e do acelerador. 3 Teor de potássio do silicato de potássio aquoso expresso na forma de % em peso de K2O. 4 Sem gel após sete dias. 5 Sem gel após 24 horas.[00161] Non-organosilanized colloidal silica gel formation times at 120 °C: 1 Based on the weight of aqueous potassium silicate. 2 Total weight of colloidal silica and accelerator silica. 3 Potassium content of aqueous potassium silicate expressed as % by weight of K2O. 4 No gel after seven days. 5 No gel after 24 hours.

EXEMPLO 3EXAMPLE 3

[00162] O Exemplo 2 foi repetido, exceto pelo uso de sílicas coloidais com diferentes extensões de organossilanização (Sílicas Coloidais 57 e 10-13) e um acelerador diferente (Acelerador 3) que continha cloreto de sódio. Os resultados são exibidos na Tabela 3.[00162] Example 2 was repeated, except for the use of colloidal silicas with different extents of organosilanization (Colloidal Silicas 57 and 10-13) and a different accelerator (Accelerator 3) that contained sodium chloride. The results are displayed in Table 3.

[00163] Este experimento demonstrou que os tempos de formação de gel foram afetados pela extensão de modificação de organossilano da sílica coloidal. Baixa cobertura de organossilano ainda causou a ocorrência de rápida formação de gel. O aumento da extensão de silanização permitiu atingir tempos de formação de gel mais longos. Os resultados também demonstraram que a variação da quantidade de acelerador contribuiu para atingir controle dos tempos de formação de gel e foi menos sensível que o uso de sílica coloidal não modificada.[00163] This experiment demonstrated that gel formation times were affected by the extent of organosilane modification of colloidal silica. Low organosilane coverage still caused rapid gel formation to occur. Increasing the extent of silanization allowed achieving longer gel formation times. The results also demonstrated that varying the amount of accelerator contributed to achieving control over gel formation times and was less sensitive than the use of unmodified colloidal silica.

[00164] Estes resultados também indicaram que um sal de haleto, tal como cloreto de sódio, poderá ser utilizado como acelerador. Além disso, os resultados demonstraram que poderá ser obtido maior controle das velocidades de formação de gel utilizando sílica silanizada.[00164] These results also indicated that a halide salt, such as sodium chloride, could be used as an accelerator. Furthermore, the results demonstrated that greater control of gel formation rates can be obtained using silanized silica.

[00165] Os experimentos indicaram adicionalmente que a modificação com grupos hidrofílicos tenderam a fornecer velocidades de formação de gel mais baixas que a modificação com grupos hidrofóbicos.[00165] The experiments further indicated that modification with hydrophilic groups tended to provide lower gel formation rates than modification with hydrophobic groups.

TABELA 3TABLE 3

[00166] Tempos de formação de gel de sílicas coloidais organossilanizadas a 120 °C: 1 Gel mole 2 10% em peso de solução de NaCl utilizada. 3 Formou gel à temperatura ambiente após apenas 20 minutos. 4 Formou gel rapidamente quando aquecido. 5 Peso de sílica ou cloreto de sódio, sem incluir água.[00166] Gel formation times of organosilanized colloidal silicas at 120 °C: 1 Soft gel 2 10% by weight of NaCl solution used. 3 Formed gel at room temperature after just 20 minutes. 4 It formed gel quickly when heated. 5 Weight of silica or sodium chloride, not including water.

EXEMPLO 4EXAMPLE 4

[00167] A Tabela 4 exibe os resultados de formação de gel a 120 °C para sílica coloidal organossilanizada diferente (sílica coloidal 8) na presença de silicato de sódio (Acelerador 1).[00167] Table 4 displays gel formation results at 120 ° C for different organosilanized colloidal silica (colloidal silica 8) in the presence of sodium silicate (Accelerator 1).

[00168] Estes resultados demonstraram que os tempos de formação de gel a 120 °C podem ser controlados ao longo de ampla faixa utilizando-se concentrações relativamente altas do acelerador silicato de sódio.[00168] These results demonstrated that gel formation times at 120 °C can be controlled over a wide range using relatively high concentrations of the sodium silicate accelerator.

TABELA 4TABLE 4

[00169] Tempos de formação de gel de sílica coloidal organossilanizada a 120 °C: 1 Com base no peso de silicato de sódio aquoso. 2 Peso total de sílica de sílica coloidal e do acelerador. 3 Teor de sódio do silicato de sódio aquoso expresso na forma de % em peso de Na2O.[00169] Organosilanized colloidal silica gel formation times at 120 °C: 1 Based on the weight of aqueous sodium silicate. 2 Total weight of colloidal silica and accelerator silica. 3 Sodium content of aqueous sodium silicate expressed as % by weight of Na2O.

EXEMPLO 5EXAMPLE 5

[00170] Os tempos de formação de gel de sílicas coloidais organossilanizadas com diferentes tamanhos de partículas foram avaliados a 150 °C na presença de dois aceleradores de silicato, Acelerador 1 e Acelerador 2. Os resultados são exibidos na Tabela 5.[00170] The gel formation times of organosilanized colloidal silicas with different particle sizes were evaluated at 150 °C in the presence of two silicate accelerators, Accelerator 1 and Accelerator 2. The results are displayed in Table 5.

[00171] Estes resultados demonstraram que os tempos de formação de gel podem ser controlados utilizando-se diferentes aceleradores de silicato e sílicas coloidais organossilanizadas com diferentes tamanhos de partículas. A sílica coloidal funcionalizada por organossilano com tamanho de partículas maior (Sílica Coloidal 8) apresentou grau de modificação superior e tendência a necessitar de mais acelerador para atingir a formação de gel.[00171] These results demonstrated that gel formation times can be controlled using different silicate accelerators and organosilanized colloidal silicas with different particle sizes. Colloidal silica functionalized by organosilane with larger particle size (Colloidal Silica 8) showed a higher degree of modification and tended to require more accelerator to achieve gel formation.

TABELA 5TABLE 5

[00172] Tempos de formação de gel de sílicas coloidais organossilanizadas a 150 °C: 1 Com base no peso de silicato de sódio ou potássio aquoso. 2 Peso total de sílica de sílica coloidal e do acelerador. 3 M é Na (Acelerador 1) ou K (Acelerador 2). 4 Teor de metal alcalino do silicato de metal alcalino aquoso expresso na forma de % em peso de M2O.[00172] Gel formation times of organosilanized colloidal silicas at 150 °C: 1 Based on the weight of aqueous sodium or potassium silicate. 2 Total weight of colloidal silica and accelerator silica. 3 M is Na (Accelerator 1) or K (Accelerator 2). 4 Alkali metal content of aqueous alkali metal silicate expressed as % by weight of M2O.

EXEMPLO 6EXAMPLE 6

[00173] Estudos reológicos a 150 °C foram conduzidos sobre duas composições diferentes com base na Sílica Coloidal 8, com silicato de sódio a 15 ou 17% em peso (Acelerador 1) como o acelerador. Aplicou-se taxa de corte constante de 10 s-1durante o experimento. Foram tomadas medições utilizando-se um Reômetro Grace M5600. As medições da viscosidade dependente do tempo foram tomadas durante a formação de gel das duas composições e os resultados são ilustrados na Figura 3. Na Figura 3, o algarismo de referência 1 indica os resultados para a composição que compreende 17% em peso de Acelerador 1 (com pontos de dados marcados como cruzes), enquanto o algarismo de referência 2 indica os resultados para a composição que compreende 15% em peso de Acelerador 1 (com pontos de dados marcados como losangos).[00173] Rheological studies at 150 °C were conducted on two different compositions based on Colloidal Silica 8, with 15 or 17% by weight sodium silicate (Accelerator 1) as the accelerator. A constant cutting rate of 10 s-1 was applied during the experiment. Measurements were taken using a Grace M5600 Rheometer. Time-dependent viscosity measurements were taken during gel formation of the two compositions and the results are illustrated in Figure 3. In Figure 3, the reference numeral 1 indicates the results for the composition comprising 17% by weight Accelerator 1 (with data points marked as crosses), while the reference numeral 2 indicates the results for the composition comprising 15% by weight of Accelerator 1 (with data points marked as diamonds).

[00174] Para cada composição, houve um espaço de tempo entre o início da formação de gel e, nesse momento, houve rápido aumento da viscosidade. Este é um perfil desejável para aplicações abaixo no poço, pois a composição pode ser selecionada para formação de gel no momento correto, com base na profundidade da formação subterrânea porosa. Devido ao perfil inclinado, a composição permanece relativamente móvel antes desse ponto, causando menor possibilidade de formação de gel prematura e potenciais problemas durante o bombeamento da composição para baixo no poço.[00174] For each composition, there was a period of time between the beginning of gel formation and, at that moment, there was a rapid increase in viscosity. This is a desirable profile for downhole applications as the composition can be selected to gel at the correct time based on the depth of the porous underground formation. Due to the steep profile, the composition remains relatively mobile before this point, causing less possibility of premature gel formation and potential problems when pumping the composition down the well.

[00175] Os resultados também demonstraram que, variando-se a quantidade de acelerador, o início da formação rápida de gel poderá ser controlado.[00175] The results also demonstrated that, by varying the amount of accelerator, the onset of rapid gel formation can be controlled.

EXEMPLO 7EXAMPLE 7

[00176] A Tabela 6 exibe os resultados de composições que incluíram Acelerador 1 e Sílica Coloidal 9, que é similar à Sílica Coloidal 8, mas continha nível mais alto de metal alcalino e pH mais alto. A formação de gel foi avaliada a 150 °C.[00176] Table 6 displays the results of compositions that included Accelerator 1 and Colloidal Silica 9, which is similar to Colloidal Silica 8, but contained a higher level of alkali metal and higher pH. Gel formation was evaluated at 150 °C.

TABELA 6TABLE 6

[00177] Efeitos do teor de cátions sobre os tempos de formação de gel de sílica coloidal organossilanizada a 150 °C: 1 Com base no peso de silicato de sódio ou potássio aquoso. 2 Peso total de sílica de sílica coloidal e do acelerador. 3 Teor de sódio do silicato de sódio aquoso expresso na forma de % em peso de Na2O.[00177] Effects of cation content on organosilanized colloidal silica gel formation times at 150 °C: 1 Based on the weight of aqueous sodium or potassium silicate. 2 Total weight of colloidal silica and accelerator silica. 3 Sodium content of aqueous sodium silicate expressed as % by weight of Na2O.

[00178] Os resultados demonstraram que as composições funcionaram efetivamente, mesmo quando o pH inicial da sol de sílica foi diferente, tal como em comparação com os resultados exibidos nas Tabelas 4 e 5.[00178] The results demonstrated that the compositions worked effectively, even when the initial pH of the silica sol was different, as compared to the results shown in Tables 4 and 5.

EXEMPLO 8EXAMPLE 8

[00179] Estes experimentos foram baseados em composições que continham Sílica Coloidal 8 ou 9 e hidróxido de sódio como o acelerador (Acelerador 4) a 150 °C. Os resultados são exibidos na Tabela 7 abaixo.[00179] These experiments were based on compositions containing Colloidal Silica 8 or 9 and sodium hydroxide as the accelerator (Accelerator 4) at 150 °C. The results are displayed in Table 7 below.

TABELA 7TABLE 7

[00180] Efeitos de hidróxido como acelerador a 150 °C: 1 Com base no peso de silicato de sódio ou potássio aquoso. 2 Peso total de sílica de sílica coloidal e do acelerador. 3 Teor de sódio do silicato de sódio aquoso expresso na forma de % em peso de Na2O.[00180] Effects of hydroxide as an accelerator at 150 °C: 1 Based on the weight of aqueous sodium or potassium silicate. 2 Total weight of colloidal silica and accelerator silica. 3 Sodium content of aqueous sodium silicate expressed as % by weight of Na2O.

[00181] Estes resultados demonstraram que um hidróxido, tal como hidróxido de sódio, poderá também funcionar como acelerador eficiente, mesmo à temperatura mais alta de 150 °C.[00181] These results demonstrated that a hydroxide, such as sodium hydroxide, could also function as an efficient accelerator, even at the highest temperature of 150 °C.

EXEMPLO 9EXAMPLE 9 TESTE DE FORMAÇÃO DE GEL ESTÁTICA:STATIC GEL FORMATION TEST:

[00182] Testes de formação de gel estática foram realizados em tubos de ensaio de vidro e a formação de gel foi estimada por meio de observação visual. Em testes de formação de gel estática típicos, tubos de ensaio de vidro foram cheios com uma mistura de sílica coloidal modificada e uma solução de silicato de sódio até cerca da metade do volume total disponível no interior do tubo de ensaio de vidro. O tubo de vidro foi mantido à temperatura ambiente ou colocado em forno previamente aquecido à temperatura de teste (por exemplo, 93 °C ou 149 °C). Quando colocados em forno previamente aquecido, os tubos foram retirados periodicamente para observação. O tempo de formação de gel foi estimado como sendo o tempo decorrido para que a mistura atinja um ponto no qual o gel formado não se moveu quando o tubo de vidro foi virado de cabeça para baixo (o que poderá ser interpretado como o gel perdendo a capacidade de fluxo). A Tabela 8 exibe os tempos de formação de gel observados para sílica coloidal modificada por organossilano e sílica coloidal padrão (não modificada). A sílica coloidal modificada foi Sílica Coloidal 8 descrita acima. Utilizou-se uma solução de silicato de sódio como acelerador nesses sistemas. Soluções de silicato de sódio típicas utilizadas no teste de formação de gel estática apresentaram as características a seguir: potencial de hidrogênio (pH) de 11,27, gravidade específica de 1,359, 26,1% em peso de dióxido de silício (SiO2), 8,40% em peso de óxido de sódio (Na2O), razão molar entre dióxido de silício e óxido de sódio (SiO2/Na2O) de 3,21 e 36 ppm de ferro (Fe).[00182] Static gel formation tests were performed in glass test tubes and gel formation was estimated through visual observation. In typical static gel formation tests, glass test tubes were filled with a mixture of modified colloidal silica and a sodium silicate solution to about half of the total volume available inside the glass test tube. The glass tube was kept at room temperature or placed in an oven previously heated to the test temperature (e.g., 93 °C or 149 °C). When placed in a previously heated oven, the tubes were periodically removed for observation. Gel formation time was estimated as the time elapsed for the mixture to reach a point at which the formed gel did not move when the glass tube was turned upside down (which could be interpreted as the gel losing its strength). flow capacity). Table 8 displays the observed gel formation times for organosilane-modified colloidal silica and standard (unmodified) colloidal silica. The modified colloidal silica was Colloidal Silica 8 described above. A sodium silicate solution was used as an accelerator in these systems. Typical sodium silicate solutions used in the static gel formation test showed the following characteristics: hydrogen potential (pH) of 11.27, specific gravity of 1.359, 26.1 wt% silicon dioxide (SiO2), 8.40% by weight of sodium oxide (Na2O), molar ratio between silicon dioxide and sodium oxide (SiO2/Na2O) of 3.21 and 36 ppm iron (Fe).

TABELA 8TABLE 8

[00183] Tempo de formação de gel sob diferentes temperaturas: 1 Sílica coloidal não modificada. 2 Sílica coloidal modificada por organossilano.[00183] Gel formation time under different temperatures: 1 Unmodified colloidal silica. 2 Colloidal silica modified by organosilane.

[00184] Conforme exibido na Tabela 8, o tempo de formação de gel a 148 °C foi de cerca de quatro horas para a composição de sílica coloidal funcionalizada por organossilano em comparação com a composição que continha a sílica coloidal não funcionalizada, que formou gel quase imediatamente. O tempo de formação de gel a 93 °C para a sílica coloidal não modificada foi de cerca de seis horas.[00184] As shown in Table 8, the gel formation time at 148 ° C was about four hours for the organosilane-functionalized colloidal silica composition compared to the composition containing the non-functionalized colloidal silica, which formed gel almost immediately. The gel formation time at 93 °C for unmodified colloidal silica was about six hours.

EXEMPLO 10EXAMPLE 10 TESTE DE VISCOSIDADE:VISCOSITY TEST:

[00185] O teste de viscosidade foi outro método utilizado para obter informações sobre tempos de formação de gel e o comportamento de formação de gel de fluidos com base em sílica coloidal sob condições de alta pressão e alta temperatura (HPHT). As composições foram preparadas por meio da mistura de 85% em peso ou 87% em peso de Sílica Coloidal 8 descrita acima com silicato de sódio líquido mediante agitação. A solução de silicato de sódio típica utilizada no teste de viscosidade foi idêntica ao silicato de sódio utilizado no teste de formação de gel estática. A mistura foi realizada à temperatura ambiente e a composição foi aquecida em seguida em um copo de amostra de reômetro pressurizado até temperatura definida sob taxa de corte de 10 s-1. Foram conduzidos testes de reômetro de mapa com fluidos com base em sílica coloidal sob temperaturas definidas de 134 °C, 148 °C e 156 °C. As temperaturas foram similares a temperaturas abaixo no poço em orifícios de poços como poços de gás. A viscosidade foi medida durante os testes de viscosidade utilizando-se um viscômetro/reômetro e a viscosidade foi monitorada em função do tempo. O tempo de formação de gel foi estimado como sendo o tempo decorrido para aumento significativo da viscosidade da mistura, tal como aumento da viscosidade de pelo menos 10%, pelo menos 15%, pelo menos 20%, pelo menos 25%, pelo menos 30%, pelo menos 40%, pelo menos 50% ou mais de 50% em comparação com a viscosidade da mistura no início do teste. Para plotagem que exibe medições da viscosidade em comparação com o tempo de mistura de sílica coloidal e silicato de sódio, o tempo de formação de gel poderá ser estimado como o tempo decorrido para atingir o ponto de inflexão da curva tempo-viscosidade. Os tempos de formação de gel para as diferentes formulações utilizadas nessas temperaturas são exibidos na Tabela 9.[00185] Viscosity testing was another method used to obtain information about gel formation times and the gel formation behavior of colloidal silica-based fluids under high pressure and high temperature (HPHT) conditions. The compositions were prepared by mixing 85% by weight or 87% by weight of Colloidal Silica 8 described above with liquid sodium silicate by stirring. The typical sodium silicate solution used in the viscosity test was identical to the sodium silicate used in the static gel formation test. Mixing was carried out at room temperature and the composition was then heated in a pressurized rheometer sample cup to the defined temperature under a cutting rate of 10 s-1. Map rheometer tests were conducted with colloidal silica-based fluids under defined temperatures of 134 °C, 148 °C and 156 °C. Temperatures were similar to downhole temperatures in wellbores such as gas wells. Viscosity was measured during viscosity tests using a viscometer/rheometer and viscosity was monitored as a function of time. Gel formation time was estimated as the time elapsed for a significant increase in the viscosity of the mixture, such as an increase in viscosity of at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30 %, at least 40%, at least 50% or more than 50% compared to the viscosity of the mixture at the beginning of the test. For plots that display viscosity measurements compared to the mixing time of colloidal silica and sodium silicate, the gel formation time can be estimated as the time elapsed to reach the inflection point of the time-viscosity curve. Gel formation times for the different formulations used at these temperatures are shown in Table 9.

TABELA 9TABLE 9

[00186] Tempo de formação de gel sob diversas temperaturas de teste: [00186] Gel formation time under various test temperatures:

[00187] Como demonstra a Tabela 9, o tempo de formação de gel variou com a temperatura e as concentrações da sílica coloidal modificada e do acelerador de silicato de sódio.[00187] As shown in Table 9, the gel formation time varied with the temperature and concentrations of the modified colloidal silica and sodium silicate accelerator.

EXEMPLO 11EXAMPLE 11 TESTE DE INUNDAÇÃO DE NÚCLEO:CORE FLOOD TEST:

[00188] Foram analisadas a capacidade de injeção e a estabilidade a longo prazo dos sistemas de gel no interior dos poros. Foram realizados testes de inundação de núcleos utilizando batoques de núcleo de calcário com porosidade de 24% e permeabilidade à salmoura de 400 miliDarcy (mD) e a composição que contém Sílica Coloidal 8. Atingiu-se estado estável inicial por meio do bombeamento de cerca de 50 volumes de poros como fluxo prévio antes do tratamento químico utilizando a composição. A queda de pressão inicial foi de cerca de 1 psi (0,07 bar) sob velocidade de fluxo constante de 1 cm3/min. Isso foi seguido pelo estágio principal de tratamento de fechamento de água.[00188] The injection capacity and long-term stability of the gel systems inside the pores were analyzed. Core flooding tests were carried out using limestone core plugs with porosity of 24% and brine permeability of 400 milliDarcy (mD) and the composition containing Colloidal Silica 8. An initial stable state was reached by pumping ca. 50 pore volumes as pre-flow before chemical treatment using the composition. The initial pressure drop was about 1 psi (0.07 bar) under constant flow velocity of 1 cm3/min. This was followed by the main water shut-off treatment stage.

[00189] Para medir a capacidade de injeção da composição antes da aplicação de campo, foram conduzidos dois testes de fluxo no núcleo. No primeiro teste de núcleo, não se utilizou estabilizante de argila (sal de cloreto) com a composição. A Figura 4A exibe a queda de pressão e o número de volumes de poros durante a injeção de fluxo prévio e tratamento de fechamento de água. Durante a injeção química, observou-se aumento de pressão significativo de 340 psi (23,4 bar) após a injeção de cinco volumes de poros. O aumento pode ser atribuído ao inchaço da argila.[00189] To measure the injection capacity of the composition prior to field application, two core flow tests were conducted. In the first core test, no clay stabilizer (chloride salt) was used with the composition. Figure 4A displays the pressure drop and number of pore volumes during preflow injection and water shut-off treatment. During chemical injection, a significant pressure increase of 340 psi (23.4 bar) was observed after injecting five pore volumes. The increase can be attributed to the swelling of the clay.

[00190] No segundo teste de núcleo, estabilizante de argila e tensoativo (mistura de álcoois e compostos de amônio quaternário) foram adicionados para evitar inchaço de argila e aumentar a capacidade de injeção da composição. Os resultados do segundo teste de núcleo exibiram aumento significativo da capacidade de injeção durante o tratamento químico quando o estabilizante de argila e o tensoativo foram adicionados ao estágio principal do tratamento. Ao todo, foram injetados sete volumes de poros com pouco aumento da pressão de injeção (7 psi/0,5 bar) em comparação com o primeiro teste de núcleo. Após a injeção do estágio principal, o fluxo foi fechado para cura.[00190] In the second core test, clay stabilizer and surfactant (mixture of alcohols and quaternary ammonium compounds) were added to prevent clay swelling and increase the injection capacity of the composition. The results of the second core test exhibited a significant increase in injection capacity during chemical treatment when clay stabilizer and surfactant were added to the main treatment stage. In total, seven pore volumes were injected with little increase in injection pressure (7 psi/0.5 bar) compared to the first core test. After core stage injection, the flow was closed for curing.

EXEMPLO 12EXAMPLE 12 TESTE DE RESISTÊNCIA (EXPERIMENTO SOB PRESSÃO CONSTANTE DE LONGA DURAÇÃO):RESISTANCE TEST (LONG-TERM CONSTANT PRESSURE EXPERIMENT):

[00191] Após tempo de cura de 72 horas, a salmoura da formação foi injetada em um processo pós-injeção para determinar a eficiência de fechamento do tratamento químico, medindo-se a pressão diferencial ao longo do núcleo conforme exibido na Figura 4B. Em um experimento de pressão constante de longa duração típico, foi injetada uma salmoura de formação através de uma tampa do núcleo utilizando-se uma bomba em velocidade de fluxo constante de 1 milímetro por minuto (ml/min) e foi medido o diferencial de pressão ao longo da tampa do núcleo ao longo de todo o processo de injeção. Quando a pressão sobre a tampa do núcleo atingiu pressão desejada, a bomba foi definida em modo de pressão constante e foram medidas a pressão diferencial e a velocidade de fluxo. A bomba foi mantida em operação por vários dias para determinar a eficiência de fechamento. Ausência de redução de pressão e ausência de efluentes indicaram que o meio poroso (a tampa do núcleo após tratamento químico) foi totalmente fechado. A salmoura de formação continha a composição a seguir: 50.500 miligramas por litro (mg/l) de íons de sódio, 24.300 mg/l de íons de cálcio, 891 mg/l de íons de magnésio, 732 mg/l de íons de sulfato, 123.000 mg/l de íons de cloreto e 22 mg/l de íons de bicarbonato. Em seguida à pós-injeção, iniciou-se um teste de resistência e a pressão diferencial foi mantida a 800 psi (55,2 bar) por 3,5 horas e, em seguida, mantida a 300 psi (20,7 bar) por três horas. A pressão diferencial foi mantida em seguida a cerca de 500 psid (34,5 bar-d) por cerca de 380 horas com vazamento mínimo através da tampa de núcleo tratada. A velocidade de vazamento média medida durante esse período foi de 0,0018 cm3/min. Após quinze dias a 148 °C, foi conduzido segundo teste de estabilidade sob alta pressão para determinar a pressão de manutenção da tampa química. Para o segundo teste de estabilidade sob alta pressão, a bomba utilizada para fornecer pressão foi comutada de modo de pressão constante para modo de fluxo constante e a pressão aplicada sobre a tampa do núcleo atingiu 2400 psi (166 bar). A bomba foi comutada de volta para o modo de pressão constante e a média da queda de pressão foi de cerca de 2300 psid (159 bar-d) sem evidência de fluxo através da amostra de tampa.[00191] After a curing time of 72 hours, the formation brine was injected into a post-injection process to determine the closing efficiency of the chemical treatment, measuring the differential pressure across the core as shown in Figure 4B. In a typical long-term constant pressure experiment, a formation brine was injected through a core cap using a pump at a constant flow rate of 1 millimeter per minute (ml/min) and the pressure differential was measured. along the core cap throughout the entire injection process. When the pressure on the core cap reached the desired pressure, the pump was set to constant pressure mode and the differential pressure and flow velocity were measured. The pump was kept in operation for several days to determine shutoff efficiency. Absence of pressure reduction and absence of effluents indicated that the porous medium (the core cover after chemical treatment) was completely closed. The formation brine contained the following composition: 50,500 milligrams per liter (mg/l) sodium ions, 24,300 mg/l calcium ions, 891 mg/l magnesium ions, 732 mg/l sulfate ions , 123,000 mg/l of chloride ions and 22 mg/l of bicarbonate ions. Following post-injection, a stress test began and the differential pressure was maintained at 800 psi (55.2 bar) for 3.5 hours and then maintained at 300 psi (20.7 bar) for three hours. The differential pressure was then maintained at about 500 psid (34.5 bar-d) for about 380 hours with minimal leakage through the treated core cap. The average leak velocity measured during this period was 0.0018 cm3/min. After fifteen days at 148 °C, a second high pressure stability test was conducted to determine the maintenance pressure of the chemical cap. For the second high pressure stability test, the pump used to supply pressure was switched from constant pressure mode to constant flow mode and the pressure applied to the core cover reached 2400 psi (166 bar). The pump was switched back to constant pressure mode and the pressure drop averaged about 2300 psid (159 bar-d) with no evidence of flow through the cap sample.

[00192] Foram descritas, portanto, realizações específicas do objeto. Outras realizações encontram-se dentro do escopo das reivindicações.[00192] Specific realizations of the object were therefore described. Other embodiments are within the scope of the claims.

Claims (43)

1. COMPOSIÇÃO GELIFICADA, caracterizada por compreender: - sílica coloidal modificada, em que pelo menos uma parte dos grupos de silanol na superfície de uma sílica coloidal não modificada é substituída por uma porção organossilano; e - um acelerador que é um sal orgânico ou inorgânico que compreende um ou mais cátions; em que a razão molar entre sílica e cátion (X) da composição gelificada é definida pela equação: em que o valor de X é de 8 a 50, Nsílica é a quantidade total de moles de sílica na composição gelificada, Ncátions é a quantidade total de moles de cátions na composição gelificada, e Z é a carga do cátion; e em que a composição gelificada está presente em uma zona subterrânea.1. GELLIFIED COMPOSITION, characterized by comprising: - modified colloidal silica, in which at least part of the silanol groups on the surface of an unmodified colloidal silica is replaced by an organosilane portion; and - an accelerator which is an organic or inorganic salt comprising one or more cations; where the molar ratio between silica and cation (X) of the gelled composition is defined by the equation: where the value of and wherein the gelled composition is present in an underground zone. 2. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela porção organossilano compreender um átomo de silício ligado a um, dois ou três grupos R1por uma ligação direta Si-C, e em que: - cada R1é independentemente selecionado a partir do grupo que consiste em i) alquila, ii) epóxi alquila, iii) alquenila, iv) arila, v) heteroarila, vi) alquilarila C1-6, e vii) alquil-heteroarila C1-6, qualquer um dos quais é opcionalmente substituído por um ou mais grupos selecionados a partir de ER2, isocianato e isocianurato; - E é ausente ou um grupo ligante selecionado a partir do grupo que consiste em -O-, -S-, -OC(O)-, -C(O)-, -C(O)O-, -C(O)OC(O)-, -N(R3)-, -N(R3)C(O)-, -N(R3)C(O)N(R3)-, e -C(O)N(R3)-; - R2é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, F, Cl, Br, alquila, alquenila, arila, heteroarila, alquilarila C1-3 e alquil- heteroarila C1-3, e é opcionalmente substituído por um ou mais grupos selecionados a partir do grupo que consiste em hidroxila, F, Cl, Br, epóxi, -OR3 e -N(R3)2; e - R3é H ou alquila C1-6.2. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that the organosilane portion comprises a silicon atom linked to one, two or three R1 groups by a direct Si-C bond, and in which: - each R1 is independently selected from the group that consists of i) alkyl, ii) epoxy alkyl, iii) alkenyl, iv) aryl, v) heteroaryl, vi) C1-6 alkylaryl, and vii) C1-6 alkylheteroaryl, any of which is optionally substituted by one or more groups selected from ER2, isocyanate and isocyanurate; - E is absent or a linking group selected from the group consisting of -O-, -S-, -OC(O)-, -C(O)-, -C(O)O-, -C(O )OC(O)-, -N(R3)-, -N(R3)C(O)-, -N(R3)C(O)N(R3)-, and -C(O)N(R3) -; - R2 is selected from the group consisting of hydrogen, F, Cl, Br, alkyl, alkenyl, aryl, heteroaryl, C1-3 alkylaryl and C1-3 alkyl heteroaryl, and is optionally substituted by one or more groups selected from from the group consisting of hydroxyl, F, Cl, Br, epoxy, -OR3 and -N(R3)2; and - R3 is H or C1-6 alkyl. 3. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo R1ser uma porção hidrofílica ou que se torna hidrofílica após hidrólise.3. COMPOSITION, according to claim 2, characterized in that R1 is a hydrophilic moiety or that becomes hydrophilic after hydrolysis. 4. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo R1compreender um membro selecionado a partir do grupo que consiste em carboxila, éster, epóxi, acilóxi, cetona, aldeído, (meta)acrilóxi, amido, hidroxila, tiol, amino, ureido, isocianato e isocianurato.4. COMPOSITION, according to claim 3, characterized in that R1 comprises a member selected from the group consisting of carboxyl, ester, epoxy, acyloxy, ketone, aldehyde, (meth)acryloxy, starch, hydroxyl, thiol, amino, ureido , isocyanate and isocyanurate. 5. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por R1compreender um grupo epóxi ou um ou mais grupos hidroxila.5. COMPOSITION, according to claim 2, characterized in that R1 comprises an epoxy group or one or more hydroxyl groups. 6. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por R1 compreender um substituinte ER2, em que E é -O- e R2é selecionado a partir do grupo que consiste em epóxi alquila C1-8, epóxi alquila C1-8 substituída e uma alquila substituída por hidroxila.6. COMPOSITION, according to claim 5, characterized in that R1 comprises a substituent ER2, wherein E is -O- and R2 is selected from the group consisting of epoxy C1-8 alkyl, substituted epoxy C1-8 alkyl and a alkyl substituted by hydroxyl. 7. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por R1ser um grupo hidrofílico compreendendo pelo menos um heteroátomo selecionado a partir de O e N, e compreendendo não mais de três grupos alquileno (CH2) consecutivos.7. COMPOSITION, according to claim 2, characterized in that R1 is a hydrophilic group comprising at least one heteroatom selected from O and N, and comprising no more than three consecutive alkylene groups (CH2). 8. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por R1ser selecionado a partir do grupo que consiste em 3- glicidoxipropila, 2,3-di-hidroxipropoxipropila, 2,3-di-hidroxipropila e 2,3-di- hidroxipropoxipropila.8. COMPOSITION, according to claim 7, characterized in that R1 is selected from the group consisting of 3-glycidoxypropyl, 2,3-dihydroxypropoxypropyl, 2,3-dihydroxypropyl and 2,3-dihydroxypropoxypropyl. 9. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pela sílica coloidal modificada ser preparada por meio de contato da sílica coloidal não modificada com um reagente organossilano, em que o reagente organossilano é selecionado a partir do grupo que consiste em um composto que possui a fórmula T4-ySi— [R1]y, um siloxano que possui a fórmula [R1]bT3-bSi{-O-SiT2-c [R1]c}a-O-SiT3-b [R1]b, e um dissilazano que possui a fórmula { [R1]bT3-bSi}2-NH, em que: - y é de 1 a 3; - cada a é independentemente de 0 a 5; - cada b é independentemente de 1 a 3; - c é 1 ou 2; e - cada T é independentemente selecionado a partir do grupo que consiste em haleto, hidroxila, alcóxi C1-6, e haloalcóxi C1-6.9. COMPOSITION, according to claim 2, characterized in that modified colloidal silica is prepared by contacting unmodified colloidal silica with an organosilane reagent, wherein the organosilane reagent is selected from the group consisting of a compound having the formula T4-ySi— [R1]y, a siloxane that has the formula [R1]bT3-bSi{-O-SiT2-c [R1]c}a-O-SiT3-b [R1]b, and a disilazane that has the formula { [R1]bT3-bSi}2-NH, where: - y is from 1 to 3; - each a is independently from 0 to 5; - each b is independently from 1 to 3; - c is 1 or 2; and - each T is independently selected from the group consisting of halide, hydroxyl, C1-6 alkoxy, and C1-6 haloalkoxy. 10. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo grau de modificação na superfície (DM) da sílica coloidal modificada por organossilano ser definido pela equação: em que DM é de 0,8 a 4 moléculas por nm2, A é a constante de Avogadro, Norganossilano é o número de moles de reagente organossilano utilizado, Ssílica é a extensão da sílica na sílica coloidal, em m2g-1, e Msílica é a massa de sílica na sílica coloidal, em gramas.10. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that the degree of modification on the surface (DM) of the colloidal silica modified by organosilane is defined by the equation: where DM is 0.8 to 4 molecules per nm2, A is Avogadro's constant, Norganosilane is the number of moles of organosilane reagent used, Silica is the extent of silica in colloidal silica, in m2g-1, and Msilica is the mass of silica in colloidal silica, in grams. 11. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo DM ser de 1 a 4.11. COMPOSITION, according to claim 10, characterized in that the DM is from 1 to 4. 12. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo DM ser de 1 a 2.12. COMPOSITION, according to claim 10, characterized in that the DM is 1 to 2. 13. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo X estar dentro de uma faixa selecionada a partir do grupo que consiste em de 8 a 25, 8 a 20, 10 a 50, 10 a 25 ou 10 a 20.13. COMPOSITION according to claim 1, characterized in that X is within a range selected from the group consisting of 8 to 25, 8 to 20, 10 to 50, 10 to 25 or 10 to 20. 14. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo acelerador compreender um ou mais membros selecionados a partir do grupo que consiste em haletos, silicatos, sulfatos, nitratos, carbonatos, carboxilatos, oxalatos, sulfetos e hidróxidos.14. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that the accelerator comprises one or more members selected from the group consisting of halides, silicates, sulfates, nitrates, carbonates, carboxylates, oxalates, sulfides and hydroxides. 15. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo acelerador compreender pelo menos um hidróxido e pelo menos um silicato.15. COMPOSITION, according to claim 14, characterized in that the accelerator comprises at least one hydroxide and at least one silicate. 16. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por um cátion dos um ou mais cátions do acelerador ser selecionado a partir do grupo que consiste em íons de metais alcalinos, íons de metais alcalino-terrosos, íons de hidrogênio, íons de amônio, íons de organoamônio primários, íons de organoamônio secundários, íons de organoamônio terciários e íons de organoamônio quaternários.16. COMPOSITION according to claim 1, characterized in that a cation of the one or more cations of the accelerator is selected from the group consisting of alkali metal ions, alkaline earth metal ions, hydrogen ions, ammonium ions , primary organoammonium ions, secondary organoammonium ions, tertiary organoammonium ions and quaternary organoammonium ions. 17. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por um cátion dos um ou mais cátions do acelerador ser monovalente.17. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that a cation of the one or more cations of the accelerator is monovalent. 18. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo cátion monovalente ser um cátion de metal alcalino.18. COMPOSITION, according to claim 17, characterized in that the monovalent cation is an alkali metal cation. 19. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo cátion monovalente ser um cátion de sódio.19. COMPOSITION, according to claim 18, characterized in that the monovalent cation is a sodium cation. 20. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo cátion monovalente ser um cátion de potássio.20. COMPOSITION, according to claim 18, characterized in that the monovalent cation is a potassium cation. 21. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo acelerador ser selecionado a partir do grupo que consiste em silicato de sódio, silicato de potássio, cloreto de sódio, e hidróxido de sódio.21. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that the accelerator is selected from the group consisting of sodium silicate, potassium silicate, sodium chloride, and sodium hydroxide. 22. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo pH da composição ser de 6 a 11.22. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that the pH of the composition is 6 to 11. 23. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo pH ser de 9 a 11.23. COMPOSITION, according to claim 22, characterized in that the pH is 9 to 11. 24. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo acelerador estar presente em uma quantidade de 1 a 30% em peso da composição.24. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that the accelerator is present in an amount of 1 to 30% by weight of the composition. 25. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo teor de sílica da composição ser de 3 a 55% em peso da sílica não modificada.25. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that the silica content of the composition is 3 to 55% by weight of unmodified silica. 26. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo acelerador estar presente em quantidade de 1 a 30% em peso da composição e o teor de sílica da composição ser de 3 a 55% em peso da sílica não modificada.26. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that the accelerator is present in an amount of 1 to 30% by weight of the composition and the silica content of the composition is 3 to 55% by weight of unmodified silica. 27. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo acelerador causar ou facilitar reação entre as partículas de sílica coloidal modificadas na composição, o que resulta na formação da composição gelificada.27. COMPOSITION, according to claim 1, characterized in that the accelerator causes or facilitates a reaction between the colloidal silica particles modified in the composition, which results in the formation of the gelled composition. 28. COMPOSIÇÃO, conforme definida na reivindicação 1, caracterizada por compreender: - sílica coloidal modificada, em que pelo menos uma parte dos grupos de silanol na superfície de uma sílica coloidal não modificada é substituída por uma porção organossilano; e - um acelerador que é um sal orgânico ou inorgânico que compreende um ou mais cátions; em que a razão molar entre sílica e cátion (X) da composição é definida pela equação: em que o valor de X é de 8 a 50, Nsílica é a quantidade total de moles de sílica na composição, Ncátions é a quantidade total de moles de cátions na composição, e Z é a carga do cátion; e em que a composição está presente em uma zona subterrânea e possui um tempo de formação gel de 1 a 48 horas a uma temperatura de 90 °C a 200 °C.28. COMPOSITION, as defined in claim 1, characterized by comprising: - modified colloidal silica, in which at least part of the silanol groups on the surface of an unmodified colloidal silica is replaced by an organosilane portion; and - an accelerator which is an organic or inorganic salt comprising one or more cations; where the molar ratio between silica and cation (X) of the composition is defined by the equation: where the value of and wherein the composition is present in an underground zone and has a gel formation time of 1 to 48 hours at a temperature of 90 °C to 200 °C. 29. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pela porção organossilano compreender um átomo de silício ligado a um, dois ou três grupos R1por uma ligação direta Si-C; em que - cada R1é independentemente selecionado a partir do grupo que consiste em i) alquila, ii) epóxi alquila, iii) alquenila, iv) arila, v) heteroarila, vi) alquilarila C1-6, e vii) alquil-heteroarila C1-6, qualquer um dos quais é opcionalmente substituído por um ou mais grupos selecionados a partir de ER2, isocianato e isocianurato; - E é ausente ou um grupo ligante selecionado a partir do grupo que consiste em -O-, -S-, -OC(O)-, -C(O)-, -C(O)O-, -C(O)OC(O)-, -N(R3)-, -N(R3)C(O)-, -N(R3)C(O)N(R3)-, e -C(O)N(R3)-; - R2é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, F, Cl, Br, alquila, alquenila, arila, heteroarila, alquilarila C1-3 e alquil- heteroarila C1-3, e é opcionalmente substituído por um ou mais grupos selecionados a partir do grupo que consiste em hidroxila, F, Cl, Br, epóxi, -OR3 e -N(R3)2; e - R3é H ou alquila C1-6.29. COMPOSITION, according to claim 28, characterized in that the organosilane portion comprises a silicon atom linked to one, two or three R1 groups by a direct Si-C bond; wherein - each R1 is independently selected from the group consisting of i) alkyl, ii) epoxy alkyl, iii) alkenyl, iv) aryl, v) heteroaryl, vi) C1-6 alkylaryl, and vii) C1-alkylheteroaryl 6, any of which is optionally substituted by one or more groups selected from ER2, isocyanate and isocyanurate; - E is absent or a linking group selected from the group consisting of -O-, -S-, -OC(O)-, -C(O)-, -C(O)O-, -C(O )OC(O)-, -N(R3)-, -N(R3)C(O)-, -N(R3)C(O)N(R3)-, and -C(O)N(R3) -; - R2 is selected from the group consisting of hydrogen, F, Cl, Br, alkyl, alkenyl, aryl, heteroaryl, C1-3 alkylaryl and C1-3 alkyl heteroaryl, and is optionally substituted by one or more groups selected from from the group consisting of hydroxyl, F, Cl, Br, epoxy, -OR3 and -N(R3)2; and - R3 is H or C1-6 alkyl. 30. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 29, caracterizada pelo R1ser uma porção hidrofílica ou que se torna hidrofílica após hidrólise.30. COMPOSITION, according to claim 29, characterized in that R1 is a hydrophilic moiety or that becomes hydrophilic after hydrolysis. 31. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 30, caracterizada pelo R1compreender um membro selecionado a partir do grupo que consiste em carboxila, éster, epóxi, acilóxi, cetona, aldeído, (meta)acrilóxi, amido, hidroxila, tiol, amino, ureido, isocianato e isocianurato.31. COMPOSITION, according to claim 30, characterized in that R1 comprises a member selected from the group consisting of carboxyl, ester, epoxy, acyloxy, ketone, aldehyde, (meth)acryloxy, starch, hydroxyl, thiol, amino, ureido , isocyanate and isocyanurate. 32. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 29, caracterizada por R1compreender um grupo epóxi ou um ou mais grupos hidroxila.32. COMPOSITION, according to claim 29, characterized in that R1 comprises an epoxy group or one or more hydroxyl groups. 33. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 32, caracterizada por R1 compreender um substituinte ER2, em que E é -O- e R2 é selecionado a partir do grupo que consiste em epóxi alquila C1-8, epóxi alquila C1-8 substituída e uma alquila substituída por hidroxila.33. COMPOSITION, according to claim 32, characterized in that R1 comprises a substituent ER2, wherein E is -O- and R2 is selected from the group consisting of epoxy C1-8 alkyl, substituted epoxy C1-8 alkyl and an alkyl substituted by hydroxyl. 34. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 29, caracterizada por R1ser um grupo hidrofílico compreendendo pelo menos um heteroátomo selecionado a partir de O e N, e compreendendo não mais de três grupos alquileno (CH2) consecutivos.34. COMPOSITION, according to claim 29, characterized in that R1 is a hydrophilic group comprising at least one heteroatom selected from O and N, and comprising no more than three consecutive alkylene groups (CH2). 35. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 34, caracterizada por R1ser selecionado a partir do grupo que consiste em 3- glicidoxipropila, 2,3-di-hidroxipropoxipropila, 2,3-di-hidroxipropila e 2,3-di- hidroxipropoxipropila.35. COMPOSITION, according to claim 34, characterized in that R1 is selected from the group consisting of 3-glycidoxypropyl, 2,3-dihydroxypropoxypropyl, 2,3-dihydroxypropyl and 2,3-dihydroxypropoxypropyl. 36. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 29, caracterizada pela sílica coloidal modificada ser preparada por meio de contato da sílica coloidal não modificada com um reagente organossilano, em que o reagente organossilano é selecionado a partir do grupo que consiste em um composto que possui a fórmula T4-ySi— [R1]y, um siloxano que possui a fórmula [R1]bT3-bSi{-O-SiT2-c [R1]c}a-O-SiT3-b [R1]b, e um dissilazano que possui a fórmula { [R1]bT3-bSi}2-NH, em que: - y é de 1 a 3; - cada a é independentemente de 0 a 5; - cada b é independentemente de 1 a 3; - c é 1 ou 2; e - cada T é independentemente selecionado a partir do grupo que consiste em haleto, hidroxila, alcóxi C1-6, e haloalcóxi C1-6.36. COMPOSITION, according to claim 29, characterized in that the modified colloidal silica is prepared by contacting the unmodified colloidal silica with an organosilane reagent, wherein the organosilane reagent is selected from the group consisting of a compound having the formula T4-ySi— [R1]y, a siloxane that has the formula [R1]bT3-bSi{-O-SiT2-c [R1]c}a-O-SiT3-b [R1]b, and a disilazane that has the formula { [R1]bT3-bSi}2-NH, where: - y is from 1 to 3; - each a is independently from 0 to 5; - each b is independently from 1 to 3; - c is 1 or 2; and - each T is independently selected from the group consisting of halide, hydroxyl, C1-6 alkoxy, and C1-6 haloalkoxy. 37. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo acelerador compreender um ou mais membros selecionados a partir do grupo que consiste em haletos, silicatos, sulfatos, nitratos, carbonatos, carboxilatos, oxalatos, sulfetos e hidróxidos.37. COMPOSITION, according to claim 28, characterized in that the accelerator comprises one or more members selected from the group consisting of halides, silicates, sulfates, nitrates, carbonates, carboxylates, oxalates, sulfides and hydroxides. 38. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada por um cátion dos um ou mais cátions do acelerador ser selecionado a partir do grupo que consiste em íons de metais alcalinos, íons de metais alcalino-terrosos, íons de hidrogênio, íons de amônio, íons de organoamônio primários, íons de organoamônio secundários, íons de organoamônio terciários e íons de organoamônio quaternários.38. COMPOSITION according to claim 28, characterized in that a cation of the one or more cations of the accelerator is selected from the group consisting of alkali metal ions, alkaline earth metal ions, hydrogen ions, ammonium ions , primary organoammonium ions, secondary organoammonium ions, tertiary organoammonium ions and quaternary organoammonium ions. 39. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada por um cátion dos um ou mais cátions do acelerador ser monovalente.39. COMPOSITION, according to claim 28, characterized in that a cation of the one or more accelerator cations is monovalent. 40. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo acelerador ser selecionado a partir do grupo que consiste em silicato de sódio, silicato de potássio, cloreto de sódio, e hidróxido de sódio.40. COMPOSITION, according to claim 28, characterized in that the accelerator is selected from the group consisting of sodium silicate, potassium silicate, sodium chloride, and sodium hydroxide. 41. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo acelerador estar presente em uma quantidade de 1 a 30% em peso da composição.41. COMPOSITION, according to claim 28, characterized in that the accelerator is present in an amount of 1 to 30% by weight of the composition. 42. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo teor de sílica da composição ser de 3 a 55% em peso da sílica não modificada.42. COMPOSITION, according to claim 28, characterized in that the silica content of the composition is 3 to 55% by weight of unmodified silica. 43. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo acelerador estar presente em quantidade de 1 a 30% em peso da composição e o teor de sílica da composição ser de 3 a 55% em peso da sílica não modificada.43. COMPOSITION, according to claim 28, characterized in that the accelerator is present in an amount of 1 to 30% by weight of the composition and the silica content of the composition is 3 to 55% by weight of unmodified silica.
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