BRPI0700682B1 - contas de baixa gravidade específica aparente revestidas com resina curável e processo de utilização das mesmas - Google Patents

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Abstract

contas de gravidade específica aparente revestidas com resina curável e processo de utilização das mesmas. contas de plástico, inclusive contas de poliamidas e de poliestireno reticulados com divinilbenzeno, que têm um revestimento de resina curável são altamente úteis para controle de areia e/ou de fratura hidráulica of subterrânea. as contas de plástico revestidas com resina curável de preferência têm uma gravidade especifica aparente menor do que aproximadamente 1,5.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CONTAS DE BAIXA GRAVIDADE ESPECÍFICA APARENTE REVESTIDAS COM RESINA CURÁVEL E PROCESSO DE UTILIZAÇÃO DAS MESMAS.
Campo da Invenção
Esta invenção refere-se a processos e composições úteis para tratamentos em formação subterrânea, tais como tratamentos de fratura hidráulica e controle de areia. Em particular, esta invenção refere-se ao uso de contas plásticas revestidas com resina curável que têm baixa gravidade específica (ASG) em processos de controle de areia tal como filtragem de cas10 calho, tratamentos frac-pack etc, assim como material de sustentação (propante) em tratamentos de fratura hidráulica.
Fundamentos da Invenção
Tipicamente, é necessário, quando se produz petróleo e/ou gás de uma formação subterrânea não consolidada, evitar que grãos de areia 15 e/ou outra formação de finos migrem para dentro do orifício do poço e sejam produzidos provenientes do poço. A produção de tais particulados pode reduzir a velocidade de produção de hidrocarbonetos provenientes do poço e podem causar sérios danos à tubulação do poço e ao equipamento superficial do poço.
Compactados de cascalho são freqüentemente usados para controlar a migração de particulado em tais formações de produção. Um compactado de cascalho tipicamente consiste em uma massa de particulados que são compactados ao redor da parte externa de um dispositivo de peneiração. Tais dispositivos de peneiração, tipicamente posicionados em 25 um buraco aberto ou dentro da carcaça do poço, têm aberturas muito estreitas que são suficientemente grandes para permitir o fluxo de fluido de formação, porém suficientemente pequenas para permitir que os particulados passem através das mesmas. Os particulados operam para aprisionar e assim evitar a migração adicional da areia de formação e de finos que de outra 30 maneira seriam produzidos juntamente com o fluido de formação.
Para serem úteis em aplicações de filtragem de cascalho, tais particulados devem exibir alta resistência e serem capazes de funcionar em formações de baixa permeabilidade. Foram propostos materiais particulados de peso ultraleve (ULW) para uso em aplicações de filtragem de cascalho para melhorar as eficiências de transporte, colocação e filtragem. No entanto, existem preocupações de que os materiais particulados ULW não 5 apresentem as propriedades de resistência necessária a ácidos e a substâncias químicas para uso em filtragem de cascalho.
A Patente U.S. N2. 5.531.274 relata o uso de contas de poliestireno divinilbenzeno (PSDVB) para uso em fratura hidráulica a temperaturas de até aproximadamente 65,5°C (150sF). Foram relatadas contas de PSDVB 10 para reduzir a velocidade do fluido necessária para manter o transporte do propante dentro da fratura. Isto, por sua vez, fornece uma maior área de fratura a ser suportada. Quando usadas como um propante, as contas de PSDVB, embora oferecendo excelente resistência à compressão, freqüentemente amolecem e perdem a sua resistência à compressão especialmente 15 a condições de alta e de alta pressão.
Embora as contas de PSDVB tenham resistência suficiente, resistência a ácidos e baixa ASG para uso como ULW em tratamentos de filtragem de cascalho, elas são infelizmente sujeitas à fluidização e a refluxo (flowback) e assim são inaceitáveis para tal uso.
Foram procurados materiais alternativos de ULW de baixa ASG que exibam alta resistência de partículas, resistência a ácidos e que não fossem sujeitos à fluidização e a refluxo para melhorar as eficiências de transporte, colocação e filtragem.
Sumário da Invenção
As contas de plástico fornecem resultados altamente desejáveis em filtragem de cascalho quando as contas estão revestidas com uma resina curável. As contas de preferência têm uma gravidade específica aparente (ASG) menor do que aproximadamente 2,0, mais preferivelmente menor do que ou igual a 1,5 e exibem alta resistências a ácidos e a substâncias quími30 cas. As contas de poliestireno reticuladas com divinilbenzeno (PSDVB) assim como as contas de poliamida são preferidas como contas de plástico.
O revestimento de resina curável facilita a consolidação das con tas de plástico uma vez colocada no lugar. As resinas curáveis preferidas incluem resinas fenólicas, resinas epóxi, resinas de furano, resinas fenólicas de formaldeído, resinas de melamina e formaldeído, resinas de uretano e misturas de resinas fenólicas e de furano.
Em uma modalidade preferida, as contas de plástico são substancialmente neutralmente flutuantes no veículo fluido introduzido na cavidade do poço. (Como usado neste caso, o termo veículo fluido deverá incluir fluidos de bombeamento e de fratura.)
Os particulados de plástico são úteis nos procedimentos de fil10 tragem de cascalho em que é colocado um dispositivo de peneiração na cavidade do poço e as contas de plástico são então introduzidas tal que elas estejam compactadas ao redor da parte externa do dispositivo de peneiração. As contas de plástico compactadas fornecem uma barreira permeável a fluido ao redor do dispositivo de peneiração que pode ser operado para evi15 tar a migração de particulados de formação para o dispositivo de peneiração.
As contas de plástico podem ainda ser introduzidas em uma parte da cavidade do poço que se estende para a formação subterrânea tal que as contas estejam compactadas na cavidade do poço para fornecer uma barreira permeável a fluido que possa ser operada para evitar a migração 20 dos particulados de formação. O fluido de formação é então produzido através do leito particulado compactado.
As contas de plástico também podem ser usadas para estimular a formação subterrânea tal que elas são depositadas na fratura e assim forneçam uma região permeável a fluido dentro da formação.
As contas de plástico revestidas com resina curável fornecem níveis de permeabilidade e taxas de produção substancialmente superiores àquelas fornecidas pelos particulados ULW da técnica anterior enquanto fornecem excelente controle de formação de areia e de formação de finos. Breve Descrição dos Desenhos
Para compreender mais completamente os desenhos citados na descrição detalhada da presente invenção, é apresentada uma breve descrição de cada desenho, em que:
A figura 1 destaca a resistência à compressão e a permeabilidade de contas de PSDVB revestidas com resina curável a 37,89 e 21,19C (100°e70°F).
Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas
As contas de plástico que têm um revestimento de uma resina curável exibem resistência suficiente para uso como particulados de peso ultraleve em métodos de controle de areia, tal como filtragem de cascalho e tratamentos frac-pack, assim como fratura hidráulica. As contas de plástico revestidas com resina curável exibem alta resistência a ácidos e a substâncias químicas.
As contas de plástico tipicamente têm uma gravidade específica aparente (ASG) de 2,0 ou menor, de preferência menor do que ou igual a 1,5, de preferência menor do que aproximadamente 1,15 e mais preferivelmente ainda menor do que aproximadamente 1,07. Em um modo particularmente preferido, as contas são contas de poliestireno de divinilbenzeno que têm uma ASG de aproximadamente 1,05. As contas são tipicamente esféricas. Em uma modalidade preferida, as contas de plástico revestidas com resina curável são aquelas comercialmente disponíveis pela Sun Drilling Products Corp. of Belle Chasse, Louisiana.
O revestimento de resina sobre as contas de plástico não está totalmente curado. A resina funciona principalmente no controle de refluxo do propante (proppant flowback). Quando bombeada do fundo de poço, a resina tipicamente completa o processo de cura a temperaturas de aproximadamente 37,8 9C (100° F), pois os propantes particulados aderem um ao outro. A presença da resina curável sobre as contas de plástico facilita a consolidação da filtragem uma vez introduzidas as contas na formação.
As resinas curáveis preferidas incluem resinas fenólicas, resinas epóxi, resinas de furano, resinas fenólicas de formaldeído, resinas de melamina e formaldeído, resinas de uretano (especialmente resinas de uretano pouco voláteis) e misturas de resinas fenólicas e de furano.
O revestimento de resina está geralmente presente na conta de plástico revestida com resina curável em uma quantidade de desde aproxi madamente 4% até aproximadamente 10% em peso de peso total. A espessura do revestimento de resina está geralmente entre desde aproximadamente 0,5 até aproximadamente 4 mícrons.
As contas de plástico revestidas com resina curável exibem re5 sistência ao esmagamento sob condições de grande esforço, API RP 56 ou API RP 60, geralmente a condições de esforço de fechamento maiores do que 13,78 MPa (2.000 psi).
As contas de plástico são contas de polímeros reticulados derivadas de monômeros que contêm uma ligação etilênica, tais como ésteres 10 de acrilato, ésteres de metacrilato, acetato de vinila, estireno vinilnaftaleno, viniltolueno, alil ésteres, cloreto de vinila, álcool alílico, acrilonitrila, acroleína, acrilamidas, metacrilamidas, fluoreto de vinila, difluoreto de vinilideno, acrilatos polifuncionais, metacrilatos, acrilamidas, metacrilamidas e hidrocarboneto poliinsaturados, etc.
Os polímeros podem ser reticulados com divinilbenzeno assim como com trimetacrilato de trimetilolpropano, triacrilato de trimetilolpropano, dimetacrilato de trimetilolpropano, diacrilato de trimetilolpropano, tetrametacrilato de pentaeritritol, trimetacrilato de pentaeritritol, dimetacrilato de pentaeritritol, tetraacrilato de pentaeritritol, triacrilato de pentaeritritol, diacrilato de 20 pentaeritritol, bis (metacrilamidas), poliolefinas, dimetilacrilatos de polietileno glicol, diacrilatos de polietileno glicol, dimetacrilato de etileno glicol, diacrilato de etileno glicol, dimetacrilato de dietileno glicol, diacrilato de dietileno glicol, dimetacrilato de trietileno glicol e diacrilato de trietileno glicol.
As contas de plástico revestidas com resina curável adequadas 25 incluem um emaranhado de cadeia rígida de polímeros reticulados tais como aqueles apresentados na Patente U.S. N2. 6.248.838, incorporada neste caso por referência.
As contas de plástico são de preferência contas de poliestireno reticulado com um agente de reticulação, tal como divinilbenzeno (PSDVB).
Em uma outra modalidade preferida, as contas de plástico são poliamidas, tal como poliamida-6, 6 assim como poliamida 6, como as poliamidas Technyl® da Rhodia Engineering Plastics. Outras poliamidas adequadas são poliamida 6, 10; poliamida 6,12; poliamida 4,6, poliamida 11 e poliamida 12.
Preferivelmente, tais contas têm uma esfericidade de aproximadamente 0,9 de API RP 58, um parâmetro importante para filtragem de cascalho pois a esfericidade mais alta se iguala à permeabilidade relativamente alta. A maior propensão para refluxo criada por tais índices de esfericidade, acoplada com a baixa ASG dos particulados, é controlada pela presença do revestimento de resina curável que fornece a consolidação necessária à conta de plástico. Qualquer conta de plástico de baixa ASG e alta esfericidade, tais como aquelas observadas com contas de PSDVB e contas de poliamida e que exibem resistência suficiente, são com aceitáveis para uso na invenção.
As contas de plástico podem conter quantidades variáveis do agente de reticulação para produzir materiais que tenham graus de elasticidade variáveis. Sob este aspecto, pode ser empregada qualquer quantidade de agente de reticulação adequado para a formação de material elástico. As percentagens de agente de reticulação empregadas podem ser selecionadas baseado nas condições de fundo de poço nas quais devem ser usadas as contas de plástico. Tipicamente, a quantidade de agente de reticulação no copolímero é de desde aproximadamente 1 até aproximadamente 30 por cento em peso, de preferência menos do que ou igual a aproximadamente 10 por cento em peso.
As contas de plástico revestidas com resina curável são preparadas por misturação da resina e das contas de plástico em um recipiente a temperaturas elevadas, tipicamente de desde aproximadamente 200 até aproximadamente 350, de preferência em torno de 121QC (250°F). Um aderente, tal como uma resina adesiva ou uma resina agente de pegajosidade, pode ser ainda adicionado ao recipiente durante a misturação. O aderente serve para ajudar a adesão da resina curável sobre as contas de plástico. O aquecimento é terminado quando a temperatura atingiu 121QC (250°F). As contas de plástico revestidas com resina curável são então resfriadas até a temperatura ambiente.
Alternativamente, as contas de plástico revestidas com resina curável podem ser preparadas pelo uso de técnicas de leito fluidizado ou de aplicação de revestimento com spray.
As contas de plástico revestidas com resina curável também podem ser preparadas na presença de uma carga para aumentar a resistência e/ou a resistência à temperatura dos particulados. Tipicamente, o tamanho da partícula da carga está na faixa desde aproximadamente 100 nm até aproximadamente 200 pm.
Adequados como cargas são os minerais (tais como minerais finamente divididos ou minerais e/ou fibras finamente divididos) opcionalmente ligados por um aglutinante adequado orgânico ou inorgânico. Os minerais adequados incluem poeira de cinzas, sílica e areia (inclusive sílica esfumaçada, areia de quartzo e farinha de sílica), alumina, mica, silicatos, tais como ortossilicatos e metassilicatos, silicato de alumínio e silicato de cálcio, caulim, talco, zircônia, boro e vidro, tais como esferas de vidro (especialmente microesferas de vidro), pó de vidro, contas de vidro, bolhas de vidro, vidro moído, vidro de borossilicato e fibra de vidro. As fibras adequadas incluem fibras minerais, fibras de vidro, fibras de cerâmica, fibras de carbono, fibras poliméricas, fibras revestidas (tais como fibras de carbono revestidas de níquel) e fibras sintéticas. Além disso, as fibras adequadas incluem argila, hematita, sais de metal alcalino, dissulfeto de molibdênio, óleo, floco de alumínio, aço inoxidável, silicone, politetrafluoroetileno, cimento, sais inorgânicos, negro-de-fumo, fullerenos de carbono de Buckminster, nanotubos de carbono, silsesquioxano oligomérico poliédrico, metais, óxidos metálicos (tal como tetraóxido de trimanganês), sais metálicos (inclusive sais de metal alcalino), fosfatos, boratos, carbonato de cálcio, cloreto de cálcio, brometo de cálcio, sulfato de bário, flocos de alumínio, um material que ocorre naturalmente modificado, cascas de nozes moídas, cascas de semente moídas ou esmagadas, caroços de frutas moídos ou esmagados, madeira processada e materiais poliméricos orgânicos. Além disso, a carga pode conter um cátion selecionado do grupo que consiste em metais alcalinos, metais alcalino-terrosos, amônio, manganês e zinco e um ânion selecionado do grupo que consiste em um halogeneto, um óxido, um carbonato, um nitrato, um sulfato, um acetato e um formiato.
A quantidade de carga (s) na composição é tal para conferir a ASG desejada. Tipicamente, a quantidade de carga na composição está entre desde aproximadamente 1 até aproximadamente 85, mais tipicamente entre desde aproximadamente 25 até aproximadamente 60 por cento em volume. A quantidade de carga e de particulado de poliamida pode ser ajustada para adaptar a composição para que se consigam as propriedades físicas desejáveis, inclusive a densidade da partícula, a densidade aparente, a resistência à moagem etc.
O tamanho da partícula das contas de plástico revestidas com resina curável pode ser selecionado baseado nas condições de fundo de poço antecipadas. Sob este aspecto, tamanhos de partícula maiores podem ser mais desejáveis em situações em que é empregado um material particulado de resistência relativamente menor. As contas de plástico tipicamente têm um tamanho na faixa desde aproximadamente 4 mesh até aproximadamente 100 mesh, alternativamente desde aproximadamente 20 mesh até aproximadamente 40 mesh.
Os particulados se deformam com esforço e ainda são suficientemente fortes para serem usados por si a altas pressões, tal como em excesso de 27,6 MPa (4.000 psi) evita que grãos de areia e/ou outros finos de formação migrem para dentro da cavidade do poço
As contas de plástico revestidas com resina curável podem ser empregadas com veículo ou fluidos de tratamento para facilitar a colocação do compósito em uma locação desejada dentro da formação. A ASG das contas revestidas é geralmente maior ou igual a ASG do veículo fluido. Qualquer veículo fluido adequado para o transporte do particulado para um poço e/ou para a fratura de formação subterrânea em comunicação com o mesmo pode ser empregado inclusive, porém não limitado a, veículos fluidos inclusive uma salmoura, água salgada, água não viscosificada, água doce, solução de cloreto de potássio, uma solução saturada de cloreto de sódio, hidrocarbonetos líquidos e/ou um gás tal como nitrogênio ou dióxido de carbono. Em uma modalidade preferida, o veículo fluido é água não viscosifica9 da, ou salmoura.
O veículo fluido pode ser gelificado, não gelificado ou ter um requisito de gelificação reduzido ou mais leve. Este último pode ser citado como fracamente gelificado, isto é, que tem suficiente polímero mínimo, agente espessante, tal como um viscosificante ou redutor de atrito para se conseguir redução de atrito quando bombeado no fundo de poço (por exemplo, quando bombeado, em direção descendente por tubulação, work string, carcaça, tubulação espiralada, tubos para perfuração etc.) e/ou pode ser caracterizado pelo fato de que tem uma concentração de polímero ou de viscosificante maior do que 0 grama de polímero por litro de fluido base (0 libras de polímero por mil galões de fluido base) até aproximadamente 1,2 grama de polímero por litro de fluido base (10 libras de polímero por mil galões de fluido base) e/ou como tendo uma viscosidade de desde aproximadamente 0,001 até aproximadamente 0,01 Pascal - segundo (1 até aproximadamente 10 centipoises). O veículo fluido não gelificado não contém polímero nem viscosificante.
O uso de um veículo fluido não gelificado elimina uma fonte de danos potenciais por filtragem e/ou formação e melhoria da produtividade do poço. A eliminação da necessidade de se formular um gel complexo em suspensão pode significar ainda uma redução nas pressões de atrito na tubulação, particularmente em tubulação em serpentina e na quantidade de equipamento de misturação em locação e/ou requisitos de tempo de misturação, assim como custos reduzidos. Em uma modalidade que emprega um particulado substancial e neutralmente flutuante e um veículo fluido de salmoura, o equipamento de misturação precisa apenas incluir tal equipamento que seja capaz de (a) misturar a salmoura (sais solúveis em dissolução) e (b) dispersar-se homogeneamente no particulado substancialmente neutralmente flutuante.
Os agentes gelificantes para veículos fluidos para propante podem fornecer uma fonte de compactado de propante e/ou de danos à formação e a sedimentação de propante pode interferir na colocação do fundo de poço apropriada. A suspensão resultante de preferência forma uma filtra gem de material particulado que é permeável aos fluidos produzidos da cavidade do poço e evita ou reduz substancialmente a produção da formação para dentro da cavidade do poço.
O veículo fluido pode conter ainda um ou mais aditivos convencionais para a indústria de serviço de poço tais como um agente gelificante, um agente de reticulação, agente de rompimento de gel, tensoativo, biocida, agente de redução de tensão superficial, agente espumante, agente antiespumante, desemulsificador, não emulsificante, inibidor de incrustação, inibidor de hidrato de gás, agente de rompimento de enzima de polímero específico, agente de rompimento por oxidação, tampão, estabilizador de argila, ácido, tampão, solvente ou um mistura dos mesmos e outros aditivos para tratamento de poços conhecidos na técnica. A adição de tais aditivos aos veículos fluidos minimiza a necessidade de bombas adicionais necessárias para adicionar tais materiais em movimento.
As contas de plástico revestidas com resina curável podem ser vantajosamente pré-suspensas como um particulado substancialmente neutralmente flutuante e armazenado no veículo fluido (por exemplo, salmoura de densidade próxima ou substancialmente igual) e então bombeadas ou colocadas fundo de poço como tal ou diluída em movimento.
O termo substancial e neutralmente flutuante refere-se a particulados de conta de plástico que têm uma ASG suficientemente próxima à ASG do veículo fluido selecionado não gelificado ou fracamente gelificado (por exemplo, salmoura de acabamento não gelificada ou fracamente gelificada, outro fluido de base aquosa, água oleosa (slick water) ou outro fluido adequado) que permita bombeamento e colocação satisfatória do propante/particulado usando-se o veículo fluido selecionado não gelificado ou fracamente gelificado.
Pode ser preferível bombear um ativador com a suspensão para dentro da formação para ajudar a ligação dos particulados de resina curável e acelerar o processo de cura do fundo de poço. Os ativadores adequados incluem aqueles comercialmente disponíveis por Santrol of Fresno, Texas.
As contas de plástico revestidas com resina curável podem ser introduzidas na cavidade do poço a qualquer concentração considerada adequada ou eficaz para que sejam encontradas as condições de fundo de poço.
Em uma modalidade preferida, as contas de plástico revestidas com resina curável e/ou as contas de plástico substancialmente neutralmente flutuantes são usadas em um método de controle de areia. As contas podem ser introduzidas na cavidade do poço em uma pasta fluida com o veículo fluido. As contas são colocadas adjacentes à formação subterrânea para formar uma filtragem permeável ao fluido. A filtragem permeável ao fluido é capaz de reduzir ou de evitar substancialmente a passagem das partículas da formação provenientes da formação subterrânea para dentro da cavidade do poço enquanto ao mesmo tempo permite a passagem dos fluidos da formação proveniente da formação subterrânea para a cavidade do poço.
Em uma operação preferida de filtragem de cascalho, um conjunto de peneiras pode ser colocado ou então disposto dentro da cavidade do poço de modo que pelo menos uma parte do conjunto de peneiras esteja disposto adjacente à formação subterrânea. (A operação de filtragem de cascalho pode também se processar usando-se uma filtragem sem peneira.) Uma pasta fluida que contém as contas de plástico revestidas com resina curável pode então ser introduzida na cavidade do poço e colocada adjacente à formação subterrânea por circulação ou por um outro método adequado. Um compactado permeável a fluido é formado na área anular entre a parte externa da peneira e a parte interna da cavidade do poço que é capaz de reduzir ou substancialmente evitar a passagem de partículas de formação provenientes da formação subterrânea para dentro da cavidade do poço durante a produção de fluidos provenientes da formação. Ao mesmo tempo, o compactado permeável permite a passagem de fluidos da formação provenientes da formação subterrânea através da peneira para a cavidade do poço. Quando o fluxo for invertido, as contas de plástico revestidas com resina curável consolidadas irão escoar de volta com uma mínima formação de areias. São obtidos resultados particularmente vantajosos na filtragem horizontal de cascalho que são grandes, como aqueles com 1830 m (6000 pés) de comprimento.
As contas de plástico revestidas com resina curável podem ser misturadas com o veículo fluido de qualquer maneira adequada para liberar a mistura para a cavidade do poço e/ou para a formação subterrânea. Em uma modalidade, os particulados descritos podem ser injetados em uma formação subterrânea em associação com um tratamento de fratura hidráulica ou outro tratamento a pressões suficientemente altas para provocar a formação ou o aumento de fraturas ou então para expor as partículas ao esforço de fechamento da formação. Tais outros tratamentos podem ser próximos à cavidade do poço na natureza (afetando as regiões próximas à cavidade do poço) e podem ser direcionados a uma melhoria da produtividade da cavidade do poço e/ou ao controle da produção de propante da fratura ou areia da formação.
As contas de plástico revestidas com resina curável são também empregadas em operações de frac-pack, especialmente em formações não consolidadas e semiconsolidadas para facilitar a recuperação do fluido enquanto se evita a migração do particulado. A operação de frac-pack tipicamente incorpora as características tanto de uma operação de fratura como de uma operação de filtragem de cascalho. A formação não consolidada pode inicialmente ser a fratura que usa os materiais particulados. O propante adicional pode então ser mantido no local na cavidade do poço por (a) filtragem o material ao redor de uma peneira de filtragem de cascalho e/ou (b) consolidando o material propante por meio de um revestimento de resina.
Os exemplos a seguir irão ilustrar a prática da presente invenção em suas modalidades preferidas. Outras modalidades dentro do escopo das reivindicações neste caso serão evidentes para um versado na técnica pela consideração do relatório descritivo e da prática da invenção como aqui descrito. Pretende-se que o relatório descritivo juntamente com os Exemplos sejam considerados somente como exemplos, com o escopo e o espírito da invenção sendo indicados pelas reivindicações a seguir.
EXEMPLOS
Exemplo 1: Este Exemplo ilustra a capacidade de as contas de
PSDVB revestidas com resina curável aguentar um esforço maior do que de 0,138 MPa (20 psi) sem ruptura.
As contas de poliestireno divinilbenzeno (PSDVB) revestidas de resina fenólica (que contém 10 por cento em peso de divinilbenzeno) foram preparadas por aquecimento das contas na presença de 7,5 % (em peso) de resina fenólica. Quando a temperatura aumentou, a resina fundiu. Quanto mais alta a temperatura, mais rapidamente a resina ficou curada. No ponto em que a resina fenólica se transformou para demonstrar sinais de uma ruptura ou secagem em que as contas se separaram, o calor foi removido para limitar a extensão da cura.
Foi obtido um cerne por misturação de 100 gramas das contas de PSDVB revestidas com resina curável com aproximadamente 100 ml de solução de cloreto de potássio a 2% e desde 0 até 56,7 litros (15 galões) por mil (gpt) (1,5% em volume) de ativador, comercialmente disponível pela Santrol como SuperSet P®. A suspensão resultante foi introduzida em uma célula de aço inoxidável de 500 ml à alta pressão e à alta temperatura de aproximadamente 5 cm (duas polegadas) de diâmetro. O excesso de fluido foi então deslocado da célula quando foi aplicado nitrogênio gasoso ao pistão móvel. Foram então aplicados 3,4 MPa (500 psi) de pressão ao pistão e a célula foi aquecida até 21,19C (70 QF) ou 37,89C (100°F). Depois de quatro horas, a fonte de calor externa foi terminada e a pressão foi liberada. Depois de resfriamento e remoção do cerne formado partindo da célula, o cerne foi colocado entre duas placas paralelas até que foi atingido um esforço em que o cerne falhava. Esta resistência à compressão (UCS) não confinada das amostras é apresentada na Tabela I.
Tabela I
Amostra Quantidade de ativador (gpt) Temperatura, BC (°F) UCS Mpa (Psi)
A 15 37,8(100) 0,19(28,00)
B 10 37,8(100) 0,044 (6,41)
C 4,2 37,8(100) 0,045 (6,60)
D 0 37,8(100) 0,023 (3,40)
Tabela I (continuação)
Amostra Quantidade de ativador (gpt) Temperatura, eC (°F) UCS Mpa (Psi)
E 10 21,1 (70) 0,054 (7,90)
F 5 21,1 (70) 0,034 (4,90)
G 0 21,1 (70) 0,018(2,70)
Este teste de resistência à compressão (UCS) não confinada apresentou a capacidade de as contas de PSDVB revestidas com resina curável da invenção exceder níveis de esforço de 0,138 MPa (20 psi) e é uma medida da capacidade das contas aderirem umas às outras. Demonstra-se que a resistência à compressão e a permeabilidade de as contas de PSDVB revestidas com resina curável são maiores a 37,82C (100°F) do que a 21,1 -C (70°F). Isto também é ilustrado na figura 1.
Exemplo 2. Este Exemplo ilustra a insolubilidade dos particulados da invenção revestidos com resina curável em meios ácidos.
Contas de PSDVB (contendo 10 por cento em peso de divinilbenzeno) que têm um revestimento de resina fenólica curável foram preparadas de uma maneira similar àquela apresentada no Exemplo 1 acima. O particulado exibiu uma cor castanha com finas partículas na faixa de cor desde castanho escuro até alaranjado claro. As amostras foram secas durante uma hora a 662C (150 °F) para se obter um peso constante. Testes de solubilidade em ácido foram então conduzidos com a amostra à temperatura ambiente em sistemas de HCI a 15% e HCI a 12% -3 % de HF. Cada teste de solubilidade em ácido foi realizado em triplicata. Em cada teste, foi adicionada uma amostra de 5,0 gramas do particulado a um frasco de plástico e foi adicionada uma alíquota de ácido de 100 ml. Cada frasco da amostra foi então misturado muito bem e deixado em repouso durante uma hora a 21,19C (70°F). Depois do período de tempo de uma hora, o ácido e os sólidos particulados foram filtrados através de um papel de filtro Whatman N5 1 para coletar os sólidos restantes. Depois de completada a filtração do ácido, os sólidos foram lavados com água destilada para remover algum ácido remanescente. Os sólidos coletados foram colocados em uma estufa a 66eC (150°F) durante uma hora para secagem. Depois da secagem, os sólidos restantes foram removidos do papel de filtro Whatman NQ 1 e o seu peso foi determinado em uma balança. O peso final dos sólidos foi utilizado para determinar a solubilidade percentual em ácido. As solubilidades em ácido foram calculadas pela fórmula a seguir:
Peso Inicial - peso final
------------------------ = % de sólidos dissolvidos
Peso Inicial
Os resultados são apresentados na Tabela II a seguir.
Tabela II
Amostra Sistema ácido Peso Inicial Peso Final % de Solubilidade em ácido
A HCI a 15% 5,00 4,97 0,006
B HCI a 15 % 5,00 4,96 0,008
C HCI a 15 % 5,00 4,96 0,008
D HCI a 12 %-HF a 3 % 5,00 4,98 0,004
E HCI a 12 % -HF a 3 % 5,00 4,95 0,01
F HCI a 12 %-HF a 3 % 5,00 4,97 0,006
A Tabela II demonstra que o PSDVB particulado revestido com resina curável exibe solubilidade em ácido muito baixa em HCI a 15 % e em sistemas de 12 % de HCI-3 % de HF.
Exemplo 3.
Um particulado de PSDVB revestido com resina fenólica curável foi preparado como apresentado acima no Exemplo 1. Foram realizados testes de condutividade térmica no particulado de PSDVB revestido com resina fenólica assim como no particulado de PSDVB não revestido de acordo com API RP 61 modificado (1ã Revisão, 1e de outubro de 1989) que usa uma célula de condutividade API com inserções laterais de placa fina de arenito de Ohio para simular a produção de formação. Um compactado em multicamada do compósito que contém aproximadamente 31,5 g de particulado foi então carregado entre as placas finas de arenito seladas para aumentar a largura suportada. A célula de condutividade foi então colocada em uma prensa enquanto era aplicado um esforço a 0,69 MPa/minuto (100 psi/minuto) até que fosse alcançada a temperatura-alvo. O fluido foi então deixado escoar através do compactado teste mantendo-se o fluxo de Darcy. A pressão dife16 rencial foi medida a 7 cm (5 polegadas) do compactado usando-se um transdutor de pressão diferencial ROSEMOUNT (NQ 3051C). O fluxo foi medido usando-se medidores de fluxo de massa Micromotion e os pontos dos dados foram registrados a cada 2 minutos durante 50 horas. Uma bom5 ba programável Isco 260D foi aplicada e manteve pressão de fechamento eficaz. Os parâmetros experimentais e os resultados são apresentados nas Tabelas III e IV para o particulado de PSDVB revestido com resina curável e para o particulado de PSDVB não revestido, respectivamente.
Tabela III
Temperatura: 66QC (150°F)
Tamanho do Particulado: 16/40
Período de Tempo Horas Fechamento MPa (Psi) Condutividade md-m (md-ft) Largura cm (polegada) Permeabilidade Darcies
0 6,95 (1008) 578 (1926) 0,60 (0,235) 98
10 6,85 (994) 470 (1565) 0,59 (0,232) 81
24 6,85 (994) 430 (1432) 0,59 (0,232) 74
0 13,88 (2013) 373 (1243) 0,58 (0,227) 66
10 13,87 (2012) 247 (822) 0,56 (0,220) 45
20 13,86 (2011) 213 (709) 0,55 (0,216) 39
24 13,89 (2014) 205 (684) 0,55 (0,216) 38
Tabela IV
Temperatura: 66QC (150°F)
Tamanho do Particulado: 20/40
Período de Tempo Horas Fechamento MPa (Psi) Condutividade md-m (md-ft) Largura cm (polegada) Permeabilidade Darcies
0 6,84 (992) 324,3 (1081) 0,57 (0,226) 57
10 6,81 (988) 226,2 (742) 0,56 (0,220) 40
24 6,85 (994) 199,5 (665) 0,55 (0,217) 37
0 13,93 (2005) 163,2 (544) 0,54 (0,212) 31
10 13,81 (2003) 92,4 (308) 0,52 (0,205) 18
20 13,81 (2003) 90,0 (270) 0,5080 (200) 16
24 13,82 (2004) 76,5 (255) 0,5080 (200) 15
As Tabelas III e IV ilustram as maiores permeabilidade e condutividade com as contas de PSDVB curáveis com resina versus as contas de PSDVB não revestidas, respectivamente.
Exemplo 4.
O particulado de PSDVB revestido com resina curável e o não revestido do Exemplo 3 foram testados de acordo com o Exemplo 3. As condições e os resultados experimentais são apresentados nas Tabelas V e VI, 5 respectivamente.
Tabela V
Temperatura: 37,8 2C (100° F)
Tamanho do Particulado: 20/40
Período de Tempo Horas Fechamento MPa (Psi) Condutividade md-m (md-ft) Largura cm (polegada) Permeabilidade Darcies
0 0,40 (58) 2406 (8021) 0,72 (0,282) 341
10 0,32 (46) 2295 (7650) 0,72 (0,282) 326
24 0,29 (41) 2380 (7936) 0,72 (0,282) 338
0 3,42 (496) 2172 (7239) 0,60 (0,2350) 370
10 3,42 (496) 1991 (6637) 0,60 (0,2350) 339
20 3,43 (497) 1986 (6621) 0,59 (0,2320) 342
24 3,42 (496) 2043 (6812) 0,59 (0,2320) 352
Tabela VI
Temperatura: 37,82C (100°F)
Tamanho do Particulado: 20/40
Período de Tempo Horas Fechamento MPa (Psi) Condutividade md-m (md-ft) Largura cm (polegada) Permeabilidade Darcies
0 0,36 (52) 1114 (3713) 0,63 (0,247) 180
10 0,34 (49) 1319(4398) 0,63 (0,247) 214
24 0,27 (40) 1433 (4778) 0,63 (0,247) 232
0 0,98(143) 1318 (4393) 0,63 (0,247) 213
10 3,54 (513) 1109 (3697) 0,60 (0,233) 190
20 3,53 (512) 1028 (3427) 0,58 (0,228) 180
24 3,54 (513) 1030 (3435) 0,58 (0,228) 181
As Tabelas V e VI ilustram maiores permeabilidade e condutividade com as contas de PSDVB revestidas de resina curável versus as con15 tas de PSDVB não revestidas a temperaturas mais baixas e a esforço de fechamento de 3,4 MPa (500 psi) (comparados com os dados apresentados nas Tabelas III e IV) acima.
Pelo que se viu anteriormente, será observado que numerosas variações e modificações podem ser efetuadas sem sair do verdadeiro espírito e escopo dos novos conceitos da invenção.

Claims (5)

1. Conta de plástico revestida para tratar uma cavidade de poço, caracterizada pelo fato de que a conta de plástico revestida compreende uma conta de plástico e um revestimento de resina curável e ainda em que, quando formulada em um pack, exibe maiores condutividade e permeabilidade em um esforço de fechamento maior ou igual a 41 psi do que uma conta de plástico substancialmente similar não contendo a resina curável, quando formulada em um pack.
2. Conta de plástico revestida de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:
(a) a conta de plástico compreende um poliestireno divinilbenzeno ou uma poliamida ou um derivado dos mesmos;
(b) a conta de plástico compreende uma poliamida;
(c) a gravidade específica aparente da conta de plástico é menor ou igual a 1,5; ou (d) o revestimento da resina curável é selecionado do grupo que consiste em resinas fenólicas, resinas epóxi, resinas de furano, resinas fenólicas de formaldeído, resinas de melamina e formaldeído, resinas de uretano e misturas de resinas fenólicas e de furano.
3. Conta de plástico revestida de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a espessura da resina curável na conta de plástico revestida está entre 0,5 a 0,4 mícrons.
4. Particulado de propante ou de controle de areia, caracterizado pelo fato de que compreende a conta de plástico revestida como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.
5. Processo de tratamento de um poço, caracterizado pelo fato de que compreende a introdução no poço de uma composição que compreende a conta de plástico revestida como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, e um veículo fluido.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a composição também compreende pelo menos uma carga.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo
Petição 870190053186, de 11/06/2019, pág. 5/12 fato de que pelo menos uma carga é selecionada do grupo que consiste em minerais, argila, hematita, caulim, dissulfeto de molibdênio, óleo, alumina, floco de alumínio, aço inoxidável, silicone, politetrafluoroetileno, cimento, sais inorgânicos, negro-de-fumo, fullerenos de carbono de Buckminster, nanotubos de carbono, silsesquioxano oligomérico poliédrico, metais, óxidos metálicos, sais metálicos, fosfatos, boratos, flocos de alumínio, um material que ocorre naturalmente modificado, cascas de nozes esmagadas ou cascas de semente moídas ou esmagadas, caroços de frutas moídos ou esmagados, madeira processada e materiais poliméricos orgânicos ou pelo menos uma carga contém um cátion selecionado do grupo que consiste em metais alcalinos, metais alcalino-terrosos, amônio, manganês e zinco e um ânion selecionado do grupo que consiste em um halogeneto, um óxido, um carbonato, um nitrato, um sulfato, um acetato e um formiato, poeira de cinzas, sílica, alumina, mica, silicatos, caulim, talco, zircônia, boro, vidro, fibras minerais, fibras de cerâmica, fibras de carbono e fibras poliméricas e/ou sintéticas, carbonato de cálcio, cloreto de cálcio, brometo de cálcio, sulfato de bário e flocos de alumínio.
8. Processo de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a quantidade de carga na composição está entre 1 a 85 por cento em volume.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que a conta de plástico revestida e o veículo fluido são introduzidos na formação subterrânea como parte de uma operação de controle de areia e/ou de fratura hidráulica.
10. Processo de controle de areia para uma cavidade de poço que penetra em uma formação subterrânea, caracterizado pelo fato de que compreende:
introduzir na cavidade de poço uma pasta fluida compreendendo uma conta de plástico revestida como definida na reivindicação 1 ou 2 e um veículo fluido;
colocar a conta de plástico revestida adjacente à formação subterrânea para formar um pack permeável a fluido que é capaz de reduzir ou
Petição 870190053186, de 11/06/2019, pág. 6/12 substancialmente impedir a passagem de partículas de formação da formação subterrânea em uma cavidade de poço enquanto que ao mesmo tempo permitindo a passagem de fluidos de formação da formação subterrânea em uma cavidade de poço; e
5 em que o pack permeável a fluido é, opcionalmente, formado na ausência de uma peneiração.
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