BRPI0302601B1 - método para formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea penetrada por um furo de poço e consolidar partículas de sustentação na mesma, e, composição de resina endurecível para revestir partículas de sustentação e que endurece por calor - Google Patents
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Abstract
"método para formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea penetrada por um furo de poço e consolidar partículas de sustentação na mesma, e, composição de resina endurecível para revestir partículas de sustentação e que endurece por calor". são providos métodos e composições aperfeiçoados para consolidar sustentação em fraturas subterrâneas. de acordo com um método da invenção, as partículas de sustentação, revestidas com uma composição de resina de álcool furfurílico, são misturadas com um fluido de fraturamento líquido transformado em gel e o fluido de fraturamento é bombeado para dentro de uma zona subterrânea. o fluido de fraturamento forma uma ou mais fraturas na zona subterrânea e deposita nelas as partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina. em seguida, a composição de resina endurecível das partículas de sustentação é permitida endurecer por calor e consolidar as partículas de sustentação dentro dos pacotes permeáveis, resistentes à degradação química e térmica.
Description
“MÉTODO PARA FORMAR UMA OU MAIS FRATURAS EM UMA ZONA SUBTERRÂNEA PENETRADA POR UM FURO DE POÇO E CONSOLIDAR PARTÍCULAS DE SUSTENTAÇÃO NA MESMA, E, COMPOSIÇÃO DE RESINA ENDURECÍVEL PARA REVESTIR PARTÍCULAS DE SUSTENTAÇÃO E QUE ENDURECE POR CALOR” FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção A presente invenção refere-se a métodos de formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea de alta temperatura e consolidar partículas de sustentação ali. 2. Descrição da Técnica Anterior Os poços de produção de hidrocarbonetos são com ffeqüência estimulados por tratamentos de fraturamento hidráulico. No fraturamento hidráulico, um fluido de fraturamento viscoso, que também funciona como um fluido portador, é bombeado dentro de uma zona subterrânea a ser fraturada em uma velocidade e pressão de modo que uma ou mais fraturas sejam formadas na zona. As partículas de sustentação, p. ex., areia peneirada, para sustentar as fraturas abertas, são suspensas dentro do fluido de fraturamento, a fim de que as partículas de sustentação sejam depositadas nas fraturas, quando o fluido de fraturamento é rompido. Isto é, um rompedor de viscosidade é incluído no fluido de fraturamento, por meio do que o fluido reverte para um fluido fino, que é retomado para a superfície. As partículas de sustentação, depositadas nas fraturas, funcionam para impedir que as fraturas fechem, a fim de que canais condutivos sejam formados, através dos quais hidrocarbonetos produzidos possam facilmente fluir. A fim de impedir o subseqüente fluxo de retomo das partículas de sustentação, bem como de finos soltos ou incompetentes, com os fluidos produzidos da zona subterrânea, as partículas de sustentação têm até gora sido revestidas com uma composição de resina endurecível, que é endurece e consolida as partículas de sustentação da zona. Entretanto, quando a zona subterrânea tem uma temperatura acima de cerca de 191°C, a composição de resina endurecida e os pacotes de partículas de sustentação permeáveis, consolidados com ela, rapidamente se deterioram, o que permite que as partículas de sustentação e os finos de formação fluam de volta com os fluidos de formação produzidos. O retomo das partículas de sustentação e dos finos de formação são muito prejudiciais pelo fato de que eles erodem os artigos metálicos, obstruem tubulações e vasos e causam avaria a válvulas, instrumentos e outros equipamentos de produção.
Outro problema encontrado no uso das composições de resina endurecíveis anteriores, para revestir partículas de sustentação, é que a composição de resina endurecível ou seus componentes têm tido curtas vidas em prateleira. Além disso, os componentes de composição de resina endurecível têm, até agora, tido baixos pontos de vaporização instantânea, isto é, pontos de vaporização instantânea de cerca de 16°C ou abaixo, tomando-os de utilização muito perigosa. Além disso, quando as composições de resina endurecível ou seus componentes têm sido armazenados em temperaturas ambientes, as composições ou componentes têm endurecido rapidamente, tomando-os inadequados para uso.
Assim, há necessidade de métodos de consolidar as partículas de sustentação dentro das fraturas subterrâneas, por meio dos quais os pacotes permeáveis das partículas de sustentação consolidadas formadas sejam resistentes à degradação química e térmica em altas temperaturas, isto é, temperaturas acima de 191°C. Ademais, há necessidade de composições de resina endurecível e/ou componentes delas, que tenham longas vidas em prateleira e elevados pontos de vaporização instantânea.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção provê métodos e composições para consolidar sustentação dentro das fraturas formadas em zonas subterrâneas de elevada temperatura, que satisfazem as necessidades descritas acima e superam as deficiências da técnica anterior. As composições de resina endurecíveis desta invenção são endurecidas pelo calor e consolidam as partículas de sustentação revestidas por resina em temperaturas acima de 93 °C em pacotes permeáveis e resistentes à degradação térmica, que não permitem refluxo da sustentação e a produção de finos de formação com os fluidos de formação.
Um método da presente invenção, para formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea tendo uma temperatura acima de cerca de 93°C penetrada por um furo de poço e consolidando partículas de sustentação nelas, consiste das seguintes etapas. São providas partículas de sustentação, revestidas com uma composição de resina endurecível. A composição de resina endurecível consiste de resina de álcool furfurílico, álcool furfurílico, um solvente para a resina, um agente de acoplamento silano, opcionalmente, um éster hidrolisável para romper as películas de fluido de ffaturamento em forma de gel das partículas de sustentação e um tensoativo para facilitar o revestimento da resina das partículas de sustentação e para fazer com que a resina flua para os pontos de contato entre partículas de sustentação revestidas adjacentes. Um fluido de ffaturamento de líquido em forma de gel é também provido, que é bombeado para dentro da zona subterrânea, para formar uma ou mais fraturas e para depositar as partículas de sustentação nelas. As partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível, são misturadas com o fluido de ffaturamento sendo bombeado, por meio do que as partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível, são suspensas nele. Quando as partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível, tiverem sido depositadas dentro de uma ou mais fraturas formadas, o bombeamento do fluido de ffaturamento e da mistura de partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível com o fluido de ffaturamento, é terminado.
Em seguida, a composição de resina endurecível, das partículas de sustentação revestidas com a composição de resina, é permitida endurecer por calor e consolidar as partículas de sustentação dentro de um ou mais pacotes permeáveis resistentes à degradação química e térmica.
Outro método desta invenção, para formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea penetrada por um furo de poço e consolidar partículas de sustentação, a zona subterrânea tendo uma temperatura acima de cerca de 93 °C, consiste das seguintes etapas. Uma composição de resina endurecível líquida é provida, consistindo de resina de álcool furfurílico, álcool furfurílico e solvente de etileno glicol butil éter para a resina, um agente de acoplamento de n-beta-(aminoetil)-gama-aminopropiltrimetoxissilano, opcionalmente, uma mistura de dimetilglu-tarato, e ésteres de dimetiladipato e dimetilsuccinato e um tensoativo de Cj2-C22 alquil fosfato. São também providos uma fonte de partículas de sustentação secas e um fluido de ffaturamento líquido transformado em gel, consistindo de água e um agente de geleificação selecionado do grupo consistindo de goma guar, derivados de goma guar e derivados de celulose. O fluido de ffaturamento líquido transformado em gel é bombeado para dentro da zona subterrânea, para formar a uma ou mais fraturas nela e para colocar nela as partículas de sustentação nelas. A composição de resina endurecível é revestida sobre as partículas de sustentação secas, transportadas de sua fonte, para formar as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível. As partículas de sustentação, revestidas por composição de resina endurecível, são misturadas com 0 fluido de ffaturamento bombeado para dentro da zona subterrânea, por meio do que as partículas de sustentação, revestidas por composição de resina endurecível, são suspensas ali. Quando as partículas de sustentação, revestidas por composição de resina endurecível, tiverem sido colocadas dentro da uma ou mais ffaturas formadas na zona subterrânea, o bombeamento do fluido de ffaturamento transformado em gel, do revestimento da composição de resina endurecível das partículas de sustentação secas e da mistura das partículas de sustentação, revestidas por composição de resina endurecível, formadas com o fluido de ffaturamento, é terminado. Em seguida, a composição de resina endurecível, das partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível, é permitida endurecer por calor e consolidar as partículas de sustentação dentro de um ou mais pacotes permeáveis, resistentes à degradação química e térmica.
Os objetivos, aspectos e vantagens da presente invenção serão prontamente evidentes àqueles hábeis na técnica por meio da leitura da descrição das versões preferidas que seguem.
DESCRIÇÃO DAS VERSÕES PREFERIDAS A presente invenção provê métodos de formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea penetrada por um furo de poço e consolidar partículas de sustentação ali, a zona subterrânea tendo uma temperatura acima de cerca de 93°C, compreendendo as seguintes etapas. São também providas partículas de sustentação, revestidas com uma composição de resina endurecível, consistindo de resina de álcool furfiirílico, álcool furfurílico, um solvente para a resina, um agente de acoplamento silano, opcionalmente um éster hidrolisável para romper as películas de fluido de ffaturamento transformadas em gel, das partículas de sustentação e um tensoativo para facilitar o revestimento da resina das partículas de sustentação e para fazer com que a resina flua para os pontos de contato entre as partículas de sustentação revestidas de resina adjacentes. Um fluido de ffaturamento líquido transformado em gel é também fornecido. O fluido de ffaturamento líquido transformado em gel é bombeado para dentro da zona subterrânea, para formar a uma ou mais ffaturas e para depositar na mesma as partículas de sustentação. As partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível, são misturadas com o fluido de ffaturamento bombeado para dentro da zona subterrânea, por meio do que as partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível, são suspensas ali. Quando as partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível, tiverem sido depositadas na uma ou mais fraturas, o bombeamento do fluido de ffaturamento líquido transformado em gel e da mistura das partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível com o fluido de fraturamento, é terminado. Em seguida, a composição de resina endurecível, das partículas de sustentação revestidas por composição de resina, é permitida endurecer por calor e consolidar as partículas de sustentação dentro de um ou mais pacotes permeáveis, resistentes à degradação química e térmica.
As partículas de sustentação, utilizadas de acordo com a presente invenção, são geralmente de um tamanho de modo que os sólidos particulados de formação, que migram com os fluidos produzidos, são impedidos de serem produzidos pela zona subterrânea. Várias espécies de partículas de sustentação podem ser utilizadas, incluindo areia peneirada, bauxita, materiais cerâmicos, materiais de vidro, cascas de nozes, contas poliméricas e similares. Geralmente, as partículas de sustentação têm um tamanho na faixa de malha de cerca de 2 a cerca de 400, Série de Peneiras U.S. O sustentador preferido é areia peneirada, tendo um tamanho de partícula na faixa de malha de cerca de 10 a cerca de 70, Série de Peneiras U.S. As faixas de distribuição de tamanho de partículas de areia preferidas são uma ou mais de malha 10-20, malha 20 - 40, malha 40 - 60 ou malha 50 - 70, dependendo do tamanho e distribuição dos sólidos de formação particulares a serem selecionados pelas partículas de sustentação consolidadas.
As resinas de álcool furfiirílico são prontamente disponíveis em numerosas fontes comerciais. Por exemplo, resina de álcool furfiirílico adequada é comercialmente disponível na Durez Corporation sob a designação comercial “Durez 33682®. Por meio de cura por calor em uma zona subterrânea, a resina de álcool furfiirílico forma uma massa insolúvel, que altamente resistente a ataque químico e degradação térmica, isto é, a resina curada resiste à degradação térmica em temperaturas até 371°C. A resina de álcool furfurílico está geralmente presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de cerca de 40% a cerca de 75% em peso da composição e, mais preferivelmente, em uma quantidade de cerca de 55% a cerca de 65%. O álcool furfurílico está geralmente presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de cerca de 1% a cerca de 20 % em peso da composição e, mais preferivelmente, em uma quantidade de cerca de 5% a cerca de 15%.
Exemplos de solventes para a resina de álcool furfurílico, que têm pontos de vaporização instantânea acima de cerca de 52°C e podem ser utilizadas, incluem mas não são limitadas a dipropileno glicol metil éter, dipropileno glicol dimetil éter, dietilenoglicol metil éter, etilenoglicol butil éter, dietilenoglicol butil éter, dimetil formamida, propileno carbonato, butil acetato, furfuril acetato, d’limoneno e ésteres metílicos do ácido graxo. Destes, o etilenoglicol butil éter é preferido. O solvente é incluído na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de cerca de 10% a cerca de 40% e, mais preferivelmente, em uma quantidade de cerca de 15% a cerca de 30%.
Exemplos de agentes de acoplamento silano, que podem ser utilizados na composição de resina endurecível, incluem mas não são limitados a N-2-(aminoetil)-3-aminopropiltrimetoxissilano, 3-glicidoxopropiltrimetoxissilano e n-beta-(aminoetil)-gama-aminopropiltri-metoxissilano. Destes, o n-beta-(aminoetil)-gama-aminopropiltrimeto-xissilano é preferido. O agente de acoplamento silano é incluído na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de cerca de 0,1% a cerca de 3% em peso da composição e, mais preferivelmente, em uma quantidade de cerca de 0,5% a cerca de 2%.
Exemplos de ésteres hidrolisáveis, que podem opcionalmente ser incluídos na composição de resina endurecível, incluem mas não são limitados a uma mistura de dimetilglutarato, dimetiladipato e dimetilsuccinato, sorbitol, catecol, dimetiltiolato, metil salicilato, dimetilsuccinato e terbutilidroperóxido. Destes, uma mistura de dimetilglutarato, dimetiladipato e dimetilsuccinato é preferida. O éster hidrolisável está incluído na composição de resina endurecível líquida em uma quantidade na faixa de cerca de 0% a cerca de 3 % em peso da composição e, mais preferivelmente, em uma quantidade de cerca de 1,5%.
Bissulfato de sódio encapsulado pode, opcionalmente, ser usado como um substituto para os ésteres hidrolisáveis. O bissulfato de sódio encapsulado, na quantidade variando de 1% a 15% em peso da composição de resina, é misturado com a lama de sustentação durante o revestimento da mistura de resina no sustentador. O bissulfato de sódio deve ser encapsulado para minimizar sua liberação e interação com o fluido de fraturamento líquido transformado em gel durante o bombeamento do fluido de fraturamento e sustentador dentro da zona subterrânea. Sem encapsulação, o bissulfato de sódio decompõe prematuramente o fluido de fraturamento e faz com que o sustentador sedimente-se, o que é indesejável durante o tratamento de fraturamento.
Tensoativos para facilitar o revestimento da resina nas partículas de sustentação e para fazer com que a resina flua para os pontos de contato entre as partículas de sustentação revestidas de resina adjacentes, utilizadas na composição de resina endurecível, incluem mas não são limitados a tensoativos de éster de nonil fenol fosfato etoxilado, misturas de um ou mais tensoativos catiônicos e um ou mais tensoativos não-iônicos e um tensoativo de C12-C22 alquil fosfonato. Destes, um tensoativo de C12-C22 fosfonato é preferido. O tensoativo ou tensoativos utilizados são incluídos na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de cerca de 1% a cerca de 15% em peso da composição e, mais preferivelmente, em uma quantidade de cerca de 5% a cerca de 10%.
Outro método aperfeiçoado de formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea penetrada por um furo de poço e consolidar partículas de sustentação ali, a zona subterrânea tendo uma temperatura acima de cerca de 93°C, consiste das seguintes etapas. Uma composição de resina endurecível líquida é provida consistindo de resina de álcool furfurílico, álcool furfurílico e solvente de etileno glicol butil éter para a resina, um agente de acoplamento de n-beta-(aminoetil)-gama-aminopropiltrimetoxissilano, opcionalmente uma mistura de dimetilglutarato, dimetiladipato e dimetilsuccinato, ésteres e um tensoativo de Ci2-C22 alquil fosfato. São também providos uma fonte de partículas de sustentação secas e um fluido de fraturamento líquido transformado em gel. O fluido de ffaturamento líquido transformado em gel consiste de água e um agente de geleificação selecionado do grupo consistindo de goma guar, derivados de goma guar e derivados de celulose. O fluido de ffaturamento líquido transformado em gel é bombeado para dentro da formação subterrânea, para formar a uma ou mais fraturas nela e para colocar nelas partículas de sustentação. A composição de resina endurecível é revestida nas partículas de sustentação secas transportadas de sua fonte para formar as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível. As partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível são misturadas com o fluido de fraturamento sendo bombeado, por meio do que as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível são suspensas ali. Quando as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível tiverem sido colocadas dentro da uma ou mais fraturas pelo fluido de fraturamento, o bombeamento do fluido de fraturamento, do revestimento da composição de resina endurecível das partículas de sustentação secas e da mistura das partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível, formadas com o fluido de fraturamento, é terminado. Em seguida, a composição de resina endurecível, das partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível, é permitida endurecer por calor e consolidar as partículas de sustentação em um ou mais pacotes permeáveis resistentes à degradação térmica. A resina de álcool furíurílico, o álcool furfurílico, o solvente, o agente de acoplamento silano, a mistura de éster hidrolisável e o tensoativo, que compõem a composição de resina endurecível líquida, estão presentes na composição nas mesmas quantidades descritas acima. A água do fluido de fraturamento líquido transformado em gel é selecionada do grupo consistindo de água doce e água salgada. O termo “água salgada” é usado aqui para significar soluções de sal insaturadas e soluções de sal saturadas, incluindo salmouras e água do mar. O agente de geleificação do fluido de fraturamento está geralmente presente em uma quantidade na faixa de cerca de 0,1% a cerca de 2% em peso de água dele e, mais preferivelmente, em uma quantidade de cerca de 0,2% a cerca de 1%. O fluido de fraturamento líquido transformado em gel pode incluir um agente de reticulação para aumentar a viscosidade do fluido de fraturamento. Exemplos de agentes de reticulação incluem mas não são limitados a boratos de metal alcalino, bórax, ácido bórico e compostos capazes de liberar íons de metal multivalentes em soluções aquosas. Quando usado o agente de reticulação é incluído no fluido de fraturamento em uma quantidade na faixa de cerca de 0,01% a cerca de 2 % em peso de água dele e, mais preferivelmente, em uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 1%. O fluido de fraturamento geralmente também inclui um rompedor de viscosidade retardado, que funciona para reduzir a viscosidade do fluido de fraturamento e fazer com que as partículas de sustentação revestidas por composição de resina, suspensas no fluido de fraturamento, sejam depositadas dentro das fraturas. Exemplos de rompedores de viscosidade retardados,que podem ser utilizados, incluem mas não são limitados a metal alcalino e persulfatos de amônio, que são retardados por serem encapsulados em um material que libera lentamente o rompedor, cloritos de metal alcalino, hipocloritos de metal alcalino e hipoclorito de cálcio. Quando usado, o rompedor de viscosidade retardado é incluído no fluido de fraturamento em uma quantidade na faixa de cerca de 1% a cerca de 5 % em peso de água dele. A composição de resina endurecível desta invenção, para revestir partículas de sustentação e que endurece pelo calor, é basicamente compreendida de uma resina de álcool furfurílico, álcool furfurílico, um solvente para a resina, tendo um ponto de vaporização instantânea de cerca de 52°C, um agente de acoplamento silano, opcionalmente um éster hidrolisável para romper as películas de fluido de fraturamento transformadas em gel e um tensoativo para facilitar o revestimento da composição de resina endurecível nas partículas de sustentação e para fazer com que a composição de resina endurecível flua para os pontos de contato entre as partículas de sustentação revestidas por resina adjacentes. A resina de álcool furfurílico, o álcool furfurílico, o solvente, o agente de acoplamento silano, o éster hidrolisável e o tensoativo são como descritos acima, com relação aos métodos desta invenção e estão presentes na composição de resina endurecível nas quantidades dadas acima. A composição de resina endurecível desta invenção pode ser armazenada em temperaturas ambientes por longos períodos de tempo, sem endurecer ou de outro modo deteriorar.
Um método aperfeiçoado desta invenção, para formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea penetrada por um furo de poço e consolidar partículas de sustentação ali, a zona subterrânea tendo uma temperatura acima de cerca de 93°C, consiste das etapas de: (a) prover partículas de sustentação revestidas com uma composição de resina endurecível consistindo de resina de álcool furfurílico, álcool furfurílico, um solvente para a resina, um agente de acoplamento silano e um tensoativo para facilitar o revestimento da resina nas partículas de sustentação e para fazer com que a resina flua para os pontos de contato entre partículas de sustentação revestidas por resina adjacentes; (b) prover um fluido de ffaturamento líquido transformado em gel; (c) bombear o fluido de ffaturamento líquido transformado em gel para dentro da zona subterrânea, para formar a uma ou mais fraturas e para depositar as partículas de sustentação nelas; (d) misturar as partículas de sustentação revestidas com a composição de resina endurecível com o fluido de fraturamento bombeado de acordo com a etapa (c) por meio do que as partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível, são suspensas ali; (e) terminar as etapas (c) e (d) quando as partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível, tiverem sido depositadas na uma ou mais fraturas; e (f) permitir que a composição de resina endurecível, das partículas de sustentação revestidas por composição de resina, endureça pelo calor e consolidem as partículas de sustentação em um ou mais pacotes permeáveis resistentes à degradação química e térmica.
Outro método aperfeiçoado da presente invenção, para formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea penetrada por um furo de poço e consolidar as partículas de sustentação nelas, a zona subterrânea tendo uma temperatura acima de cerca de 93°C, consiste das etapas de: (a) prover uma composição de resina endurecível líquida consistindo de resina de álcool furfurílico, álcool furfurílico, um solvente de etileno glicol butil éter para a resina tendo um ponto de vaporização instantânea acima de cerca de 52°C, um agente de acoplamento de n-beta-(aminoetil)-gama-aminopropiltrimetoxissilano e um tensoativo e um tensoativo de C12-C22 alquil fosfato; (b) prover uma fonte de partículas de sustentação secas; (c) prover um fluido de ffaturamento líquido transformado em gel, consistindo de água e um agente de geleificação selecionado do grupo consistindo de goma guar, derivados de goma guar e derivados de celulose; (d) bombear o fluido de ffaturamento líquido transformado em gel para dentro da zona subterrânea, para formar a uma ou mais fraturas na mesma para colocar as partículas de sustentação ali; (e) revestir a composição de resina endurecível nas partículas de sustentação secas, transportadas de sua fonte, para formar as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível; (f) misturar as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível da etapa (e) com o fluido de ffaturamento bombeado de acordo com a etapa (d), por meio do que as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível são suspensas ali; (g) terminar as etapas (d), (e) e (f) quando as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível tiverem sido colocadas na uma ou mais ffaturas; e (h) permitir que a composição de resina endurecível das partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível endureça por calor e consolide as partículas de sustentação dentro de um ou mais pacotes permeáveis, resistentes à degradação química e térmica.
Uma composição de resina endurecível desta invenção, para revestir partículas de sustentação, compreende: uma resina endurecível, consistindo de resina de álcool furfurílico; álcool furfurílico, um solvente para a resina tendo um ponto de vaporização instantânea de cerca de 52°C; um agente de acoplamento silano; e um tensoativo para facilitar o revestimento da composição de resina endurecível nas partículas de sustentação e para fazer com que a composição de resina endurecível flua para os pontos de contato entre partículas de sustentação revestidas por resina adjacentes. A fim de ilustrar mais os métodos e composições desta invenção, são fornecidos os seguintes exemplos: Exemplo 1 Resina de álcool furfurílico (“Durez 33682®”), obtida da Durez Corporation, foi misturada com 1% de um agente de acoplamento silano e 5% em peso de um tensoativo de alquil fosfato da resina de álcool furfurílico. A viscosidade da mistura de resina foi monitorada com o tempo em temperatura ambiente e a 52°C em um forno, usando-se um viscosímetro Brookfield DV-II e eixo No. 3. A temperatura de 52°C foi selecionada para simular a temperatura de armazenagem em um armazém durante os meses de verão. A Tabela I mostra as viscosidades registradas das misturas de resina em diferentes períodos de tempo. Os resultados indicam que as viscosidades das misturas de resina permaneceram substancialmente imutadas com o tempo, mesmo em temperatura mais elevada.
TABELAI
Exemplo 2 Teste de Consolidação - Efeito do Tempo de Cura e Temperatura 300 g de sustentador de bauxita, malha 20/40, foram revestidos secos com 9,0 ml da mistura de resina (3 % em peso de sustentador) antes da mistura em 360 ml de fluido de ffaturamento baseado em carboximetilidroxipropil guar. A lama de sustentação revestida de resina foi então colocada em um banho quente, para trazer a temperatura da lama para 82°C. Enquanto agitando, 0,72 ml de um rompedor oxidante (2 gal/Mgal) e 0,126 ml de reticulador de zircônio (0,35 gal/Mgal) foram adicionados à lama. O conteúdo foi agitado continuamente a 82°C por uma hora para simular o efeito do bombeamento. A lama foi então acondicionada dentro de câmaras de latão. Os pacotes de sustentador foram curados em um forno em diferentes períodos de cura, variando de 3 horas a 7 dias e em temperaturas variando de 121°C a 177°C, sem aplicar tensão de fechamento nos pacotes de sustentador. Após cada duração de cura, as câmaras de latão, contendo os pacotes de sustentador, foram removidas do fomo e permitidas esfriar até a temperatura ambiente. Núcleos foram obtidos dos pacotes de sustentação consolidados para medições de resistência compressiva não confinada (UCS) em temperatura ambiente. A Tabela II mostra os valores UCS dos núcleos de sustentação consolidados. Os resultados indicam que as resistências compressivas não confinadas dos pacotes de sustentação aumentam com o tempo de cura e começam a nivelar-se após 24 h de tempo de cura. A resina misturada do teste da Série II continha bissulfato de sódio encapsulado.
TABELA II
Assim, a presente invenção é bem adaptada para atingir os objetivos e vantagens mencionados, bem como aqueles que são inerentes a ela. Embora numerosas mudanças possam ser feitas por aqueles hábeis na técnica, tais mudanças são englobadas dentro do espírito desta invenção, como definido pelas reivindicações anexas.
REIVINDICAÇÕES
Claims (49)
1. Método para formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea penetrada por um furo de poço e consolidar partículas de sustentação na mesma, a zona subterrânea lendo uma temperatura acima de 93°C, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (a) prover partículas de sustentação revestidas com uma composição de resina endurecível consistindo de resina de álcool furfurílico, álcool furfurílico, um solvente para a resina, um agente de acoplamento silano e um tensoativo para facilitar o revestimento da resina nas partículas de sustentação e para fazer com que a resina flua para os pontos de contato entre partículas de sustentação revestidas por resina adjacentes; (b) prover um fluido de fraturamento líquido transformado em gel; (c) misturar as partículas de sustentação revestidas com a composição de resina endurecível com o fluido de fraturamento por meio do que as partículas de sustentação revestidas com a composição de resina endurecível são ali suspensas; (d) bombear o fluido de fraturamento líquido transformado em gel para dentro da zona subterrânea, paia formar a uma ou mais fraturas e para depositar as partículas de sustentação nelas; (e) terminar as etapas (c) e (d) quando as partículas de sustentação, revestidas com a composição de resina endurecível, tiverem sido depositadas na uma ou mais fraturas; e, (f) permitir que a composição de resina endurecível, das partículas de sustentação revesti das por composição de resina, endureça pelo calor e consolidem as partículas de sustentação em um ou mais pacotes permeáveis resistentes à degradação química e térmica.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina de álcool furfurílico está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 40% a 75% em peso da composição.
3. Método de acordo com a reivindicação I, caracterizado pelo fato de que o álcool furfurílico está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 1 % a 20%.
4. Método de acordo com a reivindicação 1* caracterizado pelo fato de que o solvente para a resina da composição de resina endurecível é selecionado do grupo consistindo de dipropileno glicol medi éter, dipropileno glicol dimetil éter, dietileno glicol metil éter, etileno glicol butil éter. dielileno glicol butil éter, dimetil formamida, carbonato de propileno, butil acetato, furfuril acetato, dlimoneno e metil ésteres do ácido graxo.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente para a resina da composição de resina endurecível é etileno glicol butil éter.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente para a resina está presente na composição de resina endurecível cm uma quantidade na faixa dc 10 a 40% cm peso da composição.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de acoplamento si lano da composição de resina endurecível é selecionado do grupo consistindo de N-2-(aminoetil)-3-aminopropiltrimetoxissilano, 3-glicidoxipropil-trimetoxissilano e n-beta-(aminoetil)-gama-aminopropiltri-metoxissilano.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de acoplamento silano da composição de resina endurecível é n-beta-(aminoetil)-gama-aminopropiltrimetoxissilano.
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de acoplamento silano está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 0, l % a 3% em peso da composição.
10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um éster hidrolisável para romper as películas de fluído de fraturamento transformadas em gel de ditas partículas de sustentação.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o éster hidrolisável é selecionado do grupo consistindo de uma mistura de dimetilglutarato, dimetiladipato e dimetilsuccinato, sorbitol, catecol, dimetiltiolato, metil salicilato, dimetilsuccinato e terbutilidroperóxido.
12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o éster hidrolisável é uma mistura de dimetilglutarato, dimetiladipato e dimetilsuccinato.
13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o éster hidrolisável está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 0% a 3%.
14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensoativo, para facilitar o revestimento da resina nas partículas de sustentação e para fazer com que a resina flua para os pontos de contato entre partículas de sustentação revestidas por resina adjacentes da composição de resina endurecível, é selecionado do grupo consistindo de um éster de nonil fenol fosfato etoxilado, misturas de um ou mais tensoativos catiônicos e um ou mais tensoativos não-iônicos e um tensoativo de Q2-C22 alquil fosfonato.
15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensoativo, para facilitar o revestimento das partículas de sustentação e para fazer com que a resina flua para os pontos de contato entre partículas de sustentação revestidas por resina adjacentes, da composição de resina endurecível, é um tensoativo de C12-C22 alquil fosfonato.
16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensoativo está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 1% a 15% em peso da composição.
17. Método para formar uma ou mais fraturas em uma zona subterrânea penetrada por um furo de poço e consolidar partículas de sustentação na mesma, a zona subterrânea tendo uma temperatura acima de 93°C, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (a) prover uma composição de resina endurecível líquida consistindo de resina de álcool furfurílico, álcool furfurílico, um solvente de etileno glicol butil éter para a resina, um agente de acoplamento de n-beta-(aminoetil)-gama-aminopropiltrimetoxissilano e um tensoativo de C12-C22 alquil fosfato; (b) prover uma fonte de partículas de sustentação secas; (c) prover um fluido de fraturamento líquido transformado em gel, consistindo de água e um agente de geleificação selecionado do grupo consistindo de goma guar, derivados de goma guar e derivados de celulose; (d) revestir a composição de resina endurecível nas partículas de sustentação secas, transportadas de sua fonte, para formar as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível; (e) misturar as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível da etapa (d) com o fluido de fraturamento por meio do que as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível são ali suspensas; (f) bombear o fluido de fraturamento líquido transformado em gel para dentro da zona subterrânea, para formar a uma ou mais fraturas na mesma e para colocar as partículas de sustentação na mesma; (g) terminar as etapas (d), (e) e (f) quando as partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível tiverem sido colocadas na uma ou mais fraturas; e, (h) permitir que a composição de resina endurecível das partículas de sustentação revestidas por composição de resina endurecível endureça por calor e consolide as partículas de sustentação dentro de um ou mais pacotes permeáveis, resistentes à degradação por corrosão e térmica.
18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a resina de álcool furfurílico está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 55% a 65% em peso da composição.
19. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o álcool furfurüico está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 1% a 20%.
20. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o solvente para a resina está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 15% a 30% em peso da composição.
21. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o agente de acoplamento silano está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 0,5% a 2% em peso da composição.
22. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender ainda um éster hidrolisável para romper as películas de fluido de fraturamento transformadas em gel das partículas de sustentação.
23. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o éster hidrolisável é selecionado do grupo consistindo de uma mistura de dimetilglutarato, dimetiladipato e dimetilsuccinato, sorbitol, catecol, dimetiltiolato, metil salicilato, dimetilsuccinato e terbutilidroperóxido.
24. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o éster hidrolisável é uma mistura de dimetilglutarato, dimetiladipato e dimetilsuccinato.
25. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o éster hidrolisável está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 0% a 3%.
26. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o tensoativo está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 5% a 10% em peso da composição.
27. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que as partículas de sustentação são constituídas de areia peneirada.
28. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a água do fluido de fraturamento líquido transformado em gel é selecionada do grupo consistindo de água doce e água salgada.
29. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o agente de geleificação está presente no fluido de fraturamento em uma quantidade na faixa de 0,2% a 1% em peso dele.
30. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o fluido de fraturamento líquido transformado em gel compreende ainda um agente de reticulação selecionado do grupo consistindo de boratos de metal alcalino, bórax, ácido bórico e compostos capazes de liberar íons de metal multivalentes em soluções aquosas.
31. Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o agente de reticulação está presente no fluido de fraturamento em uma quantidade na faixa de 0,1% a 1% em peso de água dele.
32. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o fluido de fraturamento líquido transformado em gel compreender um rompedor de viscosidade retardado, selecionado do grupo consistindo de persulfatos de metal alcalino e persulfatos de amônio, que são retardados por serem encapsulados em um material que lentamente libera dito rompedor, cloritos de metal alcalino, hipocloritos de metal alcalino e hipocloritos de cálcio.
33. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o rompedor de viscosidade retardado está presente no fluido de fraturamento em uma quantidade na faixa de 1% a 5% em peso de água dele.
34. Composição de resina endurecível para revestir partículas de sustentação e que endurece por calor, caracterizada pelo fato compreender: uma resina endurecível, consistindo de resina de álcool furfurílico; álcool furfurílico; um solvente para a resina tendo um ponto de vaporização instantânea acima de 52°C; um agente de acoplamento silano; e, um tensoativo para facilitar o revestimento da composição de resina endurecível nas partículas de sustentação e para fazer com que a composição de resina endurecível flua para os pontos de contato entre partículas de sustentação revestidas por resina adjacentes.
35. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que a resina de álcool furfurílico está presente em uma quantidade na faixa de 40¾ a 75% em peso da composição.
36. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que o álcool furfurílico está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 1 % a 20%.
37. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que o solvente para a resina, tendo um ponto de vaporização instantânea acima de 52°C, é selecionado do grupo consistindo de dipropileno glicol metil éter, dipropilenoglicol dimetil éter, dimetil formamida, dietileno glicol metil éter, etileno glicol butil éter, dietileno glicol butil éter, carbonato de propileno, acetato de butila, acetato de furfurila, dMimoncno e ésteres metílicos do aço graxo.
38. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que o solvente para a resina, tendo um ponto de vaporização instantânea acima de 52°C, é etileno glicol butil éter.
39. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que o solvente para a resina, tendo um ponto de vaporização instantânea acima de 52°C, está presente em uma quantidade na faixa de 10% a 40% em peso da composição.
40. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que o agente de acoplamento silano é selecionado do grupo consistindo de N-2-(aminoetil)-3-aminopropiltrimetoxissilano, 3-glicidoxipropii ltrimetoxissilano e n-beta-(aminoetil>gama-aminopropiltrimetoxissilano.
41. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato dito agente de acoplamento silano é n-beta-(ammoetil)-gama- aminopropiltrimetoxissilano.
42. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que o agente de acoplamento silano está presente na composição de resina endurecível líquida em uma quantidade na faixa de 0,1% a 3% em peso da composição.
43. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de compreender ainda um éster hidrolisável para romper as películas de fluido de fraturamento transformadas em gel das partículas de sustentação.
44. Composição de acordo com a reivindicação 43, caracterizada pelo fato dito éster hidrolisável é selecionado do grupo consistindo de uma mistura de dimetilglutarato, dimetiladipato e dimetilsuccinato, sorbitol, catecol, dimetiltiolato, metil salicilato, dimetilsuccinato e teicbutilidroperóxido.
45. Composição de acordo com a reivindicação 43, caracterizada pelo fato de que o éster hidrolisável é uma mistura de dimetilglutarato, dimetiladipato e dimetilsuccinato.
46. Composição de acordo com a reivindicação 43, caracterizada pelo fato de que o éster hidrolisável está presente na composição de resina endurecível em uma quantidade na faixa de 0% a 3%.
47. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que o tensoativo compreender pelo menos um membro selecionado do grupo consistindo de um éster de nonil fenol fosfato etoxilado, misturas de um ou mais tensoativos catiônicos e um ou mais tensoativos não iônicos e um tensoativo de C12-C22 alquil fosfonato.
48. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato de que o tensoativo consistir de um tensoativo de Cí2-C22 alquil fosfonato.
49. Composição de acordo com a reivindicação 34, caracterizada pelo fato dito tensoativo está presente em uma quantidade na faixa de 5% a 10% em peso da composição.
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