BRPI0706656B1 - composição de circulação perdida para uso em um furo do poço - Google Patents

Abstract

composição de circulação perdida para uso em um furo do poço, metodo para fazer manutenção de um furo do poço em contato com uma formação subterranea, e, metodo para bloquear o fluxo de fluido através de uma zona de circulação perdida em uma formação subterrânea. uma composição de circulação perdida para uso em um furo do poço compreendendo um sistema de polímero reticulável e um enchedor. a invenção também diz respeito a um método para fazer manutenção de um furo do poço em contato com uma formação subterrânea, compreendendo: colocar um fluido para fazer manutenção de furo do poço compreendendo um sistema de polímero reticulável e um enchedor em uma zona de circulação perdida dentro do furo do poço. a invenção também diz respeito a um método para bloquear o fluxo do fluido através de uma zona de circulação perdida em uma formação subterrânea compreendendo colocar uma primeira composição compreendendo um agente de recheio na zona de circulação perdida, colocar uma segunda composição compreendendo um sistema de polímero reticulável e um enchedor na zona de circulação perdida, e permitir que as composições ajustem-se no lugar.

Description

“COMPOSIÇÃO DE CIRCULAÇÃO PERDIDA PARA USO EM UM FURO DO POÇO” FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Campo da Invenção Esta divulgação diz respeito a composições para fazer manutenção de um furo do poço que experiência circulação perdida. Mais especificamenie, esta divulgação diz respeito à introdução de composições em um furo do poço penetrando uma formação subterrânea para reduzir a perda de fluido à formação.

Fundamentos da Invenção Um recurso natural tal como óleo ou gás que residem em uma formação subterrânea pode ser recuperado perfurando-se um poço na formação. A formação subterrânea é usualmente isolada de outras formações usando uma técnica conhecida como cimentação de poço. Em particular,, uni furo do poço é tipicamente perfurado até a formação subterrânea enquanto circulando um fluido de perfuração através do furo do poço. Depois que a perfuração é terminada, uma amarração de tubo, por exemplo, revestimento, é conduzido no furo do poço. A cimentação primária depois é usualmente realizada por meio da qual uma pasta fluída de cimento é bombeada através da amarração do tubo e no espaço anular entre a amarração do tubo e as paredes do furo do poço para permitir que a pasta fluida de cimento se ajuste em uma coluna de cimento impermeável e deste modo vede o espaço anular. Operações de cimentação secundária subsequentes, isto é, qualquer operação de cimentação depois da operação de cimentação primária, também podem ser realizadas. Um exemplo de uma operação de cimentação secundária é comprimir a cimentação por meio da qual uma pasta fluida de cimento é forçada sob pressão a áreas de integridade perdida no espaço anular para lacrar estas áreas.

Subsequentemente, óleo ou gãs que residem na formação subterrânea podem ser recuperados conduzindo-se o fluido no poço usando, por exemplo, um gradiente de pressão que existe entre a formação e o furo do poço, a força da gravidade, deslocamento do fluido usando uma bomba ou a força de um outro fluido injetado no poço ou um poço adjacente. A produção do fluido na formação pode ser aumentada fraturando-se hidraulicamente a formação. Isto é, um fluido de fratura viscoso pode bombear o revestimento à formação em uma taxa e uma pressão suficiente para formar fraturas que se estendem na formação, fornecendo caminhos adicionais através dos quais o óleo ou gás podem fluir ao poço. Infelizmente, água ao invés de óleo ou gãs eventualmente pode ser produzida pela formação através das fraturas nesta. Para considerar a produção de mais óleo ou gãs, um fluido de fratura novamente pode ser bombeado na formação para formar fraturas adicionais nesta. Entretanto, as fraturas previamente usadas primeiro devem ser tampadas para impedir a perda do fluido de fratura na formação por intermédio destas fraturas.

Além do fluido de fratura, outros fluidos usados em fazer manutenção em um furo do poço também podem ser perdidos à formação subterrânea enquanto circulando os fluidos no furo do poço. Em particular, os fluidos podem entrar na formação subterrânea por intermédio de zonas esgotadas, zonas de pressão relativamente baixa, zonas de circulação perdida tendo fraturas que ocorrem natural mente, zonas fracas tendo gradientes de fratura excedidos pela pressão hidrostática do fluido de perfuração, e assim por diante. Como um resultado, a operação fornecida por tal fluido é mais difícil para obter. Por exemplo, um fluido de perfuração pode ser perdido à formação, resultando na circulação do fluido no furo do poço sendo muito baixo para levar em consideração outra perfuração do furo do poço. Também, uma composição de cimento/selador secundária pode ser perdida à formação visto que ela está sendo colocada no furo do poço, tomando deste modo a operação secundária ineficaz em manter o isolamento da formação.

Consequentemente, uma necessidade permanente existe para composições e métodos de bloquear o fluxo de fluido através de zonas de circulação perdida em formações subterrâneas.

BREVE SUMÁRIO DE ALGUMAS DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS

De acordo com um aspecto da invenção é fornecida uma composição de circulação perdida para uso em um furo do poço compreendendo um sistema de polímero reticulável e um enchedor.

De acordo com um outro aspecto da invenção é fornecido um método para fazer manutenção de um furo do poço em contato com uma formação subterrânea, compreendendo: colocar um fluido para fazer manutenção de furo do poço compreendendo um sistema de polímero reticulável e um enchedor em uma zona de circulação perdida dentro do furo do poço.

De acordo com um outro aspecto da invenção é fornecido um método para bloquear o fluxo de fluido através de uma zona de circulação perdida em uma formação subterrânea compreendendo colocar uma primeira composição compreendendo um agente de recheio na zona de circulação perdida, colocar uma segunda composição compreendendo um sistema de polímero reticulável e um enchedor na zona de circulação perdida, e permitir que as composições se ajustem no lugar. O antecedente tem esboçado de preferência amplamente as características e vantagens técnicas da presente invenção de modo que a descrição detalhada da invenção que segue possa ser melhor entendida. Características e vantagens adicionais da invenção serão descritas em seguida que formam o assunto das reivindicações da invenção. Deve ser avaliado por aqueles habilitados na técnica que a concepção e as formas de realização específicas divulgadas podem ser prontamente utilizadas como uma base para modificar ou designar outras estruturas para realizar os mesmos propósitos da presente invenção. Também deve ser entendido por aqueles habilitados na técnica que tais construções equivalentes não divergem do espírito e escopo da invenção como apresentado nas reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para uma descrição detalhada das formas de realização preferidas da invenção, referência agora será feita aos desenhos anexos em que: A Figura 1 é um gráfico de um teste de tempo de espessamento.

As Figuras 2 a 5 são gráficos de um teste de força estática do gel. A Figura 6 é um gráfico de força estática do gel prevista versus observada.

As Figuras 7 a 11 são ilustrações de uma composição de circulação perdida.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS

Divulgadas aqui são composições de circulação perdida (LCC) que podem ser usadas para bloquear o fluxo do fluido através de zonas de circulação perdida em uma formação subterrânea. A LCC compreende um sistema de polímero reticulável e um enchedor. Altemativamente, a LCC pode compreender um sistema de polímero reticulável, um enchedor e um agente de recheio. LCCs tais como aquelas divulgadas aqui podem ser usadas para bloquear o fluxo do fluido através de caminhos tais como fraturas enchidas com água, vazios ou fendas na coluna de cimento e no revestimento, e assim por diante. Adicionalmente, LCCs tais como aquelas divulgadas aqui podem ser usadas para melhorar a capacidade de contenção da pressão do furo do poço quando introduzido às áreas de circulação perdida.

Em uma forma de realização, a LCC compreende um sistema de polímero reticulável. Exemplos de sistemas de polímero redculáveis adequados incluem, mas não são limitados aos seguintes: um copolímero solúvel em água de um monômero polar etilenicamente insaturado não ácido e um éster etilenicamente insaturado eopolimerizável; um terpolímero ou tetrapolímero de um monômero polar etilenicamente insaturado, um éster etilenicamente insaturado, e um monômero selecionado do ácido acrilamida-2-metilpropano sulfônico, N-vinilpirrolidona ou ambos; ou combinações dos mesmos. O copolímero pode conter de um a três mono meros polares e de um a três ésteres insaturados. O sistema de polímero reticulável também pode incluir pelo menos um agente de reticulação, que é aqui definido como um material que é capaz de reticular tais copolímeros para formar um gel. Como usado aqui, um gel é definido como uma rede de polímero reticulado intumescido em um meio líquido. O agente de reticulação pode ser, por exemplo e sem limitação, um agente de reticulação orgânico tal como uma pol ialqui lenoi mina, uma amína ali tática polífuncional tal como polialquilenopoliamina, uma aralquilamina, uma heteroaralquilamina, ou combinações dos mesmos. Exemplos de polialquilenoiminas adequadas incluem sem limitação etilenoimina e propilenoimina polimerizadas. Exemplos de polialquilenopoliaminas adequadas incluem sem limitação poliaminas de polietileno e polipropileno. Uma descrição de tais copolímeros e agentes de reticulação podem ser encontrados nas Patentes U.S. N-5.836392; 6.192.986, e 6.196.317, cada uma das quais é incorporada por referência aqui em suas totalidades.

Os ésteres etilenicamente insaturados usados no sistema de polímero reticulável podem ser formados de um composto hidroxila e um ácido carboxílico etilenicamente insaturado selecionado do grupo consistindo dos ácidos acrílico, metacrílico, crotônico e ctnâmico. O grupo etilenicamente insaturado pode estar na posição alfa-beta ou beta-gama em relação ao grupo carboxila, mas ele pode estar em uma outra distância. Em uma forma de realização, o composto hidroxila é um álcool geralmente representado pela fórmula ROH, em que R é um grupo alquila, alquenila, cicloalquila, arila, arilalquila, aromático, ou heterocíclico que pode ser substituído com um ou mais de um grupo hidroxila, éter e tioéter. O substituinte pode estar no mesmo átomo de carbono do grupo R que é ligado ao grupo hidroxila no composto hidroxila. O composto hidroxila pode ser um composto primário, secundário, iso ou terciário. Em uma forma de realização, um átomo de carbono terciário é ligado ao grupo hidroxila, por exemplo, t-butila e tritila. Em uma forma de realização, o éster etilenicamente insaturado é acrilato de t-butila.

Os monômeros polares etilenicamente insaturados não ácidos usados no sistema de polímero reticulável podem ser amidas, por exemplo, amidas primárias, secundárias, e/ou terciárias, de um ácido carboxílico insaturado. Tais amidas podem ser derivadas de amônia, ou uma alquilamina primária ou secundária, que pode ser opcionalmente substituída por pelo menos um grupo hidroxila como em alquilol amidas tais como etanolamidas. Exemplos de tais monômeros polares etilenicamente insaturados derivados carboxüicos incluem sem limitação acrilamida, metacrilamida, e etanol amida acrílica.

Em uma forma de realização, o sistema de polímero reticulável é um copolímero de acrilamida e acrilato de t-butila, e o agente de reticulação é polietileno imina. Estes materiais são comercialmente disponíveis como o sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO da Halliburton Energy Services. O sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO é uma combinação de polímero HZ-10 e reticulador HZ-20. HZ-10 é um polímero de peso molecular baixo que consiste de poliacrilamida e um éster de acrilato. A taxa de geleificação do sistema de controle de conformidade que fornece serviço de H2ZERO é controlado pelo desmascaramento de sítios reticulares no polímero HZ-20 que é um reticulador de polietileno imina.

As concentrações tanto do polímero HZ-10 quanto do retículador HZ-20 contribuem para o tempo de reação de LCC, suas propriedades e estabilidade mecânicas finais. Em uma forma de realização, o sistema de polímero reticulável forma um gel viscoso de cerca de 60 min a cerca de 300 min, alternativamente de cerca de 60 min a cerca de 300 min em uma temperatura de cerca de 180°F (82,2°C) a cerca de 320°F (160°C), alternaiivamente de cerca de 180°F (82,2°C) a cerca de 225°F (107,2oC) e. alternativamente de cerca dc 250°F (121,1 °C) a cerca de 32()°F (160°C). As quantidades relativas de polímero HZ-10 e retículador HZ-20 adequadas para uso na preparação de LCCs desta divulgação serão descritas em detalhe mais tarde aqui.

Em uma forma de realização, a LCC compreende um enchedor. Aqui um enchedor refere-se a particulados, também denominado material enchedor mais fino, designado para atravessar o agente de recheio da LCC. Tais enchedores podem ser menores no tamanho do que o agente de recheio. Detalhes do tamanho do enchedor e agente de recheio serão divulgados mais tarde aqui. Tais enchedores podem ter um pH de cerca de 3 a cerca de 10. Em uma forma de realização, o enchedor tem um peso específico menor do que cerca de 1 a cerca de 5, alternativamente de cerca de 1,5 a cerca de 5, a Item ativamente de cerca de 1,75 a cerca de 4. Sem desejo de ser limitado pela teoria, enchedores tendo um peso específico na faixa divulgada podem produzir uma LCC com flexibilidade e dúctil idade maiores.

Exemplos de enchedores adequados incluem sem limitação montmorilonita de alquil amônio quaternário, bentonita, zeólitos, barita, cinza volante, sulfato de cálcio, e combinações dos mesmos. Em uma forma de realização o enchedor é um montmorilonita de alquil amônio quaternário. Em uma forma de realização, o enchedor é uma argila intumescível ou hidratável em. água. Em uma forma de realização alternativa, o enchedor é uma composição de vedação com base em óleo que pode compreender um polímero hidratável, uma argila organofílica e uma argila intumescível em água. Tais composições de vedação com base em óleo são divulgadas nas Patentes U.S. N— 5.913.364; 6.167.967; 6.258.757, e 6.762.156, cada uma das quais é incorporada por referência aqui em suas totalidades. Em uma forma de realização, o material enchedor é material de circulação perdida FLEXPLUG, que é uma composição de vedação com base em óleo compreendendo montmorilonita de alquil amônio quaternário comercialmente disponível da Halliburton Energy Services.

Em uma forma de realização, a LCC opcionalmente compreende um agente de recheio. Exemplos de agentes de recheio incluem sem limitação materiais resilientes tais como grafita; materiais fibrosos tais como casca de cedro, talos de cana-de-açúcar cortados e fibra mineral; materiais em flocos tais como flocos de mica e peças de laminado de plástico ou celofane; e materiais granulares tais como calcário ou mármore moídos e classificados, madeira, cascas de noz, fórmica, espigas de milho, cascalho e cascas de algodão. Em uma forma de realização, o agente de recheio é uma grafita resiliente tal como aditivos de circulação perdida STELLSEAL ou STELLSEAL FINE que são derivados de grafita de composição dupla comercialmente disponíveis da Baroid Industrial Drilling Products, a Halliburton Energy Services Company.

Em uma outra forma de realização, o agente de recheio é um particulado revestido com resina. Exemplos de particulados revestidos com resina adequadas incluem sem limitação mármore moído revestido com resina, calcário revestido com resina, e areia revestida com resina. Em uma forma de realização, o agente de recheio é uma areia revestida com resina. A areia pode ser areia graduada que é classificada com base em um conhecimento do tamanho da zona de circulação perdida. A areia graduada pode ter um tamanho de partícula na faixa de cerca de 10 a cerca de 70 meshs, Séries de Peneira norte-americanas. A areia graduada pode ser revestida com uma resina curável, um agente de pegajosidade ou misturas destes. As composições de resina temperáveis úteis para revestir a areia e consolidá-la em uma massa permeável a fluido dura geralmente compreendem uma resina orgânica temperável e um agente de ligação resina à areia. Tais composições de resina são bem conhecidas àqueles habilitados na técnica, como é seu uso para consolidar a areia em massas permeáveis a fluido duras. Várias tais composições são descritas em detalhe nas Pat. U.S. N— 4.042.032, 4.070.865, 4.829.100, 5.058.676 e 5.128.390 cada uma das quais é incorporada aqui por referência em suas totalidades. Métodos e condições para a produção e uso de tais particulados revestidos por resina são divulgados nas Patentes U.S. N— 6.755.245; 6.866.099; 6.776.236; 6.742.590; 6.446.722, e 6.427.775, cada uma das quais é incorporada aqui por referência em suas totalidades. Um exemplo de uma resina adequada para revestir o particulado inclui sem limitação sistema de otimização de condutividade SANDWEDGE NT que é um revestimento de resina comercialmente disponível da Halliburton Energy Services.

Em algumas formas de realização, aditivos podem ser incluídos na LCC para melhorar ou trocar as propriedades destes. Exemplos de tais aditivos incluem, mas não são limitados a sais, aceleradores, tensoativos, retardadores fixos, antiespumantes, agentes de prevenção de sedimentação, materiais de ponderação, dispersantes, xisto vitrificado, agentes de condicionamento de formação, ou combinações dos mesmos. Outros aditivos de modificação de propriedade mecânica, por exemplo, são fibras de carbono, fibras de vidro, fibras metálicas, fibras minerais, e semelhantes que podem ser adicionados para modificar ainda as propriedades mecânicas. Estes aditivos podem ser incluídos singularmente ou em combinação. Métodos para introduzir estes aditivos e suas quantidades efetivas são conhecidos a uma pessoa de habilidade comum na técnica.

Em uma forma de realização, a LCC inclui uma quantidade suficiente de água para formar uma pasta fluida bombeávd. A água pode ser água doce ou água salgada, por exemplo, uma solução salina aquosa insaturada ou uma solução salina aquosa saturada tal como salmoura ou água do mar.

Em uma forma de realização, a LCC compreende um sistema de polímero reticulãvel e um enchedor. Em uma tal forma de realização, o sistema de polímero reticulável pode estar presente em uma quantidade de cerca de 35% a cerca de 90% em volume, e o enchedor pode estar presente em uma quantidade de cerca de 8% a cerca de 40%· em volume.

Alternativamente, a LCC compreende um sistema de polímero reticulãvel, um enchedor e um. agente de recheio. Em uma tal forma de realização, o sistema de polímero reticulãvel pode estar presente em uma quantidade de cerca de 30%· a cerca de 90% em volume, o enchedor pode estar presente em uma quantidade de cerca de 8% a cerca de 40% em volume, c o agente de recheio pode estar presente cm uma quantidade dc cerca de 1 % a cerca de 10% em volume.

Os componentes da LCC podem ser combinados em qualquer ordem desejada pelo usuário para formar uma pasta fluida que depois pode ser colocada em um furo do poço que experiência circulação perdida. Os componentes da LCC podem ser combinados usando qualquer dispositivo de mistura compatível com a composição, por exemplo um misturador de massa. Em uma forma de realização, os componentes da LCC são combinados no local do furo do poço que experiência circulação perdida. Alternativamente, os componentes da LCC são combinados fora do local e depois usados mais tarde no sítio do furo do poço que experiência circulação perdida. Métodos para a preparação de uma pasta fluida de LCC são conhecidos a uma pessoa de habilidade comum na técnica.

Em uma forma de realização uma LCC é preparada combinando-se a operação de H2ZERO de sistema de polímero reticulável fornecendo sistema de controle de conformidade com um enchedor, material de circulação perdida FLEXPLUG OBM. Em uma tal forma de realização, a LCC é preparada combinando-se de cerca de 35% a cerca de 90% em volume de sistema de controle de conformidade que fornece serviço de H2ZERO com cerca de 8% a cerca de 40% em volume de material de circulação perdida FLEXPLUG OBM. O sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO é preparado misturando-se o polímero de peso molecular baixo HZ-10 consistindo de poliacrilamida e um éster de acrilato com o reticulador de polietileno imina HZ-20. As quantidades relativas de HZ-10 e HZ-20 a serem usadas na preparação de H2ZERO podem ser ajustadas para fornecer geleificação dentro de uma estrutura de tempo especificado com base nas condições de reação tais como temperatura e pH. Por exemplo, a quantidade de reticulador HZ-20 necessária para a geleificação é inversamente proporcional à temperatura em que quantidades maiores de HZ-20 são necessárias em temperaturas menores para efetuar a formação de um gel viscoso. Adicionalmente, tempo de gel pode ser ajustado para compensar quanto ao pH do material enchedor. O ajuste do sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO para fornecer geleificação ótima como uma função de temperatura e/ou pH é conhecido a uma pessoa de habilidade comum na técnica. O enchedor, material de circulação perdida FLEXPLUG OBM é uma composição de vedação com base em óleo compreendendo montmorilonita de alquil amônio quaternário. Sem desejar estar limitado por teoria, tais composições de vedação com base em óleo podem funcionar pelo polímero hidratável reagindo com água no furo do poço para imediatamente hidratar e formar um gel altamente viscoso. A argila intumescível em água depois imediatamente intumesce na presença de água e junto com o gel viscoso forma uma massa de vedação altamente viscosa. A argila organofílica pode depois reagir com um fluido carregador de óleo para adicionar viscosidade à composição de modo que o polímero e a argila não sedimentam fora do óleo devido à reação com água no furo do poço.

Em uma forma de realização, as LCCs desta divulgação quando colocadas em uma zona de circulação perdida produzem um plugue permanente que é flexível, adesivo e de força compressiva apreciável. Em uma forma de realização, as LCCs desta divulgação têm uma força estática do gel apreciável (SGS).

As LCCs divulgadas aqui podem ser usadas como fluidos para fazer manutenção de furo do poço. Como usado aqui, um “fluido para fazer manutenção” refere-se a um fluido usado para perfurar, completar, recondicionar, fraturar, reparar, ou em qualquer modo de preparar um furo do poço para a recuperação de materiais que residem em uma formação subterrânea penetrada pelo furo do poço. Exemplos de fluidos para fazer manutenção de furo incluem, mas não são limitados a pastas fluidas de cimento, fluidos ou lamas de perfuração, fluidos espaçadores, fluidos de fraturação ou fluidos de completação, todos os quais são bem conhecidos na técnica. O fluido para fazer manutenção de furo é para uso em um furo do poço que penetra uma formação subterrânea. Deve ser entendido que a “formação subterrânea” abrange tanto áreas abaixo da terra exposta quanto áreas abaixo da terra coberta pela água tais como água oceânica ou doce.

As LCCs podem ser introduzidas ao furo do poço para impedir a perda de fluidos de perfuração aquosos ou não aquosos em zonas de circulação perdida tais como vazios, zonas vugulares, e fraturas naturais ou induzida enquanto perfurando. Em uma forma de realização, a LCC é colocada em um furo do poço como uma corrente única e ativada por condições de furo abaixo para formar uma barreira que substancialmente veda as zonas de circulação perdida. Em uma tal forma de realização, a LCC pode ser colocada no furo abaixo através da broca de perfuração formando uma composição que substancialmente elimina a circulação perdida. Em ainda uma outra forma de realização, a LCC é formada no furo abaixo pela mistura de uma primeira corrente compreendendo um ou mais componentes da LCC e uma segunda corrente compreendendo componentes da LCC adicionais. Por exemplo, a LCC pode ser formada no furo abaixo pela mistura de uma primeira corrente compreendendo um agente de recheio e uma segunda corrente compreendendo um sistema de polímero reticulável e um enchedor. Métodos para introduzir composições em um furo do poço para vedar zonas subterrâneas são descritas nas Patentes U.S. N— 5.913.364; 6.167.967; e 6.258.757, cada uma das quais é incorporada por referência aqui em suas totalidades. A LCC pode formar uma massa intacta não fluente, dentro da zona de circulação perdida que pluga a zona e inibe de perda de fluido de perfuração subsequentemente bombeado, que leva em consideração outra perfuração. Deve ser entendido que pode ser desejado acelerar a reação de viscosificação para o tamponamento rápido dos vazios. Altemativamente, pode ser desejado prolongar ou retardar a viscosificação para penetração mais profunda nos vazios. Por exemplo a LCC pode formar uma massa que pluga a zona nas temperaturas elevadas, tal como aquelas encontradas em profundidades maiores dentro de um furo do poço.

Em uma forma de realização, as LCCs podem ser utilizadas em operações de completação de poço tais como operações de cimentação primárias e secundárias. A LCC pode ser colocada em um espaço anular do furo do poço e deixada ajustar tal que ela isola a formação subterrânea de uma porção diferente do furo do poço. Assim a LCC forma uma barreira impede que os fluidos na formação subterrânea migrem em outras formações subterrâneas. Em uma forma de realização, o furo do poço em que a LCC é posicionada pertence a uma configuração de furo do poço multilateral. Deve ser entendido que uma configuração de furo do poço multilateral inclui pelo menos dois furos de poço principais conectados por um ou mais furos de poço auxiliares.

Em cimentação secundária, frequentemente referida como cimentação por compressão, a LCC pode ser estrategicamente posicionada no furo do poço para plugar um vazio ou fenda no conduto, para plugar um vazio ou fenda no selador endurecido (por exemplo, bainha de cimento) que reside no espaço anular, para plugar uma abertura relativamente pequena conhecida como um microespaço anular entre o selador endurecido e o conduto, e assim por diante. Vários procedimentos que podem ser seguidos para usar uma composição seladora em um furo do poço são descritos nas Patentes U.S. N— 5.346.012 e 5.588.488, que são incorporadas por referência aqui em suas totalidades.

Em outras formas de realização, aditivos também são bombeados no furo do poço com LCC. Por exemplo e sem limitação, materiais de absorção de fluido, resinas, superabsorvedores aquosos, agentes viscosificantes, agentes de suspensão, agentes dispersantes, ou combinações dos mesmos podem ser bombeados na corrente com as LCCs divulgadas.

As LCCs desta divulgação podem fornecer controle de circulação perdida em um período de tempo suficientemente curto para impedir o operador de sair do furo e assim reduzir tempo de plataforma improdutivo. Sem desejar ser limitado por teoria, o agente de recheio pode imediatamente rechear fora das zonas de circulação perdida na formação subterrânea. O enchedor pode depois comprimir nas zonas de circulação perdida formando uma ponte entre o agente de recheio classificado maior. Finalmente, o sistema de polímero reticulável termicamente ativado pode transformar em gel no lugar para produzir um plugue permanente que é flexível, adesivo e de força compressiva apreciável. Além disso, devido ao enchedor dentro da pasta fluida a quantidade de sistema de polímero reticulável comprimido na matriz da rocha adjacente pode ser minimizada fornecendo assim uma camada finita de rocha adjacente ao plugue que tem pemneabilidade insignificante e evita dano de formação.

EXEMPLOS A invenção tendo sido geralmente descrita, os exemplos seguintes são fornecidos como formas de realização particulares da invenção c para demonstrar a prática e vantagens destes. É entendido que os exemplos são fornecidos por via de ilustração e não são intencionados a limitar a especificação das reivindicações de qualquer maneira.

EXEMPLO COMPARATIVO A capacidade do sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO para produzir uma LCC adequada foi avaliada. O sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO é um sistema de polímero retículãvel comercialmente disponível da Halliburton Energy Services. Uma pasta fluida do sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO foi designada para temperaturas na faixa de 120°F (49ÜC) a I9Ü°F (88ÜC), que continham uma porcentagem extremamente alta de HZ-20, Tabela 1.

Tabela 1 Duas amostras do produto de sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO de base foram misturadas e colocadas em um banho de água a 13Ü°F (55°C) durante a noite para confirmar a receita transformaria em gel dentro de um tempo razoável na temperatura mais baixa. Ambas as amostras fabricariam um gel ressonante claro que foi forte, mas não suportou ao impacto e não exibiu flexibilidade qualitativamente detectãvel. Além disso, quando o produto foi super-estressado seu modo de falha foi parecido ao arrebentamento. O produto facilmente separa-se. EXEMPLO 1 A capacidade do sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO para formar uma LCC com material de circulação perdida FLEXPLUG OBM foi avaliada. O material de circulação perdida FLEXPLUG OBM é uma composição de vedação com base em óleo comercialmente disponível da Halliburton Energy Services. O sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO teve um efeito adverso no látex contido dentro da pasta fluida do material de circulação perdida FLEXPLUG OBM. O material de circulação perdida FLEXPLUG OBM depois foi usado como um enchedor de mistura seca na pasta fluida do sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO. Uma pasta fluida de 9,3 ppg foi alvejada visto que esta é a densidade da pasta fluida de material de circulação perdida FLEXPLUG OBM típica. A Tabela 2 lista os componentes e quantidades usados para projetar a pasta fluida de H2ZERO/FLEXPLUG OBM.

Tabela 2 As amostras foram aquecidas durante a noite em um banho de água a 130°F (55°C). O produto transformado em gel final foi muito diferente quando comparado ao produto transformado em gel do sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO de base descrito no Exemplo Comparativo. O produto transformado em gel H2ZERO/FLEXPLUG OBM exibe grande flexibilidade, dureza aumentada, resiliência melhorada e durabilidade aumentada ao impacto. Além disso, o produto transformado em gel H2ZERO/FLEXPLUG OBM permaneceu “pegajoso” diferente do produto transformado em gel do sistema de controle de conformidade que fornece operação de H2ZERO original. A pasta fluida acima depois foi testada quanto à bombeabilídade em um Consistômetro HPHT em uma pressão constante de 1000 psi (6,9 MPa). A temperatura foi programada para iniciar o teste a 80°F (27°C), elevar para 130°F (55°€) durante um período de uma hora, e depois elevar para 190°F (88°C) durante um período de duas horas. A Tabela 3 contém as leituras de consistência deste teste que também é representado graficamente na Figura 1.

Tabela 3 ‘Consistência de Bearden Tipicamente, um fluido é considerado “não bombeável” uma vez que ele excede 70 Bc. Os resultados demonstram que as composições permanecem bombeáveis até que elas atingem a temperatura desejada ponto este em que elas formam rapidamente um produto adesivo altamente flexível, durável. EXEMPLO 2 Uma pasta fluida foi preparada como descrito no Exemplo 1 e a SGS determinada como uma função da temperatura, O teste de desenvolvimento de força estática do gel requer equipamento especializado, tal como o Analisador MACS ou o Analisador MIMMACS. Este equipamento mede a resistência ao cisalhamento de uma pasta fluida sob temperatura e pressão do furo abaixo enquanto a pasta fluida permanece essencialmente estática. O teste é conduzido misturando-se a pasta fluida e colocando no dispositivo de leste especializado. A pasta fluida depois é agitada e aquecida a uma temperatura de circulação de furo abaixo (BHCT) e pressão do furo abaixo de acordo com o mesmo programa como o teste de tempo de espessamento. Depois que a pasta fluida atinge a BHCT, a agitação é interrompida e a pasta fluida é deixada permanecer essencialmente estática, A pá de agitação é girada em uma taxa de cerca de 0,57min enquanto a resistência ao eisalhamento na pá é medida. Â resistência ao cisalhamento é correlacionada à SGS (unidades são lbf/100 ft2 (l lbf/100 ft2 = 0,48 N/m2)) e um gráfico de desenvolvimento de SGS é feito como uma função do tempo. A Figura 2 é um gráfico dos resultados de um teste de SGS conduzido a 8Ü°F (27°C), a Figura 3 é um gráfico de resultados de um teste de SGS conduzido a 130°F (55°C); a Figura 4 é um gráfico de resultados de um teste de SGS conduzido a 160°F (71°€), e a Figura 5 é um gráfico de resultados de um teste de SGS conduzido a 190°F {88'ÜC). Os resultados demonstram a formação de força estática do gel mais rapidamente em temperaturas aumentadas. EXEMPLO 3 Uma formulação de FLZERO/FLEXPLUG OBM adicional foi preparada de acordo com a Tabela 4.

Tabela 4 Os materiais na Tabela 4 foram misturados em um M1N1MACS durante 25 minutos a 1000 psí (6,9 MPa) até que ele atingisse a temperatura pré-fixada de 80°F (27°C), I30°F (55°C), 160°F (7FC) ou 190°F (88°C). Depois 0 MINIMACS ajusta a estática em t = 30 minutos e SGS (lbf/100 ft2) (1 lbf/100 ft2 = 0,48 N/in2)) registrada v. tempo. Quatro testes foram conduzidos, um em cada uma das temperaturas dadas. Dados de SGS brutos são fornecidos na Tabela 5. A análise dos dados revelou a necessidade para moldar SGS como uma função de um “tempo de desloca mento” definido como segue: Tempo de deslocamento = t - L<>m!k.*i)sLçruj,T

(D

Onde: t = tempo de mistura, com t = 0 materiais adicionados ao recipiente de mistura; t = 30 min levado a condições estáticas; e tCf,m|1C)1Silçr10;r = tempo de compensação (min) na temperatura de ponto de ajuste de T (F).

Os lestes na temperatura ambiente (80°F (27°C)) nunca excederam 40 lbí/100 ft2 (19,1 N/m2), indicando assim que alguma temperatura mínima inicial é necessária para iniciar a reação(ões) cinética(s) que produzem as mudanças reológicas que resultam em força substancial do gel. É considerado que SGS é um indicador direto de ponto de rendimento da LCC. A Figura 6 contém os dados de SGS x tempo para as amostras de 130°F (55°C), 160°F (71°C) e 190°F (88°C) junto com o ajuste de prognóstico do modelo generalizado na Eq (2). onde: «t é a “constante de pseudo taxa de reação” que é uma função da temperatura.

Tabela 5 Tabela 6 Parâmetros: 0t'[' tcoinptmsação.T

Os resultados demonstram que a aplicação do conceito de “deslocamento do tempo” resultou em um modelo simples mas muito exato para todas as três temperaturas testadas. Valores de melhor ajuste dos parâmetros na Eq (2) são dados na Tabela 6. Observar como o expoente de taxa de reação, oc-r, é uma função da temperatura, assim como o parâmetro de “deslocamento do tempo” tcom,,ensaçãt>.T. Também dado na Tabela 6 é o “tempo para atingir SGS = 500 lbf/100 ft2 (240 N/m2),” e observar sua sensibilidade à temperatura igualmente. EXEMPLO 4 Medições preliminares das propriedades mecânicas do produto transformado em gel PLZERO/FLEXPLUG OBM foram conduzidas. Para a receita de pasta fluida de base dada nas Tabelas 2 e 4, teste elementar para o propósito de capturar estimativas de intensidade compres si va bruta e representações visuais de flexibilidade e resiliência foram realizados em três amostras do produto resultante. Estes testes foram realizados colocando-se as amostras em uma máquina Tinius-Olsen e aumentando-se gradualmente a carga compressiva, enquanto medindo a mudança em altura. A máquina Tinius-Olsen é usada para testar a intensidade compressiva, Â carga compressiva foi aumentada até que a amostra exibisse folha na forma de rasgos permanentes na direção axial. A resiliência foi exibida pelo produto que volta próximo à sua altura e diâmetro originais quando cargas foram liberadas. Em todos os três casos, a amostra voltou à sua forma original até o ponto da falha. Como pode ser observado pelas fotografias tomadas de uma amostra enfraquecida na Figura 11, mesmo neste tempo a amostra volta próximo à sua forma original. A Figura 7 mostra uma amostra com dimensões originais de 3 polegadas (7,62 cm) de diâmetro e 2 polegadas (5,08 cm) de altura com uma carga compressiva de 50 lb (22,67 kg) aplicada. A amostra, sob esta carga, deformou a uma altura de aproximadamente 1 polegada (2,54 cm) e um diâmetro de aproximadamente 4-1/4 polegadas (10,80 cm). A Figura 8 mostra esta mesma amostra sob uma carga compressiva de 100 lb (45,36 kg). A amostra, sob esta carga, deformou a uma altura de aproximadamente 1/2 polegada (1,27 cm) e um diâmetro de aproximadamente 6 polegadas (15,24 cm). A Figura 9 mostra esta mesma amostra depois que a carga de 100 lb (45,36 kg) foi removida. A amostra voltou às suas dimensões e forma originais sem nenhuma deformação permanente discemível. Um resultado similar foi obtido quando a amostra foi submetida a uma carga compressiva de 150 lb (68,04 kg) (não mostrado). A Figura 10 mostra esta mesma amostra sob uma carga compressiva de 200 lb (90,71 kg). Como pode ser observado pela presença de fendas ao longo do diâmetro do espécime, a amostra agora tem falhado. Visto que a detecção de falha foi puramente através de confirmação visual, pode ser estabelecido apenas que o espécime falhou entre 150 e 200 lb (68 a 90,72 kg) de força compressiva. A Figura 11 mostra a amostra enfraquecida depois que ela é tomada de Tinius-Olsen. Como pode ser observado nesta fotografia, a amostra volta próximo à sua forma original mesmo depois da ruptura em forma de “estrela”. EXEMPLO 5 Os testes de compressão descritos no Exemplo 4 foram repetidos com duas amostras menores com uma altura de 1 polegada (2,54 cm) e um diâmetro de 2 polegadas (5,08 cm). Os resultados foram similares àqueles observados com a amostra maior. Em geral, todos os três testes mostraram que uma amostra pode ser deformada a aproximadamente 27% de sua altura original e 2 vezes seu diâmetro original antes que a falha por ruptura em estrela repetível ocorre. A falha parece ser dependente mais das limitações de deformação que o espécime pode passar, ao invés da pressão aplicada. Por exemplo, nas amostras de diâmetro menor ela recebeu novamente entre 150 e 200 lb (68 e 90,72 kg) de carga compressiva antes que a amostra falhasse. Para a amostra menor isto equivale a mais do que duas vezes a pressão em falha do que a amostra maior, mas ambas as amostras pareceram falhar aproximadamente na mesma porcentagem de redução em altura. EXEMPLO 6 Além de testes de carga compressiva, dois núcleos de rocha sintética de 6 polegadas (15,24 cm) de comprimento com fraturas afunilando de 4,5 mm a 1,5 mm foram recheados com a pasta fluida H2ZERO/FLEXPLUG OBM contendo uma mistura de produtos STEELSEAL FINE e BARACARB 600 como o agente de recheio, Tabela 7. BDF-391 e BDF-393 são aditivos de circulação perdida com uma distribuição de tamanho de partícula d50 de aproximadamente 725 e 1125 mícrons respectivamente. A distribuição de tamanho de partícula d50 especifica um tamanho para o qual 50% do volume total de partículas é menor no tamanho do que o valor. Particulados de agente de recheio foram adicionados para obter uma carga de 80 ppb. O aditivo de circulação perdida STEELSEAL FINE é um material resiliente de grafita comercialmente disponível da Halliburton Energy Services. O agente de ligação em ponte BARACARB 600 é um carbonato de cálcio classificado comercialmente disponível da Halliburton Energy Services.

Tabela 7 Os núcleos foram recheados no Reômetro de Extrusão em uma máquina Tinius-Olsen. Ambos os núcleos foram recheados em uma pressão de aproximadamente 280 psi (1,93 MPa). Os núcleos depois foram aquecidos em um banho de água a 190°F (88°C) durante a noite. Cada núcleo depois foi colocado no Aparelho de Deslocamento de Luva Hassler e pressurizado até que o plugue de fratura falhou. O primeiro núcleo desalojou em 820 psi (5,65 MPa) e o segundo desalojou em 640 psi (4,41 MPa). Em comparação, o material de circulação perdida FLEXPLUG OBM tende a falhar em pressões de 150 psi (1,03 MPa) ou menos nesta mesma geometria de fratura. EXEMPLO 7 Materiais enchedores exceto material de circulação perdida de mistura seca FLEXPLUG OBM foram usados para produzir pastas fluidas similares àquelas listados na Tabela 4 para o propósito de comparação quantitativa de tais características discemíveis como flexibilidade, tempo de gel e firmeza. Os enchedores investigados, e a avaliação relativa das características do produto resultantes são listadas na Tabela 8. A mistura seca FLEXPLUG OBM apareceu para produzir o produto final mais favorável devido à sua flexibilidade, durabilidade, resiliência e aderência extremas. Material de circulação perdida FLEXPLUG W é uma composição de vedação, retardador FLY ASH é um produto de combustão de carvão, aditivo de gesso CAL SEAL é um cimento de gesso, aditivo FDP-C661-02 e componente de aceleração FDP-C661VA-02 são aceleradores de força compressiva, todos os quais são comercialmente disponíveis da Halliburton Energy Services. Material de ponderação BAROID é sulfato de bário, que é comercialmente disponível da Baroid Industrial Drilling Products a Halliburton Energy Services Company, material de circulação perdida FLEXPLUG OBM foi o único enchedor testado que produziu um produto final com uma ‘"aderência” apreciável.

Tabela 8 EXEMPLO 8 Vários produtos do agente de recheio particulado tradicionais foram usados para produzir pastas fluidas similares àquelas listadas na Tabela 4 para o propósito de comparação quantitativa de tais características discerníveis como flexibilidade, tempo de gel e firmeza. Plugue de circulação perdida HÍDROPLUG é um material de circulação perdida de auto-expansão comercialmente disponível da Halliburton Energy Services. Para cada agente de recheio ou material de recheio, a receita da pasta fluida listada na Tabela 4 foi carregada a um equivalente de 80 ppb do agente de recheio. Tabela 9 lista as observações dos produtos finais com estes agentes de recheio variados. Qualidade de recheio foi determinada por como separada (segregada) a camada de pico foi. Se o agente de recheio remanescente disperso forneceu uma avaliação regular onde um agente de recheio que criou uma camada de recheio grossa, delineada forneceu uma avaliação excelente.

Tabela 9 EXEMPLO 9 Uma pasta fluida de base conto descrito nas Tabelas 2 e 4 foi preparada. À esta pasta fluida de base, 100 g de cascalho revestido por sistema de otimização de condutividade SANDWEDGE foi adicionado como o agente de recheio, O material resultante exibiu resiliência e flexibilidade realçadas quando comparado à composição sem o cascalho revestido com resina.

Foi verificado de maneira surpreendente que se adicionando a mistura seca de material de circulação perdida PLEXPLUG OBM de enchedor ao sistema de controle de conformidade que fornece operação de FLZERO de sistema de polímero reticulável em combinação com qualquer um de vários produtos de agente de recheio particulado, um produto altamente flexível, durável e adesivo é formado. Este produto, por intermédio do agente de recheio particulado, fornece um pingue a curto prazo imediato de modo que o perfurador pudesse continuar a perfurar adiante, Além disso, o gel FLEXPLUG/H2ZERO termicamente ativado produz um plugue a longo prazo que também cria uma zona de invasão limitada dentro da matriz da rocha próxima, criando uma zona de permeabilidade muito reduzida para reforçar mais 0 plugue.

Embora as formas de realização preferidas da invenção fossem mostradas e descritas, modificações destes podem ser feitas por uma pessoa habilitada na técnica sem divergir do espírito e ensinamentos da invenção. As formas de realização descritas aqui são exemplares apenas, e não são intencionadas a serem limitantes. Muitas variações e modificações da invenção divulgada aqui são possíveis e estão dentro do escopo da invenção, Onde faixas numéricas ou limitações são expressamente estabelecidas, tais faixas ou limitações expressas devem ser entendidas a incluir faixas ou limitações iterativas de magnitude semelhante que cai dentro das faixas ou limitações expressamente estabelecidas (por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 10 inclui, 2, 3, 4, etc.; maior do que 0,10 inclui 0,11, 0,12, 0,13, etc.). Uso do termo “opcionalmente” com respeito a qualquer elemento de uma reivindicação é intencionada a significar que o elemento objeto é necessário, ou altemativamente, não é necessário. Ambas as alternativas são intencionadas a estarem dentro do escopo da reivindicação. O uso de termos mais amplos tais como compreende, inclui, tendo, etc. deve ser entendido a fornecer suporte para termos mais limitados tais como consistindo de, consistindo essencialmente de, compreendido substancialmente de, etc.

Consequentemente, o escopo de proteção não é limitado pela descrição apresentada acima, mas é apenas limitado pelas reivindicações que seguem, este escopo incluindo todos os equivalentes da matéria objeto das reivindicações. Todas as reivindicações são incorporadas no relatório descritivo como uma forma de realização da presente invenção. Assim, as reivindicações são uma outra descrição e são uma adição às formas de realização preferidas da presente invenção. O debate de uma referência aqui não é uma admissão de que ela é a técnica anterior à presente invenção, especialmente qualquer referência que pode ter uma data de publicação depois da data de prioridade deste pedido. As divulgações de todas as patentes, pedidos de patente, e publicações citados aqui são por meio desta incorporados por referência, à medida em que eles fornecem detalhes exemplares, de conduta ou outros suplementares àqueles apresentados aqui.

REIVINDICAÇÕES

Claims (17)

1. Composição de circulação perdida para uso em um furo do poço, caracterizada pelo fato de compreender um sistema de polímero retículável e um enchedor, em que o enchedor tem um pH de 3 a 10 e está presente em uma quantidade de 8% a 40% em volume.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema de polímero retículável compreende um copolímero solúvel em água de um monômero polar etilenícamente insaturado não ácido e um éster etilenícamente insaturado copolimerizável, um terpolímero ou tetrapolímero solúvel em água de um monômero polar etilenícamente insaturado, um éster etilenícamente insaturado, e um monômero selecionado de ácido acrilamida-2-metilpropano sulfônico, N-vinilpirrolidona, ou ambos; ou combinações dos mesmos; e, o agente de reticulação compreende uma polialquilenoimina, uma antina alifálica polifuncional, uma aralquílamina, uma heteroaralquilamina, ou combinações dos mesmos.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema de polímero retículável compreende um copolímero de acrilamida e ac ri lato de t-butila e o agente de reticulação compreende polietileno imina.

4. Composição de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o enchedor compreende montmorilonita de alquil amorno quaternário.

5. Composição de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de compreender ainda um particulado revestido com resina como um agente de recheio.

6. Composição de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o enchedor compreende ainda um polímero hidratáveL

7. Composição de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o enchedor compreende ainda uma argila organofüica.

8. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema de polímero reticulável está presente em uma quantidade de 35% a 90% em volume.

9. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o enchedor compreende montmorilonita de alquil amônio quaternário, bentonita, zeólitos, barita, cinza volante, sulfato de cálcio, ou combinações dos mesmos.

10. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o enchedor compreende um polímero hidratável, uma argila organofüica, uma argila intumescível em água, ou combinações dos mesmos.

11. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o enchedor tem um peso específico menor do que 1 a 5.

12. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda um agente de recheio.

13. Composição de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o agente de recheio é um material resiliente, um material fibroso, um material em flocos, um material granular, ou combinações dos mesmos.

14. Composição de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o agente de recheio é um particulado revestido com resina.

15. Composição de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o agente de recheio está presente em uma quantidade de 1% a 10% em volume.

16. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema de polímero reticulável forma um gel viscoso em um período de 60 a 300 minutos.

17. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizada pelo fato de que o sistema de polímero reticulável é termicamente ativado e a ativação térmica ocorre a uma temperatura na faixa de 180°F(82,2°C) a 320°F(160°C).