BRPI0619530A2

BRPI0619530A2 - agente de formação de gel de alta temperatura para modificações da viscosidade de salmoura de baixa e alta densidade

Info

Publication number: BRPI0619530A2
Application number: BRPI0619530-0A
Authority: BR
Inventors: Zhengqiang Wei; Reinaldo Conrado Navarrete
Original assignee: Akzo Nobel Nv
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2011-10-04
Also published as: US20070125542A1; GB2447587A; GB0812307D0; RU2008127408A; CN101326259A; CA2632656A1; GB2447587B; NO20082963L; RU2453576C2; EP1795571A1

Abstract

AGENTE DE FORMAçãO DE GEL DE ALTA TEMPERATURA PARA MODIFICAçõES DA VISCOSIDADE DE SALMOURA DE BAIXA E ALTA DENSIDADE. De acordo com a presente invenção, reologia de um fluido aquoso é modificado por um método que compreenda a adição ao dito fluido aquoso uma quantidade de uma composição viscoelástica suficiente para formar um fluido viscoelástico. A composição viscoelástica da invenção compreende uma combinação de i) pelo menos uma amina quaternária aquil amido, e ii) pelo menos um co-aditivo que compreende um alquila C~8-24~ e/ou de sulfato e/ou um sulfonato de alfa-olefina.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "AGENTE DE FORMAÇÃO DE GEL DE ALTA TEMPERATURA PARA MODIFICAÇÕES DA VISCOSIDADE DE SALMOURA DE BAIXA E ALTA DENSIDADE".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a composições viscoelásticas e aos métodos e agentes para modificar o comportamento reológico de fluidos aquosos tais como aqueles usados na perfuração de poços, na estimulação e em operações subterrâneas similares.

Antecedentes da Invenção

Os fluidos são usados em operações de perfuração de poços, por exemplo, para resfriar e Iubrificar a broca de perfuração, para remover sólidos perfurados e outros resíduos, para suspender cortes de perfuração e outros resíduos quando a coluna de fluido é estática, para controlar a pres- são subsuperficial, para impedir a espremeção ou o desabamento de forma- ções, para suspender agentes de sustentação, e para minimizar os danos a qualquer zona de produção em potencial. Em operações de estimulação (hi- dráulica), os fluidos são usados para transferir a pressão de um local a outro.

Os fluidos de perfuração e os fluidos de estimulação podem ser à base de água ou à base de óleo. Tipicamente, os fluidos de perfuração e de estimulação à base de água podem incluir um ou mais agentes espes- santes de fluido aquoso, lubrificantes, e inibidores da corrosão. O fluido a- quoso pode ser água fresca ou salmoura, e pode incluir soluções aquosas de ácidos, álcalis, alcanóis inferiores (metanol, etanol e propanol), glicóis, e similares, contanto que o fluido miscível em água não afete adversamente as propriedades viscoelásticas do fluido aquoso. Também são incluídas emul- sões de fluidos imiscíveis em água e pastas aquosas de material sólido em partículas, tal como a argila.

A viscoelasticidade é uma característica reológica desejável em fluidos de perfuração, fluidos de teste ou de finalização, e fluidos de estimu- lação que podem ser providos por agentes modificadores de fluidos tais co- mo agentes poliméricos e agentes de formação de gel tensoativos. Os flui- dos viscoelásticos são aqueles que exibem um comportamento elástico e um comportamento viscoso. A elasticidade é definida como uma resposta imedi- ata à tensão (deformação) de um material a uma tensão aplicada. Uma vez que a tensão é removida, o material retorna ao seu estado de equilíbrio não deformado. Este tipo de comportamento é associado com os sólidos. Por outro lado, o comportamento viscoso é definido como uma deformação con- tínua resultante de uma tensão aplicada. Depois de algum tempo, a taxa de deformação (taxa de cisalhamento ou taxa de tensão em geral) fica estável. Uma vez que a tensão é removida, o material não retorna ao seu estado ini- cial não deformado. Este tipo de comportamento é associado com os líqui- dos. Os fluidos viscoelásticos podem se comportar como um fluido viscoso ou um sólido elástico, ou uma combinação de ambos, dependendo da ten- são aplicada no sistema e da escala do tempo de observação. Os fluidos viscoelásticos exibem uma resposta elástica imediatamente depois que a tensão é aplicada. Após a resposta elástica inicial, a tensão relaxa e o fluido começa a fluir de uma maneira viscosa. Acredita-se que o comportamento elástico dos fluidos ajude de uma maneira significativa no transporte de par- tículas sólidas. A viscosidade de um fluido viscoelástico também pode variar com a tensão ou a taxa de tensão aplicada. No caso de deformações de ci- salhamento, é muito comum que a viscosidade do fluido caia com a taxa de cisalhamento ou a tensão de cisalhamento crescente. Este comportamento é em geral conhecido como "redução de cisalhamento". A viscoelasticidade nos fluidos que é causada por tensoativos pode se manifestar como um comportamento de redução de cisalhamento. Por exemplo, quando tal fluido é passado através de uma bomba ou está na vizinhança de uma broca de perfuração rotativa, o fluido está em um ambiente de elevada taxa de cisa- lhamento e a viscosidade é baixa, o que resulta em baixas pressões de atrito e economia na energia de bombeamento. Quando a tensão de corte é dimi- nuída, o fluido retorna a uma condição de viscosidade mais alfa. Isto ocorre porque o comportamento viscoelástico é causado por agregações de tensoa- tivos no fluido. Essas agregações irão se ajustar às condição do fluido, e irão formar formatos de agregados diferentes sob tensões de cisalhamento dife- rentes. Desse modo, é possível ter um fluido que se comporta como um flui- do de alfa viscosidade sob baixas taxas de cisalhamento, e um fluido de bai- xa viscosidade sob taxas de cisalhamento mais alfas. As alfas viscosidades de baixas taxas de cisalhamento são boas para o transporte de sólidos.

O componente elástico de um fluido viscoelástico também pode se manifestar em um valor de limite de tensão. Isto permite que um fluido viscoelástico suspenda um material insolúvel, por exemplo, areia ou cortes de broca, por um período de tempo maior do que um fluido viscoso da mes- ma viscosidade aparente. Os limites de tensão que são demasiadamente elevados não são uma boa coisa na perfuração, uma vez que isso pode fa- zer com que uma nova partida da broca de perfuração fique muito difícil e causa uma condição denominada "tubulação grudada".

Uma outra função de agentes modificadores de fluidos em apli- cações de perfuração de óleo está na modificação da permeabilidade. A re- cuperação secundária do óleo de reservatórios envolve a suplementação por meios artificiais da energia natural inerente no reservatório para recuperar o óleo. Por exemplo, quando o óleo é armazenado em uma rocha porosa, ele é freqüentemente recuperado ao passar um fluido pressurizado, tal como a salmoura, através de um ou mais os furos de broca (poços de injeção) na formação do reservatório para forçar o óleo para um furo de poço do qual ele pode ser recuperado. No entanto, a rocha tem freqüentemente áreas de alfa e baixa permeabilidade. A salmoura injetada pode buscar o seu caminho através de áreas de alfa permeabilidade deixando óleo não recuperado nas áreas de baixa permeabilidade.

Vários métodos têm sido empregados para resolver este pro- blema. Por exemplo, a Patente U.S. ne 5.101.903 descreve um método para reduzir a permeabilidade da zona mais permeável de uma formação subter- rânea que tem uma permeabilidade não uniforme. O método compreende a injeção na formação de uma mistura de um tensoativo e um álcool, em que a mistura é introduzida em uma quantidade eficaz para reduzir a permeabili- dade da zona mais permeável da formação. O tensoativo preferido é um oxi- do de amina, tal como o óxido de dimetil sebo amina aplicado na água. Um álcool indicado é o isopropanol. O método pode incluir a etapa adicional de injeção de uma pasta de álcool seguida pela injeção de uma mistura de ten- soativo e álcool.

A Patente U.S. n9 4.745.976 descreve um método para bloquear parcial ou completamente as regiões de elevada permeabilidade de um re- servatório. A técnica é baseada na capacidade de induzir mudanças de fase em soluções tensoativas ao trocar os contraíons ou ao adicionar quantida- des pequenas de tensoativos diferentes. Uma solução aquosa de um ten- soativo iônico pode ter uma viscosidade apenas ligeiramente diferente da salmoura mas um aumento na concentração de sal ou na adição de um con- traíon multivalente pode fazer com que o tensoativo forme um precipitado sólido ou uma forme uma estrutura parecida com gel de elevada viscosida- de. No método da Patente U.S. n9 4.745.976, uma primeira solução de ten- soativo é injetada na formação, seguida por um fluido espaçador solúvel em água seguido por uma segunda solução de tensoativo. A misturação iη situ das duas soluções de tensoativos é afetada pela tendência de tipos de ten- soativos diferentes se deslocarem a velocidades diferentes através do reser- vatório. As composições da primeira e da segunda soluções de tensoativos são escolhidas de modo que, com a misturação, seja formada uma estrutura precipitada ou parecida com gel, que bloqueia a zona se elevada a permea- bilidade do reservatório. Sumário da Invenção

De acordo com a presente invenção, a reologia de um fluido a- quoso é modificada por um método que compreende a adição, ao dito fluido aquoso, de uma quantidade de uma composição viscoelástica o bastante para formar um fluido viscoelástico. A composição viscoelástica da invenção compreende uma combinação de i) pelo menos uma amina quaternária de alquil amido, e ii) pelo menos um co-aditivo que compreende uma alquila C8- 24 linear e/ou um sulfato e/ou um sulfonato de alfa-olefina. Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção refere-se de maneira geral a uma composi- ção viscoelástica que compreende uma combinação de i) pelo menos uma amina quaternária de alquil amido, e ii) pelo menos um co-aditivo. A amina quaternária de alquil amido empregável na composição viscoelástica da invenção é da fórmula geral:

<formula>formula see original document page 6</formula>

em que R1 é uma cadeia de hidrocarboneto saturado ou insaturado de ca- deia linear ou ramificada de 16 a 22 átomos de carbono, R2 é um grupo al- quileno divalente de 2 a 6 átomos de carbono que pode ser linear ou ramifi- cado, substituído ou não substituído, R3, R4 e R5 são selecionados indepen- dentemente de grupos alquila ou hidroxialquila C1-C6 saturados ou insatura- dos, substituídos ou não substituídos e de cadeia linear ou ramificada que podem ser opcionalmente alcoxilados, e X- é um contra-íon aceitável. Alter- nativamente, R3, R4 e/ou R5 podem formar conjuntamente um anel heterocí- clico de até seis membros.

R1 é de preferência derivado de um alifático graxo derivado de gorduras ou óleos naturais que têm um valor de iodo de cerca de 1 a cerca de 140, de preferência de cerca de 30 a cerca de 90, e com mais preferência de 40 a cerca de 70. R1 pode ser restringido a um único comprimento de cadeia ou pode ser de comprimento de cadeia misto, tais como os grupos derivados de gorduras e óleos naturais ou materiais de petróleo. São prefe- ridos a alquila de sebo, a alquila de sebo endurecida, a alquila de semente de colza, a alquila de semente de colza endurecida, a alquila erúcica, a al- quila de óleo de pínus, a alquila de óleo de pínus endurecida, a alquila de coco, a oleíla, ou a alquila de soja. R2 é um grupo alquileno divalente substi- tuído ou não substituído de cadeia linear ou ramificada de 2 a cerca de 6 átomos de carbono, de preferência de 2 a 4 átomos de carbono, e com mais preferência de 3 átomos de carbono. R3, R4 e R5 são os mesmos ou diferen- tes, e são selecionados entre os grupos alquila, arila ou hidroxialquila de 1 a cerca de 8 átomos de carbono, e são de preferência hidróxi etila ou metila. Alternativamente, R3, R4 e R5, juntos com o átomo de nitrogênio ao qual es- tes grupos são ligados, formam um anel heterocíclico de até 6. R5 é hidrogê- nio ou um grupo alquila Ci-C4 ou hidroxialquila, e X- é um contra-íon aceitá- vel, incluindo, mas sem ficar a eles limitado, haletos, íons oxo de fósforo, de enxofre, ou de cloreto, ânions orgânicos que incluem, mas sem ficar a eles limitados, cloretos, brometos, iodetos, óxidos de fósforo, hipocloretos, fosfa- tos, fosfatos, óxidos de enxofre, sulfatos, sulfitos, sulfonatos, fosfatos, aceta- tos, carboxilatos, cloratos, percloratos, salicilatos, ftalatos, lactatos, malea- tos, glicinatos, citratos, ácido cítrico, ácido láctico, ácido salicílico, ácido itáli- co, ácido benzóico, ácido naftóico, aminoácidos, e similares.

Os exemplos específicos das aminas quaternárias de alquil ami- do empregáveis na composição reivindicada incluem, mas sem ficar a eles limitados, o cloreto de trimetil omidopropil erucil amônio, a isostearil amido propil morfolina, o cloreto de dimetil alquil glicerol amônio, e similares.

Como um segundo componente, a composição viscoelástica da invenção emprega pelo menos um co-aditivo e/ou cotensoativo. O co-aditivo funciona para incrementar a viscosidade do gel viscoelástico da amina qua- ternária de alquil amido acima mencionada, em especial à temperaturas ele- vadas. Eles também reduzem o tempo de incubação do gel viscoelástico de modo a encurtar o estágio da preparação de tal gel no campo. Os co-aditivos preferidos incluem, mas sem ficar a eles limitados, sulfonatos, sulfatos, áci- dos inorgânicos e orgânicos. Os co-aditivos particularmente eficazes são os sulfatos/sulfonatos de alquila lineares, os sulfatos/sulfonatos de alfa olefina lineares, os sulfonatos de ácidos graxos lineares, e/ou sulfosuccinatos linea- res, opcionalmente compreendendo uma ou mais porções éster. De prefe- rência, estes sulfatos e sulfonatos têm um ou mais grupos C6 a C24, e de preferência grupos C10-C14. Os exemplos incluem os produtos das fórmulas fornecidas abaixo. <formula>formula see original document page 8</formula>

Por várias razões, os sais de sódio de sulfonato de alfa olefina C6-24, de preferência C10-14. podem ser os preferidos.

A composição viscoelástica acima mencionada é reologicamente estável à temperaturas de até cerca de 150°C (300°F) e formam vantajosa- mente géis viscoelásticos em salmouras de baixa ou alfa densidade com uma forte elasticidade é apropriada para conter materiais sólidos em opera- ções subterrâneas.

A presente invenção também refere-se a um método de estimu- lação e/ou de modificação da permeabilidade de uma formação subterrânea com a composição viscoelástica da invenção, e a líquidos de perfuração, líquidos de finalização, líquidos de teste, composições acidificantes, e simila- res, que compreendem a composição viscoelástica da presente invenção. As composições viscoelásticas da presente invenção também podem ser em- pregadas para transformar em gel a maior parte de outros sistemas aquo- sos, tais como aqueles utilizados em formulações de limpeza, revestimentos à base de água, formulações de detergentes, formulações para cuidados pessoais, formulações de asfalto à base de água, e similares. A razão entre as aminas quaternárias de alquil amido e o(s) co-aditivo(s) na composição viscoelástica da invenção, em uma base em peso, varia de cerca de 1.000 para 1; em uma outra modalidade, de 100 para 2; e ainda em uma outra mo- dalidade, de 20 para 5. Em geral, a faixa é de cerca de 10:1 a cerca de 3:1, e em uma outra modalidade de 6:1 a cerca de 4:1.

Uma composição viscoelástica aquosa especialmente útil em aplicações subterrâneas pode ser obtida ao adicionar um ou mais agentes de formação de gel catiônicos, tais como descrito a seguir. A concentração do agente de formação de gel na composição viscoelástica aquosa fica em geral compreendida na faixa de cerca de 0,5% a cerca de 10% em peso, de preferência de cerca de 2% a cerca de 8% em peso, e com mais preferência de cerca de 3% a cerca de 5% em peso com base no peso total da composi- ção. A concentração de co-aditivo na composição viscoelástica aquosa fica em geral compreendida na faixa de cerca de 0,001% a cerca de 10% em peso, de preferência de cerca de 0,01% a cerca de 1% em peso, e com mais preferência de cerca de 0,1% a cerca de 0,5% em peso com base no peso total da composição. A composição aquosa da invenção pode incluir sais inorgânicos e vários aditivos tal como aqui descrito mais adiante. Tal compo- sição é injetada vantajosamente, por exemplo, em um sistema subterrâneo para ser usado na perfuração, na estimulação (tal como fraturamento hidráu- lico), para a modificação da permeabilidade de formações subterrâneas, e para usos tais como compactação de cascalho, e cimentação. Uma compo- sição viscoelástica preferida de acordo com a invenção compreende de cer- ca de cloreto de trimetil omidopropil erucil amônio, e um sulfonato de alfa olefina C12, isto é, por exemplo, Iauril sulfato de sódio.

Em uma modalidade preferida, uma composição de agente de formação de gel concentrada despejável de acordo com a presente invenção é preparada primeiramente ao preparar o componente de amina quaternária de alquil amido através da reação do ácido graxo correspondente com dime- til amino propil amina (DMAPA) e a seguir quaternizado com cloreto de meti- la. O componente de amina quaternária de alquil amido é combinado então com o co-aditivo a uma razão preferida de 10:1.

A concentração da composição viscoelástica varia de preferên- cia de cerca de 1% a cerca de 10% dependendo da viscosidade desejada, com mais preferência de cerca de 2% a 8%, e ainda com maior preferência de cerca de 3% a cerca de 5%.

As salmouras transformadas em gel com tais agentes são usa- das vantajosamente como agentes de desvio da água, fluidos empurradores, fluidos de fraturamento, lamas de perfuração, fluidos de compactação de cascalho, fluidos de perfuração, fluidos de teste, fluidos de finalização, e si- milares.

As composições viscoelásticas da presente invenção também podem ser utilizadas para transformar em gel a maior parte de outros siste- mas aquosos, incluindo, mas sem ficar a eles limitados, aqueles utilizados nas formulações de limpeza e higienização, revestimentos à base de água (por exemplo, tintas), formulações de detergentes, formulações para cuida- dos pessoais, sistemas de asfalto à base de água, concreto, produtos de construção, (por exemplo, argamassas, emboços, compostos para juntas, e similares), agentes de controle de depósitos agrícolas, e similares.

Quando usado em aplicações de estimulação, com a exceção de líquidos de fraturamento e de compactação de cascalho, o fluido viscoelásti- co pode incluir opcionalmente lubrificantes, inibidores da corrosão e vários outros aditivos.

Os lubrificantes podem incluir sais de metal ou de amina de um organo enxofre, fósforo, boro ou ácido carboxílico. Os exemplos típicos de tais sais incluem os ácidos carboxílicos de 1 a 22 átomos de carbono inclu- indo ácidos aromáticos e alifáticos; ácidos de enxofre, tais como ácidos al- quil sulfônicos e aromáticos, e similares; ácidos de fósforo, tais como o ácido fosfórico, o ácido fosforoso, o ácido fosfínico, ésteres de ácidos de fosfato, e homólogos de enxofre análogos, tais como os ácidos tiofosfórico e ditiofosfó- rico e os ésteres de ácidos relacionados; mercaptobenzotiozol; ácidos de boro incluindo o ácido bórico, boratos de ácidos, e similares; e sais de amina de ácidos láurico.

Os inibidores da corrosão podem incluir nitritos, nitratos, fosfa- tos, silicatos e benzoatos de metais alcalinos. Os inibidores orgânicos apro- priados representativos incluem o composto de ácido neutralizado com a hidrocarbil amina e a hidrocarbil amina substituída por hidróxi, tais como fos- fatos neutralizados e ésteres de fosfatos de hidrocarbila, ácidos graxos neu- tralizados (por exemplo, aqueles que têm de 8 a cerca de 22 átomos de car- bono), ácidos carboxílicos aromáticos neutralizados (por exemplo, o ácido 4- (t-butil)-benzóico), ácidos naftênicos neutralizados, e sulfonatos de hidrocar- bil neutralizados. Os ésteres de sais mistos de succinimidas alquiladas tam- bém são úteis. Os inibidores da corrosão também podem incluir as alcano- laminas tais como etanolamina, dietanolamina, trietanolamina e as propano- laminas correspondentes, bem como morfolina, etilenodiamina, N,N-dietil etanolamina, alfa- e gama-picolina, piperazina e isopropil amino etanol.

Os fluidos de estimulação também podem incluir aditivos para aplicações específicas para otimizar o desempenho do fluido. Os exemplos incluem corantes; tinturas; desodorantes tais como citronela; bactericidas e outros antimicrobicidas; agentes de quelação, tais como um sal de sódio de tetraacetato de etilenodiamina ou o ácido nitrilo triacético; agentes anticon- gelantes tais como o etileno glicol e polióis de polióxi alquileno análogos; supressores de espuma, tais como agentes contendo silicone, e agentes estabilizadores de cisalhamento, tais como os polióis de polióxi alquileno comercialmente disponíveis. Agentes antidesgaste, modificadores de atrito, agentes antiderrapagem e Iubricidade também podem ser adicionados. Também são incluídos aditivos de extrema pressão, tais como ésteres de fosfato e zinco ditiofosfato de dialquila.

Os tensoativos aqui apresentados e descritos são usados vanta- josamente como agentes de formação de gel para fluidos de fraturamento. Tais fluidos criam canais ou fraturas nas zonas de reservatório de produção de óleo a fim de incrementar a produção de óleo ao propiciar uma passagem de alfa permeabilidade da rocha do reservatório ao furo do poço. Tipicamen- te, nas zonas de baixa permeabilidade, os fluidos de fraturamento são bom- beados a pressões que excedem o peso de sobrecarga da formação de ro- cha, causando desse modo trincas e fraturas na rocha da formação. Agentes de sustentação (por exemplo, material em partículas) são adicionados ao fluido para impedir que as fraturas induzidas se fechem depois que a fase de bombeamento é terminada ao manter abertas as trincas e as fraturas. Os agentes de formação de gel são adicionados ao fluido para transportar tais agentes de sustentação e para reduzir o vazamento de fluido. Em umas zo- nas de permeabilidade mais alfa, métodos diferentes podem ser usados, mas os redutores de fluidos são freqüentemente utilizados.

As composições viscoelásticas aqui descritas propiciam diversas vantagens em relação aos polímeros (por exemplo, polissacarídeso) atual- mente empregados como agentes de formação de gel para fluidos furo abai- xo. Por exemplo, os compostos aqui indicados (em particular a amina qua- ternária de alquil amido, e mais particularmente a propil amina quaternária de alquil amido), quando usados como agentes de formação de gel para o fluido furo abaixo, produzem menos resíduo na formação, o que pode resul- tar em danos na formação durante e após o processo furo abaixo. Além dis- so, é mais fácil preparar o fluido em forma de gel em comparação aos polí- meros que devem ser tipicamente hidratados, e o fluido em forma de gel po- de ser destinado a se "decompor" com as temperaturas de formação ou ou- tros fatores tais como oxidantes ou ácidos. Também é possível "decompor" o fluido em forma de gel ao usar solventes tais como hidrocarbonetos, álcoois, ou até mesmo o óleo da formação. Os agentes de formação de gel indicados a seguir são utilizáveis em uma faixa ampla de temperatura, dependendo do comprimento da cadeia, e podem ajudar na remoção do óleo da formação.

Um fluido furo abaixo apropriado pode incluir água doce ou água do mar, ou uma salmoura que contenha o cloreto de sódio (tipicamente 1-5% em peso) e/ou o cloreto de cálcio (tipicamente 0,5-3% em peso), e opcio- nalmente cerca de 3% a cerca de 10%, e de preferência cerca de 4% a cer- ca de 6%, da composição viscoelástica de acordo com a presente invenção.

Para as finalidades de modificar de maneira seletiva a permeabi- lidade de formações de rochas subterrâneas, a composição viscoelástica da invenção pode primeiramente ser misturada com a água para formar um flui- do viscoelástico, o qual é então injetado na formação de rocha em uma quantidade eficaz para reduzir a permeabilidade da(s) zona(s) mais permeá- veis) da formação. A concentração da composição viscoelástica no fluido pode ser de cerca de 0,5% a cerca de 10%, de preferência de cerca de 2% a cerca de 8%, e com mais preferência de cerca de 3% a cerca de 5% em pe- so.

Os exemplos não limitadores a seguir são ilustrativos do método de modificação do comportamento reológico de fluidos aquosos de acordo com a presente invenção.

Preparação da Composição Viscoelástico da Presente Invenção

Arquad® APA-E (mostrado abaixo) é obtido ao reagir o ácido erúcico com DMAPA e a seguir é quaternizado com cloreto de metila em um solvente apropriado. O produto final tem um teor de 80% de ingrediente ativo e de 20% de solvente. A estrutura do componente ativo é mostrada abaixo

<formula>formula see original document page 13</formula>

Witconate AOS-12 é uma amostra de tensoativo comercial ob- tida junto à Akzo Nobel Surface Chemistry LLC, Chicago, Illinois, que é um sal de sódio de sulfonato de alfa olefina C12 a 40%.

<formula>formula see original document page 13</formula>

Na preparação da composição viscoelástica, Arquad APA-E e Witconate AOS-12 foram misturados a uma razão de 6 para 1, com a adição de agentes estabilizadores para obter um produto líquido transparente está- vel.

Procedimento de Teste Comparativo da Viscosidade

Todas as amostras de viscosidade foram rodadas em um viscô- metro rotativo Brookfield PVS com uma configuração de geometria de prumo e copo. Todas as medidas da viscosidade eram inferiores a 2,07 MPa (20,7 bars) de pressão do nitrogênio. O instrumento foi calibrado em várias RPM ao empregar um padrão de viscosidade de 100 cP. A amostra foi preparada de acordo com o seguinte procedimento: uma quantidade desejada de mate- rial foi adicionada em um misturador tipo "Waring Blender" com KCI aquoso a uma velocidade lenta, e a seguir misturada a um elevado cisalhamento por 3 minutos. A amostra foi então mantida durante toda a noite à temperatura ambiente para remover o excesso de espuma. Um gel transparente foi for- mado. Este gel foi usado para realizar os testes de viscosidade usando o Brookfield PVS com uma geometria Fann 50 e um prumo B5. O volume de amostra de 40 ml foi usado tipicamente para as medições. Todos os núme- ros da viscosidade são indicados em centipoises (cP).

Exemplo 1 - Curvas de aquecimento de 3,4% de Arquad APA-E + 0,6% de Witcolate LCP (Gel 1) e 3,0% de Arquad APA-E + 2% de Witconate SXS

(Gel 2) em 4% de KCI a 100 s-1.

Exemplo 2 - Varredura de cisalhamento do gel de 3,4% de Arquad APA-E + 0,6% de Witconate AOS-12 em 4% de KCI à temperatura ambiente.

Exemplo 3 - Curva de aquecimento do gel de 2,6% de Arquad APA-E + 0,4% de Witconate AOS-12 em 14,2 ppg * CaBr2 a 100 s"1.

Exemplo 4 - Varredura de cisalhamento do gel de 2,6% de Arquad APA-E + 0,4% de Witconate AOS-12 em 14,2 ppg * CaBr2 à temperatura ambiente. * = ppg significa a densidade em libras (0,453 g) por galão (3,785 litros) a 20°C, o que significa que o CaBr2 é adicionado à fase de água em uma quantidade tal que essa densidade é obtida.¶

Claims

1. Composição viscoelástica que compreende: i) pelo menos um amina quaternária de alquila amido da fórmula geral (I) <formula>formula see original document page 15</formula> em que R1 é uma cadeia de hidrocarboneto saturado ou insaturado de ca- deia linear ou ramificada de 16 a 22 átomos de carbono, R2 é um grupo al- quileno divalente de 2 a 6 átomos de carbono que pode ser linear ou ramifi- cado, substituído ou não substituído, e R3, R4 e R5 são selecionados inde- pendentemente de grupos alquila ou hidroxialquila C1-C6 saturados ou insa- turados, substituídos ou não substituídos e de cadeia linear ou ramificada que podem ser opcionalmente alcoxilados, e X- é um contra-íon, e ii) pelo menos um co-aditivo.

2. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, em que R1 é um grupo alifático de cerca de 15 a cerca de 21 átomos de car- bono, e R2 é um grupo alquileno de cerca de 2 a cerca de 4 átomos de car- bono.

3. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que Ri é um grupo alifático derivado de gorduras e óleos naturais que tem um valor de iodo de cerca de 1 a cerca de 140, e R2 é um grupo alquileno que tem 3 átomos de carbono.

4. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, em que Ri é selecionado do grupo que consiste em alquila de sebo, alquila de sebo endurecida, alquila de semente de colza, alquila de semente de col- za endurecida, alquila de óleo de pínus, alquila de óleo de pínus endurecida, alquila de coco, erucila, estearila, oleíla e alquila de soja, R2 é um grupo al- quileno que tem três átomos de carbono, e cada um de R3 e R4 é uma meti- Ia.

5. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, em que R3 e R4, juntos com o nitrogênio da amina ao qual são ligados, for- mam um grupo heterocíclico que tem um anel de 5 membros derivado de pirrolidina.

6. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, em que R3 e R4, juntos com o nitrogênio da amina ao qual são ligados, for- mam um grupo heterocíclico que tem um anel de 6 membros derivado de piperidina.

7. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, em que R3 e R4, juntos com o nitrogênio da amina ao qual são ligados, for- mam um grupo heterocíclico que tem um anel de 6 membros derivado de morfolina.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que X" é selecionado de modo que X" consiste em haletos, íons oxo de fósforo, de enxofre, ou de cloreto, ânions orgânicos que incluem, mas sem ficar a eles limitados, cloretos, brometos, iodetos, óxidos de fósforo, hipocloretoss, fosfa- tos, fosfatos, óxidos de enxofre, sulfatos, sulfitos, sulfonatos, fosfatos, aceta- tos, carboxilatos, cloratos, percloratos, salicilatos, ftalatos, lactatos, malea- tos, glicinatos, citratos, ácido cítrico, ácido láctico, ácido salicílico, ácido itáli- co, ácido benzóico, ácido naftóico, ou um aminoácido.

9. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, em que o dito co-aditivo compreende um sulfonato, um sulfato, um ácido inorgânico ou um ácido orgânico.

10. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 9, em que o dito co-aditivo é um sulfato de alquila linear, um sulfonato de alqui- Ia linear, um sulfato de alfa olefina linear, um sulfonato de alfa olefina linear, um sulfonato de ácido graxo linear, um sulfosuccinato linear, ou uma mistura destes.

11. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 10, em que o dito co-aditivo tem um comprimento de cadeia de carbono de C6 a C24·

12. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 11, em que o dito co-aditivo tem um comprimento de cadeia de carbono de C10- C14.

13. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, em que a dita amina quaternária é cloreto de trimetil omidopropil erucil amô- nio, isostearil amido propil morfolina, cloreto de dimetil alquil glicerol amônio, ou uma mistura dos mesmos.

14. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 13, em que o dito co-aditivo é um sulfato de alquila linear C10-C14, um sulfonato de alquila linear C10-C14, um sulfato de alfa olefina linear C10-C14, um sulfo- nato de alfa olefina linear C10-C14, um sulfonato de ácido graxo linear C10-C14 , um sulfosuccinato linear C10-C14, ou uma mistura dos mesmos.

15. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, em que a razão entre a amina quaternária e o co-aditivo varia, em uma base de peso, de cerca de 1.000 para 1 a cerca de 50:1.

16. Composição viscoelástica de acordo com a reivindicação 1, em que a razão entre a amina quaternária e o co-aditivo varia, em uma base de peso, de cerca de 50:1 a cerca de 5:1.

17. Fluido de base aquosa para aplicações em campos de óleo, que compreende a composição viscoelástica, côo definida na reivindicação -1.

18. Fluido de acordo com a reivindicação 17, que compreende de 0,05% a cerca de 10% em peso da dita composição viscoelástica.

19. Fluido de acordo com a reivindicação 17, que compreende de cerca de 0,05 a cerca de 10% em peso da dita amina quaternária, e de cerca de 0,1% a cerca de 5% em peso do dito co-aditivo.

20. Composição de salmoura de alfa densidade de campo de óleo, que compreende de cerca de 30% em peso a cerca de 70% em peso de um sal orgânico e/ou inorgânico e a composição viscoelástica, como defi- nida na reivindicação 1.

21. Fluido de finalização de salmoura de alfa densidade de cam- po de óleo, caracterizado que compreende: a) cerca de 30% em peso a cerca de 70% em peso de pelo me- nos um sal inorgânico ou orgânico; b) cerca de 0,1% em peso a cerca de 4% em peso de pelo me- nos um tensoativo catiônico selecionado entre cloreto de trimetil omidopropil erucil amônio, isostearil amido propil morfolina, cloreto de dimetil alquil glice- rol amônio, ou uma mistura dos mesmos, e c) pelo menos um co-aditivo selecionado entre um sulfato de alquila linear C10-C14, um sulfonato de alquila linear C10-C14, um sulfato de alfa olefina linear C10-C14, um sulfonato de alfa olefina linear C10-C14, um sul- fonato de ácido graxo linear C10-C14, um sulfosuccinato linear C10-C14, ou uma mistura dos mesmos.

22. Método de fraturamento de uma formação subterrânea, que compreende as etapas de: I) Fornecer de um fluido de fraturamento hidráulico de base aquosa espesso, o qual compreende: a) um meio aquoso, e b) uma quantidade eficaz de uma composição viscoelástica que compreende i) pelo menos uma amina quaternária de alquil amido, e ii) pelo menos um co-aditivo, em que a dita amina quaternária é da fórmula geral (I) <formula>formula see original document page 18</formula> em que R1 é uma cadeia de hidrocarboneto saturada ou insaturada de ca- deia linear ou ramificada de 16 a 22 átomos de carbono, Fb é um grupo al- quileno divalente de 2 a 6 átomos de carbono que pode ser linear ou ramifi- cado, substituído ou não substituído, e R3, R4 e R5 são selecionados inde- pendentemente de grupos alquila ou hidroxialquila C1-C6 saturados ou insa- turados, substituídos ou não substituídos e de cadeia linear ou ramificada que podem ser opcionalmente alcoxilados, e X- é um contra-íon, e o dito co- aditivo é um sulfato de alquila linear, um sulfonato de alquila linear, um sulfa- to de alfa olefina linear, um sulfonato de alfa olefina linear, um sulfonato de ácido graxo linear, um sulfosuccinato linear, ou uma mistura dos mesmos, e II. bombeamento do fluido de fraturamento aquoso através de um furo do poço e para uma formação subterrânea a uma pressão suficiente para fratu- rar a formação.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, em que a razão entre a amina quaternária e o co-aditivo varia, em uma base em peso, de cerca de 1.000 para 1 a cerca de 50:1.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, em que a razão entre a amina quaternária e o co-aditivo varia, em uma base em peso, de cerca de 50:1 a cerca de 5:1.

25. Método de acordo com a reivindicação 22, em que o fluido de fraturamento compreende de 0,05% a cerca de 10% em peso da dita composição viscoelástica.

26. Método, de acordo com a reivindicação 22, em que o fluido de fraturamento compreende de cerca de 0,05 a cerca de 10% em peso da dita amina quaternária, e de cerca de 0,1% a cerca de 5% em peso do dito co-aditivo.

27. Método de acordo com a reivindicação 22, em que a dita a- mina quaternária é selecionada entre cloreto de trimetil omidopropil erucil amônio, isostearil amido propil morfolina, cloreto de dimetil alquil glicerol amônio, ou uma mistura dos mesmos, e pelo menos um dito co-aditivo é se- lecionado entre um sulfato de alquila linear C10-C14, um sulfonato de alquila linear C10-C14, um sulfato de alfa olefina linear C10-C14, um sulfonato de alfa olefina linear C10-C14, um sulfonato de ácido graxo linear C10-C14, um sulfo- succinato linear C10-C14, ou uma mistura dos mesmos.

28. Método, de acordo com a reivindicação 22, em que a dita amina quaternária é selecionada de cloreto de trimetil omidopropil erucil a- mônio e o dito co-aditivo é um sal de sódio de sulfonato de alfa olefina C12.