BRPI1106800A2 - Fluido de manutenção de poço e método de manutenção de um poço com o fluido - Google Patents

Abstract

Fluido de manutenção de poço e método de manutenção de um poço com o fluido. Trata-se da revelação um fluido de manutençãio de poço que é revelado. O fluido de manutenção de poço é formulado com componentes que compreendem um sal orgânico, sendo que o sal orgânico é o produto de um base de amina orgânica e ácido orgânico; e um solvente de base aquosa. Um método de manutenção de um poço é também revelado

Description

FLUIDO DE MANUTENÇÃO DE POÇO E MÉTODO DE MANUTENÇÃO DE UM

POÇO COM O FLUIDO

Campo da revelação A presente revelação se refere geralmente fluidos de manutenção de poço utilizados em poços de produção de hidrocarboneto e mais particularmente a fluidos de manutenção de poço protegidos por hidrato.

Antecedentes Os fluidos de manutenção de poço, tais como os fluidos de completação ou fluidos de vedação, são frequentemente salmouras de sal com várias concentrações de solventes orgânicos. Estes fluidos podem ser designados para terem uma densidade especifica para equilibrar o peso da coluna de fluido de completação ou de vedação com a pressão de formação de poço. Se o fluido for pesado de mais, o fluido pode afundar para dentro do poço, possivelmente tampar a formação e pode ser difícil de se recuperar. Com o intuito de formar fluidos de manutenção de poço que tenham uma densidade de fluido que será equilibrada com respeito à pressão de formação, é frequentemente desejável empregar fluidos de baixa densidade como um componente, por exemplo, do fluido de completação de poço.

Além de serem equilibrados, ê desejável que os fluidos de manutenção de poço também sejam protegidos contra hidratos de gás . A formação de hidratos em fluidos de manutenção de poço é um problema bem conhecido. Os hidratos de gás são compostos cristalinos que ocorrem quando a água forma uma estrutura tipo gaiola ao redor de moléculas hóspedes, moléculas particularmente gasosas. Na indústria do petróleo, os hidratos de gás constituem problemas particulares com respeito à produção, ao transporte e ao processamento de gás natural em fluidos de petróleo. Os hidratos de gás típicos formados em ambientes de produção e transporte de petróleo são compostos de água e uma ou mais moléculas hóspedes, tais como metano, etano, propano, isobutano, normal butano, isopentano, normal pentano, nitrogênio, dióxido de carbono, e sulfito de hidrogênio. Também é conhecido que outras moléculas hóspedes, tais como etileno, õxido nitroso, acetileno, cloreto de vinila, brometo de etila, oxigênio, etc., podem também formar hidratos.

Inúmeras soluções são conhecidas por reduzirem os hidratos de gás. Por exemplo, soluções com alta concentração de sal pode ser inibidores de hidrato termodinâmicos muito eficientes. Embora os sais possam ser úteis para prevenir a formação de hidratos sob algumas condições, o aumento das concentrações de salmoura também aumenta geralmente a densidade do fluido. Isto pode fazer com que o fluido se torne indesejavelmente desequilibrado a maior, o que o faz inadequado para algumas aplicações de poço.

Em águas de litoral ultraprofundas, fluidos de completação e/ou de vedação de baixa densidade são frequentemente utilizados. Os fluidos de baixa densidade são geralmente projetados para evitar a avaria de formações que contêm óleo e gás e para não impedir a futura saída de gás ou óleo do poço. Em um típico poço de óleo/gás de águas profundas, tais fluidos devem funcionar sob pressões significantes e baixas temperaturas da tubulação de lama. Tais condições criam um ambiente favorável para a formação de tampas de hidratos de gás nos fluidos de completação ou de vedação de baixa densidade.

Uma solução conhecida para fornecer um fluido de baixa densidade que é resistente à formação de hidrato é a utilização de vários alcoõis de baixa densidade, os quais podem deslocar a formação de hidrato para condições de baixa temperatura e pressão mais alta. Por exemplo, o metanol, etanol, glicóis, glicol éteres e poliglicóis são inibidores de hidrato termodinâmicos bem conhecidos. Estes aditivos desestabilizam termodinamicamente os hidratos e abaixam efetivamente a temperatura de formação de hidrato. De modo convencional, uma grande quantidade de solvente alcoólico adicionada em uma salmoura de baixa densidade para alcançar as propriedades de inibição de hidrato de gás desejadas sob condições extremas, tais como completações de poço de õleo/gãs de águas profundas. A adição de tais solventes alcoólicos aumenta inevitavelmente a complexidade de localização de fluido e concede maior segurança e preocupações ambientais. Isto é, pelo menos em parte, devido à natureza altamente inflamável e potencialmente explosiva dos alcoóis, tais como o metanol e etanol. O aumento significante de custo ê também frequentemente associado ao uso de solventes alcoólicos em tais situações.

Outra solução conhecida para a redução de problemas causados por hidratos é a utilização de inibidores do crescimento de cristal para inibir a formação dos cristais de hidrato de gás e/ou a aglomeração dos cristalitos de hidrato de gás para evitar a formação de massas cristalinas suficientemente grandes para causar o tamponamento. Os exemplos bem conhecidos de inibidores do crescimento de cristal incluem agentes ativos de superfície, tais como fosfonatos, ésteres de fosfonato, ácidos fosfônicos, sais e ésteres de ácidos fosfônicos, polifosfatos inorgânicos, sais e ésteres of polifosfatos inorgânicos, poliacrilamidas, e poliacrilatos.

Também é conhecido que a poli-N-vinil- 2-pirrolidona (PVP), a qual é um polímero solúvel em água bem conhecido, é efetiva, em concentrações relativamente baixas, na interferência com o crescimento dos cristais de hidrato de gás. O documento de patente W094/12761, publicado em 9 de junho de 1994, revela outros aditivos para inibir o crescimento do cristal e controlar a formação de hidratos de gás em misturas de fluido, tais como são encontrados na indústria de hidrocarbonetos na produção, no transporte e no processamento de fluidos de petróleo e gás natural. Os inibidores do crescimento de cristal são frequentemente chamados de inibidores de hidrato cinéticos (KHI). Eles são aplicados em baixas concentrações e previnem a formação de hidrato por um tempo limitado, normalmente não além de alguns dias. Assim, os KHI não são geralmente utilizados se o fluido tiver sido protegido de hidratos por um período de tempo mais longo.

Os fluidos de completação foram também protegidos da formação de hidrato com combinações de sais inorgânicos e solventes orgânicos. Entretanto, as soluções de glicol e sal de metal que são efetivas contra hidratos são pesadas e frequentemente resultam em um fluido em desequilíbrio a maior que é pesado demais e se perdería na formação de produção de hidrocarboneto.

Os fluidos da presente revelação podem fornecer melhorias relacionadas a um ou mais problemas com os convencionais fluidos de manutenção de poço.

Sumário Uma modalidade da presente revelação é dirigida a um fluido de manutenção de poço. O fluido de manutenção de poço compreende: um sal orgânico, sendo que o sal orgânico é o produto de uma base de amina orgânica e um ácido orgânico; e um solvente de base aquosa. O sal orgânico e o solvente de base aquosa formam uma solução de sal orgânico.

Outra modalidade da presente revelação é dirigida a um método de manutenção de um poço. O método compreende o fornecimento de um fluido de manutenção de poço que compreende: um sal orgânico, sendo que o sal orgânico é o produto de uma base de amina orgânica e um ácido orgânico; e um solvente de base aquosa. O sal orgânico e o solvente de base aquosa formam uma solução de sal orgânico. O fluido de manutenção de poço é introduzido no poço.

Breve descrição dos desenhos A Figura 1 é um gráfico que mostra os dados de pressão e temperatura, como descrito nos Exemplos abaixo.

Enquanto a revelação é suscetível a várias modificações e formas alternativas, as modalidades específicas foram mostradas, a título de exemplo, nos desenhos e serão descritas em detalhes no presente documento. Entretanto, deve ser entendido que a revelação não tem por objetivo ser limitada às formas particulares reveladas. Em vez disso, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas que está dentro do espírito e escopo da invenção, como definido pelas reivindicações anexas.

Descrição detalhada A presente revelação é dirigida à formação de fluidos de manutenção de poço de densidade relativamente baixa que podem ser empregados em poços de produção de hidrocarboneto e equipamento de produção. Os fluidos de manutenção de poço compreendem uma solução de sal orgânico. O sal orgânico é o produto de um ácido orgânico e uma base de amina orgânica. O sal orgânico é especificamente escolhido para formar fluidos de baixa densidade quando combinado com um solvente de base aquosa. Os fluidos de manutenção de poço podem também compreender outros ingredientes opcionais, como será discutido em maiores detalhes abaixo. Ácidos Os ácidos empregados para fazer os sais orgânicos dos fluidos de manutenção de poço da presente revelação serão agora descritos. Os ácidos podem ser qualquer ácido orgânico adequado de seja capaz de reagir com a base de amina orgânica escolhida para fornecer um fluido aquoso da densidade desejada. Em uma modalidade, os ácidos podem ser oxiácidos de carbono, oxiácidos de enxofre e oxiácidos de fósforo.

Por exemplo, os ácido orgânicos podem ser escolhidos a partir dos compostos da fórmula geral 1: RiXy (1) em que: Ri ê escolhido a partir de grupos alifáticos substituídos ou não substituídos e dos grupos aromáticos substituídos ou não substituídos; X é escolhido a partir de -C(=0)0H, -OS(=O)20H, S ( = 0)20H, - OP(=Q)(OR2)OH, -P(=0) (OR2)OH, e -P(=Q)OHR2, onde R2 é escolhido a partir de átomos de hidrogênio, os grupos alifáticos substituídos ou não substituídos e os grupos aromáticos substituídos ou não substituídos; e Y é de 1 a 4.

Os exemplos de ácidos orgânicos adequados da Fórmula 1 incluem os ácidos carboxílicos, que incluem ácidos mono e policarboxílicos. Em uma modalidade, os ácidos carboxílicos podem ter a fórmula R'COOH, onde R' é um grupo alquila de Ci a C12, tal como o ácido propiônico e o ácido acético. Outros exemplos dos ácidos carboxílicos incluem ácidos dicarboxílicos, tais como os ácidos malônico, succínico, málico, oxálico e tartárico,· poliácidos, tais como ácido cítrico, ácido nitrilotriacético e ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA); e os ácidos carboxílicos que têm porções de hidrocarboneto aromático ou insaturado, tais como ácido maleico e ácido ftálico.

Ainda outros ácidos adequados incluem ácidos sulfônicos, tais como o ácido dodecilbenzenosulfônico; e ácidos sulfúricos, ácidos fosfóricos, ácidos fosfônicos, e ácidos fosfínicos. Cada um dos ácidos sulfúrico, fosfõrico, fosfônico e fosfínico compreende, pelo menos, uma porção orgânica, tal como um grupo alquila, grupo alquenila, grupo arila, grupo alcoxialaquila ou um grupo alquila substituído por carbonila ou outros grupos alifáticos ou aromáticos.

Bases A base pode ser qualquer base de amina orgânica adequada que seja capaz de reagir com o ácido escolhido para formar um sal orgânico que, quando em solução no solvente de base aquosa, resulta em uma solução aquosa da densidade desejada. Aminas primária, secundária e terciária podem ser utilizadas como a base de amina orgânica.

Por exemplo, a base de amina orgânica pode ser escolhida a partir dos compostos da fórmula 2: R3R4R5N (2 ) onde R3, R4 e Rs são escolhidos a partir de átomos de hidrogênio, grupos hidroxilas, e os grupos alifáticos substituídos ou não substituídos, com a condição de que, pelo menos, um dentre R3, R4 e R5 seja um grupo alifático que compreende entre 1 e 40 carbonos.

Em uma modalidade, pelo menos, um dentre R3, R4 e R5 é um grupo alifático escolhido a partir de grupos alquila e grupos alquenila. Os exemplos grupos alquila e alquenila de Ci a C2o alquil e grupos alquenila, tais como grupos metila, etila, propila, butila, etenila, propenila e butenila. Além disso, ã ou na alternativa, os grupos alifáticos podem também ser escolhidos a partir de grupos hidroxil alquila, tais como os grupos -CH3OH e -C2H5OH; RsOR7, tais como etoxietila; grupos aldeídos que têm uma fórmula geral R6CHO e grupos cetona que têm a fórmula RsCOR7, onde Rs e R7 são independentemente escolhidos a partir de grupos alifáticos, tais como hidrocarbonetos saturados ou insaturados, lineares ou ramificados. Em uma modalidade, R3, R4 e R5 são todos escolhidos independentemente a partir de grupos alifáticos de Ci a C20.

Em uma modalidade, a base de amina orgânica pode ser escolhida a partir de alquilaminas, tais como dialquilaminas e trialquilaminas. Os exemplos de dialquilaminas incluem compostos da fórmula R8R9NH, onde R8 e R9 são independentemente escolhidos a partir de alquilas de Ci a C6. Compostos de exemplo incluem dimetilamina e dietilamina. Trialquilaminas de exemplo incluem trimetilamina e trietilamina.

Em uma modalidade, a base de araina orgânica pode ser escolhida a partir de compostos de amina da fórmula R10NRU2 e R102NR11, onde R10 é um ácido graxo e R11 é escolhido a partir de um átomo de hidrogênio, grupos alquila e grupos polioxialquileno. Um exemplo destes compostos é N-Coco-N,N-dimetil amina.

Em uma modalidade, a base de amina orgânica pode ser escolhida a partir de compostos de amina da fórmula: Rs2NOH, (HOR9)2NR8 ou N(R9OH)3, onde R8 e R9 são independentemente escolhidos a partir de porções de hidrocarbonetos de Ci a C6. Exemplos adequados destes compostos incluem (C2H5)2NOH, (HOC2H4) 2NCH3 e N(C2H4OH)3.

Em uma modalidade, a amina é uma poliamina. Compostos de poliamina adequadas incluem aqueles da fórmula 2 acima, onde pelo menos, um dentre R3, R4 e R5 são escolhidos para serem grupos alifáticos que compreendem, pelo menos, um grupo funcional amina. O grupo funcional amina pode ser um grupo amina primário, secundário ou terciário.

Em uma modalidade, a base de amina orgânica é a poliamina da fórmula geral R12R13NR14NR15R16, onde R14 é escolhido a partir de grupos alquila substituídos ou não substituídos, grupos éter substituídos ou não substituídos e grupos poliéter substituídos ou não substituídos; e R12, R13, R15 e R1S são cada um ligados a um átomo de nitrogênio e são independentemente escolhidos a partir de um átomo de hidrogênio, ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos, grupos hidroxil alquila, grupos polioxialquileno e alquilas entre Ci e C40. Exemplos de tais poliaminas incluem Bis-(2- dimetilaminoetil)éter; diaminas alquila de sebo etoxíladas, tais como N,N1N1 -polioxietileno(15)-N-seboalquila-1,3 -diaminopropano; polioxialquilenodiaminas, tais como polioxipropilenodiamina, Ν,Ν1-bis(2-propil)polioxipropilenodiamina e Me2N (CH2) 2(OCH2CH2) 2NMe2 .

Exemplos de bases disponíveis comercialmente adequadas para a utilização nas composições da presente revelação incluem JEFFAMINE® D-230, JEFFAMINE SD-231, JEFFCAT® ZF-20 e JEFFCAT E-40, todos disponíveis junto à Huntsman LLC, localizada em Woodlands, Texas; e ΕΤΗΟΜΕΕΝ® T/15 e ETHODUOMEEN* T/25, ambos disponíveis de AkzoNobel, localizado em Amsterdam, Países Baixos.

Solvente de Base Aquosa Qualquer solvente de base aquosa adequado pode ser empregado. Exemplos solventes de base aquosa adequados incluem água doce, água do mar, salmoura, água produzida e combinações disso. A salmoura pode ser qualquer salmoura que sirva como um meio adequado para os vários componentes. Por uma questão de conveniência, em alguns casos o fluido de base de salmoura pode ser a salmoura disponível no local utilizado no fluido de manutenção de poço, por exemplo. As salmouras podem ser preparadas utilizando-se sais inorgânicos que incluem, mas não se limitam a, NaCl, KC1, CaCl2, MgCl2, NH4C1, CaBr2, NaBr, ZnBr2 e quaisquer outros sais inorgânicos de salmoura de estimulação e/ou completação. Em uma modalidade, a salmoura é água do mar. A concentração dos sais inorgânicos nas salmouras pode variar de cerca de 0,5%, em peso, com base no peso total da salmoura até a saturação para um dado sal. Concentrações de exemplo de sais inorgânicos incluem 2%, 10%, 20%, e 30% de sal, em peso, ou mais com base no peso total da salmoura. A salmoura pode ser uma combinação de um ou mais dos sais inorgânicos mencionados, tais como, por exemplo, uma salmoura preparada com a utilização de NaCl e CaCl2 ou NaCl, CaCl2, e CaBr2. O sal inorgânico pode ser adicionado a qualquer momento durante a preparação do fluido de manutenção de poço.

Inibidores de Hidrato Termodinâmicos Adicionais Além dos sais orgânicos da presente revelação, outros inibidores de hidrato termodinâmicos (THIs) podem ser incluídos nos fluidos de poço da presente revelação. Quaisquer THIs adequados podem ser utilizados. Exemplos de THIs adequados incluem sais inorgânicos, tais como cloreto de sõdio e quaisquer outros sais inorgânicos no presente documento, inclusive aqueles utilizados para preparar salmouras, como discutido acima. Outros THIs adequados incluem alcoóis e éteres de álcool, tais como metanol; etanol; glicóis, tais como etileno glicol, propileno glicol; éteres de glicol e poliglicóis. A concentração de um THI adicional nos fluidos de poço da presente revelação irão variar dependendo do tipo de THI utilizado, da densidade de fluido de poço desejada e da supressão de hidrato do fluido aceitável. Concentrações de exemplo dos THIs adicionais podem variar de cerca de 5 %, em peso, a cerca de 4 0 %, em peso, tal como cerca de 10 % ou cerca de 20 %, em peso, com base no peso total do fluido de poço.

Outros Ingredientes Outros ingredientes que podem ser empregados incluem reguladores de pH (por exemplo, tampões), agentes de quebra, não emulsificantes, agentes viscosificantes, tensoativos, aditivos de estabilização de argila, aditivos de degradação de biopolímero, aditivos de controle de perda de fluido, estabilizadores de alta temperatura e quaisquer outros aditivos adequados. Os outros ingredientes que são escolhidos para qualquer dada formulação dependerão de uma variedade de fatores e uma pessoa de habilidade comum na técnica seria prontamente capaz de escolher os outros ingredientes quando formulasse os fluidos de manutenção de poço da presente revelação.

Fluido de Manutenção de Poço Os fluidos de manutenção de poço resultantes compreendem os sais orgânicos da presente revelação em solução no solvente de base aquosa. Os sais orgânicos podem ser formados por qualquer mecanismo de reação disponível entre os ácidos orgânicos e bases de amina orgânicas descritos no presente documento. Um produto de reação exemplar formado a partir dos ácidos orgânicos da fórmula 1 e das bases da fórmula 2 acima é mostrado pela fórmula 3 abaixo: onde R1, R3, R4, Rs, X e y são definidos como apresentados na descrição das fórmulas 1 e 2 acima, e X' é o mesmo que a porção X da formula 1 sem o átomo de hidrogênio ligado à porção X do grupo hidroxila.

Os fluidos de manutenção de poço podem ser utilizados, por exemplo, como fluidos de completação ou fluidos de vedação em poços de produção de hidrocarboneto. A densidade do fluido pode ser qualquer densidade desejada e irá variar com a concentração do sal orgânico. As densidades para uma solução de sal orgânico em água de 30%, em peso, podem variar, por exemplo, de cerca de 0,85 g/ml a cerca de 1,15 g/ml, tal como cerca de 0,95 g/ml a cerca de 1.05 g/ml. Em uma modalidade, o sal orgânico pode formar uma solução aquosa que tem um efeito de inibição de hidrato que é maior do que uma solução aquosa CaCl2 da mesma densidade. A concentração de sal orgânico no fluido de manutenção de poço pode ser escolhida para chegar a uma eficiência de inibição de hidrato e densidade desejada. Por exemplo, a concentração de sal orgânico pode variar de 10 %, em peso, ou mais, tal como cerca de 20 %, em peso, a cerca de 50 %, em peso, com base no peso total do fluido de manutenção de poço. Em uma modalidade onde ambos os sais inorgânicos e os orgânicos são empregados, o fluido de manutenção de poço pode compreender concentrações de sal que variam de, por exemplo, cerca de 10% a cerca de 3 0%, em peso, de sal inorgânico, e cerca de 10% a cerca de 30%, em peso, de sal orgânico. Método Um método de manutenção de um poço com os fluidos acima descritos é também revelado. O método compreende fornecer um fluido de manutenção de poço, sendo que o fluido de manutenção de poço compreende: um sal orgânico, sendo que o sal orgânico é o produto de um ácido orgânico e uma base de amina orgânica; e um solvente de base aquosa, sendo que o sal orgânico e o solvente de base aquosa formam uma solução de sal orgânico. Qualquer um dos ácidos orgânicos e bases de amina orgânica discutidos no presente documento acima para formar os sais orgânicos podem ser empregados . O sal orgânico pode ser formado no local misturando-se o ácido orgânico e a base de amina orgânica diretamente com o solvente de base aquosa para formar o fluido de manutenção de poço. Isto pode ser executado no local do poço, antes ou simultaneamente à introdução do fluido de manutenção de poço no poço. Nesta modalidade, o ácido e a base reagem no solvente de base aquosa para formar o sal orgânico desejado. Qualquer solvente de base aquosa adequado, como discutido no presente documento, pode ser empregado.

Alternativamente, o ácido e a base podem ser primeiro reagidos para formar o sal orgânico antes de combinar o sal com o solvente de base aquosa. A formação do sal pode ocorrer de qualquer maneira adequada, tal como mediante a reação do ácido e da base em uma fase aquosa. Se desejado, a solução de sal resultante pode ser desidratada para formar um composto de sal orgânico seco. O sal orgânico seco pode então ser introduzido no solvente de base aquosa antes ou simultaneamente à introdução do fluido de manutenção de poço no poço.

Em uma modalidade, os sais orgânicos reduzem a formação de hidratos no poço submarino comparados com a quantidade de hidratos que teriam formado no mesmo fluido de manutenção de poço sem o sal orgânico. Pelo fato de os fluidos de manutenção de poço poderem ser formados para terem densidades relativamente baixas, os fluidos podem ser também potencialmente adequadamente equilibrados com a pressão de formação de poços.

Os fluidos descritos no presente documento podem ser utilizados como fluidos de completação e fluidos de vedação. Espera-se também que os fluidos da presente revelação encontrarão utilidade em injeções de lama pesada de perda de fluido, injeções de lama pesada de circulação perdida, fluidos de dispersor, fluidos espumados, fluidos de estimulação e similares. A presente revelação serã ainda descrita com respeito aos Exemplos a seguir, os quais não são destinados a limitar a invenção, mas sim para ilustrar ainda mais as várias modalidades.

Exemplos Os exemplos a seguir foram formulados como descrito abaixo e como mostrado na Tabela 1. As quantidades de base e ácido mostradas foram reagidas em água para produzir uma solução de sal. A quantidade de água foi ajustada para que a concentração final de sal fosse 20 - 50%, em peso, relativa ao peso total da solução final.

Tabela 1: Sais Produzidos a Disponíveis junto à AKZO. b Disponíveis junto à Huntsman Chemicals. c Ácido Dodecilbenzenosulfônico — sal viscoso demais para se considerar em concentração acima de 10%.

Teste de Desempenho Os sais de A até Q foram testados por sua eficiência como inibidores de hidrato termodinâmicos em um dispositivo de teste Rocking Cell de 7.030.695 kgf/m2 (10.000 lb/pol2). O Rocking Cell era uma célula de alta pressão que foi agitada de um lado para outro em aproximadamente um ciclo por minuto. Uma bola dentro do Rocking Cell rolava para trás e para frente de uma extremidade à outra. O movimento da bola era detectado pelos sensores próximos. O tubo do Rocking Cell foi equipado com uma entrada/salda para o fluido de amostra e o gás, assim como os sensores de temperatura e pressão. Se hidratos sólidos se formassem em condições de teste, o movimento da bola era bloqueado e o movimento da bola não era mais detectado. A formação de hidrato também consumia gás, o que resultava em uma diminuição da pressão dentro da célula em temperatura constante.

Sendo que os 5 0 ml de cada solução que eram testados eram colocados em um rocking cell de 100 ml de volume a 25 °C. O rocking cell era então pressurizado a cerca de 6.327.626 kgf/m2 (9.000 lb/pol2) em um gás de cerca de 98% de metano, 2% de etano,- e resfriado lentamente a 0 °C em 5 horas e mantido a 0 °C por cerca de mais 10 horas. Estas condições foram suficientes para produzir hidrato de gás sólido indicado por uma queda de pressão continua a 0 °C, o que, por sua vez, faz com que o movimento da bola dentro da célula cesse. Depois, a célula foi reaquecida de volta a 25 °C em 5 horas.

As curvas de ciclo de resfriamento e aquecimento que retratam pressão versus temperatura foram representadas graficamente. Um ponto de equilíbrio termodinâmico em condições p/T foi determinado pelo ponto de interseção da curva de aquecimento com a curva de resfriamento. Depois de abaixar a pressão do gás a cerca de 351.530 kgf/m2 (500 lb/pol2) , o ciclo foi repetido mais algumas vezes para coletar mais pontos de dados. A Figura 1 mostra os dados da curva de aquecimento e resfriamento para uma solução de sal a 3 0 %, em peso, formada a partir do ácido acético e da dimetilamina. O ponto de equilíbrio termodinâmico/fusão de hidrato está em 10 na Figura 1. O hidrato iniciou a formação a cerca de 20 na curva de resfriamento.

Pelo fato de que nenhum software de simulação de hidrato conhecido é capaz diretamente a eficiência de supressão de hidrato dos compostos relatados, os pontos de equilíbrio determinados de forma experimental discutidos acima foram utilizados para simular uma concentração de CaCl2 em água, sendo que se adapta melhor aos resultados experimentais. Por exemplo, uma solução de sal E em 30% em água hidratos tão eficientemente quanto uma solução de cloreto de cálcio a 20%. Esta solução E foi designada a 20% de equivalente CaCl2, como mostrado na Tabela 2 abaixo. O cloreto de cálcio foi uma referência conveniente, devido à sua alta solubilidade em água. Qualquer sal de inibição de hidrato comumente utilizado (por exemplo, NaCl, KC1) poderia também ter sido utilizado para comparação no lugar do CaCl2 · As gravidades específicas dos relatados sais orgânicos e a solução de CaCl2 equivalente foram também comparadas para determinar o quão mais leve um fluido pode ser formulado com os compostos A-Q relativos a uma solução de CaCl2 que tem o mesmo efeito de inibição de hidrato. Os resultados foram coletados na Tabela 2. A última coluna da Tabela 2 mostra valores de Δρ, os quais indicam quanto menos pressão o sal orgânico solution imporia poço abaixo por 305 m (1.000 pés) da tubulação vertical. Este é um indicador direto da eficiência melhorada alcançada pelos sais orgânicos relatados sobre uma solução de CaCl2 que tem o mesmo efeito de inibição de hidrato.

Os resultados nas Tabelas 1 e 2 indicam que as aminas de alto peso molecular provenientes da Akzo produzem soluções de sal de baixa densidade (B, C, D, N, 0) ; entretanto, sua eficiência de supressão de hidrato faz com que as mesmas sejam inibidores de hidrato relativamente menos atrativos (equivalente de porcentagem de CaCl2 baixo) comparadas a alguns dos outros sais orgânicos testados. Os sais feitos com as aminas da Huntsman (J, K, L, M) são apenas ligeiramente mais pesadas do que a água e são melhores inibidores de hidrato termodinâmicos (THI). Um melhor desempenho de THI compensa a maior densidade. No entanto, o valor de Δρ permanece abaixo de 42.184 kgf/m2/305 m (60 lb/pol2/l. 000 pés) de mais tubulação vertical.

Tabela 2: Eficiência de supressão de hidrato de sais orgânicos e comparação a soluções equivalentes de cloreto de cálcio a Esta solução não formou hidratos mesmo depois de ser mantida por dois dias a -5 °C a 6.327.626 kgf/m2 (9.000 lb/pol2>. b Concentração total 30%, densidade a 21 °C = 1,0768 g/ml c Concentração total 30%, densidade a 21 °C = 1,023 m/ml Surpreendentemente, as aminas de baixo peso molecular reagiram com o ácido acético ou propiônico para formar soluções de sal de densidade relativamente baixa que exibiram boas propriedades de THI (A, E, F) . O acetato e o propionato de dimetil amina têm solubilidade em água superior. Além disso, as soluções eram bons inibidores de hidrato termodinâmicos e tinham baixa viscosidade. Por exemplo, o Produto E a 50% forneceu excelente proteção de hidratos e uma baixa pressão de formação de menos do que 78.743,7 kgf/m2/3 0 5 m (112 lb/pol2/l.000 pés). O que significa 787.437,9 kgf/m2 (1.120 lb/pol2) a menos de pressão em um poço de 3.050 m (10.000 pês) . o citrato de dimetil amina (P) não era um THI tão bom quanto alguns dos outros sais orgânicos testados, embora como todas as soluções de sal orgânico testadas, o mesmo mostrou alguma melhora sobre a solução de referência CaCl2. A solução de dodecilbenzenosulfonato (Q) formou uma solução de sal aquosa relativamente leve, mas era viscosa demais para consideração em concentrações acima de 10%.

Os dois últimos experimentos relatados na Tabela 2 foram de duas combinações de inibidor, em outras palavras, sal E (20%)/NaCl (10%) e sal E (20%)/etileno glicol (EG) (10%) . Ambos os experimentos mostraram que THI de sal orgânico são compatíveis e podem ser misturados com solventes e sais inorgânicos THI comuns "clássicos". A utilização de sais orgânicos em combinação com outros aditivos de THI podería ser uma alternativa atraente em um processo de formulação de um fluido que tem uma resistência a hidrato e densidade específica.

Estes resultados mostram que densidade relativamente baixa, fluidos de manutenção de poço resistentes a hidratos podem ser formulados com, pelo menos, um inibidor de hidrato termodinâmico que seja um produto de reação entre uma base de amina e ácido orgânico em água. A fórmula pode também conter outros inibidores de hidrato termodinâmicos, tais como uma mistura de THI compostos de sais inorgânicos e solventes orgânicos. O fluido de peso leve seria efetivo na inibição e/ou supressão da formação e crescimento de hidratos de gás em meio suscetível a formações de hidratos de gás, especialmente em poços de gás/óleo em águas profundas.

Embora várias modalidades tenham sido mostradas, a presente revelação não está limitada e será entendida para incluir todas as tais modificações e variações assim como ficará aparente a um indivíduo versado na técnica.

Claims (35)

1. Fluido de manutenção de poço CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um sal orgânico, sendo que o sal orgânico é o produto de uma base de amina orgânica e um ácido orgânico; e um solvente de base aquosa, sendo que o sal orgânico e o solvente de base aquosa formam uma solução de sal orgânico.

2. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende solvente de base aquosa, é escolhido dentre água doce, salmoura, água do mar e água produzida.

3. Fluido, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o solvente de base aquosa, é uma salmoura que compreende uma concentração de sal inorgânico de 0,5 %, em peso, ou mais, com base no peso total da salmoura.

4. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a concentração de sal orgânico, é de cerca de 10 %, em peso, ou mais, com base no peso total do fluido de manutenção de poço.

5. Fluido, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um sal inorgânico em uma concentração de cerca de 10 %, em peso, ou mais, com base no peso total do fluido de manutenção de poço.

6. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ácido orgânico, é escolhido dentre oxiácidos de carbono, oxiácidos de enxofre e oxiácidos de fósforo.

7. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ãcido orgânico, é escolhido dentre os compostos da fórmula 1: RLXy (D em que: R1 é escolhido dentre os grupos alifáticos substituídos ou não substituídos e os grupos aromáticos substituídos ou não substituídos; X é escolhido dentre -C(=0)0H, -OS(=0)20H, -S(=0)2OH, -OP<=0)(OR2)OH, - P(=0)(OR2)OH e -P(=0)OHR2, onde R2 é escolhido dentre átomos de hidrogênio, os grupos alifáticos substituídos ou não substituídos e os grupos aromáticos substituídos ou não substituídos; e Y é de 1 a 4 .

8. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ácido orgânico, é escolhido dentre os ácidos carboxílicos, ácidos sulfônicos, ácidos sulfúricos, ácidos fosfõricos, ácidos fosfônicos e ácidos fosfínicos.

9. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ácido orgânico, é escolhido dentre o ácido propiônico, ácido acético, ácido propanodioico, etanodioico, ácido succínico, ácido maleico e ácido dodecilbenzenosulfônico.

10. Fluido, de acordo com a reivindicaçãol, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a base de amina orgânica, é escolhido dentre os compostos da fórmula 2: R3R4R5N (2) onde R3, R4 e R5 são escolhidos a partir de átomos de hidrogênio, grupos hidroxilas, e os grupos alifáticos substituídos ou não substituídos, com a condição de que, pelo menos, um dentre R3, R4 e Rs é um grupo alifãtico que compreende entre 1 e 40 carbonos.

11. Fluido, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, pelo menos, o grupo alifãtico, é escolhido dentre grupos alquila, grupos alquenila, grupos hidroxil alquila, grupos -RsOR7, grupos -RsCHO e grupos -R6C0R/, onde R6 e R7 são independentemente escolhidos a partir de grupos alifãticos.

12. Fluido, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende R3, R4 e R5 são todos grupos alifãticos de Cx a C20.

13. Fluido, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a base de amina, ê uma poliamina e, pelo menos, o grupo alifãtico é escolhido dentre grupos amina alifãticos primário, secundário ou terciário.

14. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a amina, é escolhido dentre R8R9NH, onde Ra e R9 são independentemente escolhidos a partir de Cx e C6; R10NR1:12 e R102NRi:l, onde R10 é um ãcido graxo e R11 é escolhido dentre um átomo de hidrogênio, grupos alquila e grupos polioxialquileno; R82NOH, (HOR9)2NRs e N(R9OH)3, onde R8 e R9 são independentemente escolhidos a partir de as porções de hidrocarbonetos Cl e CS; poliaminas com a fórmula geral R12R13NR14NR15R16, onde R14 é escolhido dentre grupos alquila substituídos ou não substituídos, grupos éter substituídos ou não substituídos e grupos poliéter substituídos ou não substituídos, e R12, R13, R15 e R16 são cada um ligados a um átomo de nitrogênio e são independentemente escolhidos a partir de um átomo de hidrogênio, ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos, grupos hidroxil alquila, grupos polioxialquileno e alquilas entre Cx e C40.

15. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a amina, ê escolhido dentre dimetilamina; dietilamina; trimetilamina; trietilamina; N-Coco-N,N-dimetil amina; Bis-(2-dimetilaminoetil) éter,- polioxialquilenodiaminas; aminas alquila de sebo etoxiladas,- (C2Hb)2NOH; (HOC2H4) 2NCHX e N (C2H4OH) 3 ·

16. Fluido, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a amina, é escolhido dentre Ν,Ν'Ν'-polioxietileno(15)-N-seboalquila-1,3 -diaminopropano, polioxipropilenodiamina e N,N'-bis(2-propil)polioxipropil eno diamina.

17. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ácido, ê um ácido carboxílico e a base é uma dialquilamina.

18. Fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o fluido, é formulado com, pelo menos, um composto adicional escolhido dentre não emulsificantes, agentes viscosificantes, tensoativos, aditivos de estabilização de argila, aditivos de degradação de biopolímero, aditivos de controle de perda de fluido e estabilizadores de alta temperatura.

19. Método de manutenção de um poço, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer um fluido de manutenção de poço que compreende: um sal orgânico, sendo que o sal orgânico é o produto de uma base de amina orgânica e um ácido orgânico; e um solvente de base aquosa, sendo que o sal orgânico e o solvente de base aquosa formam uma solução de sal orgânico; e introduzir o fluido de manutenção de poço em um poço.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende solvente de base aquosa, é escolhido dentre água doce, salmoura, água do mar e água produzida.

21. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o solvente de base aquosa, ê uma salmoura que compreende uma concentração de sal inorgânico de 0,5%, em peso, ou mais, com base no peso total da salmoura.

22. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a concentração de sal orgânico, é de cerca de 10 %, em peso, ou mais, com base no peso total do fluido de manutenção de poço.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um sal inorgânico em uma concentração de cerca de 10 %, em peso, ou mais, com base no peso total do fluido de manutenção de poço.

24. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ácido orgânico, é escolhido dentre oxiácidos de carbono, oxiácidos de enxofre e oxiácidos de fósforo.

25. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ácido orgânico, é escolhido dentre os compostos da fórmula 1: RxXy (D em que: R1 é escolhido dentre os grupos alifáticos substituídos ou não substituídos e os grupos aromáticos substituídos ou não substituídos; X é escolhido dentre -C(=0)0H, -OS( = 0)20H, -s(=0)20H, -OP (=0) (OR2) OH, - P (=0) (OR2) OH, e -P{=O)0HR2, onde R2 é escolhido dentre os átomos de hidrogênio, os grupos alifáticos substituídos ou não substituídos e os grupos aromáticos substituídos ou não substituídos; e y é de 1 a 4.

26. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ácido orgânico, é escolhido dentre os ácidos carboxílicos, ácidos sulfônicos, ácidos sulfúricos, ácidos fosfóricos, ácidos fosfônicos, e ácidos fosfínicos.

27. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ácido orgânico, é escolhido dentre ácido propiônico, ácido acético, ácido propanodioico, etanodioico, ácido succínico, ácido maleico e ácido dodecilbenzenosulfônico.

28. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a base de amina orgânica é escolhido dentre os compostos da fórmula 2: R3R4R5N (2) onde R3, R4 e Rs são escolhidos a partir de os átomos de hidrogênio, os grupos hidroxilas, e os grupos alifáticos substituídos ou não substituídos, com a condição de que, pelo menos, um dentre R3, R4 e Rs é um grupo alifático que compreende entre 1 e 40 carbonos.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o grupo alifãtico, é escolhido dentre grupos alquila, grupos alquenila, grupos hidroxil alquila, grupos -RsOR7, grupos -R6CHO, e grupos -R6COR/, onde R6 e R7 são independentemente escolhidos a partir de grupos alifáticos.

30. Método, de acordo com a reivindicação 28, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a base de amina, é uma poliamina e, pelo menos, o grupo alifãtico é escolhido dentre grupos amina alifáticos primário, secundário ou terciário.

31. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a amina, ê escolhido dentre R8R9NH, onde Rs e R9 são independentemente escolhidos a partir de Ci e Cs; R10NRU2 e R102NR11, onde R10 é um ácido graxo e R11 é escolhido dentre um átomo de hidrogênio, grupos alquila e grupos polioxialquileno; R82NOH, (HOR9)2NR8 e N(R9OH)3, onde R8 e R9 são independenteraente escolhidos a partir de as porções de hidrocarbonetos Ci e C6; poliaminas com a fórmula geral R12R13NR14NR1SR1S, onde R14 é escolhido dentre grupos alquila substituídos ou não substituídos, grupos éteres substituídos e não substituídos e grupos poliéter substituídos ou não substituídos, e R12, R13, R15 e R16 são cada um ligados a um átomo de nitrogênio e são independentemente escolhidos a partir de um átomo de hidrogênio, ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos, grupos hidroxil alquila, grupos polioxialquileno e alquilas de C3 a C40.

32. Método, de acordo cora a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a amina, é escolhido dentre dimetilamina; dietilamina; trimetilamina,-trietilamina; N-Coco-N,N-dimetil amina; Bis-{2-dimetilaminoetil)éter; polioxialquilenodiaminas; aminas alquila de sebo etoxiladas; (C2H5)2NOH; (HOC2H4) 2NCH3 e N(C2H4OH) 3 .

33. Método, de acordo com a reivindicação 32, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a amina é escolhido dentre N,N'N'-polioxietileno(15)-N-seboalquila-1,3-diaminopropano, polioxipropilenodiamina e N,N’-bis(2-propil)polioxipropilenodiamina.

34. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o ácido, é um ácido carboxílico e a base é uma dialquilamina.

35. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o fluido é formulado com, pelo menos, um composto adicional escolhido dentre não emulsificantes, agentes viscosificantes, tensoativos, aditivos de estabilização de argila, aditivos de degradação de biopolímero, aditivos de controle de perda de fluido e estabilizadores de alta temperatura.