BRPI0712146A2

BRPI0712146A2 - aditivos de perda de fluido modificados de forma hidrofóbica e produtos de viscosificante

Info

Publication number: BRPI0712146A2
Application number: BRPI0712146-6A
Authority: BR
Inventors: David Antony Ballard
Original assignee: Mi Llc
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2012-01-24
Also published as: NO20090112L; AU2007350922A1; US20070287640A1; CA2654591A1; EP2027227A4; NO345067B1; US7786052B2; EA016095B1; EA200870621A1; WO2008123888A1; CA2654591C; MX2008015575A; EP2027227A1; AR061338A1; AU2007350922B2

Abstract

ADITIVOS DE PERDA DE FLUIDO MODIFICADOS DE FORMA HIDROFóBICA E PRODUTOS DE VISCOSIFICANTE. Um fluido de furo de poço que inclui uma fase contínua oleaginosa; uma fase não oleaginosa; e um aditivo polimérico formado pela reação de pelo menos um modificador de epóxi lipofílico e pelo menos um agente reativo de epóxido, onde pelo menos um agente reativo de epóxido compreende pelo menos um selecionado a partir de ligninas, taninos, biopolímeros, amidos, carboximetilcelulose, poliacrilatos, poliacrilamidas e polímeros sintéticos, é mostrado.

Description

ADITIVOS DE PERDA DE FLUIDO MODIFICADOS DE FORMA HIDROFÕBICA E PRODUTOS DE VISCOSIFICANTE

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

As modalidades mostradas aqui se referem geralmente a componentes de fluidos de furo de poço.

Técnica Antecedente

Quando da perfuração ou da completação de poços em formações de terreno, vários fluidos são usados no poço por uma variedade de razões. Os usos comuns para fluidos de poço incluem: lubrificação e resfriamento de superfícies de corte de broca de perfuração, quando perfurando geralmente ou em uma perfuração de zona produtora (isto é, perfurando em uma formação petrolífera almejada), transporte de "cortes" (pedaços de formação desalojados pela ação de corte dos dentes em uma broca de perfuração) até a superfície, controle da pressão de fluido de formação para prevenção de erupções, manutenção de estabilidade do poço, suspensão de sólidos no poço, minimização de perda de fluido e estabilização da formação através da qual o poço está sendo perfurado, fraturação da formação nas vizinhanças do poço, deslocamento de fluido dentro do poço com um outro fluido, limpeza do poço, teste do poço, transmissão de potência mecânica hidráulica para a broca de perfuração, fluido usado para colocação de um obturador, abandono do poço ou preparação do poço para abandono, e tratamento de outra forma do poço ou da formação.

Muitos tipos de fluidos têm sido usados em furos de poço, particularmente em relação à perfuração de poços de óleo e de gás. A seleção de um fluido de furo de poço à base de óleo envolve um equilíbrio cuidadoso das características boas e ruins desses fluidos em uma aplicação em particular. Os benefícios primários da seleção de um fluido de perfuração à base de óleo incluem: estabilidade superior de furo, especialmente em formação de folhelho; formação de um bolo de filtro mais fino do que o bolo de filtro obtido com uma lama â base de água; excelente lubrificação da coluna de perfuração e das ferramentas de poço abaixo; penetração de leitos de sal sem destacamento ou alargamento do furo, bem como outros benefícios que devem ser conhecidos por alguém de conhecimento na técnica. Uma propriedade especialmente benéfica de lamas à base de óleo é sua excelente qualidade de lubrificação. Estas propriedades de lubrificação permitem a perfuração de poços tendo um desvio vertical significativo, como é típico de operações de perfuração em alto-mar ou em águas profundas, ou quando um poço horizontal é desejado. Nesses poços altamente desviados, torque e arrasto na coluna de perfuração são um problema significativo, porque o tubo de perfuração fica contra o lado baixo do furo, e o risco de aderência de tubo é alto, quando lamas à base de água são usadas. Em contraste, lamas à base de óleo provêem um bolo de filtro liso e fino, o que ajuda a evitar um agarramento de tubo e, assim, o uso da lama à base de óleo pode ser justificado.

Apesar dos muitos benefícios do uso de lamas à base de óleo, elas têm desvantagens. Em geral, o uso de fluidos e lamas de perfuração à base de óleo tem custos iniciais e operacionais altos. Estes custos podem ser significativos, dependendo da profundidade do furo a ser perfurado. Contudo, freqüentemente os custos mais altos podem ser justificados se um fluido de perfuração à base de óleo impedir um desabamento ou um alargamento de poço, o que pode aumentar grandemente os tempos e custos de perfuração.

Em geral, os fluidos de perfuração devem ser bombeáveis sob pressão abaixo através das colunas do tubo de perfuração, então, através e em torno do cabeçote de broca de perfuração profundo no terreno, e, então, retornados de volta para a superfície do terreno através de um espaço anular entre o exterior da haste de perfuração e a parede de furo ou revestimento. Além de proverem uma lubrificação de perfuração e eficiência, e retardarem o desgaste, os fluidos de perfuração devem colocar em suspensão e transportar partículas sólidas até a superfície para peneiramento e descarte. Além disso, os fluidos devem ser capazes de colocarem em suspensão agentes de aumento de peso aditivos (para aumento do peso específico da lama), geralmente baritas moídas finamente (minério de sulfato de barita) e transportar argila e outras substâncias capazes de aderirem a e cobrirem a superfície de furo de poço.

Os fluidos de perfuração geralmente são caracterizados como sistemas de fluido tixotrópicos. Isto é, eles exibem baixa viscosidade quando cisalhados, tal como quando em circulação (como ocorre durante um bombeamento ou um contato com a broca de perfuração em movimento) . Contudo, quando a ação de cisalhamento é parada, o fluido deve ser capaz de colocar em suspensão os sólidos que ele contiver, para se evitar uma separação por gravidade. Além disso, quando o fluido de perfuração está sob condições de cisalhamento e um líquido quase fluindo livre, ele deve reter uma viscosidade suficientemente alta o bastante para portar toda a matéria particulada indesejada a partir do fundo do furo de poço até a superfície. A formulação de fluido de perfuração também deve permitir que os cortes e outro material particulado indesejado seja removido o de outra forma depositado fora da fração de liquido.

Há uma necessidade crescente de fluidos de perfuração tendo os perfis reológicos que permitam que estes poços sejam perfurados mais facilmente. Os fluidos de perfuração tendo propriedades reológicas talhadas asseguram que os cortes sejam removidos do furo de poço de forma tão eficiente e efetiva quanto possível, para se evitar a formação de leitos de cortes no poço, o que poderia fazer com que a coluna de perfuração se tornasse agarrada, dentre outras questões. Também há uma necessidade de uma perspectiva de hidráulica de fluido de perfuração (densidade de circulação equivalente) de redução das pressões requeridas para a circulação do fluido, isto ajudando a evitar uma exposição da formação a forças excessivas que podem fraturar a formação, fazendo com que o fluido e, possivelmente, o poço sejam perdidos. Além disso, um perfil melhorado é necessário, para se evitar uma deposição ou um abatimento do agente de aumento de peso no fluido; caso isto ocorra, pode levar a um perfil de densidade não uniforme dentro do sistema de fluido de circulação, o que pode resultar em problemas de controle de poço (fluxo de entrada de gás / fluido) e de estabilidade de furo de poço (desabamento / fraturas).

Para a obtenção das características de fluido requeridas para adequação a estes desafios, o fluido deve ser fácil de bombear, de modo que requeira a quantidade mínima de pressão para se forçá-lo através de restrições no sistema de fluido de circulação, tais como bocais de broca ou ferramentas de poço abaixo. Ou, em outras palavras, o fluido deve ter a viscosidade mais baixa possível sob condições de cisalhamento alto. Inversamente, em zonas do poço em que a área para fluxo de fluido é grande e a velocidade do fluido é lenta, ou quando há baixas condições de cisalhamento, a viscosidade do fluido precisa ser tão alta quanto possível, de modo a se colocarem em suspensão e transportarem os cortes perfurados. Isto também se aplica aos períodos em que o fluido é deixado estático no furo, onde o corte e os materiais de aumento de peso precisam ser mantidos em suspensão para se evitar uma deposição. Contudo, também deve ser notado que a viscosidade do fluido não deve continuar a aumentar sob condições estáticas para níveis inaceitáveis, pois, caso contrário, quando o fluido precisar ser circulado de novo, isto poderá levar a pressões excessivas que podem fraturar a formação ou, alternativamente, pode levar a tempo perdido, se a força requerida para a recuperação de um sistema de fluido de circulação estiver além dos limites das bombas.

Uma química de fluido de emulsão inversa básica não mudou radicalmente desde sua introdução; os mesmos tipos básicos de tensoativos (amido-aminas) e viscosificantes (organoargilas) ainda são usados com suas questões associadas. Por exemplo, a natureza fortemente de umedecimento de amido-amina pode fazer com que o sistema se torne disperso em excesso, o que resulta em uma perda de viscosidade. Os materiais que afetam o perfil reológico de lamas à base de óleo podem incluir viscosificantes e aditivos de perda de fluido (materiais de circulação perdida, LCM). Assim sendo, existe uma necessidade continua de melhoria destes materiais de perfuração e de formulações de fluido de furo de poço.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em um aspecto, as modalidades mostradas aqui se referem a um fluido de furo de poço que inclui uma fase contínua oleaginosa; uma fase não oleaginosa; e um aditivo polimérico formado pela reação de pelo menos um modificador de epóxi lipofilico e pelo menos um agente reativo de epóxido, onde pelo menos um agente reativo de epóxido compreende pelo menos um selecionado a partir de ligninas, taninos, biopolímeros, amidos, carboximetilcelulose, poliacrilatos, poliacrilamidas e polímeros sintéticos.

Em um aspecto, as modalidades mostradas aqui se referem a um método de perfuração de um furo de poço subterrâneo com um fluido de perfuração de emulsão inversa que inclui a mistura de um fluido oleaginoso, um fluido não oleaginoso e um aditivo polimérico; onde o aditivo polimérico é formado pela mistura de pelo menos um modificador de epóxi lipofilico e pelo menos um agente reativo de epóxido; e onde pelo menos um agente reativo de epóxido compreende pelo menos um selecionado a partir de ligninas, taninos, biopolímeros, amidos, carboximetilcelulose, poliacrilatos, poliacrilamidas e polímeros sintéticos; e a perfuração do referido furo subterrâneo usando-se a referida emulsão inversa como o fluido de perfuração. Ainda em um outro aspecto, as modalidades mostradas aqui se referem a um aditivo de fluido de furo de poço que inclui um polímero formado pela reação de pelo menos um modificador de epóxi lipofilico e pelo menos um agente reativo de epóxido; onde pelo menos um agente reativo de epóxido é pelo menos um selecionado a partir de ligninas, taninos, biopolímeros, amidos, carboximetilcelulose, poliacrilatos, poliacrilamidas e polímeros sintéticos.

Outros aspectos e vantagens da invenção tornar-se-ão evidentes a partir da descrição a seguir e das reivindicações em apenso.

DESCRIÇÃO DETALHADA

As modalidades da invenção se referem a aditivos de perda de fluido (materiais de circulação perdida, LCM) e viscosificantes em formulações de lama de fluido de furo de poço. Em particular, algumas modalidades mostradas aqui se referem a aditivos poliméricos sintetizados através de uma abertura de epóxido nucleofílica de lipófilos epoxidados.

Estes aditivos poliméricos podem ser formados através de formação de retículo e/ou modificação química de uma estrutura polimérica existente. Na descrição a seguir, numerosos detalhes são estabelecidos para a provisão de um entendimento da presente invenção. Contudo, será entendido por aqueles versados na técnica que a presente invenção pode ser praticada sem estes detalhes e que numerosas variações ou modificações a partir das modalidades descritas podem ser possíveis.

Em uma modalidade, o aditivo polimérico pode ser formado pela reação de um modificador de epóxi lipofilico e de um agente reativo de epóxido. Em uma modalidade, o aditivo polimérico resultante pode ser um líquido viscoso que pode ser usado como um viscosif icante. Em uma outra modalidade, o aditivo polimérico resultante pode ser um gel ou outra construção adequada como um material de circulação perdida.

Modificador de Epóxi Lipofílico

Em uma modalidade, os aditivos poliméricos podem ser formados pela modificação / formação de retículo de uma estrutura polimérica com um modificador de epóxi lipofílico. Conforme usado aqui, "modificador de epóxi lipofílico" se refere a qualquer espécie química contendo epóxido tendo uma afinidade por óleo. Um modificador de epóxi lipofílico contendo um grupo epóxido pode servir como o grupo eletrofílico reativo para reação / formação de retículo com um nucleófilo apropriado de acordo com a reação química geral:

<formula>formula see original document page 9</formula>

onde R representa um grupo lipofílico e pode compreender uma pluralidade de grupos epóxido para reação / formação de retículo, e R'NuH representa um agente reativo de epóxido e pode compreender uma pluralidade de nucleófilos de heteroátomo.

Em uma modalidade em particular, o modificador de epóxi lipofílico adequado pode incluir aqueles compostos representados pela estrutura de esqueleto a seguir: onde X pode ser S, NH, 0, ou CH2; η pode variar de 0 a 20; m pode variar de 0 a 20; e R1 e R2 podem ser, cada um, independentemente selecionados a partir de H e grupos alquila tendo de 1 a 4 átomos de carbono. Alguém versado na técnica reconheceria que qualquer átomo ao longo da cadeia de esqueleto mostrada acima (incluindo X) pode ser substituído e pode compreender derivados com pelo menos um dentre substituintes de halogênio, alcóxi, arila e heteroarila, por exemplo, cada um dos quais também podendo ser substituído. Adicionalmente, alguém versado na técnica reconheceria que conforme R1 e R2 aumentassem de tamanho, a reatividade do composto na reação mostrada acima poderia diminuir.

Os modificadores de epóxi lipofíIico podem incluir, por exemplo, 1,2 epóxi alcanos, tais como aqueles disponíveis sob o nome comercial Vikolox Epoxidized Alpha Olefins a partir da Arkema, Inc. (Philadelphia, PA); éteres alquílicos de cadeia longa, incluindo éteres de C6-C15 alquila glicidílicos, tais como aqueles disponíveis sob os nomes comerciais Epodil 747 e Epodil 748, disponíveis a partir da Air Products (Allentown, PA) , bem como outros compostos de lauril álcool glicidil éter, disponível sob o nome comercial DENACOLe EX-171 e um éter glicidíIico de uma mistura de Cll-15 álcool, disponível sob o nome comercial DENACOL® ®EX-192, ambos estando disponíveis a partir de Nagase ChemteX Corp. (Osaka, Japão).

Em uma outra modalidade em particular, os modificadores de epóxi lipofílico adequados podem compreender vários óleos naturais epoxidados, tais como óleo de soja, óleo de linhaça, óleo de semente de colza, óleo de casca de castanha de caju, óleo de perila, óleo de tungue, óleo de oiticica, óleo de açafroa, óleo de papoula, óleo de cânhamo, óleo de semente de algodão, óleo de girassol, triglicerídeos oléicos altos, triglicerideos de plantas de euforbiácea, óleo de amendoim, óleo de oliva, óleo de caroço de oliva, óleo de amêndoa, óleo de capoque (paina), óleo de avelã, óleo de parte central de abacaxi, óleo de fruto da faixa, óleo de tremoço, óleo de milho, óleo de gergelim, óleo de caroço de unidade de válvula, óleo de lallemantia, óleo de rícino, óleo de arenque, óleo de sardinha, óleo de savelha, óleo de baleia, e óleo de sebo.

Em uma modalidade em particular, o monômero lipofílico pode compreender derivados contendo epóxido de cardanol, o qual é representado pela fórmula a seguir:

<formula>formula see original document page 11</formula>

O cardanol é um alquenilfenol meta-substituído derivado de fenóis que ocorrem naturalmente extraídos a partir do líquido de casca de castanha de caju, cujos derivados estão disponíveis a partir de várias fontes comerciais, incluindo a Cardolite Corporation (Newark, NJ). Devido à estrutura mista alifática / aromática do cardanol, seus derivados são compatíveis com um amplo arranjo de solventes orgânicos, incluindo OBM. A cadeia lateral alifática contém uma única insaturação, a qual pode ser epoxidada e, assim, prover um ponto para possível formação de retículo. O cardanol também possui muitas características químicas de fenóis, especificamente, posições orto e para reativas para substituição aromática eletrofíIica. Esses padrões de reatividade são a base da síntese de derivados comercialmente disponíveis, tais como oligômeros de condensação de formaldeído (resinas novolac ou novolak, conforme conhecido por aqueles versados na técnica), tal como com a estrutura geral:

<formula>formula see original document page 12</formula>

onde X é 0 ou 1 e representa se a cadeia lateral alifática é epoxidada, y e ζ representam as unidades de cardanol de repetição que podem ter grupos funcionais diferentes no grupo fenol aromático (Ri e R2). 0 número total de unidades de cardanol no oligômero é representado pela soma de y e ζ e pode variar de 1 a 30 em uma modalidade, de 1 a 10 em uma outra modalidade, e de 1 a 5 em ainda uma outra modalidade. Os grupos fenólicos de cadeia lateral, R1 e R2, podem ser independentemente uma cadeia lateral de epóxido de hidrogênio, alquíla ou de alquenila compreendendo de 2 a 15 carbonos. Os epóxidos de alquila ou alquenila podem compreender cadeias de carbono retas, cadeias de carbono ramificadas ou combinações dos mesmos. Adicionalmente, alguém versado na técnica reconhecerá que ambas as cadeias de carbono de alquila e de alquenila podem ser substituídas e podem compreender derivados com pelo menos um de substituintes de halogênio, alcóxi, arila e heteroarila.

Mais ainda, alguém versado na técnica também reconheceria que, conforme usado aqui, "substituído" se refere à substituição de hidrogênio(s) na cadeia de alquila ou alquenila (ou qualquer um de seus substituintes) por qualquer outro átomo ou grupo de átomos incluindo isõtopos, tal como deutério ou trítio.

Em uma modalidade, a cadeia lateral alifática pode manter sua insaturação (x = 0) ou pode ser epoxidada (x = 1). Nas resinas do tipo novolac, o formaldeído pode servir para a detecção das unidades de cardanol com pontes de metileno (CH2). Os oligômeros de cardanol podem compreender de 2 a 30 unidades de cardanol (y + z) em uma modalidade. O grupo fenólico de cardanol pode ser adicionalmente funcionalizado, e os produtos de oligômero de formaldeído podem incorporar fenóis com substituição diferente no fenol (R1 e R2). Contudo, nesta modalidade, duas substituições fenólicas diferentes são mostradas, e alguém de conhecimento comum na técnica apreciaria que mais de duas substituições fenólicas diferentes podem ser incorporadas em um oligômero.

Em uma modalidade, um epóxido pode estar presente nos substituintes fenólicos R1 e R2. Isto pode ser o epóxido de uma cadeia de alquenila reta, a qual pode compreender cadeias laterais de vinila, propenila, butenila, pentenila, hexenila, heptenila, octenila, nonenila, decenila, undecenila, e dodecenila. Em uma modalidade em particular, a cadeia lateral pode ser o epóxido de uma cadeia lateral de propenila (um éter glicidílico). Embora modalidades específicas se refiram a cadeias laterais de alquenila de cadeia reta normal, alguém de conhecimento comum na técnica apreciaria que epóxidos de substituições de alquenila de cadeia ramificada no grupo fenol também podem ser possíveis.

Em uma modalidade, o modificador de epóxi lipofíIico pode ter a estrutura representada por χ = O, y = O, ζ = 1 e R1 = éter glicidílico. Em um caso como esse, o parceiro de formação de retículo nucleofílico pode requerer mais de um nucleófilo de amina funcional. Em uma outra modalidade, o modificador de epóxi lipofílico pode ter a estrutura representada por χ = 1, y = O, Z = IeRi = éter glicidílico. Em ainda uma outra modalidade, o modificador de epóxi lipofílico pode ter a estrutura representada por χ = 0, y + z = 5eRi = éter glicidílico do fenol de cardanóis nas posições 1, 3 e 5 do oligômero e R2 hidrogênio no fenol de cardanóis nas posições 2 e 4 do oligômero.

Em uma outra modalidade, o modificador de epóxi lipofílico pode ser um derivado de cardanol com uma cadeia lateral alifática funcionalizada, conforme representado pela estrutura a seguir:

<formula>formula see original document page 14</formula>

Com respeito a aplicações em perfuração de óleo, um modificador de epõxi lipofíIico pode ser desejável, quando usado em conjunto com uma lama à base de óleo (OBM) . O caráter lipofílico pode emprestar solubilidade à estrutura de polímero resultante na OBM. Conforme seria óbvio para alguém versado na técnica, a escolha apropriada de modificador de epóxi lipofílico dependerá das propriedades desejadas do polímero de produto final. Tratos do polímero que podem ser de interesse incluem flexibilidade, rigidez, resistência química, resistência a calor, resistência a impacto e capacidade de criar uma emulsão inversa.

Polímero Reativo de Epóxido

Em uma modalidade, o material polimérico também compreende pelo menos um polímero reativo de epóxido que pode ser quimicamente alterado pelo modificador de epóxi lipofílico. Em geral, o polímero reativo de epóxido pode possuir qualquer grupo nucleofílico que pode reagir para abrir um epóxido. Em uma modalidade adicional, o polímero reativo de epóxido pode compreender uma molécula polifuncional com mais de um grupo nucleofílico. Em modalidades particulares, os grupos nucleofílicos podem compreender aminas, alcoóis, fenóis, tióis, carbânions e carboxilatos.

Em uma modalidade, o polímero reativo de epóxido pode compreender compostos fenólicos tais como ligninas, incluindo ligninas modificadas e lignossulfonatos, e taninos, incluindo taninos modificados e ácidos tânicos, e combinações dos mesmos. Em certas modalidades, os taninos podem ser modificados para terem um teor de fenol mais alto. Em uma modalidade, o grupo funcional fenólico pode reagir com o óleo natural funcionalizado de epóxido sob condições nas quais o pH varia de 5 a 12, de 5 a 10 em uma outra modalidade e de 6 a 9 ainda em uma outra modalidade. Os reagentes os quais podem ser usados para ajuste do pH podem incluir hidróxidos de metal alcalino, tais como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de cálcio e hidróxido de rubidio, hidróxidos de lítio, hidróxidos de benziltrimetilamônio e sais parcialmente neutralizados de ácidos orgânicos, tal como ácido de tri- sódio etilenodiaminatetraacético. Em algumas modalidades, o hidróxido de metal alcalino, um agente de ajuste de pH, ou um tampão, podem atuar como um catalisador, efetuando ou melhorando a reação entre o modificador de epóxi lipofilico e o polímero reativo de epóxido.

Alguns aditivos de viscosificação de fluido de poço típicos incluem polímeros "naturais" ou biopolímeros ou derivados dos mesmos, tais como, por exemplo, goma xantana e hidroxietilcelulose (HEC) ou polímeros sintéticos e oligômeros tais como poli(etileno glicol) (PEG), poli(dialilamina), poli(acrilamida), poli(aminometilpropilsulfonato [AMPS]), poli(acrilonitrila), poli(acetato de vinila), poli(álcool vinílico), poli(vinilamina), poli(sulfonato de vinila), poli(sulfonato de estirila), poli(acrilato), poli(metilacrilato), poli(metilmetacrilato), poli(vinilpirrolidona), poli(vinil lactamo) e co-, ter- e quaterpolímeros dos co-monômeros a seguir: etileno, butadieno, isopreno, estireno, divinilbenzeno, divinilamina, 1,4-pentadieno-3-ona(divinilcetona), 1,6- heptadieno-4-ona(dialilcetona), dialilamina, etileno glicol, acrilamida, AMPS, acrilonitrila, acetato de vinila, álcool vinílico, vinilamina, vinilsulfonato, sulfonato de estirila, acrilato, metilacrilato, metacrilato, metilmetacrilato, vinilpirrolidona e vinil lactamo.

Aditivos Poliméricos

Ligninas, taninos, biopolimeros e polímeros sintéticos, os quais tipicamente são usados como aditivos de fluido de furo de poço, podem ser quimicamente modificados através de uma reação com modificadores de epóxi lipofilico mostrados aqui, para a provisão de viscosificantes hidrofóbicos ou materiais de circulação de perda.

Através de uma variação de rotina do polímero reativo de epóxido, alguém de conhecimento na técnica deve reconhecer a capacidade do polímero reativo de epóxido de formar aditivos poliméricos com graus variados de dureza e viscosidade. Em particular, a formação de retículo e a modificação dos polímeros reativos de epóxido podem prover materiais com dureza variada, caráter hidrofóbico e capacidade de inchar e viscosificar o óleo de base no qual eles são usados.

Conforme seria óbvio para alguém versado na técnica, o grau de modificação / formação de retículo pode afetar as propriedades do polímero resultante. Alguém de conhecimento na técnica deve apreciar que a relação equivalente molar do modificador de epóxi lipofilico para o polímero reativo de epóxido selecionado (LEM:ERP) afetará a extensão de modificação / formação de retículo obtida. Através de uma variação de rotina da relação de equivalente molar LEM=ERP7 alguém de conhecimento comum na técnica deve ser facilmente capaz de determinar a relação de equivalente molar apropriada para a obtenção de uma viscosidade desejada. Alguém versado na técnica deve apreciar que um polímero minimamente modificado / reticulado com alta fluidez (isto é, com viscosidade baixa) será obtido usando-se uma relação de equivalente molar LEM:ERP alta. Em uma modalidade, a relação deve ser selecionada de modo que apenas uma modificação / formação de retículo parcial ocorra. Uma modificação / formação de retículo mais baixa pode prover um material mais viscoso apropriado para aplicações de viscosificante. Em uma outra modalidade, a relação pode ser selecionada para alta modificação / formação de retículo e pode levar a estruturas mais duras, tais como géis, que podem ser apropriados como materiais de circulação perdida.

A relação do modificador de epóxi lipofílico para polímero reativo de epóxido pode variar. Em uma modalidade, a relação pode variar de em torno de 0,02 a 2. Em uma outra modalidade, a relação pode variar de em torno de 0,02 a 1 e de em torno de 0,2 a 0,8 em ainda uma outra modalidade. Em uma modalidade, mais de um modificador de epóxi lipofílico e/ou mais de um polímero reativo de epóxido podem ser usados. Alguém de conhecimento comum na técnica apreciaria que a relação de peso (ou molar equivalente) do modificador de epóxi lipofílico para o polímero reativo de epóxido afetará a extensão de modificação / formação de retículo. Através de uma variação de rotina da quantidade dos parceiros de reação, alguém versado na técnica deve facilmente ser capaz de determinar a relação apropriada para a obtenção de uma viscosidade desejada. Alguém versado na técnica também apreciaria que um polímero minimamente reticulado terá alta fluidez (baixa viscosidade). Em uma modalidade, as misturas de modificador de epóxi lipofílico e polímero reativo de epóxido podem ser aquecidas em um processo de envelhecimento dinâmico com um amassador para a formação do produto polimérico. Em uma modalidade, a temperatura pode variar de 30 a 250 °C. Em uma outra modalidade, a temperatura pode variar de 3 0 a 17 5 °C. Em ainda uma outra modalidade, a temperatura pode variar de 50 a 100 °C.

Em uma modalidade, o produto de polímero pode ter um peso molecular que varia de em torno de 3 00 a em torno de 2.000.000, a partir de em torno de 500 a em torno de 50.000 em uma outra modalidade e a partir de 1000 a em torno de 5.000 em ainda uma outra modalidade.

Componentes de Emulsão Inversa para Formulações de Fluido de Furo de Poço

Em uma modalidade, os polímeros descritos pelos procedimentos acima podem ser incluídos em um fluido de furo de poço. Os fluidos de furo de poço podem incluir uma fase contínua oleaginosa, uma fase descontínua não oleaginosa e um material de circulação perdida e/ou um viscosificante. Alguém de conhecimento comum na técnica apreciaria que as formulações de polímero descritas acima podem ser modificadas de acordo com a aplicação desejada. Por exemplo, modificações podem incluir o grau de formação de retículo e/ou a natureza do polímero reativo de epóxido.

O fluido oleaginoso pode ser um líquido e, mais preferencialmente, é um óleo natural ou sintético e, mais preferencialmente, o fluido oleaginoso é selecionado a partir do grupo que inclui óleo diesel; óleo mineral; um óleo sintético, tal como olefinas hidrogenadas e não hidrogenadas incluindo polialfaolefinas, olefinas lineares e ramificadas e similares, polidiorganossiloxanos, siloxanos ou organossiloxanos, ésteres de ácido graxo, especificamente ésteres de alquila de cadeia reta, ramificados e cíclicos, misturas dos mesmos e compostos similares conhecidos por alguém versado na técnica, e misturas dos mesmos. A concentração do fluido oleaginoso deve ser suficiente para que uma emulsão inversa se forme, e pode ser menor do que em torno de 99% em volume da emulsão inversa. Em uma modalidade, a quantidade de fluido oleaginoso é de em torno de 30% a em torno de 95% em volume e, mais preferencialmente, de em torno de 40% a em torno de 90% em volume do fluido de emulsão inversa. O fluido oleaginoso em uma modalidade pode incluir pelo menos 5% em volume de um material selecionado a partir do grupo que consiste em ésteres, éteres, acetais, dialquilcarbonatos, hidrocarbonetos e combinações dos mesmos.

O fluido não oleaginoso usado na formulação do fluido de emulsão inversa aqui é um líquido e, preferencialmente, um líquido aquoso. Mais preferencialmente, o fluido não oleaginoso pode ser selecionado a partir do grupo que inclui água do mar, uma salmoura contendo sais dissolvidos orgânicos e/ou inorgânicos, líquidos contendo compostos orgânicos miscíveis em água e combinações dos mesmos. A quantidade do fluido não oleaginoso tipicamente é menor do que o limite teórico necessário para a formação de uma emulsão inversa. Assim, em uma modalidade, a quantidade de fluido não oleaginoso é menor do que em torno de 7 0% em volume e, preferencialmente, de em torno de 1% a em torno de 70% em volume. Em uma outra modalidade, o fluido não oleaginoso preferencialmente é de em torno de 5% a em torno de 60% em volume do fluido de emulsão inversa. A fase de fluido pode incluir um fluido aquoso ou um fluido oleaginoso, ou misturas dos mesmos. Em uma modalidade em particular, barita revestida ou outros agentes de aumento de peso podem ser incluídos em um fluido de furo de poço compreendendo um fluido aquoso que inclui pelo menos um dentre água doce, água do mar, salmoura e combinações dos mesmos.

Os fluidos mostrados aqui são especialmente úteis na perfuração, na completação e na intervenção de poços subterrâneos de óleo e gás. Em particular, os fluidos mostrados aqui podem encontrar uso na formulação de lamas de perfuração e fluidos de completação que permitem uma remoção fácil e rápida do bolo de filtro. Tais lamas e fluidos são especialmente úteis na perfuração de poços horizontais em formações portando hidrocarboneto.

Os métodos convencionais podem ser usados para a preparação dos fluidos de perfuração mostrados aqui de uma maneira análoga àquelas normalmente usadas, para a preparação de fluidos de perfuração à base de óleo. Em uma modalidade, uma quantidade desejada de fluido oleaginoso, tal como um óleo de base, e uma quantidade adequada do tensoativo descrito acima são misturadas em conjunto e os componentes remanescentes são adicionados seqüencialmente com uma mistura contínua. Uma emulsão inversa pode ser formada por agitação vigorosa, mistura ou cisalhamento do fluido oleaginoso e do fluido não oleaginoso.

Outros aditivos que podem ser incluídos nos fluidos de furo de poço mostrados aqui incluem, por exemplo, agentes de umedecimento, argilas organofílicas , viscosificantes, agentes de controle de perda de fluido, tensoativos, dispersantes, redutores de tensão superficial, tampões de pH, solventes mútuos, diluentes, agentes de diluição e agentes de limpeza. A adição desses agentes deve ser bem conhecida por alguém de conhecimento comum na técnica de formulação de fluidos e lamas de perfuração.

EXEMPLOS

Vários polímeros foram modificados com modificadores de epóxi de acordo com as modalidades da presente exposição. Especificamente, as amostras de taninos de LMW e lignossulfatos de HMW foram modificadas com CARDOLITE® NC513, um éter fenil glicidílico contendo um grupo alquila C15 insaturado afixado a um anel aromático disponível a partir da Cardolite Corporation (Newark, NJ) , e HELOXY™ Modificador 8, um éter alquil glicidílico C12-C14, disponível a partir da Hexion Specialty Chemicals (Houston, Texas), pela mistura dos polímeros com os modificadores de epóxi na presença de vários materiais básicos. Os polímeros e modificadores foram inicialmente misturados em um béquer com uma espátula, até estarem homogêneos, e, então, uma quantidade predeterminada de base é adicionada gota a gota com mistura manual, até estarem homogêneos. Se as amostras contiverem grumos, eles deverão ser moídos em um pilão e almofariz. Para as Amostras 1 a 4 abaixo, a quantidade de base necessária para ajuste do pH das amostras para um pH de aproximadamente 10 foi determinada. Para as Amostras 5 e 6, foi esperado que os grupos de amina terciária fossem suficientes para a abertura do anel sem um pH alcalino.

As amostras então foram colocadas em um recipiente selado e aquecidas até a temperatura de reação desejada. Após uma reação pela quantidade de tempo requerida, as amostras foram removidas e moídas de novo em um pilão e almofariz, para garantia da homogeneidade e sem grumos. 5 mg de cada amostra foram adicionados a alíquotas de 100 mL de um fluido de base pré-feito compreendendo 25 g de VERSAGEL™ (disponível a partir de M-I LLC, Houston, Texas) cisalhados em 1000 mL de óleo de base ao que 1 mL de água é adicionado para a produção da argila de VERSAGEL™. As amostras então foram laminadas a quente a 93 0C por 16 horas, após o que as propriedades reológicas e a perda de fluido foram testadas. As propriedades reológicas foram determinadas usando-se um viscosímetro de Fann Modelo 35, disponível a partir da Fann Instrument Company. A perda de fluido foi medida com uma célula de alta temperatura e alta pressão (HTHP) da API saturada. As formulações de amostra e os resultados de teste são mostrados abaixo na Tabela 1. <table>table see original document page 24</column></row><table> <table>table see original document page 25</column></row><table> Os resultados indicam que as propriedades dos polímeros podem ter sido mudadas pela modificação tentada. Ainda, há alguma indicação que o tipo de base nd de modificador tem algum impacto sobre as propriedades de fluido. A perda de fluido observada na Amostra 1 é baixa, se comparada com o produto de controle padrão VenChem 222 na Amostra 8, e também é muito melhor do que o polímero de base não modificado na Amostra 10. A viscosidade da Amostra 2 mostrou aumentar pela adição do tanino modificado, enquanto a amostra também mostrou boa perda de fluido, se comparada com as amostras.

As vantagens da presente invenção incluem propriedades reológicas melhoradas dos fluidos que incorporam os viscosificantes descritos aqui. Estas propriedades podem incluir o limite de escoamento e a viscosidade plástica. Adicionalmente, a incorporação do elemento altamente modificador de epóxi lipofílico na estrutura de polímero de viscosificantes e/ou materiais de perda de circulação deve produzir produtos que são compatíveis para uso com fluidos de perfuração de lama à base de óleo. Tais agentes também podem aumentar a lubricidade e diminuir o desgaste do equipamento de perfuração.

Embora a invenção tenha sido descrita com respeito a um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica apreciarão que outras modalidades podem ser divisadas, as quais não se desviam do escopo da invenção, conforme mostrado aqui. Assim sendo, o escopo da invenção conforme mostrado aqui. Assim sendo, o escopo da invenção deve ser limitado apenas pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Fluido de furo de poço, caracterizado pelo fato de compreender: uma fase contínua oleaginosa; uma fase não oleaginosa; e um aditivo polimérico formado pela reação de pelo menos um modificador de epóxi lipofilico e pelo menos um agente reativo de epóxido, onde pelo menos um agente reativo de epóxido compreende pelo menos um selecionado dentre ligninas, taninos, biopolimeros, amidos, carboximetilcelulose, poliacrilatos, poliacrilamidas e polímeros sintéticos.

2. Fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o modificador de epóxi lipofilico compreender um derivado funcionalizado de epóxido de um óleo natural.

3. Fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o derivado funcionalizado de epóxido do óleo natural compreender pelo menos um selecionado a partir de óleo de soja, óleo de linhaça, óleo de semente de colza, óleo de casca de castanha de caju, óleo de perila, óleo de tungue, óleo de oiticica, óleo de açafroa, óleo de papoula, óleo de cânhamo, óleo de semente de algodão, óleo de girassol, triglicerídeos oléicos altos, triglicerídeos de plantas de euforbiácea, óleo de amendoim, óleo de oliva, óleo de caroço de oliva, óleo de amêndoa, óleo de capoque (paina), óleo de avelã, óleo de parte central de abacaxi, óleo de fruto da faixa, óleo de tremoço, óleo de milho, óleo de gergelim, óleo de caroço de unidade de válvula, óleo de lallemantia, óleo de rícino, óleo de arenque, óleo de sardinha, óleo de savelha, óleo de baleia, e óleo de sebo.

4. Fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de derivado funcionalizado de epóxido do óleo natural compreender derivados de óleo de casca de castanha de caju com fórmula: onde χ é um inteiro selecionado de 0 a 1; onde y é um inteiro selecionado de 0 a 5; onde z é um inteiro selecionado de 1 a 5; onde R1 é selecionado a partir de H, alquila, epóxido alquenila e derivados dos mesmos; e onde R2 é selecionado a partir de H, alquila, epóxido alquenila e derivados dos mesmos.

5. Fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o modificador de epóxi lipofilico compreender um composto com a fórmula: <formula>formula see original document page 28</formula> onde X pode ser S, NH, O, ou CH2; η pode variar de O a 20; m pode variar de 0 a 20; e R1 e R2 podem ser, cada um, independentemente selecionados a partir de H e grupos alquila tendo de 1 a 4 átomos de carbono.

6. Fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma relação de peso do modificador de epóxi lipofilico para o agente reativo de epóxido estar em uma faixa de em torno de 0,05 a -1.

7. Fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluido oleaginoso ser selecionado a partir de óleo diesel, óleo mineral, óleo sintético, óleo de éster, glicerídeos de ácidos graxos, ésteres alifáticos, éteres alifáticos, acetais alifáticos e combinações dos mesmos.

8. Fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fase não oleaginosa ser selecionada a partir de água doce, água do mar, salmoura, soluções aquosas contendo sais orgânicos solúveis em água, alcoóis solúveis em água, glicóis solúveis em água, e combinações dos mesmos.

9. Método de perfuração de um furo subterrâneo com um fluido de perfuração de emulsão inversa, caracterizado pelo fato de compreender: a mistura de um fluido oleaginoso, de um fluido não oleaginoso e de um aditivo polimérico; onde o aditivo polimérico é formado pela mistura de pelo menos um modificador de epóxi lipofilico e pelo menos um agente reativo de epóxido; e onde pelo menos um agente reativo de epóxido compreende pelo menos um selecionado a partir de ligninas, taninos, biopolimeros, amidos, carboximetilcelulose, poliacrilatos, poliacrilamidas e polímeros sintéticos; e a perfuração do referido furo subterrâneo usando-se a referida emulsão inversa como o fluido de perfuração.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o modificador de epóxi lipofíIico ser um composto com a fórmula: onde X pode ser S, NH, O, ou CH2; η pode variar de 0 a -20; m pode variar de 0 a 20; e R1 e R2 podem ser, cada um, independentemente selecionados a partir de H e grupos alquila tendo de 1 a 4 átomos de carbono.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de pelo menos um modificador de epóxi lipofilico compreender um derivado funcionalizado de epóxido do óleo natural de pelo menos um selecionado a partir de óleo de soja, óleo de linhaça, óleo de semente de colza, óleo de casca de castanha de caju, óleo de perila, óleo de tungue, óleo de oiticica, óleo de açafroa, óleo de papoula, óleo de cânhamo, óleo de semente de algodão, óleo de girassol, triglicerideos oléicos altos, triglicerideos de plantas de euforbiácea, óleo de amendoim, óleo de oliva, óleo de caroço de oliva, óleo de amêndoa, óleo de capoque (paina) , óleo de avelã, óleo de parte central de abacaxi, óleo de fruto da faixa, óleo de tremoço, óleo de milho, óleo de gergelim, óleo de caroço de unidade de válvula, óleo de lallemantia, óleo de rícino, óleo de arenque, óleo de sardinha, óleo de savelha, óleo de baleia, e óleo de sebo.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de pelo menos um modificador de epóxi lipofílico compreender derivados dos extratos de óleo de casca de castanha de caju compreendendo estruturas com fórmula: onde χ é um inteiro selecionado de 0 a 1; onde y é um inteiro selecionado de 0 a 5; onde z é um inteiro selecionado de 1 a 5; onde R1 é selecionado a partir de H, alquila, epóxido de alquenila e derivados dos mesmos; e onde R2 é selecionado a partir de H, alquila, epóxido de alquenila e derivados dos mesmos.

13. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de uma relação de peso do modificador de epóxi lipofílico para o agente reativo de epóxido estar na faixa de em torno de 0,05 a 1.

14. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o fluido oleaginoso ser selecionado a partir de óleo diesel, óleo mineral, óleo sintético, óleo de éster, glicerídeos de ácidos graxos, ésteres alifáticos, éteres alifáticos, acetais alifáticos e combinações dos mesmos.

15. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a fase não oleaginosa ser selecionada a partir de água doce, água do mar, salmoura, soluções aquosas contendo sais orgânicos solúveis em água, alcoóis solúveis em água, glicóis solúveis em água, e combinações dos mesmos.

16. Aditivo de fluido de furo de poço, caracterizado pelo fato de compreender: um polímero formado pela reação de pelo menos um modificador de epóxi lipofílico e pelo menos um agente reativo de epóxido; onde pelo menos um agente reativo de epóxido é pelo menos um selecionado a partir de ligninas, taninos, biopolimeros, amidos, carboximetilcelulose, poliacrilatos, poliacrilamidas e polímeros sintéticos.

17. Aditivo de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de pelo menos um modificador de epóxi lipofílico compreender um derivado funcionalizado de epóxido de um óleo natural.

18. Aditivo de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o derivado funcionalizado de epóxido do óleo natural ser pelo menos um selecionado a partir de óleo de soja, óleo de linhaça, óleo de semente de colza, óleo de casca de castanha de caju, óleo de perila, óleo de tungue, óleo de oiticica, óleo de açafroa, óleo de papoula, óleo de cânhamo, óleo de semente de algodão, óleo de girassol, triglicerídeos oléicos altos, triglicerídeos de plantas de euforbiácea, óleo de amendoim, óleo de oliva, óleo de caroço de oliva, óleo de amêndoa, óleo de capoque (paina) , óleo de avelã, óleo de parte central de abacaxi, óleo de fruto da faixa, óleo de tremoço, óleo de milho, óleo de gergelim, óleo de caroço de unidade de válvula, óleo de lallemantia, óleo de rícino, óleo de arenque, óleo de sardinha, óleo de savelha, óleo de baleia, e óleo de sebo.

19. Aditivo de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de o derivado funcionalizado de epóxido do óleo natural compreender derivados dos extratos de óleo de casca de castanha de caju com fórmula: <formula>formula see original document page 33</formula> onde χ é um inteiro selecionado de 0 a 1; onde y é um inteiro selecionado de 0 a 5; onde z é um inteiro selecionado de 1 a 5; onde R1 é selecionado a partir de H, alquila, epóxido de alquenila e derivados dos mesmos; e onde R2 é selecionado a partir de H, alquila, epóxido de alquenila e derivados dos mesmos.

20. Aditivo de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o modificador de epóxi lipofílico ser um composto com a fórmula: <formula>formula see original document page 33</formula> onde X pode ser S, NH, O, ou CH2; η pode variar de 0 a 20; m pode variar de 0 a 20; e Ri e R2 podem ser, cada um, independentemente selecionados a partir de H e grupos alquila tendo de 1 a 4 átomos de carbono.

21. Aditivo de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de uma relação de peso do modificador de epóxi lipofílico para o agente reativo de epóxido estar na faixa de em torno de 0,05 a 1.