BRPI1007311B1

BRPI1007311B1 - Método para produzir uma formação usando composições que alteram potencial zeta como reagentes de agregação para controle de areia

Info

Publication number: BRPI1007311B1
Application number: BRPI1007311-6A
Authority: BR
Inventors: Frank Zamora; Ronald van Petegem; Sarkis Ranka Kakadjian
Original assignee: The Lubrizol Corporation
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2023-11-28
Also published as: EP3486296A1; EP2379670A1; BRPI1007311A2; MX2011007825A; MX347091B; AU2010206281A1; AU2010206281B2; CA2750256A1; MX360312B; MY155606A; CA2750256C; WO2010084009A1

Abstract

MÉTODO E SISTEMA USANDO COMPOSIÇÕES QUE ALTERAM POTENCIAL ZETA COMO REAGENTES DE AGREGAÇÃO PARA CONTROLE DE AREIA. A presente invenção refere-se a métodos e sistemas para completação de poços e/ou sua produção, em que uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante é injetada em uma formação produtível, zona ou intervalo da mesma, para alterar agregação ou potencial zeta de superfícies da formação e para aumentar ao máximo a taxa de produção de material particulado sem areia.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Campo da invenção

[0001] Concretizações da presente invenção referem-se a méto dos e sistemas para alterar agregação e/ou potencial zeta de uma formação produtível, ou uma zona desta, ou injeção em uma formação ou zona desta durante perfuração, completação, produção, injeção e/ou durante fraturamento ou operações de estimulação pós-produção, em que a composição reduz ou elimina a produção simultânea de material particulado formado ou a intrusão de material particulado formado na formação durante a injeção.

[0002] Mais especialmente, concretizações da presente invenção referem-se a métodos para alterar a agregação e/ou o potencial zeta de uma formação produtível ou uma zona desta durante perfuração, completação, produção e/ou durante fraturamento ou operações de estimulação pós-produção, em que as operações incluem tratar a formação ou uma zona desta com uma quantidade eficaz de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante, suficiente para alterar agregação e/ou potencial zeta de superfícies da formação e/ou para reduzir ou eliminar a produção simultânea de partículas de material particulado na formação.

Descrição da técnica relacionada

[0003] Muitos poços produtores produzem material particulado na formação, incluindo areia durante o ciclo de vida de produção. A produção simultânea de material particulado na formação é muito custosa para o operador e compromete o equipamento de produção. Além disso, alguns poços, após empacotamento de cascalho (gravel pack) ou operação para preenchimento de fraturas, produzem partículas finas, cascalho e/ou propante. Vários métodos para abordar esse problema foram descobertos e implementados, incluindo, por exemplo, empacotamento de cascalho, frac pack, telas expansíveis, telas stand alone (com função apenas de contenção), empacotamento horizontal com cascalho, consolidação química de areias, etc. No entanto, todos oferecem diferentes vantagens e desvantagens.

[0004] Embora existam inúmeros métodos para lidar, geralmente minimizar, com a produção simultânea de material particulado na formação, desde formar ou introduzir material particulado formado em uma formação a ser injetada, existe ainda necessidade no estado da técnica de métodos e sistemas que permitam a produção de poços com produção simultânea reduzida de material particulado formado ou injeção na formação a ser injetada com menos material particulado formado injetado simultaneamente.

Definições

[0005] O termo material particulado formado significa qualquer ma terial sólido, como areia, partículas finas da formação, propante, etc. que é coproduzido com o fluido de produção quando um poço de petróleo e/ou gás é posto em produção após completação.

[0006] O termo MSFR significa taxa máxima de produção sem areia, a qual é a taxa máxima de produção que pode ser alcançada em um poço sem a produção simultânea de areia ou de material particula- do formado.

[0007] O termo cavitação ou cativar significa formar cavidades em torno de tubos de produção, tubos de revestimento para contenção de paredes (casing) ou tubos de revestimento cimentados para contenção de paredes, ou seja, para produzir um volume sem areia em torno dos tubos, tubos de contenção ou tubos de contenção cimentados.

[0008] O termo formação cavitada é aquela com uma cavidade ou cavidades em torno dos tubos de produção, tubos de contenção ou tubos de contenção cimentados.

[0009] O termo pressão diferencial (“draw down pressure”) signifi ca a redução necessária em pressão para mover o conteúdo, tal como, entre outros, petróleo, gás e/ou água, da formação ou zona nos tubos de contenção, revestimento ou tubos.

[00010] O termo pressão diferencial crítica (“critical draw down pressure”) significa a redução necessária em pressão para produzir material particulado na formação, como, entre outros, sílica, argila, areia e/ou partículas finas, nos tubos de contenção ou revestimento ou tubos.

[00011] O termo formação agregada, aglomerada ou conglomerada significa que a formação fracamente consolidada, semiconsolidada ou não consolidada foi tratada com uma composição para agregação, aglomeração ou conglomeração de modo que a formação seja suficientemente estável para produzir abaixo de sua pressão diferencial crítica sem colapso.

[00012] O termo pressão diferencial relativa significa pressão diferencial por unidade de área da formação ou zona produtível.

[00013] O termo substancialmente livre de material particulado ou outros de uso semelhantes significa que os fluidos produzidos exibem menos de 5% em peso de material particulado. Em certas concretizações, o termo significa que os fluidos produzidos exibem menos de 2,5% em peso de material particulado. Em certas concretizações, o termo significa que os fluidos produzidos exibem menos de 1% em peso de material particulado. Em certas concretizações, o termo significa que os fluidos produzidos exibem menos de 0,5% em peso de material particulado. Em certas concretizações, o termo significa que os fluidos produzidos exibem menos de 0,1% em peso de material particulado.

[00014] O termo formação produtível ou produtora ou uma zona desta é uma formação subterrânea da qual petróleo e/ou gás é extraído.

[00015] O termo formação injetável ou de injeção, ou zona desta, é uma formação subterrânea na qual é possível injetar materiais para estocagem prolongada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Métodos gerais

[00016] Concretizações da presente invenção proveem métodos para tratar formações que podem ser usados durante operações de perfuração, operações de completação, operações de controle de areia, operações de fraturamento, operações de produção, operações de aperfeiçoamento de produção ou qualquer outra operação na formação, em que os tratamentos destinam-se a modificar, alterar e/ou aumentar a agregação e/ou potencial zeta de superfícies da formação e/ou material particulado formado para reduzir a produção simultânea de material particulado formado de uma formação produtível ou zona desta.

[00017] Concretizações da presente invenção proveem sistemas para tratar formações que podem ser usadas durante operações de perfuração, operações de completação, operações de controle de areia, operações de fraturamento, operações de produção, operações de aperfeiçoamento de produção ou qualquer outra operação na formação, em que os tratamentos destinam-se a modificar, alterar e/ou aumentar a agregação e/ou potencial zeta de superfícies da formação e/ou material particulado formado para reduzir a produção simultânea de material particulado formado de uma formação produtível ou zona desta.

[00018] Concretizações da presente invenção proveem métodos para tratar formações que podem ser usadas durante operações de perfuração, operações de completação, operações de controle de areia, operações de fraturamento, operações de injeção ou qualquer outra operação na formação, em que os tratamentos destinam-se a modificar, alterar e/ou aumentar a agregação e/ou potencial zeta de superfícies da formação e/ou material particulado formado para reduzir a injeção simultânea de material particulado formado de uma formação de injeção ou uma zona desta.

[00019] Concretizações da presente invenção proveem sistemas para tratar formações que podem ser usadas durante operações de perfuração, operações de completação, operações de controle de areia, operações de fraturamento, operações de injeção ou qualquer outra operação na formação, em que os tratamentos destinam-se a modificar, alterar e/ou aumentar a agregação e/ou potencial zeta de superfícies da formação e/ou material particulado formado para reduzir a injeção simultânea de material particulado formado de uma formação de injeção ou uma zona desta.

Método para tratamento

[00020] A presente invenção provê um método para modificar o potencial ou a propensão à agregação de um material sólido particulado, como sólido contendo óxido de metal, em que o método inclui a etapa de colocar o material sólido particulado em contanto com uma composição incluindo amina e éster de fosfato, em condições suficientes para que a amina e o éster de fosfato reajam e formem revestimentos parciais ou completos sobre superfícies do material sólido particulado.

Métodos para uso dos métodos para tratamento Fraturamento

[00021] A presente invenção provê um método para fraturamento de uma formação, incluindo a etapa de bombear um fluido de fratura- mento contendo propante para uma formação produtível a uma pressão suficiente para fraturar a formação e aumentar a produtividade, em que o propante sustenta e abre a formação após fraturamento e em que o propante compreende um material sólido particulado, tratado com uma composição para tratamento compreendendo amina e éster de fosfato em condições suficientes para a amina e o éster de fosfato reajam e formem revestimentos parciais ou completos sobre superfícies do material sólido particulado.

[00022] A presente invenção provê um método para fraturamento de uma formação, incluindo a etapa de bombear um fluido de fratura- mento contendo uma composição propante e agregante desta invenção para uma formação produtível a uma pressão suficiente para fraturar a formação e aumentar a produtividade. A composição resulta em modificação da propensão à agregação e/ou do potencial zeta do pro- pante, de partículas na formação e superfícies da formação de modo que as partículas na formação e/ou o propante se agreguem e/ou aderem às superfícies da formação.

[00023] A presente invenção provê um método para fraturamento de uma formação, incluindo a etapa de bombear um fluido de fratura- mento contendo uma composição agregante desta invenção para uma formação produtível a uma pressão suficiente para fraturar a formação e aumentar a produtividade. A composição resulta em modificação da propensão, potencial de agregação e/ou potencial zeta das partículas da formação e das superfícies da formação, de modo que as partículas na formação se agreguem e/ou aderem às superfícies da formação. O método pode incluir também a etapa de bombear um propante, compreendendo uma composição de sólido particulado revestido desta invenção, após o fraturamento de modo que as partículas revestidas sustentem e abram a formação de fratura e tendam a agregar as superfícies da formação e/ou as partículas na formação, formadas durante o fraturamento.

Perfurações

[00024] A presente invenção provê um método para perfurar, inclu- indo a etapa de, durante a perfuração, circular um fluido de perfuração, para lubrificar brocas, resfriar e retirar restos, em que o fluido de perfuração inclui uma composição agregante desta invenção. A composição aumenta o potencial ou propensão à agregação e/ou altera o potencial zeta de qualquer sólido particulado contendo óxido de metal no líquido de perfuração ou que tenha sido arrastado no fluido de perfuração para aumentar a retirada de sólidos. O método pode ser operado em condições de sobre pressão ou condições não equilibradas ou sob as condições de pressão controlada. O método é especialmente bem adaptado para condições subequilibradas ou com controle de pressão.

[00025] A presente invenção provê um método para perfurar, incluindo a etapa de, durante a perfuração, circular um fluido de perfuração, para lubrificar brocas, retirar calor e retirar restos. Ao ser encontrada uma estrutura subterrânea que produz quantidades indesejáveis de sólidos particulados, o primeiro fluido de perfuração é trocado para um segundo fluido de perfuração, incluindo uma composição desta invenção, para lubrificar brocas, retirar calor e retirar restos e para aumentar o potencial de agregação ou diminuir o valor absoluto do potencial zeta de quaisquer sólidos particulados no fluido de perfuração ou que sejam arrastados no fluido de perfuração para aumentar a retirada de sólidos. O método pode ser operado em condições de sobre pressão ou condições não equilibradas ou sob as condições de pressão controlada. O método é especialmente bem adaptado para condições sube- quilibradas ou com controle de pressão.

[00026] A presente invenção provê um método para perfurar, incluindo a etapa de, durante a perfuração, circular um fluido de perfuração, para lubrificar brocas, retirar calor e retirar restos. Ao ser encontrada uma estrutura subterrânea que produz quantidades indesejáveis de sólidos particulados, o primeiro fluido de perfuração é trocado para um segundo fluido de perfuração, incluindo uma composição desta inven- ção, para lubrificar brocas, retirar calor e retirar restos e para aumentar o potencial de agregação ou diminuir o valor absoluto do potencial zeta de quaisquer sólidos particulados no fluido de perfuração ou que sejam arrastados no fluido de perfuração para aumentar a retirada de sólidos. Após a passagem através da estrutura que produz quantidades indesejadas de sólidos particulados, trocar o segundo fluido de perfuração para o primeiro fluido de perfuração ou um terceiro fluido de perfuração. O método pode ser operado em condições de sobre pressão ou condições não equilibradas ou sob as condições de pressão controlada. O método é especialmente bem adaptado para condições subequilibradas ou com controle de pressão.

Produção

[00027] A presente invenção provê um método para produção, incluindo a etapa de circular e/ou bombear um fluido para um poço em produção, em que o fluido inclui uma composição desta invenção, a qual aumenta o potencial de agregação ou diminui o valor absoluto do potencial zeta de qualquer sólido particulado no fluido ou que seja arrastado no fluido para aumentar a retirada de partículas ou para diminuir o potencial das partículas de obstruir a formação e/ou os tubos de produção.

[00028] A presente invenção provê também um método para controlar a migração de areias ou de partículas finas, incluindo a etapa de bombear um fluido, incluindo uma composição desta invenção, através de uma matriz a uma taxa e pressão para uma formação para controlar a produção ou migração de areias e partículas finas para os fluidos de produção.

[00029] A presente invenção provê também outro método para controlar a migração de areias ou de partículas finas, incluindo a etapa de depositar um material sólido particulado revestido desta invenção próximo de dispositivos de controle de areias e partículas finas do tipo te- la, de modo que a areia e/ou as partículas finas sejam atraídas para as partículas revestidas e não entrem em contato ou sujem a tela do dispositivo tipo tela.

Injeção

[00030] A presente invenção provê um método para injetar, incluindo a etapa de circular e/ou bombear um fluido em um poço de injeção, em que o fluido inclui uma composição desta invenção, a qual aumenta o potencial de agregação ou diminui o valor absoluto do potencial zeta de qualquer sólido particulado no fluido ou que seja arrastado no fluido para aumentar a retirada de partículas ou para diminuir o potencial das partículas de obstruir a formação.

[00031] A presente invenção provê também um método para controlar a migração de areia ou de partículas finas, incluindo a etapa de bombear um fluido, incluído uma composição desta invenção, através de uma matriz a uma taxa e pressão em uma formação para controlar a produção ou migração de areia e de partículas finas para a formação durante a injeção do fluido.

[00032] A presente invenção provê também outro método para controlar a migração de areia ou de partículas finas, incluindo a etapa de depositar um material sólido particulado revestido desta invenção próximo de dispositivos de controle de areias e partículas finas do tipo tela, de modo que a areia e/ou as partículas finas sejam atraídas para as partículas revestidas e não entrem em contato ou sujem a tela do dispositivo tipo tela.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00033] A invenção pode ser entendida melhor com referência à descrição detalhada a seguir, junto com os desenhos ilustrativos anexos, nos quais elementos semelhantes são numerados iguais:

[00034] A figura 1 retrata uma concretização de método e sistema para tratar duas zonas de uma formação produtível de um furo de po- ço de paredes revestidas por meio de perfurações com uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante desta invenção.

[00035] A figura 2 retrata uma concretização de método e sistema para tratar duas zonas de uma formação produtível de um furo de poço de paredes revestidas por meio de perfurações com material de revestimento com cascalho ou de preenchimento de fratura através de tubos de produção incluindo telas, em que o tratamento inclui também antes, durante e/ou depois o tratamento com uma composição agre- gante, aglomerante ou conglomerante desta invenção.

[00036] A figura 3 retrata uma concretização de método e sistema para tratar duas zonas de uma formação produtível de um furo de poço de paredes não revestidas por meio de telas expansíveis com uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante desta invenção.

[00037] A figura 4 retrata uma concretização de método e sistema para tratar duas zonas de uma formação produtível de um furo de poço de paredes revestidas por meio de telas expansíveis e perfurações com uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante desta invenção.

[00038] A figura 5 retrata uma concretização de método e sistema para tratar duas zonas de uma formação produtível de um furo de poço de paredes não revestidas por meio de telas do tipo stand alone com uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante desta invenção.

[00039] A figura 6 retrata uma concretização de método e sistema para tratar duas zonas de uma formação produtível de um furo de poço de paredes revestidas por meio de telas do tipo stand alone e perfurações com uma composição agregante, aglomerante ou conglome- rante desta invenção.

[00040] A figura 7 retrata coluna de completação com juntas, inclu- indo dois conjuntos de pistolas de perfuração para perfurar um furo de poço de paredes revestidas e válvulas de controle de circulação, para injetar uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante desta invenção durante e/ou após a perfuração.

[00041] A figura 8 retrata coluna em espiral de tubos de completa- ção, incluindo dois conjuntos de pistolas de perfuração para perfurar um furo de poço de paredes revestidas e válvulas de controle de circulação, para injetar uma composição agregante, aglomerante ou con- glomerante desta invenção durante e/ou após a perfuração.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO DESCRIÇÃO ORIGINAL

[00042] Os inventores descobriram que é possível produzir uma composição que, quando adicionada a um sólido particulado contendo óxido de metal ou a outros materiais sólidos ou a uma suspensão ou dispersão incluindo um sólido particulado contendo óxido de metal, as partículas são modificadas de modo que a propensão, potencial de agregação e/ou potencial zeta das partículas são alterados. Os inventores descobriram também que partículas sólidas contendo óxido de metal ou outras partículas sólidas podem ser preparadas com superfícies modificadas, ou partes destas, em que as partículas modificadas exibem tendências e/ou propensões melhoradas à agregação e/ou os potenciais zeta das partículas são alterados. Os inventores descobriram também que as composições e/ou o sólido modificado contendo óxido de metal ou outras partículas sólidas podem ser utilizados em aplicações no campo do petróleo, incluindo aplicação em perfuração, fraturamento, produção, injeção, controle de areia ou qualquer outra em fundo de poços. Os inventores descobriram também que as partículas sólidas particuladas contendo óxido de metal ou partículas de qualquer outro material sólido podem ser utilizadas em qualquer outra aplicação em que são desejáveis potenciais aumentados de agrega- ção de partículas ou em que valores absolutos diminuídos do potencial zeta, o qual é uma medida de propensão à agregação. Os inventores descobriram também que composições de sólido particulado revestido contendo óxido de metal podem ser formadas, em que o revestimento é deformável e as partículas revestidas tendem a autoagregarem e a aderirem a superfícies com revestimentos semelhantes ou que exibam propriedades químicas e/ou físicas àquelas do revestimento. Em outras palavras, que as partículas revestidas tendem a preferir composições do mesmo tipo, as quais aumentam sua propensão à autoagre- gação e aumentam sua capacidade para aderir-se a uma superfície com propriedades químicas e/ou físicas semelhantes. Os inventores descobriram que as composições de revestimento desta invenção são diferentes de composições conhecidas por modificar propensões à agregação de partículas e que as partículas revestidas são idealmente adequadas como propantes, em que as partículas alteraram potenciais zeta que modificam a carga sobre as partículas, fazendo com que se atraiam e se aglomerem. A modificação em potencial zeta ou propensão à agregação faz com que cada partícula exiba arrasto aumentado de fricção mantendo o propante na fratura. As composições são também idealmente adequadas para diminuir a migração de partículas finas para preenchimento de fratura ou para diminuir o impacto adverso da migração de partículas finas para preenchimento fraturado.

[00043] No caso de perfuração, as composições desta invenção podem ser utilizadas para revestir a formação e restos da formação durante a perfuração, porque a partícula tende a se autoagregar e/ou aderir a superfícies modificadas semelhantes da formação. Mais uma vez, uma vantagem da autoagregação é menor tendência dos restos de sujarem ou obstruírem telas. Vantagens adicionais são revestir as paredes da formação com uma composição desta invenção durante a perfuração para consolidar a formação e para consolidar ou agregar partículas finas ou partículas no fluido de perfuração para evitar que as propriedades reológicas do fluido de perfuração se modifiquem e para aumentar a densidade circulante equivalente (ECD).

Composições

[00044] A invenção refere-se em amplo sentido a uma composição incluindo amina e éster de fosfato. A composição modifica superfícies de materiais sólidos, ou partes destes, alterando as propriedades químicas e/ou físicas das superfícies. As propriedades alteradas permitem que as superfícies se tornem autoatraentes ou permitem às superfícies serem atraentes para material com propriedades químicas e/ou físicas semelhantes. No caso de partículas incluindo partículas de óxido de metal, como partículas de sílica, alumina, titânia, magnésia, zir- cônia, outros óxidos de metal ou óxidos incluindo uma mistura destes óxidos de metal (naturais ou sintéticos), a composição forma um revestimento completo ou parcial sobre as superfícies das partículas. O revestimento pode interagir com a superfície por interações químicas e/ou físicas, incluindo, entre outras, ligações químicas, pontes de hidrogênio, interações eletrostáticas, interações dipolares, interações de hiperpolarização, coesão, adesão, aderência, adesão mecânica ou qualquer outra interação química e/ou física que possibilite um revestimento se forme sobre as partículas. As partículas revestidas exibem maior propensão à agregação ou aglomeração do que as partículas não revestidas. Dessa forma, as partículas antes do tratamento podem estar em fluxo livre, enquanto depois do revestimento não estão em fluxo livre, porém tendem a se agrupar, agregar ou aglomerar. Em casos em que a composição é utilizada para revestir superfícies de formação geológica, estrutura sintética de óxido de metal e/ou partículas contendo óxido de metal, as partículas não só tenderão a se agregarem, mas também tenderão a se aderir à formação ou as superfícies estruturais revestidas.

Estruturas e substratos tratados

[00045] A presente invenção refere-se em modo amplo a estruturas e substratos tratados com uma composição desta invenção, em que as estruturas e substratos incluem superfícies que estão parcial ou com-pletamente revestidas com uma composição desta invenção. As estruturas ou os substratos podem ser cerâmicos, metálicos ou fibrosos. As estruturas ou os substratos podem ser fiados, como lã de vidro ou lã de ferro, ou podem ser alveolares tipo conversores catalíticos ou os semelhantes que incluem canais que forçam a passagem do fluido através de trajetos tortuosos de modo que as partículas no fluido são forçadas a entrar em contado com o substrato ou superfícies estruturadas. Tais estruturas ou substratos são idealmente adequados como filtros de material particulado ou meios para controle de areia.

Métodos para tratar sólidos particulados

[00046] A presente invenção refere-se em modo amplo a um método para tratar superfícies contendo óxido de metal, incluindo a etapa de colocar a superfície contendo óxido de metal com uma composição desta invenção. A composição forma um revestimento sobre a superfície alterando as propriedades da superfície, de modo que a superfície seja capaz agora de interagir com superfícies tratadas semelhantemente para formar estruturas aglomeradas e/ou agregadas. O tratamento pode ser desenhado para revestir superfícies contínuas contendo óxido de metal e/ou as superfícies de partículas contendo óxido de metal. Se ambas são tratadas, então, as partículas podem não só se autoagregar, mas as partículas podem também se agregarem, aglomerarem e/ou aderirem às superfícies contínuas revestidas. As composições podem ser utilizadas em fluidos de fraturamento, em fluidos de perfuração, em fluidos de completação, em aplicações para controle de areia ou em qualquer outra aplicação em fundo de poço. Adicionalmente, as partículas revestidas podem ser utilizadas em fluidos de fraturamento. Além disso, estruturas, telas ou filtros revestidos com as composições desta invenção podem ser utilizados para atrair e remover partículas finas que foram modificadas com as composições desta invenção.

Método para fraturamento e/ou sustentação

[00047] A presente invenção refere-se em modo amplo a métodos para fraturar uma formação, incluindo a etapa de bombear um fluido de fraturamento, incluindo uma composição desta invenção, em uma formação ou zona produtível a uma pressão suficiente para fraturar a formação. A composição modifica o potencial de agregação e/ou potencial zeta de partículas na formação e de superfícies da formação durante o fraturamento, de modo que as partículas na formação se agregam e/ou aderem às superfícies da formação ou entre si, aumentando a eficiência do fraturamento e aumentando a produtividade da formação fraturada. A composição desta invenção pode ser utilizada também em uma etapa pré-plataforma para modificar as superfícies da formação de modo que, durante o fraturamento, as superfícies da formação estejam pré-revestidas. A etapa pré-plataforma envolve bombear um fluido na formação, antes do tratamento para iniciar a fratura e para expor a face da formação com fluidos destinados a proteger a formação. Além de apenas usar a composição como parte do fluido de fraturamento, o fluido de fraturamento pode incluir também partículas que foram previamente tratadas com a composição desta invenção, em que as partículas tratadas atuam como propantes para sustentar a abertura da formação após o fraturamento. Se o fluido de fraturamento incluir também a composição, então o propante de partículas revestidas se aderirá a superfícies da formação em grau maior do que o seria com propante de partículas não revestidas.

[00048] Em uma concretização alternativa desta invenção, o fluido de fraturamento inclui partículas revestidas com uma composição des- ta invenção como propante. Nesta concretização, as partículas exibem maior propensão à autoagregação e tenderão a agregarem-se em lugares nos quais pode ser mais necessária sustentação para que permaneçam abertos. Em todas as aplicações para fraturamento incluindo propantes revestidos ou que se tornam revestidos com a composição desta invenção durante o fraturamento, os propantes revestidos possivelmente exibem propriedades melhoradas de penetração e aderência na formação. Estas propriedades maiores de penetração e aderência ou adesão são decorrentes não só de uma diferença na química da superfície das partículas em relação à química da superfície de partículas não tratadas, mas também devido à capacidade de deformação do próprio revestimento. Dessa forma, os inventores acreditam que conforme as partículas sejam forçadas para dentro da formação, o re-vestimento se deformará para permitir que as partículas penetrem em uma posição, e conforme a pressão é retirada, as partículas tenderão a permanecer no lugar devido à interação do revestimento com a superfície e devido ao relaxamento do revestimento deformado. Adicionalmente, os inventores acreditam que a propensão alterada à agregação das partículas aumentará a densidade de partículas propantes nas regiões da formação mais suscetíveis à penetração de propante, resultando em grau aumentado de sustentação da formação.

Método para perfuração

[00049] A presente invenção refere-se também em modo amplo a um método para perfurar, incluindo a etapa de, durante a perfuração, circular um fluido de perfuração para lubrificar brocas, retirar calor e retirar restos, em que o fluido de perfuração inclui uma composição desta invenção, a qual aumenta o potencial de agregação ou diminui o valor absoluto do potencial zeta de quaisquer sólidos particulados no fluido de perfuração ou que sejam arrastados no fluido de perfuração, para aumentar a retirada de sólidos.

[00050] A presente invenção refere-se também em modo amplo a um método para perfurar, incluindo a etapa de, durante a perfuração, circular um primeiro fluido de perfuração para lubrificar brocas, retirar calor e retirar restos. Ao ser encontrada uma estrutura subterrânea que produza quantidades indesejadas de sólidos particulados, incluindo sólidos contendo óxido de metal, trocar o primeiro fluido de perfuração para um segundo fluido de perfuração, incluindo uma composição desta invenção, para lubrificar brocas, retirar calor e retirar restos e para aumentar o potencial de agregação ou diminuir o valor absoluto do potencial zeta de qualquer sólido incluindo sólidos particulados contendo óxido de metal no fluido de perfuração ou que sejam arrastados no fluido de perfuração, para aumentar a retirada de sólidos.

[00051] A presente invenção refere-se também em modo amplo a um método para perfurar, incluindo a etapa de, durante a perfuração, circular um primeiro fluido de perfuração para lubrificar brocas, retirar calor e retirar restos. Ao ser encontrada uma estrutura subterrânea que produza quantidades indesejadas de sólidos particulados, incluindo sólidos contendo óxido de metal, trocar o primeiro fluido de perfuração para um segundo fluido de perfuração, incluindo uma composição desta invenção, para lubrificar brocas, retirar calor e retirar restos e para aumentar o potencial de agregação ou potencial zeta de qualquer sólido particulado, incluído sólido contendo óxido de metal no líquido de perfuração ou que seja arrastado no fluido de perfuração, para aumentar a retirada de sólidos. Após a passagem através da estrutura que produz quantidades indesejadas de sólidos particulados contendo óxido de metal, trocar o segundo fluido de perfuração para o primeiro fluido de perfuração ou um terceiro fluido de perfuração.

Método para produção

[00052] A presente invenção refere-se também em modo amplo a um método para produzir, incluindo a etapa de circular e/ou bombear um fluido, em que o fluido inclui uma composição desta invenção, a qual aumenta o potencial de agregação ou diminui o valor absoluto do potencial zeta de qualquer sólido particulado, incluindo um sólido contendo óxido de metal, no fluido ou que seja arrastado no fluido, para aumentar a retirada de sólidos e para diminuir o potencial das partículas de obstruir a formação e/ou os tubos de produção.

NOVOS USOS E MÉTODOS

[00053] Os inventores constataram que métodos e sistemas para aumentar a produtividade de poços de petróleo e/ou de gás, enquanto reduzindo a produção simultânea de material particulado na formação, podem ser implementados, em que o tratamento resulta em menor redução de permeabilidade após tratamento (ou seja, a formação mantém permeabilidade mais alta após tratamento, comparado a outros tratamentos convencionais que diminuem a permeabilidade em medida mais alta), menor risco de dano permanente ao reservatório e menor formação de obstrução do espaço entre poros. Os inventores constataram também que os sistemas e métodos permitem também o tratamento de intervalos longos, perfuração e conglomeração ou con- glomeração e consolidação em uma única manobra, retratamentos de conglomeração e tratamentos de conglomeração através de tubulação com ou sem tubos em espiral.

Controle químico de areia

[00054] Concretizações dos métodos e sistemas desta invenção referem-se a controle de areia, em que uma quantidade eficaz de uma composição para agregação, aglomeração ou conglomeração é injetada em uma formação produtível ou zona desta, em que a composição altera o potencial de agregação e/ou potencial zeta de superfícies da formação e/ou material particulado na formação para melhorar quimicamente agregação, aglomeração ou conglomeração em particular dentro da formação ou de uma zona desta e, com isso, reduzir, elimi- nar substancialmente ou eliminar a produção simultânea de material particulado na formação. O método inclui colocar uma quantidade eficaz da composição para agregação, aglomeração ou conglomeração em uma formação ou zona produtível de um fundo de poço existente, fazendo com que material particulado na formação se ligue reunido e/ou se ligue a superfícies da formação para formar uma formação conglomerada ou zona desta. Após a conglomeração, a formação conglomerada pode produzir hidrocarbonetos e/ou líquidos em taxa sem areia substancialmente mais alta, portanto, maximizando taxas de produção sem areia da formação ou zona. A composição pode ser in-jetada na formação ou zona desta utilizando os tubos de produção existentes, revestimentos ou equipamentos ou utilizando uma coluna especialmente destinada para operação. Evidentemente, o tratamento pode ser dirigido para uma pluralidade de zonas de uma formação produtível, para um intervalo longo da formação ou para toda a formação, dependendo do resultado desejado a ser alcançado.

Empacotamento aperfeiçoado de cascalho ou de fratura

[00055] Concretizações dos métodos e sistemas desta invenção referem-se a empacotamento de cascalho e/ou de fratura para formações produtíveis ou zonas nestas, em que os métodos ou sistemas incluem pré-tratamento, tratamento in situ e/ou pós-tratamento da formação ou de zonas desta para aperfeiçoar o controle de areia ou reduzir a produção simultânea de material particulado na formação de um poço submetido a operações de empacotamento de cascalho ou preenchimento de fratura. O tratamento envolve injetar na formação ou zonas desta uma quantidade eficaz de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante, suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e do material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de ma- terial particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas. O empacotamento de cascalho é um método para controle de areia, utilizado para prevenir a produção de areia na formação. Em operações de empacotamento de cascalho, uma tela de aço é posicionada no furo de poço, e o anel em torno é preenchido com cascalho preparado de tamanho específico, destinado a impedir a passagem de material particulado na formação através do empacotamento de cascalho introduzido. A introdução do cascalho preparado resulta em estabilização da formação ou de zona desta, ao mesmo tempo em que causando comprometimento mínimo à produtividade do poço. O preen-chimento de fratura é uma operação que intensifica a produtividade, em que uma formação produtível é fraturada sob pressão. Durante ou após o fraturamento, um fluido, incluindo um propante e, em geral, uma composição de consolidação, é injetado na formação para manter abertas as fraturas permitindo aumentar a produção. O empacotamento de cascalho e preenchimento de fratura convencional, embora úteis em reduzir a produção simultânea de material particulado na formação, a migração de material particulado na formação não é inteiramente inibida e a obstrução de telas e dano a equipamentos a jusante podem ainda ocorrer. No entanto, tal produção simultânea de material particulado na formação pode ser reduzida, eliminada substancialmente ou eliminar pelo tratamento com composições de conglomeração desta invenção antes, durante ou após o empacotamento de cascalho ou preenchimento da fratura.

Função de melhorar telas expansíveis em poço aberto

[00056] Concretizações dos métodos e sistemas desta invenção referem-se a métodos e sistemas para melhorar a produção simultânea de material particulado na formação em operação de completação envolvendo o uso de telas expansíveis em poços abertos. O método envolve pré-tratamento, tratamento in situ e/ou pós-tratamento de uma formação produtível, um intervalo dentro da formação ou zonas dentro da formação com uma quantidade efetiva de uma composição agre- gante, aglomerante ou conglomerante, suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e de material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas. A redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação reduz a obstrução de telas, aumentando seu ciclo de vida e o ciclo de vida de produção na mesma ou em pressão diferencial relativa mais alta.

Função de melhorar telas expansíveis em poço revestido

[00057] Concretizações dos métodos e sistemas desta invenção referem-se a métodos e sistemas para melhorar a produção simultânea de material particulado na formação em operação de completação envolvendo o uso de telas expansíveis em poços abertos revestidos. O método envolve pré-tratamento, tratamento in situ e/ou pós-tratamento de uma formação produtível, um intervalo dentro da formação ou zonas dentro da formação com uma quantidade efetiva de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante, suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e de material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas. A redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação reduz a obstrução de telas, aumentando seu ciclo de vida e o ciclo de vida de produção na mesma ou em pressão diferencial relativa mais alta.

Função de melhorar telas stand alone em poço cru

[00058] Concretizações dos métodos e sistemas desta invenção referem-se a métodos e sistemas para melhorar a para melhorar a produção simultânea de material particulado na formação em operação de completação envolvendo o uso de telas stand alone em poços abertos. O método envolve pré-tratamento, tratamento in situ e/ou pós- tratamento de uma formação produtível, um intervalo dentro da formação ou zonas dentro da formação com uma quantidade efetiva de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante, suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e de material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas. A redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação reduz a obstrução de telas, aumentando seu ciclo de vida e o ciclo de vida de produção na mesma ou em pressão diferencial relativa mais alta.

Função de melhorar telas stand alone em poço revestido

[00059] Concretizações dos métodos e sistemas desta invenção referem-se a métodos e sistemas para melhorar a para melhorar a produção simultânea de material particulado na formação em operação de completação envolvendo o uso de telas stand alone em poços abertos revestidos. O método envolve pré-tratamento, tratamento in situ e/ou pós-tratamento de uma formação produtível, um intervalo dentro da formação ou zonas dentro da formação com uma quantidade efetiva de uma composição agregante, aglomerante ou conglomeran- te, suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e de material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, in-cluindo areia, grãos e/ou partículas finas. A redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação reduz a obstrução de telas, aumentando seu ciclo de vida e o ciclo de vida de produção na mesma ou em pressão diferencial relativa mais alta.

Sistemas e métodos para completação de poços

[00060] Concretizações de sistemas e métodos desta invenção referem-se a pôr em funcionamento uma coluna de trabalho em um poço, incluindo uma formação ou zona produtível, em que a coluna de trabalho compreende uma combinação de tubulações com juntas e uma seleção de pistola(s) de perfuração, empacotador(es) de injeção e/ou válvula(s) de controle de circulação para direcionar o posicionamento de uma quantidade eficaz de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante em uma formação, em que a quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e do material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas com ou sem pré ou pós-jato.

[00061] Concretizações de sistemas e métodos desta invenção referem-se a pôr em funcionamento tubos em espiral em um poço, incluindo uma formação ou zona produtível, em que os tubos em espiral compreendem uma pluralidade de pistolas de perfuração, empacota- dor(es) de injeção e válvula(s) de controle circulação para direcionar o posicionamento de uma quantidade eficaz de uma composição agre- gante, aglomerante ou conglomerante em uma formação, em que a quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e do material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particu- lado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas com ou sem pré ou pós-jato.

[00062] Concretizações de sistemas e métodos desta invenção referem-se a referem-se a pôr em funcionamento tubos em espiral em um poço, incluindo uma formação ou zona produtível, em combinação com uma ou uma pluralidade de ferramentas para fundo de poços para direcionar o posicionamento de uma quantidade eficaz de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante em uma formação, em que a quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e do material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas com ou sem pré ou pós-jato.

[00063] Concretizações de sistemas e métodos desta invenção referem-se a tratar um poço com uma quantidade eficaz de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante em uma formação, em que a quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e do material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas através de tubos existentes de produção.

[00064] Concretizações de sistemas e métodos desta invenção referem-se a completar um poço em uma formação ou zona produtível, pelo deslocamento do fluido de perfuração antes, durante ou após a perfuração na formação ou zona produtível com uma quantidade eficaz de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante em uma formação, em que a quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta das superfícies da formação ou de zonas e do material particulado na formação, resul- tando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas.

Princípios gerais de agregação, aglomeração ou conglomeração

[00065] Agregação, aglomeração ou conglomeração química é o tratamento de uma formação que se destina a converter formações fracamente consolidadas, semiconsolidadas ou não consolidadas em formações conglomeradas. A composição do tratamento destina-se a revestir parcial ou completamente as partículas da formação, modificando sua propensão ou potencial de agregação, aglomeração ou conglomeração e/ou potencial zeta, de modo que as partículas tendam a se agregar com força suficiente para reduzir ou eliminar o colapso da formação ou escavação durante a produção subsequente em pressão de draw down acima da crítica. Diferentemente de composições de consolidação, estas composições não interagem com as partículas da formação provenientes de uma matriz consolidada, porém formam meramente conglomeração de partículas, em que as "ligações" entre as partículas podem ser rompidas e reformadas em condições de fluxo. Em condições melhoradas de fluxo, as “ligações” entre as partículas são rompidas e as partículas desalojadas são arrastadas no fluxo do fluido. Nessa maneira, é possível remover material da formação em torno do furo de poço em zonas desejadas de uma formação produtí- vel sem o risco de colapso ou escavação durante a cavitação.

Composições de amina/fosfato

[00066] A invenção refere-se em modo amplo a uma composição incluindo amina e éster de fosfato. A composição modifica superfícies de materiais sólidos ou partes destes, alterando as propriedades químicas e/ou físicas das superfícies. As propriedades alteradas permitem que as superfícies se tornem autoatraentes ou permitem às superfícies serem atraentes para material com propriedades químicas e/ou físicas semelhantes. No caso de partículas incluindo partículas de óxido de metal, como partículas de sílica, alumina, titânia, magnésia, zir- cônia, outros óxidos de metal ou óxidos incluindo uma mistura destes óxidos de metal (naturais ou sintéticos), a composição forma um revestimento completo ou parcial sobre as superfícies das partículas. O revestimento pode interagir com a superfície por interações químicas e/ou físicas, incluindo, entre outras, ligações químicas, pontes de hidrogênio, interações eletrostáticas, interações dipolares, interações de hiperpolarização, coesão, adesão, aderência, adesão mecânica ou qualquer outra interação química e/ou física que permita que um revestimento se forme sobre as partículas. As partículas revestidas exibem maior propensão à agregação ou aglomeração do que as partículas não revestidas. Dessa forma, as partículas antes do tratamento podem estar em fluxo livre, enquanto após o revestimento não estão em fluxo livre, porém tendem a se agrupar, agregar ou aglomerar. Em casos em que a composição é utilizada para revestir superfícies de formação geológica, estrutura sintética de óxido de metal e/ou partículas contendo óxido de metal, as partículas não só tenderão a se agregar juntas, mas também tenderão a se aderir à formação ou superfícies estruturais revestidas.

Composição acidificante ou modificadora de superfícies

[00067] A presente invenção provê um substrato, incluindo uma superfície sólida contendo óxido de metal tratada com uma composição de tratamento, que transmite à superfície propriedades agregantes melhoradas ou propriedades melhoradas de aderência ou afinidade por material particulado, em que a composição inclui pelo menos um agente acidificante e um agente modificador de superfície. Os substratos são idealmente adequados para uso em aplicações em fundos de poço.

[00068] Concretizações da presente invenção proveem uma com- posição incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido parti- culado contendo óxido de metal; e (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal. Outras concretizações da presente invenção proveem uma composição incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; e (3) fluido carreador. Outras concretizações da presente invenção proveem uma composição incluindo: (1) agente acidifi- cante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (3) agente intensificador de agregação; e (4) fluido carrea- dor. Outras concretizações da presente invenção proveem uma com-posição incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido parti- culado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (3) agente intensifica- dor de agregação; (4) agente espessante; e (5) fluido carreador. Outras concretizações da presente invenção proveem uma composição incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal e (3) agente de troca de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal. Outras concretizações da presente invenção também proveem uma composição incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particu- lado contendo óxido de metal; (3) agente de troca de superfície de só-lido particulado contendo óxido de metal; e (4) fluido carreador. Outras concretizações da presente invenção também proveem uma composição incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particula- do contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (3) agente de troca de su- perfície de sólido particulado contendo óxido de metal; e (4) agente que melhora agregação. Outras concretizações da presente invenção também proveem uma composição incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (3) agente de troca de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (4) agente que melhora agregação; e (5) fluido carrea- dor. Outras concretizações da presente invenção também proveem uma composição incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (3) agente de troca de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (4) agente que melhora agregação; e (5) agente espessante. Outras concretizações da presente invenção também proveem uma composição incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (3) agente de troca de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (4) agente que me-lhora agregação; (5) agente espessante; e (6) fluido carreador. Outras concretizações da presente invenção proveem uma composição aquosa incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; e (3) agente de troca de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal. Outras concre-tizações da presente invenção também proveem uma composição aquosa incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido parti- culado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (3) agente de troca de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; e (4) carrea- dor aquoso. Outras concretizações da presente invenção também pro- veem uma composição aquosa incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (3) agente de troca de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (4) agente que melhora agregação; e (5) carreador aquoso. Outras concretizações da presente invenção também proveem uma composição aquosa incluindo: (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal (3) agente de troca de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (4) agente que melhora agregação; e (5) agente espessante; e (6) carreador aquoso.

Princípios gerais de consolidação

[00069] Consolidação química é o tratamento de uma formação que converte formação fracamente consolidada, semiconsolidada ou não consolidada em formação consolidada. O tratamento é geralmente injetado na formação sob pressão, de modo que a composição de consolidação química invade a formação, revestindo partículas na formação (por exemplo, areia) e permitindo que as partículas se aglomerem ou agreguem dentro da região tratada da formação. A região tratada está agora menos suscetível a colapso se uma parte da formação for retirada em torno dos tubos ou equipamento de produção.

[00070] As composições de consolidação química de formações para uso nesta invenção são composições éster de fosfatoamino- fostato de éster, em comparação a aglutinantes químicos tradicionais, como resina ou resina polimérica líquida, que operam “colando” os grãos juntos, para aumentar a resistência à compressão não confinada (USC). As composições éster de fosfatoamino-fostato de éster desta invenção são em geral bombeadas através da perfuração nos tubos de produção, revestimento ou revestimento vedador em espaços entre poros na formação. Enquanto estas composições agregantes da presente invenção podem ser utilizadas isoladamente, aglutinantes químicos podem ser utilizados em conjunto ou adicionalmente às composições desta invenção. O aglutinante químico reveste as partículas na formação (por exemplo, areia). A formação é então submetida à injeção adicional (overflush) para melhorar a permeabilidade da formação. À medida que o aglutinante endurece, com ou sem agente de endurecimento, a formação fracamente consolidada, semiconsolidada ou não consolidada é convertida em formação consolidada, em que as partículas foram convertidas para arenito sintético permeável. A consolidação da formação destina-se a reforçar a formação em torno do furo de poço, de modo que forças de fricção de fluidos de produção escoando a uma taxa desejada de produção não desloquem partículas na formação, como grãos de areia, reduzindo a produção simultânea de areia ou material particulado.

[00071] Os aglutinantes químicos (1) não devem precipitar até que tempo suficiente tenha transcorrido para permitir o deslocamento apropriado no furo de poço, (2) devem ser somente uma fração do volume total de modo que a areia permaneça permeável, (3) devem aderir fortemente aos grãos de areia, (4) devem exibir tempo curto de endurecimento ou de espera após o posicionamento e (5) devem ser insensíveis a variações mínimas em pureza química ou procedimentos de mistura em todos os tipos de areia.

Química de resinas

[00072] As resinas em geral utilizadas como aglutinantes químicos são produtos sólidos, de rígidos a moles, orgânicos não cristalinos com distribuições mais amplas ou mais estreitas de peso molecular. As resinas normalmente exibem um intervalo de fusão ou amolecimento e são friáveis em seu estado sólido. Resinas químicas são em geral matérias-primas, por exemplo, para aglutinantes, adesivos e revesti- mentos formados por composição para moldagem curável. As resinas são divididas tipicamente em duas categorias: 1) resinas termorrígidas e 2) resinas termoplásticas. As substâncias químicas para consolidação a serem utilizadas nesta invenção podem ser qualquer uma destas ou combinações de uma ou mais resinas termorrígidas e/ou termoplásticas.

Processo de cura

[00073] Os aglutinantes químicos, como resinas, são transformados de forma líquida para uma rede sólida tridimensional através de reticu- lação ou cura. Durante o processo de reticulação, monômeros pequenos ou moléculas de oligômero são acopladas em grupos por meio de ligações químicas, as quais podem ser ligação com hidrogênio, interações eletrostáticas, ligação iônica e/ou ligação covalente. Estes grupos se agregam para formar grupos maiores até ser formada uma rede que abrange a massa em reação. Durante a construção dos grupos, o aumento de viscosidade pode ser modelado por extensão da lei de viscosidade de Stoke. À medida que a viscosidade aumenta, devido ao tamanho aumentado do grupo, o movimento do grupo é restringido. No assim chamado ponto de gel, a rede reticulada ou curada abrange toda a massa em reação e o movimento em grande escala não é mais possível. O tempo ou ponto no qual isso ocorre é denominado tempo de gel. Neste ponto, a viscosidade do líquido eleva muito rapidamente de modo assintótico se aproximando do infinito. A composição de consolidação química precisa ser bombeada na formação ou zona antes que ocorra a cura complete porque, depois do tempo de gel, nenhum fluido pode ser espremido na formação.

[00074] Em tais composições de consolidação, a viscosidade permanece tipicamente bem constante até o tempo de gel. Próximo ao ponto de gel, a viscosidade aumenta assintoticamente para o infinito, como caracterizado pelo tempo de gel e uma constante universal apresentada na Equação (1).

[00075] O próprio tempo de gel está relacionado à taxa de reação de reticulação k, dependente da temperatura T como mostrado na Equação (2).

[00076] Como resultado, a dependência da viscosidade sobre tempo e temperatura próxima do ponto de gel é crítica, Durante a reação de reticulação, pode haver também um leve aumento em densidade (retração).

Cura/solidificação de resinas

[00077] A taxa de solidificação ou cura é uma propriedade que afeta o tipo de composição de consolidação curável a ser utilizada em uma dada aplicação. A taxa de cura de uma composição de consolidação depende primariamente de temperatura e catalisador. Os catalisadores utilizados nesta composição são tipicamente sais de metal e ácidos ou misturas destes. O catalisador catalisa o processo de cura (acelerando-o) e pode melhorar a resistência mecânica da rede reticulada. Os catalisadores são em geral ácidos de Lewis. Exemplos de catalisadores incluem, entre outros, AlCl3, Al(SO4)3, NiCl2, ZrOCl2, NH4Cl, Cr(CH3COO)3 e ácido o-fosfórico, ou catalisadores semelhantes ou mistura ou combinações destes. Pelo controle do tipo, quantidade e liberação do catalisador, é possível controlar o tempo definido para iniciar a cura e o tempo final até o ponto de gel. As características da formação participam na seleção de uma composição apropriada de consolidação e do catalisador apropriado, de modo que a taxa de cura seja suficientemente baixa para permitir a penetração na formação na medida desejada antes que o ponto de gel da composição seja atingido. O tempo de consolidação é controlado pelo sistema de resina utilizado e, em segunda medida, por catalisadores e outros sais inorgânicos como cátions mono, di e trivalentes em várias concentrações, os quais transmitem resistência adicionada ao material curado.

Reagentes adequados Composição de conglomeração

[00078] As composições de agregação, aglomeração ou conglome- ração adequadas para uso nesta invenção incluem, entre outras, qualquer composição que seja capaz de modificar a propensão ou potencial de agregação e/ou potencial zeta das partículas de uma formação fracamente consolidada, semiconsolidada ou não consolidada, transmitindo à formação resistência suficiente para reduzir colapso ou escavação durante a produção a uma velocidade suficiente para formar cavidades ou uma cavidade em torno das paredes de um poço em uma zona de uma formação produtível. Exemplos destas composições incluem, entre outras, uma composição compreendendo um produto de reação amina e éster de fosfato, em que o revestimento deforma sob pressão e transmite propensão intensificada à agregação às partículas sólidas como descrito na Patente U.S. No 7.392.847, as compo-sições descritas na Patente U.S. No 7.350.579 (cujos conteúdos são aqui incorporados por referência devida à operação do último parágrafo antes das reivindicações), composição de consolidação descrita abaixo, introduzida em concentrações relativamente baixas e com agentes reticulantes relativamente baixos, de modo que a matriz é não uniforme e incompleta, ou qualquer outra composição que modifique a propensão ou potencial de agregação e/ou potencial zeta de partículas na formação sem converter as partículas em uma matriz com resistência suficiente para resistir cavitação por meio de produzir a formação em velocidades acima da pressão diferencial crítica de um poço.

Produtos de reação de amina e fosfato

[00079] Aminas adequadas incluem, entre outras, qualquer amina que seja capaz de reagir com éster de fosfato adequado para formar uma composição que forme um revestimento deformável sobre uma superfície contendo óxido de metal. Exemplos destas aminas incluem, entre outros, qualquer amina da fórmula geral R1,R2NH ou misturas ou combinações destas, em que R1 e R2 são independentemente átomos de hidrogênio ou grupo carbila contendo entre aproximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes. Exemplos de aminas adequadas para uso nesta invenção incluem, entre outros, anilina e alquil anilinas ou misturas de alquil anilinas, piridinas e alquil piridinas ou misturas de alquil piridinas, pirrol e alquil pirróis ou mistura de alquil pirróis, piperidina e alquil piperidinas ou misturas de alquil piperidinas, pirrolidina e alquil pirrolidinas ou misturas de alquil pirrolidinas, indol e alquil indóis ou mistura de alquil indóis, imidazol e alquil imidazol ou misturas de alquil imidazol, quinolina e alquil quinolina ou mistura de alquil quinolina, isoquinolina e alquil isoquinolina ou mistura de alquil isoquinolina, pirazina e alquil pirazina ou mistura de alquil pirazina, quinoxalina e alquil quinoxalina ou mistura de alquil quinoxalina, acri- dina e alquil acridina ou mistura de alquil acridina, pirimidina e alquil pirimidina ou mistura de alquil pirimidina, quinazolina e alquil quinazo- lina ou mistura de alquil quinazolina, ou misturas ou combinações destes.

[00080] Éster de fosfatos adequados incluem, entre outros, qualquer éster de fosfato que seja capaz de reagir com amina adequada para formar uma composição que forme um revestimento deformável sobre uma superfície contendo óxido de metal ou que revista parcial ou completamente materiais particulados. Exemplos destes éster de fosfatos incluem, entre outros, qualquer éster de fosfato da fórmula geral P(O)(OR3)(OR4)(OR5) ou mistura ou combinações destes, em que R3, R4 ou OR5 são independentemente átomo de hidrogênio ou grupo carbila contendo entre aproximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes. Exemplos de éster de fosfa- tos incluem, entre outros, éster de fosfato de alcanóis com a fórmula geral P(O)(OH)x(OR6)y, em que x + y =3 e são independentemente átomo de hidrogênio ou grupo carbila contendo entre aproximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes, como etóxi fosfatado, propoxila ou fosfatos de alcóxi mais altos ou misturas ou combinações destes. Outros exemplos de éster de fosfatos incluem, entre outros, éster de fosfatos de alcanol aminas com a fórmula geral N[R7OP(O)(OH)2]3, em que R7 é grupo carbenila contendo entre apro-ximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes grupos, incluindo o tri éster de fosfato de trietanolamina ou misturas ou combinações destes. Outros exemplos de éster de fosfatos incluem, entre outros, éster de fosfatos de aromáticos hidroxilados, como éster de fosfa- tos de fenóis alquilados, como nonilfenil éster de fosfato ou ésteres fenólicos de fosfato. Outros exemplos de éster de fosfatos incluem, entre outros, éster de fosfatos de dióis ou polióis como éster de fosfa- tos de etilenoglicol, propilenoglicol ou estruturas glicólicas mais altas. Outros exemplos de éster de fosfatos incluem qualquer éster de fosfato que possa reagir com amina e ser revestido sobre um substrato e formar um revestimento deformável intensificando o potencial agregan- te do substrato. Outros compostos contendo fósforo incluem ácido poli- fosfórico.

[00081] Materiais sólidos adequados para serem revestidos com as composições desta invenção incluem, entre outros, óxidos de metal e/ou cerâmicos, naturais ou sintéticos, metais, plásticos e/ou outros sólidos poliméricos, materiais sólidos derivados de plantas, ou qualquer outro material sólido que encontre ou possa encontrar uso em aplicações no fundo de poços, ou misturas ou combinações destes. Óxidos de metal incluindo qualquer óxido sólido de elemento metálico da tabela periódica de elementos. Exemplos de óxidos de metal e cerâmicos incluem óxidos de actínio, óxidos de alumínio, óxidos de anti- mônio, óxidos de boro, óxidos de bário, óxidos de bismuto, óxidos de cálcio, óxidos de cério, óxidos de cobalto, óxidos de cromo, óxidos de césio, óxidos de cobre, óxidos de disprósio, óxidos de érbio, óxidos de európio, óxidos de gálio, óxidos de germânio, óxidos de irídio, óxidos de ferro, óxidos de lantânio, óxidos de lítio, óxidos de magnésio, óxidos de manganês, óxidos de molibdênio, óxidos de nióbio, óxidos de neodímio, óxidos de níquel, óxidos de ósmio, óxidos de paládio, óxidos de potássio, óxidos de promécio, óxidos de praseodímio, óxidos de platina, óxidos de rubídio, óxidos de rênio, óxidos de ródio, óxidos de rutênio, óxidos de escândio, óxidos de selênio, óxidos de silicone, óxidos de samário, óxidos de prata, óxidos de sódio, óxidos de estrôncio, óxidos de tântalo, óxidos de térbio, óxidos de telúrio, óxidos de tório, óxidos de estanho, óxidos de titânio, óxidos de tálio, óxidos de túlio, óxidos de vanádio, óxidos de tungstênio, óxidos de ítrio, óxidos de itérbio, óxidos de zinco, óxidos de zircônio, estruturas cerâmicas preparadas a partir de um ou mais destes óxidos e óxidos mistos de metal incluindo dois ou mais dos óxidos de metal listados acima. Exemplos de materiais de planta incluem, entre outros, plantas tendo sementes com casca como cascas de noz, cascas de noz pécan, cascas de amendoim, cascas de outras plantas formadoras de sementes com casca dura, materiais celulósicos lenhosos ou outros fibrosos, ou misturas ou combinações destes.

Composições acidificantes e modificadoras de superfície

[00082] Agentes acidificantes adequados incluem, entre outros, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido clorídrico, ácido nítrico, ácidos car- boxílicos, ácidos carboxílicos clorados, ácidos carbil sulfônicos, em que o grupo carbila contém entre aproximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidro- gênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes.

[00083] Exemplos de agentes acidificantes tipo ácido sulfônico incluem, entre outros, ácidos alquil sulfônicos, ácidos aril sulfônicos, ácidos alquaril sulfônicos, ácidos aralalquil sulfônicos, ou misturas ou combinações destes.

[00084] Exemplos de ácidos alquil sulfônicos contendo entre aproximadamente 1 e 16 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes, ou misturas ou combinações destes. Exemplos de ácidos alquil sulfô- nicos incluem, entre outros, ácido metilsulfônico, ácido etilsulfônico, ácido 2-hidroxietilsulfônico (OH-CH2CH2-SO3H), ácido propilsulfônico (todos os isômeros), ácido butilsulfônico (todos os isômeros), ácido pentilsulfônico (todos os isômeros), ácido hexilsulfônico (todos os isô- meros), ácido heptilsulfônico (todos os isômeros), ácido octilsulfônico (todos os isômeros), ácido nonilsulfônico (todos os isômeros), ácido decilsulfônico (todos os isômeros), ácido undecilsulfônico (todos os isômeros), ácido dodecilsulfônico (todos os isômeros), ácido C13 sul- fônico (todos os isômeros), ácido C14 sulfônico (todos os isômeros), ácido C15 sulfônico (todos os isômeros), ácido C16 sulfônico (todos os isômeros), ou mistura ou combinações destes.

[00085] Exemplos de ácidos aril sulfônicos incluem, entre outros, ácido benzenossulfônico, ácido naftalenossulfônico, ou mistura ou combinações destes.

[00086] Exemplos de ácidos alcaril sulfônicos incluem, entre outros, ácido metilbenzenossulfônico, ácido etilbenzenossulfônico, ácido pro- pilbenzenossulfônico, ácido pentilbenzenossulfônico, ácido hexilben- zenossulfônico, ácido heptilbenzenossulfônico, ácido octibenzenossul- fônico, ácido nonilbenzenossulfônico, ácido decilbenzenossulfônico, ácido undecilbenzenossulfônico, ácido dodecilbenzenossulfônico, ácido tridecilbenzenossulfônico, análogos di e trialquil substituídos ou mistura ou combinações destes.

[00087] Exemplos de ácidos aralquil sulfônicos incluem, entre outros, ácido fenilmetilsulfônico, ácido feniletilsulfônico, outros ácidos al- quil sulfônicos fenilados ou mistura ou combinações destes.

[00088] Agentes modificadores de superfície adequados incluem, entre outros, aminas primárias, secundárias ou terciárias, fosfinos primários, secundários ou terciários, ou misturas ou combinações destes. Aminas preferidas incluem, entre outras, aminas primárias contendo entre aproximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroá- tomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes.

[00089] Agentes de troca adequados incluem, entre outros, qualquer agente de transferência de fase. Exemplos de agentes de troca úteis nesta invenção incluem, entre outros, sais de amônio com a fórmula geral R1R2R3R4N+Z-, sais de fosfônio com a fórmula geral R1R2R3R4P+Z-, ou misturas ou combinações destes, em que R1, R2, R3 e R4 são independentemente átomo de hidrogênio ou grupo carbila contendo entre aproximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes, e Z é OH , OR , F , CI , Br , I , HS04 , H2P04 , HS03-, H2P03- ou contraíons semelhantes ou misturas ou combinações destes, em que R é um grupo carbila contendo entre aproximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes.

[00090] Exemplos de sais de fosfônio úteis nesta invenção incluem, entre outros, sais de fosfônio com a fórmula geral R1R2R3R4P+Z-, em que R1, R2, R3 e R4 são independentemente átomos de hidrogênio, grupo alquila, grupo arila, grupo aralquila ou grupo alcarila contendo entre aproximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroá- tomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes, e Z is OH , OR , F , Cl , Br , I , HS04 , H2P04 , HS03 , H2P03 , ou contraíons semelhantes ou misturas ou combinações destes, em que R é grupo carbila contendo aproximadamente 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituídos por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo constituído por boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações destes, e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo constituído por flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações destes.

Composições de consolidação de resinas

[00091] Resinas termorrígidas se modificam irreversivelmente sob a influência do calor de um material solúvel e fundível para um infundível e insolúvel devido à formação de uma rede reticulada covalentemente e estável termicamente. Polímeros termorrígidos compreendem cadeias moleculares relativamente baixas (PM « 10000). Após a cura ou reticulação, as cadeias estão ligadas quimicamente juntas em uma rede que constitui geralmente uma única montagem macromolecular. Essas ligações químicas ou reticulações podem ser ligações covalentes, ligações iônicas, pontes de hidrogênio e/ou interações eletrostática. Todas estas ligações estão sujeitas a se decomporem devido à aplicação de calor ou devido a interações ou reações químicas. No entanto, as condições para decomposição são geralmente severas porque a quebra de ligações é necessária. Exemplos de resinas ter- morrígidas incluem, entre outros, resinas fenólicas (produtos de reação de formaldeído e um composto fenólico), resinas amínicas (reação de formaldeído com ureia ou melamina), resinas de poliéster, resinas de epóxi, resinas de éster vinílico, resinas de poliuretano, resinas alquídi- cas ou misturas ou combinações destas. Resinas termorrígidas são conhecidas por permanecerem estáveis por períodos indefinidos de tempo sobre grandes intervalos de temperatura. São geralmente inertes quimicamente frente a fluidos de furos de poços, pedras e seguras em termos ambientais. As resinas termorrígidas formam materiais plásticos rígidos, que podem vedar ou consolidar a formação ou zona. Os tempos de cura ou solidificação são em geral curtos, em aplicações para poços de petróleo, portanto, os tratamentos levam geralmente apenas poucas horas. Resinas termorrígidas reticuladas termicamente e/ou cataliticamente formam materiais infundíveis ou insolúveis, que não amolecem ao serem reaquecidos. Quando reticulados e curados, os polímeros termorrígidos são fortes, rígidos e robustos.

[00092] Resinas termoplásticas e elastômeros termoplásticos amolecem e escoam quando calor e pressão são aplicados, o que é um processo reversível. Polímeros termoplásticos compreendem cadeias de blocos monoméricos de construção com peso molecular relativamente alto (PM > 10.000). As resinas são mantidas juntas por ligações físicas entre as cadeias formando uma matriz polimérica coesa. Estas ligações físicas são relativamente fáceis de romper pelo calor ou por dissolução. Termoplásticos incluem, entre outros, poliolefinas, por exemplo, polialfaolefinas, copolímero aleatório e/ou e bloco de olefinas (em que copolímero significa dois ou mais monômeros constituindo a cadeia principal do polímero), copolímeros aleatórios e/ou e bloco de olefina e dieno, resinas termoplásticas e elastômeros termoplásticos de silicone, outras resinas termoplásticas e elastômero termoplástico e misturas ou combinações destes. Exemplos incluem, entre outros, po- lietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), cloreto de polivinila (PVC), polivinilpiridina, estireno polialquilado, estireno poli-halogenado, copolímeros em blocos de estireno e butadieno, copolímeros em blo- cos de estireno e isopreno, copolímeros de estireno, butadieno e iso- preno, ou os semelhantes ou misturas ou combinações destes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS Controle químico de areia

[00093] No tocante à figura 1, uma concretização dos métodos e sistemas para controle de areia desta invenção, em geral 100, é mostrada de modo a incluir um furo de poço 102, incluindo um revestimento ou revestimento vedador 104 cimentado no furo de poço 102 por uma camada de cimento 106. A parede do poço 102 inclui um empa- cotador de tratamento 108, em torno dos tubos de produção ou uma coluna de trabalho 110. Nesta ilustração, o furo de poço se estende através de uma formação subterrânea 112, incluindo uma primeira zona 114, uma segunda zona 116, uma terceira zona 118 e uma quarta zona 120. A segunda zona 116 e a quarta zona 120 são as zonas a serem tratadas. A segunda zona 116 inclui perfurações 122 através do revestimento ou revestimento vedador 104 e a camada de cimento 106 para a segunda zona 116, enquanto a quarta zona 120 inclui perfurações 124 através do revestimento ou revestimento vedador 104 e a camada de cimento 106 para a quarta zona 120. Uma quantidade eficaz de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante é injetada no furo de poço 102 através dos tubos de produção 110 e nas zonas 116 e 120 através de suas respectivas perfurações 122 e 124, formando jatos de injeção 126 e 128, respectivamente. A composição penetra nas zonas 116 e 120 para formar regiões conglomeradas 130 e 132 dentro de suas respectivas zonas 116 e 120. A quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta de superfícies das zonas 116 e 120 e de material particulado na formação dentro das regiões 130 e 132, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação de material particulado, como areia, grãos e/ou partículas finas na formação, produzido simultaneamente. Após a conglomeração, as zonas conglomeradas podem produzir hi- drocarbonetos e/ou líquidos em uma taxa sem areia substancialmente mais alta e/ou uma taxa sem areia mais alta, maximizando, dessa forma, taxas de produção sem areia da formação e das áreas tratadas.

Empacotamento aperfeiçoado de cascalho ou preenchimento de fratura

[00094] No tocante à figura 2, uma concretização de métodos e sistemas para empacotamento de cascalho e preenchimento de fratura desta invenção, em geral 200, é mostrada de modo a incluir furos de poço 202, incluindo um revestimento ou revestimento vedador 204 cimentado no furo de poço 202 por uma camada de cimento 206. O furo de poço 202 inclui empacotadores de tratamento 208 em torno dos tubos de produção ou uma coluna de trabalho 210, destinado a isolar a zona na qual cascalho e composições de tratamento deverão ser injetados. Os tubos de produção ou a coluna de trabalho 210 incluem telas de empacotamento de cascalho ou de preenchimento de fratura 212. Nesta ilustração, o furo de poço 202 se estende através de uma formação subterrânea 214, incluindo uma primeira zona 216, uma segunda zona 218, uma terceira zona 220 e uma quarta zona 222. A segunda zona e a quarta zona 218 e 222 são zonas a serem tratadas. A segunda zona 218 inclui perfurações 224 através do revestimento ve- dador 204 e a camada de cimento 206 para a zona 218, enquanto a quarta zona 222 inclui perfurações 226 através do revestimento veda- dor 204 e a camada de cimento 206 para a zona 222. O furo de poço 202 pode incluir opcionalmente uma barreira mecânica 228, disposta abaixo da zona 222. Cascalho 230 associado com o empacotamento de cascalho ou de fratura é injetado no furo de poço 202, através dos tubos de produção 210 e as telas 212 para as zonas 218 e 222 através de suas respectivas perfurações 224 e 226, formando jatos de injeção 232 e 234, respectivamente. O cascalho 230 penetra nas zonas 218 e 222 para formar regiões empacotadas com cascalho 236 e 238 dentro de suas respectivas zonas 218 e 222. Antes, durante ou depois do empacotamento de cascalho ou preenchimento e fratura, uma quantidade eficaz de uma composição de agregação, aglomeração ou con- glomeração é injetada no furo de poço 202 através dos tubos de produção 210 e as telas 212 para as zonas 218 e 222 através de suas respectivas perfurações 224 e 226 e os jatos 232 e 234, respectivamente. A composição penetra nas regiões 234 e 236 para conglomerar as regiões 234 e 236, respectivamente. A quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta do casca-lho 228, as superfícies das zonas 218 e 222 e do material particulado na formação em cada zona 218 e 222, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo cascalho, areia, grãos e/ou partículas finas. Após a conglomeração, as zonas conglomeradas podem produzir hidrocarbonetos e/ou líquidos em uma taxa sem areia substancialmente mais alta e/ou uma taxa sem areia mais alta, maximizando, dessa forma, taxas de produção sem areia da formação e ou zona. Produção aperfeiçoada com telas expansíveis em formação de poço aberto

[00095] No tocante à figura 3, uma concretização dos métodos e sistemas para melhorar a produção de uma formação aberta usando telas expansíveis desta invenção, em geral 300, é mostrada de modo a incluir paredes do poço 302, incluindo um revestimento ou revestimento vedador 304, cimentado em uma parte superior 302a do furo de poço 302 por uma camada de cimento 306. O furo de poço 302 inclui um empacotador de tratamento 308a em torno de tubos de produção ou uma coluna de trabalho 310, dispostos na parte superior 302a do furo de poço 302. Os tubos de produção ou coluna de trabalho 310 incluem telas expansíveis 312 dispostas em uma parte aberta ou mais baixa 302b da furo de poço 302. Nesta ilustração, o furo de poço 302 se estende através de uma formação subterrânea 314, incluindo uma primeira zona 316, uma segunda zona 318, uma terceira zona 320 e uma quarta zona 322. A segunda e a quarta zona 318 e 322 são zonas a serem tratadas. As telas expansíveis 312 estão dispostas dentro da segunda zona 318 e a quarta zona 322. O furo de poço 302 inclui também um segundo empacotador 308b para isolar a zona 318 e 322. Uma quantidade eficaz de uma composição de agregação, aglomeração ou conglomeração é injetada na parte mais baixa 302b do furo de poço 302 através dos tubos de produção 310 e as telas expansíveis 312 para as zonas 318 e 322. A composição penetra nas zonas 318 e 322 para formar regiões conglomeradas 324 e 326, respectivamente. A quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta de superfícies das zonas 318 e 322 e do material particulado na formação em cada zona 318 e 322, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo cascalho, areia, grãos e/ou partículas finas. Após a conglomeração, as zonas conglomeradas podem produzir hidrocarbonetos e/ou líquidos em uma taxa sem areia substancialmente mais alta e/ou uma taxa sem areia mais alta, maximizando, dessa forma, taxas de produção sem areia da formação e ou zona.

Produção aperfeiçoada com telas expansíveis em formação aberta de parede revestida

[00096] No tocante à figura 4, uma concretização dos métodos e sistemas para melhorar a produção de uma formação revestida, usando telas expansíveis desta invenção, em geral 400, é mostrada de modo a incluir um furo de poço 402, incluindo um revestimento ou revestimento vedador 404 cimentado no furo de poço 402 por uma camada de cimento 406. O furo de poço 402 inclui empacotadores de tratamento 408 em torno de tubos de produção ou uma coluna de trabalho 410. Os tubos de produção ou coluna de trabalho 410 incluem telas expansíveis 412 dispostas no furo de poço 402. Nesta ilustração, o furo de poço 402 se estende através de uma formação subterrânea 414, incluindo uma primeira zona 416, uma segunda zona 418, uma terceira zona 420 e uma quarta zona 422. A segunda zona e a quarta zona 418 e 422 são zonas a serem tratadas. A segunda zona 418 inclui perfurações 424 através do revestimento vedador 404 e a camada de cimento 406 para a zona 419, enquanto a quarta zona 422 inclui perfurações 426 através do revestimento vedador e a camada de cimento 406 para a zona 422. Uma quantidade eficaz de uma composição de agregação, aglomeração ou conglomeração é injetada em um furo de poço através dos tubos de produção 410 e para as zonas 418 e 422 através de suas respectivas perfurações 422 e 424, formando jatos de injeção 428 e 430, respectivamente. A composição penetra nas zonas 418 e 422 para formar regiões conglomeradas 432 e 434, respectivamente. A quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta de superfícies das zonas 418 e 422 e de material particulado na formação em cada zona 418, 422, resultando redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas. Após a conglomeração, a formação conglomerada pode produzir hidrocarbonetos e/ou líquidos em uma taxa sem areia substancialmente mais alta e/ou uma taxa sem areia mais alta, maximizando, dessa forma, taxas de produção sem areia da formação ou zona.

Produção aperfeiçoada com telas tipo stand alone em formação de poço aberto

[00097] No tocante à figura 5, uma concretização de métodos e sistemas para melhorar a produção de uma formação aberta usando te- las stand alone desta invenção, em geral 500, é mostrada de modo a incluir um furo de poço 502, incluindo um revestimento ou revestimento vedador 504, cimentado em uma parte superior 502a do furo de poço 502 por uma camada de cimento 506. O furo de poço 502 inclui um empacotador de tratamento 508a em torno de tubos de produção ou uma coluna de trabalho 510. Os tubos de produção ou coluna de trabalho 510 incluem telas expansíveis 512 dispostas em uma porção aberta ou mais baixa 502b do furo de poço 502. Nesta ilustração, o furo de poço 502 se estende através de uma formação subterrânea 514, incluindo uma primeira zona 516, uma segunda zona 518, uma terceira zona 520 e uma quarta zona 522. A segunda zona e a quarta zona 518 e 522 são zonas a serem tratadas. O furo de poço 502 inclui também um segundo empacotador 508b para isolar a zona 518 e 522. Uma quantidade eficaz de uma composição de agregação, aglomeração ou conglomeração é injetada em um furo de poço 502 através dos tubos de produção 510 e para as zonas 518 e 522 através de suas respectivas telas 512 nas zonas 518 e 522 para formar regiões conglomeradas 524 e 526, respectivamente. A quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta de superfícies das zonas 518 e 522 e de material particulado na formação em cada zona 518, 522, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas. Após a conglo- meração, a formação conglomerada pode produzir hidrocarbonetos e/ou líquidos em uma taxa sem areia substancialmente mais alta e/ou uma taxa sem areia mais alta, maximizando, dessa forma, taxas de produção sem areia da formação ou zona.

Produção aperfeiçoada com telas tipo stand alone em formação de poço aberto revestido

[00098] No tocante à figura 6, uma concretização de métodos e sis- temas para melhorar a produção de uma formação revestida usando telas stand alone desta invenção, em geral 600, é mostrada de modo a incluir um furo de poço 602, incluindo um revestimento ou revestimento vedador 604 cimentado no furo de poço 602 por uma camada de cimento 606. O furo de poço 602 inclui empacotadores de tratamento 608 em torno de tubos de produção ou uma coluna de trabalho 610. Os tubos de produção ou coluna de trabalho 610 incluem telas stand alone 612. Nesta ilustração, o furo de poço 602 se estende através de uma formação subterrânea 614, incluindo uma primeira zona 616, uma segunda zona 618, uma terceira zona 620 e uma quarta zona 622. A segunda zona e a quarta zona 618 e 622 são zonas a serem tratadas. A segunda zona 618 inclui perfurações 624 através do revestimento vedador 604 e a camada de cimento 606 para a zona 618, enquanto a quarta zona 622 inclui perfurações 626 através do revestimento veda- dor 604 e a camada de cimento 606 para a zona 622. O furo de poço 602 pode incluir opcionalmente uma barreira mecânica disposta abaixo da zona 622. Uma quantidade eficaz de uma composição de agregação, aglomeração ou conglomeração é injetada em um furo de poço através dos tubos de produção 610 e para as zonas 618 e 622 através de suas respectivas telas 612 e perfurações 624 e 626, formando jatos de injeção 630 e 632, respectivamente. A composição penetra nas zonas 618 e 622 para formar regiões conglomeradas 634 e 636, respectivamente. A quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta de superfícies das zonas 618 e 622 e de material particulado na formação em cada zona 618, 622, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas. Após a conglomeração, a formação conglomerada pode produzir hidrocarbonetos e/ou líquidos em uma taxa sem areia substancialmente mais alta e/ou uma taxa sem areia mais alta, maximizando, dessa forma, taxas de produção sem areia da formação ou zona.

Perfuração de formação de poço revestido usando colunas de tubulação com juntas

[00099] No tocante à figura 7, uma concretização dos métodos e sistemas para completação de formação revestida usando coluna completa com juntas, controle, em geral 700, é mostrada de modo a incluir um furo de poço 702, incluindo um revestimento ou revestimento vedador 704 cimentado no furo de poço 702 por uma camada de cimento 706. Uma coluna de completação com juntas 708 é mostrada entrando no poço 702. A coluna completa 708 inclui uma primeira seção de tubulação 710a conectada a uma segunda seção de tubulação 710b por meio de uma junta 712a e para uma terceira seção de tubu-lação 710c por meio de uma junta 712b. A coluna 708 inclui uma pluralidade de empacotadores de injeção 714. A coluna 708 inclui uma primeira seção de pistola de perfuração 718 e válvulas de controle 720, dispostas em ângulo reto entre si. A coluna 708 inclui também uma segunda seção de pistola de perfuração 722 com uma pluralidade de pistolas de perfuração 724 e válvulas de controle 726 dispostas em ângulo de 45°entre si. Nesta ilustração, o furo de poço 702 se estende através de uma formação subterrânea 728, incluindo uma primeira zona 730, uma segunda zona 732, uma terceira zona 734 e uma quarta zona 736. A primeira seção de pistola de perfuração 716 está disposta dentro da segunda zona 728 para formar perfurações para a segunda zona 728. A segunda seção de pistola de perfuração 720 está disposta dentro da quarta zona 728 para formar perfurações para a quarta zona 732. Os empacotadores 714 estão posicionados para isolar as zonas.

[000100] Após a perfuração, uma quantidade eficaz de uma composição de agregação, aglomeração ou conglomeração é injetada em um furo de poço através dos tubos de produção 708 e para as zonas 732 e 736. A composição penetrará nas zonas perfuradas 732 e 736 para ali formar regiões conglomeradas (não mostradas). A quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta de superfícies de regiões e de material particulado na formação em cada região, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas. Após a conglomera- ção, a formação conglomerada pode produzir hidrocarbonetos e/ou líquidos em uma taxa sem areia substancialmente mais alta e/ou uma taxa sem areia mais alta, maximizando, dessa forma, taxas de produção sem areia da formação ou zona.

Perfuração de formação de poço revestido usando tubos em espiral

[000101] No tocante à figura 8, uma concretização dos métodos e sistemas para completação de formação revestida usando tubos em espiral, controle, em geral 800, é mostrada de modo a incluir um furo de poço 802, incluindo um revestimento ou revestimento vedador 804 cimentado no furo de poço 802 por uma camada de cimento 806. Tubos em espiral 808 são mostrados entrando no poço 802. Os tubos 808 incluem uma pluralidade de empacotadores de injeção 810. Os tubos 808 incluem uma primeira seção de pistola de perfuração 812 com uma pluralidade de pistolas de perfuração 814 e válvulas de controle 816, dispostas em ângulo reto entre si. A coluna 808 inclui também uma segunda seção de pistola de perfuração 820 e válvulas de controle 822, dispostas em ângulo de 45° entre si. Nesta ilustração, o furo de poço 802 se estende através de uma formação subterrânea 824, incluindo uma primeira zona 826, uma segunda zona 828, uma terceira zona 830 e uma quarta zona 832. A primeira seção de pistola de perfuração 816 está disposta dentro da segunda zona 828 para formar perfurações para a segunda zona 828. A segunda seção de pistola de perfuração 820 está disposta dentro da quarta zona 828 pa- ra formar perfurações para a quarta zona 832. Os empacotadores 814 estão posicionados para isolar as zonas.

[000102] Após a perfuração, uma quantidade eficaz de uma composição de agregação, aglomeração ou conglomeração é injetada em um furo de poço através dos tubos de produção 808 e para as zonas 828 e 832. A composição penetrará nas zonas perfuradas 828 e 832 para formar ali regiões conglomeradas (não mostradas). A quantidade eficaz é suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta de superfícies de regiões e de material particulado na formação em cada região, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas. Após a conglomera- ção, a formação conglomerada pode produzir hidrocarbonetos e/ou líquidos em uma taxa sem areia substancialmente mais alta e/ou uma taxa sem areia mais alta, maximizando, dessa forma, taxas de produção sem areia no caso de formações ou zonas produtíveis ou taxas de injeção sem areia no caso de formações ou zonas de injeção.

[000103] Todas as referências citadas neste relatório descritivo são aqui incorporadas por referência neste pedido de patente. Embora a invenção tenha sido descrito com referência a suas concretizações preferidas, a partir da leitura desta descrição, aqueles versados na técnica poderão dar valor a alterações e modificações que poderão ser efetuadas sem se afastarem abrangência e do espírito da invenção como descrita acima e reivindicada a seguir.

Claims

1. Método para produzir uma formação que compreende: tratar uma formação com uma composição compreendendo um produto de reação de uma amina e um éster de fosfato, em que que a amina é da fórmula geral R1,R2NH ou misturas ou combinações das mesmas, em que R1 e R2 são independentemente átomo de hidrogênio ou grupo carbila contendo entre 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituído por um ou mais heteroátomos selecionados a partir do grupo consistindo em boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações dos mesmos e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo consistindo em flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações dos mesmos, e os ésteres de fosfato incluem ésteres de fosfato da fórmula geral P(O)(OR3)(OR4)(OR5), polímeros dos mesmos, ou mistura ou combinações dos mesmos, em que R3, R4 e R5 são independentemente átomo de hidrogênio ou grupo carbila contendo entre 1 e 40 átomos de carbono e os átomos de hidrogênio necessários para satisfazer a valência, e em que um ou mais átomos de carbono podem estar substituído por um ou mais heteroátomos, selecionados a partir do grupo consistindo em boro, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou mistura ou combinações dos mesmos e em que um ou mais dos átomos de hidrogênio podem ser substituídos por um ou mais átomos de valência única, selecionados a partir do grupo consistindo em flúor, cloro, bromo, iodo ou misturas ou combinações dos mesmos, e em que a amina é selecionada do grupo consistindo em anilina e alquil anilinas ou misturas de alquil anilinas, piridinas e alquil piridinas ou misturas de alquil piridinas, pirrol e alquil pirróis ou mistu- ras de alquil pirróis, piperidina e alquil piperidinas ou misturas de alquil piperidinas, pirrolidina e alquil pirrolidinas ou misturas de alquil pirroli- dinas, indol e alquil indóis ou mistura de alquil indóis, imidazol e alquil imidazol ou misturas de alquil imidazol, quinolina e alquil quinolina ou mistura de alquil quinolina, isoquinolina e alquil isoquinolina ou mistura de alquil isoquinolina, pirazina e alquil pirazina ou mistura de alquil pi- razina, quinoxalina e alquil quinoxalina ou mistura de alquil quinoxali- na, acridina e alquil acridina ou mistura de alquil acridina, pirimidina e alquil pirimidina ou mistura de alquil pirimidina, quinazolina e alquil quinazolina ou mistura de alquil quinazolina, ou misturas ou combinações dos mesmos, o referido método, caracterizado pelo fato de que compreende injetar uma quantidade eficaz de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante em uma formação fracamente consolidada, semiconsolidada ou não consolidada, uma zona ou uma pluralidade de zonas de uma formação fracamente consolidada, semiconso- lidada ou não consolidada, ou intervalo longo ou uma pluralidade de intervalos longos de uma formação fracamente consolidada, semicon- solidada ou não consolidada, em que a composição altera a agregação ou potencial zeta de superfícies da formação e/ou partículas e forma um revestimento completo ou parcial na superfície das partículas em que as partículas tendem a agregar com força suficiente para reduzir ou eliminar o colapso da formação ou escavação durante a produção subsequente em pressão de draw down acima da crítica e para aumentar ao máximo a taxa de fluxo sem areia e para reduzir o fluxo de material particulado na formação; e produzir a formação acima de uma pressão draw down crítica.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a formação é uma formação produtível e a composi- ção aumenta a taxa de produção sem areia.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a injeção é diretamente na formação.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a injeção é através de perfuração em um revestimento vedador ou revestimento para uma zona ou uma pluralidade de zonas na formação.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as zonas estão espaçadas entre si ao longo da formação.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a composição compreende (1) agente acidificante de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; (2) agente modificador de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; opcionalmente (3) agente de troca de superfície de sólido particulado contendo óxido de metal; opcionalmente (4) agente que melhora a agregação; opcionalmente (5) agente espessan- te; e opcionalmente (6) fluido carreador.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: pré-tratamento, tratamento in situ e/ou pós-tratamento da formação, um intervalo dentro da formação ou de zonas dentro da formação com uma quantidade eficaz de uma composição agregante, aglomerante ou conglomerante suficiente para alterar o potencial de agregação e/ou potencial zeta da superfície da formação e de material particulado na formação, resultando em redução, eliminação substancial ou eliminação da produção simultânea de material particulado na formação, incluindo areia, grãos e/ou partículas finas.