BRPI0419196B1 - fluidos para perfuração e operação de poços com sólidos de ligação de magnésia, e processo de perfuração, completamento e operação de poços com os mesmos - Google Patents

Abstract

fluidos para perfuração e operação de poços com sólidos de ligação de magnésia, e métodos de perfuração, completamento e operação de poços com os mesmos. a presente invenção refere-se a fluidos para perfuração e operação de poços, e métodos de perfuração, completamento ou operação em um poço com eles, os fluidos preferidos compreendendo um líquido aquoso, um agente de viscosidade solúvel em água (de preferência, goma xantana), um aditivo de controle de perda de fluido polimérico (de preferência, um derivado de amido de éter hidroxialquila reticulado, parcialmente despolimerizado ou um derivado de éter de hidroxialquila de um amido parcialmente reticulado e parcialmente despolimerizado), e, como um agente de ligação, uma magnésia particulada tendo um índice de atividade superior a cerca de 800 segundos, de preferência, de cerca de 800 segundos a cerca de 3.000 segundos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FLUIDO PARA PERFURAÇÃO E OPERAÇÃO DE POÇOS COM SÓLIDOS DE LIGAÇÃO DE MAGNÉSIA E PROCESSO DE PERFURAÇÃO, COMPLETAMENTO E OPERAÇÃO DE POÇOS COM OS MESMOS".

Antecedentes da Invenção [001] A presente invenção refere-se a fluidos para perfuração e operação de poços aquosos desprovidos de argila, processos de preparação deles, e processos de perfuração ou operação de um poço com eles. [002] O uso de fluidos para conduzir várias operações em furos de sonda de poços de petróleo e gás, que contatam uma formação subterrânea contendo hidrocarboneto, é bem conhecido. Desse modo, os fluidos de perfuração são utilizados, quando da perfuração inicial em formações de produção de hidrocarbonetos potenciais. Fluidos de completamento são utilizados, quando da condução de várias operações de completamento nas formações contendo hidrocarbonetos. Fluidos de operação são utilizados, quando da condução de operações de produção de poços completados previamente. [003] É importante que os fluidos, que contatam formações contendo hidrocarbonetos, sejam formulados de modo que haja uma penetração mínima de fluido, de ambas as fases aquosa e sólida, na formação. Desse modo, os fuidos do estado da técnica atual compreendem, geral mente, um polímero "solúvel em água", de preferência, um biopolímero, tal como goma xantana ou uma goma escleroglucana, derivados de amido para controle de perda de fluido, e agentes de ligação solúveis em água ou solúveis em ácidos, para formar um bolo de filtro fino, que forma um selo protetor da formação. Consultar, por exemplo, as seguintes patentes U.S., aqui incorporadas por referência: Mondshine 4,620,596; Dobson, Jr. et al. 4.822.500; Dobson, Jr. et al. 5.629.271; Dobson, Jr. et al. 5.641.728; Dobson, Jr. et al. 5.728.652; e Dobson, Jr. et al. 5.804.535. Um recente desenvolvimento é um fluido isento de biopolímero, que utiliza um derivado de amido de amilopecti-na único, para ambos o desenvolvimento de viscosidade e controle de perda de fluido, como mostrado por Dobson, Jr. et al. na patente U.S. 6.391.830. [004] Após o poço ter sido perfurado e completado, é necessário remover o bolo de filtro da superfície da formação, propiciando que os hidrocarbonetos nele escoem para o furo do poço, para produção. Isso é geralmente auxiliado por contato do bolo de filtro com as várias soluções de lavagem/embebição, nas quais os componentes do bolo de filtro são solúveis, mais geralmente, fluidos aquosos ácidos. Consultar, por exemplo, as patentes U.S. a seguir, incorporadas aqui por referência: Mondshine et al. 5.238.065; Dobson, Jr. et al. 5.607.905; Dobson, Jr. et al. 5.783.527; e Dobson, Jr. et al. 5.783.526. [005] Como indicado por Mondshine na patente U.S. 4.620.596, boratos muito pouco solúveis foram utilizados, como agentes de ligação, em fluidos para perfuração e operação de poços. No entanto, um problema com o uso deles em fluidos contendo biopolímeros é a reti-culação dos biopolímeros, que ocorre quando o ânion de borato reage com os biopolímero. Desse modo, há uma necessidade para outro a-gente de ligação, que seja escassamente solúvel em água/sistemas aquosos e que seja solúvel em soluções ácidas. [006] Óxido de magnésio em pó é utilizado na técnica como um aditivo de controle de alcalinidade para fluidos contendo biopolímeros, como exemplificado nas patentes U.S. mencionadas acima. [007] O óxido de magnésio, como referido por Dobson, Jr. et al. na patente U.S. 5.514.644, aqui incorporada por referência, tem um índice de atividade inferior a cerca de 100 segundos, particularmente, inferior a cerca de 50 segundos. [008] Foi investigado o uso de óxido de magnésio classificado, particulado como um agente de ligação em fluidos contendo biopolí-meros e foi verificado que as maiores concentrações do óxido de magnésio, necessárias para o desenvolvimento de bolo de filtro adequado (isto é, ligação), geram uma massa gelatinosa, após envelhecimento térmico dos fluidos. [009] A presente invenção refere-se a fluidos para perfuração e operação de poços estáveis, que proporcionam um bolo de filtro, que é parcial mente solúvel em água e substancial mente solúvel em ácido, para uma remoção aperfeiçoada dos lados dos poços/face das formações contendo hidrocarbonetos, nas quais o bolo de filtro é depositado.

Sumário da Invenção [0010] Verificou-se que a magnésia calcinada (denominada "anidra"), que tem um índice de atividade superior a cerca de 800 segundos, proporciona fluidos para perfuração e operação de poços contendo biopolimeros, que não gelificam por envelhecimento térmico, em temperaturas nas quais o biopolímero não decompõe, e que utiliza as partículas de magnésia classificadas, particuladas como um agente de ligação, para formar o bolo de filtro fino necessário, para limitar a invasão de fluido na formação contendo hidrocarboneto, contatada pelo fluido. [0011] A presente invenção proporciona um fluido para perfuração e operação de poços contendo polímero solúvel em água estável, que utiliza como um agente de ligação,magnésia calcinada classificada, particulada, que tem um índice de atividade superior a cerca de 800 segundos. [0012] A presente invenção proporciona um método de perfuração de um poço, no qual se circula dentro do furo do poço sendo perfurado, na medida em que a perfuração prossegue, um fluido de perfuração à base de água, contendo, como um agente de ligação, magnésia calcinada classificada, particulada, que tem um índice de atividade superior a cerca de 800 segundos. [0013] A presente invenção proporciona ainda um processo de completamento ou operação sobre um poço, no qual uma formação subterrânea é posta em contato com um fluído aquoso, em que o fluído contém um agente de ligação, compreendendo magnésia classificada, particulada, que tem um índice de atividade superior a cerca de 800 segundos, [0014] Outros objetos, aspectos e concretizações da invenção são descritos na descrição apresentada a seguir da invenção e das reivindicações em anexo. [0015] Ainda que a invenção seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, as suas concretizações específicas vão ser descritas abaixo em detalhes e mostradas por meio de exemplo. Deve-se entender, no entanto, que não se intenciona limitar a invenção às formas particulares descritas, mas, ao contrário, a invenção é para cobrir todas as modificações e alternativas caindo dentro dos espirito e âmbito da invenção, como expresso nas reivindicações em anexo. [0016] As composições podem compreender, consistem essencialmente em, ou consistem nos materiais indicados. O processo pode compreender, consiste essencial mente em, ou consiste nas etapas indicadas com os materiais indicados.

Descrição Detalhada da Invenção [0017] A presente invenção é baseada no princípio que magnésia calcinada classificada, particulada, que tem um índice de atividade superior a cerca de 800 segundos, pode ser utilizada como um agente de ligação completamente solúvel em ácido, parcial mente solúvel em á-gua em fluidos para perfuração e operação de poços (referidos algumas vezes abaixo como "WDSF"). [0018] O índice de atividade da magnésia é obtido usando o apa- relho e os procedimentos de testes apresentados abaixo. [0019] A velocidade na qual o óxido de magnésio reage com uma solução diluída de ácido acético é usada como uma medida de atividade. Um excesso de magnésia é usado, de modo que no ponto final da reação, a solução passa de ácida a básica e é detectada por uma variação de cor, empregando indicador de fenolftaleína. [0020] Aparelho e reagentes: [0021] Solução de ácido acético 1,00 ± 0,01 N, padronizada [0022] Solução de fenolftaleína (solução a 1% em etanol) [0023] Misturador Waring, 2 velocidades com recipiente de vidro de 0,00095 m3 (32 oz) [0024] Balança com sensibilidade de 0,01 gm [0025] Cronômetro [0026] Termômetro [0027] Provetas graduadas, 100 mL e 500 mL [0028] Procedimento [0029] Antes do teste, a água e a solução de ácido acético devem ser postas em contato, a uma temperatura de 25 ± 1°C. [0030] Pesar uma alíquota de 5,00 ± 0,02 gramas das amostras de magnésia. [0031] Medir 300 mL de água em uma proveta graduada, e adicio-ná-la ao misturador. [0032] Colocar cuidadosamente um termômetro no misturador, e funcionar o misturador até que a temperatura da água seja igual a 28°C. Desligar o misturador. [0033] Adicionar 5-10 gotas de solução de indicador de fenolftaleína. [0034] Adicionar a amostra de magnésia e iniciar imediatamente o misturador a uma baixa velocidade. [0035] Contar dez segundos do início do misturador e adicionar 100 mL da solução de ácido acético 1,00 N. O cronômetro é iniciado, quando o ácido é adicionado. [0036] Parar o marcador de tempo, quando a solução vai para uma cor rosa definida. Registrar o tempo de reação em segundos, como o índice de atividade da magnésia. [0037] Nota: adicionar três a cinco gotas adicionais de solução de indicador ao misturador, a cada 30 segundos, até ocorrência de mudança de cor. [0038] A magnésia tendo um índice de atividade inferior a 800 segundos é muito solúvel em água, produzindo fluidos contendo biopolí-meros, que ficavam gelatinosos por aquecimento. [0039] O WDSF da invenção compreende um ou mais agentes de viscosidade/suspensão poliméricos, um ou mais agentes de controle de perda de fluido poliméricos e o agente de ligação de magnésia disperso em um líquido aquoso. [0040] O agente de viscosidade polimérico preferido é um biopolí-mero (polissacarídeo microbiano). O termo "biopolímero" é intencionado para indicar um polissacarídeo extracelular de alto peso molecular, superior a cerca de 500.000, produzido por fermentação de uma fonte de carboidrato, por ação de bactérias ou fungos. Os micro-organismos representativos são dos gêneros xantomonas, pseudomonas, agrobac-térias, artrobactérias, rizóbios, alcalígenos, beijerincas e esclerócios. Um polissacarídeo do tipo escleroglucano, produzido por microorganismos, tais como NCIB 11592 e NCIB 11883, é comercialmente disponível da Degussa.

[0041] O agente de viscosidade de biopolímero preferido, útil na prática desta invenção, é, de preferência, uma goma xantomonas (goma xantana). A goma xantomonas é disponível comercialmente da Rhodia, com o nome comercial VISULTRA. É um agente de viscosidade e um agente de suspensão amplamente usado em vários fluidos. A goma xantomonas pode ser produzida pela fermentação de carboidra-to com bactérias do gênero xantomonas. São representativas dessas bactérias Xanthomonas campestris, Xanthomonas phaseoli, Xantho-monas mulvacearn, Xanthomonas carotoe, Xanthomonas traslucens, Xanthomonas hederae e Xanthomonas papavericoli. A goma produzida pela bactéria Xanthomonas campestris é preferida para o propósito desta invenção. A fermentação envolve usualmente a inoculação de um caldo fermentável contendo um carboidrato, vários minerais e um composto produtor de nitrogênio. Várias modificações no procedimento de fermentação e no processamento subsequente são usadas comercialmente. Devido à variedade de técnicas de fermentação e à diferença na operação de processamento, subsequente à fermentação, diferentes lotes de goma de xantomonas vão ter propriedades de solu-bilidade e viscosidade um pouco diferentes. As gomas de xantomonas, úteis na prática da presente invenção, são gomas de xantomonas relativamente hidratáveis. [0042] A goma xantana é um polímero contendo manose, glicose, sais de ácido glucurônico tais como glucuronato de potássio, glucuro-nato de sódio ou similares, e radicais de acetila. Verificou-se que outras bactérias de xantomonas, que produzem a goma hidrofílica e quaisquer das gomas xantana e seus derivados, podem ser usadas nesta invenção. A goma xantana é um polissacarídeo linear de alto peso molecular, que é facilmente solúvel em água para formar um fluido viscoso. [0043] Outros biopolímeros, preparados pela ação de outras bactérias ou fungos, em meios de fermentação adequados, podem ser usados nos fluidos da presente invenção, desde que confiram características reológicas termicamente estáveis desejadas a eles. Isso pode ser facilmente determinado por aqueles versados na técnica, de acordo com os ensinamentos desse relatório descritivo. [0044] Os aditivos de controle de perda de fluido poliméricos, usados em fluidos para perfuração e operação de poços, são os denominados polímeros solúveis em água, incluindo amido pré-gelatinizado, derivados de amido, derivados de celulose, derivados de lignocelulose, e polímeros sintéticos. [0045] Os derivados de amido representativos incluem: hidroxial-quil amidos tais como hidroxietil amido, hidroxipropil amido, hidroxipro-pil carboximetil amido, os seus derivados ligeiramente reticulados e similares; carboximetil amido e os seus derivados ligeiramente reticulados; amidos catiônicos tais como derivados de éteres aminoalquíli-cos terciários de amido, os seus derivados ligeiramente reticulados, e similares. Os derivados de celulose representativos incluem carboxi-metilcelulose de baixo peso molecular, e similares. Os derivados de lignocelulose representativos incluem os sais de metais alcalinos e metais alcalinoterrosos de ácido lignossulfônico e seus copolímeros enxertados. Os polímeros sintéticos representativos incluem copolímeros de sulfonatos de vinila, e polímeros contendo outros monômeros de sulfonatos. [0046] Os aditivos de controle de perda de fluido poliméricos preferidos, usados na invenção, são os derivados de éteres de amido, tais como hidroxietil amido, hidroxipropil amido, di-hidroxipropil amido, carboximetil amido, hidroxialquil carboximetil amido, e amidos catiônicos, e os derivados ligeiramente reticulados desses éteres de amido, particularmente, o derivado de éter de hidroxipropila de amido e os seus derivados ligeiramente reticulados. [0047] Especialmente, o aditivo de controle de perda fluido polimé-rico é um derivado de éter de amido, que tenha sido ligeiramente reti-culado, tal como com epicloridrina, oxicloreto fosforoso, trimetafosfatos solúveis, anidridos de ácidos dicarboxílicos lineares, N,N1-metilenobisacrilamida e outros reagentes contendo dois ou mais gru- pos funcionais, que sejam capazes de reagir com pelo menos dois grupos hidroxila. O reagente de reticulação preferido é epicloridrina. Geralmente, o nível de tratamento é de cerca de 0,005% a cerca de 0,1% do amido, para produzir um baixo grau de reticulação de cerca de uma reticulação por 200 a 1.000 unidades de anidroglicose. A reticulação pode ser conduzida, antes ou depois do amido ser derivado. Adicionalmente, o amido pode ser modificado por hidrólise, ou oxida-ção, com ácido ou enzima, para proporcionar um polímero de amido, parcialmente despolimerizado, de peso molecular mais baixo, para derivação. Alternativamente, o derivado de éter de amido pode ser modificado por hidrólise, ou oxidação, com ácido, para proporcionar um derivado de éter de amido de peso molecular mais baixo. O livro intitulado "Modified Starches: Properties and Uses", por O. B. Wurzburg, 1986 (CRC Press, Inc., Boca Raton, Flórida, EUA) é uma excelente fonte para informações na preparação de derivados de amido. [0048] Especialmente, o aditivo de perda de fluido polimérico é um derivado de amido, selecionado do grupo consistindo em: (1) um derivado de éter reticulado de um amido parcialmente hidrolisado; (2) um derivado de éter reticulado, parcialmente despolimerizado de amido; e (3) suas misturas, como mostrado por Dobson, Jr. et ai., patente U.S. 5.641.728, aqui incorporada por referência. [0049] No caso (1), o amido é parcialmente despolimerizado antes da reticulação e derivação do amido, enquanto que no outro caso (2), o amido é primeiro reticulado e derivado, antes da despolimerização parcial do derivado de amido. Em qualquer um dos casos, o peso molecular do derivado de amido reticulado é diminuído pela despolimerização parcial do polímero de amido. Como usado ao longo desse relatório descritivo e reivindicações, os termos "derivado de amido parcialmente despolimerizado" e "derivado de amido hidrolisado" e similares são intencionados para indicar os derivados de amido preparados por qualquer um dos casos (1) ou (2). [0050] No caso (1), prefere-se que o amido seja hidrolisado ou despolimerizado ao ponto no qual a viscosidade de uma dispersão a-quosa do amido seja reduzida a cerca de 25% a cerca de 92%, de preferência, cerca de 50% a cerca de 90%, antes da reticulação e derivação do amido. No caso (2), prefere-se que o derivado de amido reticu-lado seja hidrolisado ou despolimerizado ao ponto no qual a viscosidade de uma dispersão aquosa do derivado de amido, a uma concentração de 60 kg/m3, seja reduzida cerca de 15% a cerca de 50%, de preferência, cerca de 20% a cerca de 40%. [0051] As patentes que descrevem processos oxidantes, para despolimerização parcial de derivados de amido e/ou amidos, incluem as apresentadas a seguir, aqui incorporadas por referência: patente U.S. N° 3.975.206 (Lotzgesell et al); patente U.S. N° 3.935.187 (Spe-akman); patente U.S. N° 3.655.644 (Durand). As patentes que descrevem processos ácidos, para despolimerização parcial de derivados de amido e/ou amidos, incluem as apresentadas a seguir, aqui incorporadas por referência: patente U.S. N° 3.175.928 (Lancaster et al.); patente U.S. N° 3.073.724 (Rankin et al.). As informações de referência na modificação ácida de amidos são apresentadas em "Starch: Chemistry and Technology", 2a edição, 1984, Roy L. Whistler, James N. Bemiller and Eugene F. Paschall, editores, capítulo XVII, pp. 529 - 541, "Acid-Modified Starch: Production and Uses". [0052] O amido parcialmente despolimerizado ou hidrolisado no caso (1) ou do amido no caso (2) é reticulado com um composto, cujas moléculas são capazes de reagir com dois ou mais grupos hidroxila. Os materiais de reticulação representativos são epicloridrina e outras epialoidrinas, formaldeído, oxicloreto fosforoso, trimetafosfato, dialdeí-dos, vinilsulfona, diepóxidos, di-isocianatos, bis (hidroximetil) etileno ureia, e similares. O composto de reticulação preferido é epicloridrina. A reticulação do amido (ou amido hidrolisado) resulta em um aumento no peso molecular do amido e um aumento na viscosidade de dispersões aquosas do amido. [0053] As condições reacionais usadas na produção de amidos reticulados variam amplamente, dependendo do reagente bi- ou poli-funcional específico usado para a reticulação. Em geral, a maior parte das reações é conduzida em suspensões aquosas de amido, a temperaturas variando da temperatura ambiente a cerca de 50°C. Frequentemente, um álcali, tal como hidróxido de sódio, é usado para promover reação. As reações são conduzidas normalmente sob condições neutras a razoavelmente alcalinas, mas abaixo do nível que promove peptização ou expansão do amido. Se a reação de reticulação for conduzida em uma suspensão aquosa de amido, quando o nível desejado de reticulação (usualmente como medido por algum tipo de teste de viscosidade ou reologia) é atingido, a suspensão de amido é neutralizada, e o amido é filtrado e lavado para remover sais, qualquer reagente não reagido e outras impurezas produzidas por reações laterais do reagente de reticulação com água. A patente U.S. N° 2.500.950 de Konigsberg descreve a reticulação de amido com compostos de epo-xialogênio, tal como epicloridrina. [0054] Prefere-se que o amido ou o amido hidrolisado, para uso na presente invenção, seja reticulado com epicloridrina em uma suspensão de amido aquosa básica, a uma temperatura e por um período de tempo de modo que a viscosidade, medida em viscosímetro Brabender, da suspensão esteja dentro de cerca de 50% a 100% da viscosidade máxima. A viscosidade vai variar pelo grau de reticulação e das condições do teste, isto é, a temperatura, as concentrações, etc. Um pico de viscosidade indica reticulação máxima. Quando a viscosidade desejada é atingida, a reação de reticulação é terminada. Um viscosímetro Brabender é um viscosímetro padrão prontamente disponível no mercado aber- to e bem conhecido daqueles versados na técnica. [0055] Geralmente, o nível de tratamento é de cerca de 0,005% a cerca de 0,1% de amido, para gerar um baixo grau de reticulação de cerca de uma reticulação por 200 a 1.000 unidades de anidroglicose. Como indicado, a reticulação pode ser conduzida antes ou depois de derivação do amido. [0056] O amido reticulado com epicloridrina é depois reagido preferivelmente com óxido de propileno, para formar o éter de hidroxipro-pila. A reação de óxido de propileno e amido é catalisada por base. As reações em pasta fluida aquosa são geralmente catalisadas por 0,5 a 1% de hidróxido de sódio, com base no peso seco de amido. Sulfato de sódio ou cloreto de sódio pode ser adicionado para proteger o amido de expansão, durante reação com óxido de propileno. As temperaturas de reação são geralmente na faixa de cerca de 37,7*0 a cerca de 51,7°C (100°a 125°F). Os níveis de óxido de propileno variam geralmente de cerca de 1% a cerca de 10%, com base no peso seco do amido. As reações de óxido de propileno - amido levam aproximadamente 24 horas para completarem-se, sob as condições descritas, e são cerca de 60% eficientes com relação ao óxido de propileno. Prefe-re-se que o éter hidroxipropílico reticulado com epicloridrina contenha de cerca de 0,5% a cerca de 5% de óxido de propileno reagido, com base no peso seco de amido ou amido hidrolisado. [0057] Outros métodos de preparação de éteres de amido e éteres de hidroxipropila de amido reticulados com epicloridrina são bem conhecidos na técnica. [0058] O derivado de éter de amido preferido, como indicado, é o éter de hidroxipropila. Outros derivados de amido representativos são éteres de hidroxietila, éteres de carboximetila, éteres de di-hidroxipropila, éteres de hidroxialquila e carboximetila, e éteres de a-mido catiônicos. A preparação desses derivados de amido é bem co- nhecida na técnica. [0059] A distribuição dos tamanhos de partículas do agente de ligação de magnésia deve ser suficiente para ligar pelos, e vedar os, poros na formação subterrânea contatada pelo fluido, tudo sendo bem conhecido na técnica. Geralmente, como descrito na patente U.S. N° 4.175.042, aqui incorporada por referência, a faixa de tamanhos de partículas é de cerca de 5 mícrons a cerca de 800 mícrons, com mais do que cerca de 5% em peso das partículas sendo mais grosseiras do que cerca de 44 mícrons. No entanto, como indicado por Dobson Jr, et ai., 5.629.271, aqui incorporada por referência, a adição de um agente de ligação suplementar, tendo um tamanho de partícula de modo que pelo menos 90% das suas partículas sejam inferiores a 10 mícrons e o tamanho de partícula média é de cerca de 3 a cerca de 5 mícrons, diminui a perda de fluido dos fluidos e reduz a concentração de polímero necessária para conferir o grau desejado de controle de perda de fluido aos fluidos. Isso aumenta, na verdade, a concentração das partículas abaixo de 10 mícrons de diâmetro no fluido. [0060] Uma vez que a distribuição dos tamanhos de partículas do agente de ligação, necessária em qualquer operação de perfuração e operação de poços, é relacionada com o tamanho das aberturas nas formações a serem ligadas e vedadas, prefere-se ter vários produtos de magnésia classificados, particulados, tendo diferentes distribuições de tamanho de partícula, que podem ser misturados para produzir fluidos efetivos na vedação das formações contatadas pelos fluidos. [0061] O líquido aquoso usado para preparar o WDSF desta invenção pode ser qualquer líquido compatível com o agente de viscosidade polimérico e o aditivo de controle de perda de fluido polimérico, usados para preparar o WDSF. Desse modo, o líquido aquoso pode ser salmoura natural ou sintética, tendo um ou mais sais solúveis em água dissolvidos nele. Os sais solúveis em água exemplificativos bem conhecidos na técnica são cloreto de sódio, cloreto de cálcio, cloreto de potássio, brometo de sódio, brometo de cálcio, brometo de potássio, brometo de zinco, formiato de sódio, formiato de potássio, formiato de césio e outros sais solúveis em água, como desejado. Geralmente, a concentração de sais solúveis em água, na salmoura aquosa, pode ser qualquer concentração até a saturação, para proporcionar o líquido aquoso com a densidade desejada, tal como de 1.000 kg/m3 (8,3 ppg) a cerca de 2.304 kg/m3 (19,2 ppg). [0062] Os fluidos desta invenção são caracterizados ainda na tabela A.

Tabela A

Particularmente Operacional Preferido preferido Agente de Viscosidade Polimérico 1,03 -14,3 2,14 -11,4 2,85 - 8,56 Solúvel em Água, kg/m3 Aditivo de Controle de Perda de 5,7 - 42,8 8,5 - 28,5 11,4 - 22,8 Fluido, kg/m3 Agente de Ligação de Magnésia, 42,8 - 286 51 - 228 71 -171 kg/m3 Viscosidade em Baixa Taxa de Ci- > 10.000 > 15.000 > 20.000 salhamento, cp* Perda por Jorro, mL* <5 <3 <3 Perda de Fluido em 30 minutos, mL* <15 <10 <10 determinada como descrito abaixo [0063] Os fluidos da invenção podem ser preparados, e o método da invenção praticado, por mistura do líquido aquoso, como apresentado acima, com o agente de viscosidade polimérico, o aditivo de controle de perda de fluido e o agente de ligação, e quaisquer aditivos opcionais, como desejado. [0064] Os fluidos da invenção são úteis em várias operações de recuperação de petróleo, tal como perfuração de poços, incluindo perfuração em formações contendo hidrocarbonetos, completamento, o-peração e similares, como são bem conhecidos na técnica. Especifi- camente, os fluidos da invenção são úteis na perfuração de um poço, em que o fluido de perfuração é circulado dentro de um furo de sonda sendo perfurado, na medida em que a perfuração prossegue, e em processos de completamento e operação de poços, em que a formação subterrânea é contatada com um fluido aquoso, para formar uma ponte e vedar a formação, tudo sendo bem conhecido na técnica. [0065] A viscosidade em baixa taxa de cisalhamento (LSRV), para os propósitos desta invenção, é obtida usando um viscosímetro Brook-field modelo LVTDV-1, tendo um número de eixo 1 ou 2 a 0,3 revolução por minuto (taxa de cisalhamento de 0,0636 s"1). As características de perda de fluido dos fluidos são obtidas por um teste de filtração API modificado. Desse modo, a uma célula de filtração de alta temperatura API, com gaiolas de extremidades removíveis, adiciona-se um disco de 5 mícrons (isto é, um disco cerâmico de óxido de alumínio Aloxite®, tendo gargantas de poros de 5 mícrons, de uma permeabilidade de 600 a 750 md, que tem um diâmetro de 6,35 cm (2,5 polegadas) - e uma profundidade de 0,63 cm (0,25 polegada) saturado com água. O fluido a ser testado é despejado ao longo da borda interna da célula de filtração. O teste de filtração é então conduzido por 30 minutos, na temperatura desejada de 65,5°C (150°F), sob um diferencial de pressão de 1,72 MPa (250 libras por polegada quadrada), fornecido por nitrogênio. A perda por jorro é medida como a quantidade de fluido expelida da célula de filtração, até que o fluxo de fluido seja reduzido a gotas. A perda de fluido é medida como a quantidade total de fluido coletada em 30 minutos. [0066] Os dados de viscosidade Fann são obtidos por utilização de um viscosímetro Fann 35, de acordo com os procedimentos apresentados na prática recomendada API RP-13B-1. [0067] A distribuição dos tamanhos de partículas típica desses produtos de magnésia classificados, particulados, calcinados, utiliza- dos nos exemplos a seguir, é mostrada na tabela B, O índice de atividade desses produtos são os seguintes; Magnésia A - 840 segundos; Magnésia B -1.410 segundos; e Magnésia C - 1.740 segundos.

Tabela B % em Volume Típico de Partículas Abaixo do Tamanho Indicado Tamanho de partícula, mícrons Magnésia A Magnésia B Magnésia C 3,09 26,81 17,49 10,23 5,03 43,36 27,71 17,53 5.86 50* 9.86 76,02 46,72 30,79 10,82 - 50* 15,12 92,97 63,12 41,67 19,75 - - 50* 20,52 98,88 76,42 51,3 26,2 100 86,15 60,22 35,56 100 95,0 72,66 44 100 98,5 81,3 57,97 100 100 90,72 106,8 100 100 100 tamanho de partícula médio (D50) [0068] O tamanho de partícula da magnésia é determinado com um analisador de tamanho de partícula MASTERSIZER da Mal ver n Instruments. O tamanho de partícula preferido da magnésia calcinada tem um tamanho de partícula médio (D50) de cerca de 5 mícrons a cerca de 50 mícrons. [0069] O índice de atividade da magnésia calcinada diminui na medida em que o tamanho de partícula diminui. O índice de atividade da magnésia calcinada, antes de moagem e classificação, para as amostras de magnésia A, B e C foi maior que 40 minutos. A magnésia calcinada, tendo um tamanho de partícula médio (D») de 30, 50 e 150 mícrons, tem um índice de atividade de 1890, 2940 e 5610 segundos, respectivamente. A magnésia calcinada preferida tem um índice de atividade de cerca de 800 segundos a cerca de 3000 segundos. [0070] Para descrever mais completamente a invenção, são apresentados a seguir os exemplos não limitantes. Nesses exemplos e nesse relatório descritivo, as seguintes abreviações podem ser usadas: API = Instituto de Petróleo Norte-Americano; LSRV = viscosidade Brookfield em baixa taxa de cisalhamento a 0,03 revolução por minuto, 0,0636 s"1, em centipoise; s = segundo(s); ppg = libras por galão; ppb = libras por barril de 42 galões; °C=graus centígrados ;°F = graus Fahrenheit; g=gramas; ml_ = mililitros; min = minutos, cp = centipoise; Pa=pascal; kg/m3 =quilogramas/metro cúbico; rpm = revoluções por minuto; in = polegadas, sq.ft. = pés quadrados; GS = resistência à geli-fi cação.

Exemplo 1 [0071] Fluidos para perfuração e operação de poços foram preparados contendo 339,5 ml_ de uma salmoura de NaCI de 1200 kg/m3 (10,0 ppg), e as concentrações de goma xantana, derivado de amido A, e Magnésias A, B e C, mostradas na Tabela 1. As propriedades iniciais e as propriedades após envelhecimento estático dos fluidos, por 16 horas a 65,5°C (150°F), foram determinadas. Os dados obtidos são apresentados na Tabela 1. Os dados indicam a excelente estabilidade dos fluidos. [0072] O derivado de amido A é disponível da TBC-Brinadd, Hous-ton, Texas, como BROMA FLA.

Exemplo 2 [0073] Fluidos para perfuração e operação de poços foram preparados contendo 336 ml_ de uma salmoura de NaCI de 1200 kg/m3 (10,0 ppg), 1,25 g de goma xantana, 4,0 g de derivado de amido B, e as concentrações das Magnésias A, B e C apresentadas na Tabela 2. O derivado de amido B é FL-7+, disponível da TBC-Brinadd, Houston, Texas, Tabela 1 Fluido M U2 1^3 Goma xantana, g 1,25 1,25 1,0 Derivado de Amido A, g 4,0 5,0 6,0 Magnésia A, g 7,8 7,8 15,6 Magnésia B, g 7,8 7,8 5,2 Magnésia G, g 10,4 10,4 5,2 Propriedades Iniciais PV, cp 14 16 16 YP, Pa 11,5 12,96 10,56 GS10 s, Pa 4,8 4,8 3,36 GS10 min, Pa 6,24 6,72 4,8 LSRV, cp 19.700 26.800 16.600 pH 10,27 10,29 10,22 Fluido Perda por Jorro, ml 2,5 2,0 2,0 30 min, ml 6,5 6,5 6,0 Propriedades Após Envelhecimento Estático a 65,5°C f150°F) por 16 horas PV, cp 14 19 19 YP, Pa 9,6 12,96 12,96 GS 10 s,. Pa 3,84 5,28 4,32 GS 10 min, Pa 5,76 7,2 6,24 LSRV, cp 19.000 25.800 19.500 pH 10,76 10,95 10,94 Perda de Fluido Perda por Jorro,ml 2,0 2,0 2,0 30 min, ml 8,5 7,0 7,5 Congelamento nenhuma nenhuma nenhuma Sedimentação nenhuma nenhuma nenhuma Separação nenhuma nenhuma nenhuma Tabela 2 Fluido 2-1 2-2 2-3 Goma xantana, g 1,25 1,25 1,25 Derivado de amido B, g 4,0 5,0 4,0 Magnésia A, g 9,6 12 4,8 Magnésia B, g 0 0 4,8 Magnésia C, g 38,4 36 38,4 Propriedades Após Envelhecimento Estático a 65,5°C f15Q°F) por 16 horas PV, cp 19 24 20 YP, Pa 13,44 17,28 14,88 GS 10 s, Pa 5,28 6,24 5,76 GS 10 min, Pa 6,72 7,2 7,2 LSRV, cp 28.100 36.100 33.700 pH 10,20 10,60 10,47 Perda de Fluido Perda por Jorro, ml 2,0 2,0 2,0 30 min, ml 11,5 9,5 10,5 Congelamento nenhuma nenhuma nenhuma Sedimentação nenhuma nenhuma nenhuma Separação nenhuma nenhuma nenhuma Exemplo 3 [0074] Um fluido para perfuração e operação de poços foi preparado contendo 339,5 ml (equivalente a 0,97 bbl) de uma salmoura de NaBr de 1440 kg/m3 (12,0 ppg), 1,25 g de goma xantana, 4,0 g de derivado de amido B, 7,8 g de Magnésia A e 18,2 g de Magnésia C. As propriedades iniciais e as propriedades, após lami nação a quente por 16 horas a 65,5°C (150°F) e resfriamento à temperatura ambiente, são apresentadas na tabela 3.

Tabela 3 Inicial Após Ia mi nação a quente PV, cp 17 22 YP, Pa 13,44 14,88 GS10 s, Pa 5,76 5,76 GS 10 min, Pa 7,68 10,08 LSRV, cp 37,800 52,900 pH 9,38 10,27 Perda de Fluido Perda por Jorro, ml - 2,0 30 min, ml -- 8,5 Exemplo 4 [0075] Fluidos para perfuração e operação de poços foram preparados em uma salmoura de NaCI de 1200 kg/m3 {10,0 ppg), contendo 3,57 kg/m3 (1,25 ppb) de goma xantana, 11,4 kg/m3 {4,0 ppb) de derivado de amido A e um total de 74,2 kg/m3 (26 ppb) de magnésia de diferentes distribuições de tamanhos de partículas, como indicado na Tabela 4, Os fluidos foram avaliados para controle de perda de fluido. Os dados demonstram que o aumento das concentrações das partículas de ligação mais finas (menores) diminui a perda de fluido a 26 ppb de sólidos de ligação totais.

Tabela 4 Fluido 4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 Magnésia A, kg/m3 7,4 18,5 22,25 29,7 44,5 Magnésia B, kg/m3 7,4 18,5 22,25 29,7 14,8 Magnésia C, kg/m3 59,3 37,1 29,7 14,8 14,8 Perda de Fluido Perda por Jorro, ml 3,0 3,0 2,0 2,0 2,0 30 min, ml 8,0 8,0 6,5 6,5 6,0 Exemplo 5 [0076] O Exemplo 4 foi repetido, exceto que os fluidos continham um total de 42,8 kg/m3 (15 ppg) de sólidos de ligação de magnésia.

Tabela 5 Fluido 5£i 5^2 5^3 Magnésia A, kg/m3 21,4 14,265 12,8 Magnésia B, kg/m3 10,7 14,265 0 Magnésia C, kg/m3 10,7 14,265 29,95 Perda de Fluido Perda por Jorro, ml 2,5 2,0 3,5 30 min, ml 7,5 6,5 8,5 Exemplo 6 [0077] Fluidos para perfuração e operação de poços foram preparados contendo 336 ml_ de uma salmoura de NaCI de 1200 kg/m3 (10,0 ppg), 1,25 g de goma xantana, 4,0 g dos derivados de amido indicados na Tabela 6, e um total de 48 g de sólidos de ligação de magnésia, como indicado na Tabela 6. O derivado de amido C é EMFLOO HCKLV, disponível da TCM Chemicals, Inc. e o derivado de amido D é EMFLOC SXT, disponível da TMC Chemicals, Inc. Q derivado de amido E é DRILSTAR HT disponível da Chemstar.

Tabela 6 Fluido Μ 6^3 §A

Derivado de Amido A C D E

Claims (3)

1. Fluido para perfuração e operação de poços compreendendo um líquido aquoso, e um biopolímero produzido por fermentação de uma fonte de carboidrato pela ação de bactérias ou fungos, o qual é um polissacarídeo extracelular tendo um peso molecular superior a 500.000, um aditivo de controle de perda de fluido selecionado de hidroxietil amido, hidroxipropil amido, hidroxialquil carboximetil amido, carboximetil amido, e os derivados reticulados desses amidos deri-vatizados, e misturas dos mesmos, caracterizado pelo fato de que o fluido compreende um agente de ligação de magnésia calcinada classificada, particulada em uma quantidade que varia de 42,8 a 286 kg/m3, em que a magnésia calcinada tem um tamanho de partícula médio (D50) de 5 microns a 50 microns e um índice de Atividade associado de 800 segundos a 3000 segundos, em que o biopolímero é goma xantana, e em que o biopolímero está presente em uma quantidade que varia de 1,03 a 14,3 kg/m3 e o aditivo de controle de perda de fluido está presente em uma quantidade que varia de 5,7 a 42,8 kg/m3.

2. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aditivo de controle de perda de fluido é selecionado de (1) um derivado de éter reticulado de um amido parcialmente hidro-lisado; (2) um derivado de éter reticulado, parcialmente despolimeriza-do de amido; e (3) misturas dos mesmos.

3. Processo de perfuração, completamento ou operação de um poço, caracterizado pelo fato de que compreende contatar o fluido, como definido na reivindicação 1 ou 2, com uma formação subterrânea, na medida em que o processo prossegue.