IT201600099353A1

IT201600099353A1 - Modificatore di reologia per fluidi per trattamenti sotterranei

Info

Publication number: IT201600099353A1
Application number: IT102016000099353A
Authority: IT
Inventors: Luigi Merli; Erik Gallo; Pierangelo Pirovano; Giovanni Floridi; Bassi Giuseppe Li
Original assignee: Lamberti Spa
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-04-05
Also published as: US10988660B2; CA3039496A1; US20200024501A1; WO2018065415A1

Description

MODIFICATORE DI REOLOGIA PER FLUIDI PER TRATTAMENTI SOTTERRANEI

SETTORE TECNICO

La presente invenzione riguarda un modificatore di reologia e al suo uso come addensante in fluidi per trattamenti sotterranei a base olio; più in particolare, il modificatore di reologia è una sospensione acquosa di una piromellitammide.

STATO DELL’ARTE

Nelle operazioni connesse allo sviluppo, al completamento, e alla produzione di giacimenti di idrocarburi naturali vengono utilizzati vari tipi di fluidi per trattamenti sotterranei, come, ad esempio, i fluidi di perforazione.

Questi fluidi possono essere classificati in base ai liquidi che li compongono. I fluidi a base acqua contengono particelle solide in sospensione in acqua o in salamoia. Invece i fluidi a base olio contengono particelle solide in sospensione in una fase continua di olio.

I fluidi a base olio possono essere sia a base di solo olio che emulsioni di acqua-in-olio, chiamate anche emulsioni inverse. Le emulsioni inverse hanno la fase olio come fase continua e un fluido almeno parzialmente immiscibile nella fase oleosa (di solito un fluido a base acquosa) come fase discontinua.

Le emulsioni inverse sono preferite come fluidi di perforazione quando la formazione è molto sensibile all'acqua e di solito hanno una maggiore resistenza termica e garantiscono una migliore lubrificazione delle aste e delle teste di perforazione, un panello di filtrazione più sottile e una maggiore stabilità del pozzo.

Le proprietà dei fluidi a base olio possono essere migliorate aggiungendo alcuni additivi specifici. Tali additivi possono includere, ad esempio, emulsionanti, agenti appesantenti, agenti per il controllo della perdita di filtrato, modificatori di reologia (addensanti o gelificanti) e alcali.

Solitamente, i fluidi a base di olio vengono resi più viscosi mediante aggiunta di uno o più modificatori di reologia che dovrebbero essere in grado di controllare la reologia del fluido in tutto l’intervallo di temperature di lavoro, di concentrazioni, di quantità di solidi e di velocità di taglio (shear) applicata. Una funzione tipica dei modificatori reologici è infatti sospendere i detriti, in particolare quando il fluido è a riposo.

Molti modificatori di reologia per fluidi a base di olio sono noti nell’arte, tipicamente argille organofile, diversi tipi di polimeri, derivati di acidi grassi o di acidi dimeri.

In WO 2013/040718 e WO 2014/043819 sono descritti dei modificatori di reologia particolarmente adatti, con eccellenti capacità di addensamento e un buon comportamento reologico a differenti temperature. Questi modificatori di reologia sono utili in varie applicazioni sotterranee dove sono necessari fluidi a base di olio.

In particolare, WO 2013/040718 descrive un fluido per trattamenti sotterranei che comprende un fluido base, ad esempio un fluido a base di idrocarburi, e una piromellitammide, come addensante. La piromellitammide ha formula generale I:

in cui ciascuno di R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7e R8è idrogeno o un gruppo organico.

WO 2014/043819 descrive un fluido per trattamenti sotterranei comprendente un fluido base, ad esempio un fluido di base di idrocarburi, un addensante, e un agente di rinforzo per gel. L’addensante ha un core aromatico, contenente uno o più anelli aromatici e due o più gruppi ammidici distribuiti intorno al core aromatico. Ognuno dei due o più gruppi ammidici contiene uno o più gruppi organici. Un esempio tipico di questi addensanti è una piromellitammide.

Purtroppo, le piromellitammidi sono solidi gommosi molto appiccicosi, estremamente difficili da manipolare, sciogliere/disperdere e dosare. In particolare, sciogliere questi solidi nella fase oleosa dei fluidi per trattamenti sotterranei, che solitamente contengono elevate quantità di solidi indisciolti, in maniera efficiente e rapida è particolarmente laborioso, quasi impossibile. Di conseguenza la presa di viscosità del fluido è abbastanza lenta, con conseguente spreco di tempo e/o problemi di dosaggio.

In WO 2013/040718, il Richiedente suggerisce di fornire le piromellitammidi in sospensione in un liquido appropriato, per esempio un liquido inerte come un glicole, come il glicole etilenico. Purtroppo, queste sospensioni, anche in presenza di un sospensivante, non sono molto stabili e danno separazioni di fase quando vengono conservate senza essere sottoposte ad agitazione o ricircolo. Questo rende difficile il dosaggio, ancora di più che con la piromellitamide solida.

Avere a disposizione composizioni stabili che contengano queste piromellitammidi e disporre di metodi di utilizzo di tali composizioni che permettano di addensare rapidamente ed efficacemente i fluidi per trattamenti sotterranei a base olio sarebbe un netto miglioramento.

Abbiamo ora trovato che sospensioni comprendenti una piromellitammide, un solvente anfifilico, un addensante per sistemi acquosi e acqua possono essere rapidamente disciolti in fluidi per trattamenti sotterranei a base olio. Queste sospensioni sono stabili per un lungo periodo senza separazioni di fase e possono essere facilmente manipolate, trasportate e dosate. Inoltre, possono avere un elevato contenuto di sostanza attiva (fino al 50% in peso), cosa che permette di evitare il trasporto di grandi quantità di materiali inerti.

Queste sospensioni di piromellitammidi mostrano eccellenti proprietà come modificatori della reologia quando vengono utilizzati in fluidi per trattamenti sotterranei a base olio, essendo in grado di garantire una stabilità ottimale dei fluidi anche in presenza di elevate quantità di solidi/ contaminanti e alle alte temperature che si incontrano nei trattamenti sotterranei, per esempio durante la perforazione di pozzi petroliferi.

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

E' quindi un oggetto fondamentale della presente invenzione, una sospensione comprendente:

a) da 10 a 50 % in peso, preferibilmente da 12 a 35 % in peso, di una piromellitammide di formula I:

in cui R1, R2, R3e R4sono, indipendentemente l'uno dall'altro, una catena alchilica C4-C24lineare o ramificata e R5, R6, R7e R8sono, indipendentemente l'uno dall'altro, idrogeno o una catena alchilica C4-C24lineare o ramificata;

b) da 20 a 65 % in peso, preferibilmente da 30 a 50 % in peso, di un solvente anfifilico;

c) da 0 a 10 % in peso, preferibilmente da 5 a 10 % in peso, di un sale inorganico solubile in acqua;

d) dal 0,05 al 5% in peso, preferibilmente da 0,3 al 3% in peso, di un addensante per sistemi acquosi;

e) da 10 a 50 % in peso, preferibilmente da 15 a 30 % in peso, di acqua. In una forma di realizzazione, la presente invenzione fornisce un fluido per trattamenti sotterranei a base olio comprendente una fase oleosa e detta sospensione, come modificatore di reologia.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del settore dalla lettura della descrizione delle forme di realizzazione preferite che segue.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Preferibilmente, in formula I, R1, R2, R3e R4sono, indipendentemente l'uno dall'altro, una catena alchilica C6-C14lineare o ramificata e R5, R6, R7e R8sono, indipendentemente l'uno dall'altro, idrogeno oppure una catena alchilica C6-C14lineare o ramificata.

Più preferibilmente, in formula I, R1, R2, R3e R4sono, indipendentemente l'uno dall'altro, una catena alchilica C6-C10lineare o ramificata e R5, R6, R7e R8sono, indipendentemente l'uno dall'altro, idrogeno oppure una catena alchilica C6-C10lineare o ramificata.

In una ulteriore forma di realizzazione preferita, R1, R2, R3e R4sono identici e sono una catena alchilica C6-C10lineare o ramificata e R5, R6, R7e R8sono tutti idrogeno.

In una forma di realizzazione particolarmente preferita, R1, R2, R3e R4sono identici e sono una catena alchilica C6-C10lineare e R5, R6, R7e R8sono tutti idrogeno.

Le piromellitammidi di formula I secondo l'invenzione possono essere preparate secondo le procedure note nell'arte. Ad esempio, la sintesi di piromellitammidi adatte può essere effettuata in due fasi, come descritto in WO 2013/040718,: i) preparando l'intermedio tetracloruro di benzene-1,2,4,5-tetracarbonile e ii) facendolo reagire con una (di) alchilammina C4-C24adatta.

Con l’espressione “solvente anfifilico” si intende un solvente avente un gruppo polare, solubile in acqua, legato a una catena idrocarburica non polare. I solventi anfifilici sono additivi utilizzati nel settore petrolifero con la definizione di “mutual solvent”. Essi sono solubili nei fluidi di trattamento sia a base olio che a base acqua che acidi, in cui essi sono utilizzati normalmente per la rimozione di depositi di idrocarburi pesanti, per controllare la bagnabilità delle superfici di contatto prima, durante o dopo un trattamento, e per prevenire la formazione di o per rompere emulsioni. In qualche forma di realizzazione, il solvente anfifilico può essere praticamente completamente solubile in ogni fase, mentre in altre forme di realizzazione, un basso grado di solubilizzazione può essere preferibile.

Esempi illustrativi di solventi anfifilici includono alcoli C1-C6lineari o ramificati come metanolo, 2-propanolo, n-butanolo e iso-butanolo; glicoli e poliglicoli, come glicole monoetilenico, glicole monopropilenico, glicole dietilenico, glicole dipropilenico, glicole trietilenico, glicole tripropilenico e glicoli superiori; glicol eteri come 2-metossietanolo, 2-propossietanolo, 2-etossietanolo, glicol etilenico monobutil etere, glicol propilenico monobutil etere, dietilen glicol monometil etere, dipropilen glicol monometil etere, dietilen glicol monoetil etere, dipropilen glicol monoetil etere, dietilen glicol monobutil etere, dipropilen glicol monobutil etere, trietilen glicol monoetil etere, trietilen glicol monobutil etere, tripropilen glicol monobutil etere e simili; polioli, come glicerina, diglicerina, poliglicerina, pentaeritrite, dipentaeritrite, trimetilol propano, ditrimetilol propano; vari esteri, come lattato di etile, propilen carbonato, butilen carbonato; chetoni solubili in acqua/olio; acetali; chetali; pirrolidoni; e loro miscele. Preferibilmente, il solvente anfifilico è scelto all’interno del gruppo che consiste di alcoli C1-C6lineari o ramificati, glicoli, poliglicoli, glicol eteri, polioli e loro miscele.

Esempi specifici di solventi anfifilici preferiti sono il glicole monoetilenico, glicole dietilenico, glicole monopropilenico, glicerina, pentaeritrite, trimetilol propano, glicole etilenico monobutil etere, dietilen glicole monobutil etere, trietilen glicole monobutil etere e loro miscele.

Esempi di sali inorganici solubili in acqua, adatti per la preparazione della sospensione sono: cloruro di sodio, cloruro di potassio, cloruro di calcio, cloruro di ammonio, bromuro di sodio, bromuro di calcio, bromuro di zinco, formiato di sodio, formiato di potassio, formiato di cesio, acetato di sodio, acetato di potassio, acetato di calcio, acetato di ammonio, bromuro di ammonio, nitrato di sodio, nitrato di potassio, nitrato di ammonio, nitrato di calcio, bicarbonato di sodio, bicarbonato di potassio, bicarbonato di ammonio, carbonato di sodio, carbonato di potassio, solfato di sodio, solfato di potassio, solfato di ammonio e loro miscele.

Bicarbonato di sodio, bicarbonato di potassio e bicarbonato di ammonio sono i sali inorganici solubili in acqua preferiti.

L’addensante per sistemi acquosi adatto alla preparazione della sospensione della invenzione può essere scelto tra addensanti per sistemi acquosi inorganici o organici comunemente usati nel settore.

Addensanti organici adatti può sono polimeri solubili in acqua naturali, semisintetici e sintetici, noti agli esperti del settore, e loro miscele.

I polimeri solubili in acqua naturali e semisintetici, che possono essere utilizzati per la realizzazione della presente invenzione, sono, per esempio, gomme naturali e loro derivati. Esempi specifici includono: alginati; derivati della cellulosa, quali carbossimetil cellulosa e idrossialchil cellulosa; amido e derivati, come carbossimetil amido; gomme di galattomannani e loro derivati, come gomma guar e derivati di gomma guar, ad esempio carbossimetil guar e idrossipropil guar; xiloglucani e derivati di xiloglucani, come la gomma di tamarindo e i suoi derivati; gomma di xantano, gomma arabica, gomma adragante, e loro miscele. Secondo la presente invenzione, l’addensante per sistemi acquosi organico può anche essere un polimero solubile in acqua sintetico, preferibilmente un prodotto di polimerizzazione di almeno un monomero etilenicamente insaturo. Preferibilmente, il polimero sintetico è un prodotto di polimerizzazione di un monomero anionico etilenicamente insaturo e/o di un monomero non-ionico etilenicamente insaturo, eventualmente in presenza di un agente reticolante.

Il monomero anionico può essere scelto fra gli acidi mono- o dicarbossilici etilenicamente insaturi o i loro sali o le loro anidridi, quali acido acrilico, acido metacrilico, acido itaconico, acido crotonico, acido maleico, acido fumarico; fra gli acidi solfonici o i loro sali, quali acido 2-acrilammido-2-metil propansolfonico (AMPS), acido vinilsolfonico; e loro miscele. Preferibilmente, il monomero anionico è scelto tra acido acrilico, acido 2-acrilammido-2-metil propansolfonico (AMPS) e loro miscele.

Monomeri non ionici adatti comprendono ammidi etilenicamente insature; esteri alchilici C1-C6dell’acido (met)acrilico, sostituiti o non sostituiti con gruppi idrossilici o amminici; alcoli etilenicamente insaturi e loro esteri; stirene e stireni sostituiti; monomeri vinilici. Esempi specifici sono acrilammide, metacrilammide, N-alchil acrilammide, N-vinil pirrolidone, acrilato di metile, acrilato di etile, 2-etilesil acrilato, n-propil acrilato, idrossietil (met)acrilato, idrossipropil (met)acrilato, alcool vinilico, vinil acetato, e simili.

Addensanti per sistemi acquosi inorganici adatti sono, per esempio, silici addensanti e argille rigonfianti in acqua, sia naturali che sintetiche.

Esempi di silici addensanti includono la serie Aerosil® T di Degussa o la serie CAB-O-SIL® di Cabot Corporation.

Esempi di argille rigonfianti naturali adatte sono le argille rigonfianti della famiglia delle smectiti, una ben nota famiglia di minerali argillosi a tre strati contenenti uno strato centrale di ottaedri di allumina o magnesia inseriti tra due strati di tetraedri di silice e hanno una formula ideale basata su quella di una pirofillite, modificata tramite la sostituzione di alcuni ioni quali Al<+3>, Si<+4>o Mg<+2>con cationi di valenza minore dando origine, così, a una carica anionica complessiva al reticolo cristallino.

Le argille rigonfianti della famiglia delle smectiti comprendono le montmorilloniti, che a loro volta comprendono bentonite, beidellite, nontronite, saponite, stevensite e ectorite.

Per la realizzazione della presente invenzione, la bentonite è l’argilla rigonfiante naturale preferita; la bentonite di sodio è particolarmente preferita.

Esempi di argille rigonfianti in acqua sintetiche, adatte alla realizzazione della presente invenzione, appartengono alla serie LAPONITE® di BYK. In una forma di realizzazione preferita, la sospensione dell'invenzione comprende anche:

f) da 0,1 a 10 % in peso, preferibilmente da 0,5 a 6 % in peso, di un tensioattivo.

Il tensioattivo può essere un tensioattivo anionico, cationico, non-ionico, anfolitico, e loro miscele.

Per esempio, sono tensioattivi adatti, emulsionanti e disperdenti nonionici, come:

alcoli alifatici, saturi e insaturi, poliacossilati, preferibilmente polietossilati, aventi da 8 a 24 atomi di carbonio, derivanti dai corrispondenti acidi grassi o da prodotti petrolchimici, e aventi un grado di alcossilazione (etossilazione) medio compreso tra 1 e 100, preferibilmente tra 4 e 40;

arilalchilfenoli polialcossilati, preferibilmente polietossilati, come, ad esempio, tristirilfenolo polialcossilato con un grado di alcossilazione (etossilazione) medio compreso tra 8 e 80, preferibilmente tra 16 e 40;

alchilfenoli polialcossilati, preferibilmente polietossilati, aventi uno o più radicali alchilici, come, ad esempio, nonilfenolo o tri-sec-butil fenolo polialcossilati, con un grado di alcossilazione (etossilazione) medio compreso tra 2 e 40, preferibilmente tra 4 e 20;

idrossi-acidi grassi o gliceridi di idrossi-acidi grassi polialcossilati, preferibilmente polietossilati, ad esempio olio di ricino polialcossilato, con un grado di alcossilazione (etossilazione) medio compreso tra 10 e 80;

esteri di sorbitano o sorbitolo con acidi grassi o esteri di sorbitano o sorbitolo con acidi grassi polialcossilati, preferibilmente polietossilati; ammine polialcossilate, preferibilmente polietossilate;

copolimeri da ossidi di alchilene a due o tre blocchi, per esempio da ossido di etilene e ossido di propilene, aventi peso molecolare medio compreso tra 200 e 8000 g/mol, preferibilmente tra 1000 e 4000 g/mol

alchilpoliglicosidi o alchilpoliglicosidi polialcossilati, preferibilmente polietossilati.

Anche i tensioattivi anionici sono adatti, ad esempio:

sali di metalli alcalini e alcalino-terrosi di tensioattivi polialcossilati, preferibilmente polietossilati, modificati ionicamente, ad esempio mediante trasformazione della funzione terminale ossidrilica della catena di ossido di alchilene in un estere solforico o fosforico;

sali di metalli alcalini e alcalino-terrosi di acidi alchilaril solfonici aventi una catena lineare o ramificata;

sali di metalli alcalini e alcalino-terrosi di esteri solforici o fosforici di alcoli alifatici C8-C24saturi e insaturi;

sali di metalli alcalini e alcalino-terrosi di solfonati di alfa-olefine C8-C24;

sali di metalli alcalini e alcalino-terrosi di acidi paraffin-solfonici e acidi paraffin-solfonici clorurati;

polielettroliti, come ligninsolfonati, condensati naftalene solfonato/ formaldeide, polistireni solfonati e polimeri insaturi o aromatici solfonati;

esteri anionici di alchil poliglicosidi, come quelli descritti in WO 2010/100039, ad esempio alchil poliglucoside solfosuccinato o citrato; sali dell'acido solfosuccinico, che sono esterificati una o due volte con alcoli alifatici lineari o ramificati, cicloalifatici e/o aromatici, o solfosuccinati che sono esterificati una o due volte con addotti tra (poli)alchilen ossidi e alcoli.

Esempi di tensioattivi cationici e anfolitici sono sali di ammonio quaternari, aminoacidi alchilici e tensioattivi anfoteri a base di betaine o imidazoline. In una forma di realizzazione preferita, il tensioattivo è un tensioattivo nonionico. Tensioattivi nonionici preferiti sono, per esempio, alcoli alifatici saturi e insaturi, poliacossilati, preferibilmente polietossilati, aventi da 8 a 24 atomi di carbonio, e con un grado di alcossilazione (etossilazione) medio compreso tra 1 e 100, preferibilmente tra 4 e 40; esteri di sorbitano o sorbitolo con acidi grassi o esteri di sorbitano o sorbitolo con acidi grassi polialcossilati, preferibilmente polietossilati; alchilpoliglicosidi o alchilpoliglicosidi polialcossilati, preferibilmente polietossilati; e loro miscele.

I tensioattivi nonionici più preferiti sono: esteri di sorbitano o sorbitolo con acidi grassi o esteri di sorbitano o sorbitolo con acidi grassi polialcossilati, preferibilmente polietossilati.

La sospensione dell’invenzione può essere preparata dissolvendo in acqua prima il sale c), il solvente anfifilico b), il tensioattivo opzionale f) e altri additivi (se presenti), quindi disperdendo nella soluzione la piromellitammide di formula I a) e, successivamente, aggiungendo l'addensante per sistemi acquosi d). Eventualmente, il tensioattivo f) e gli altri additivi possono essere aggiunti alla fine della procedura. La miscela così ottenuta viene agitata con minimo sforzo di taglio, preferibilmente appena viene aggiunta la piromellitammide. Si è trovato che minore è lo sforzo di taglio del miscelatore, più alto è il contenuto di solidi a cui si può arrivare. Si può impiegare qualsiasi miscelatore in grado di produrre un basso sforzo di taglio.

Normalmente, la sospensione dell'invenzione ha una viscosità Brookfield RV®, a 25 ° C e 100 rpm, inferiore a 3.000 mPa*s.

È importante notare che le sospensioni della presente invenzione hanno bassa viscosità e un alto contenuto di solidi. Sono anche stabili e caratterizzate da una prolungata “shelf life”.

La sospensione di piromellitammide sopra descritta può essere utilizzata per preparare fluidi per trattamenti sotterranei comprendenti una fase oleosa continua.

Il fluido per trattamenti sotterranei a base olio della presente invenzione comprende una fase oleosa e da 0,2 a 5,0 % peso/volume, preferibilmente da 0,5 a 4,0 % peso/volume, di sospensione.

La fase olio usata fluidi per trattamenti sotterranei della presente invenzione può comprendere qualsiasi olio adatto per l'uso in fluidi a base olio.

La fase olio può derivare da una fonte naturale o sintetica. Esempi di fase olio adatta includono, senza limitazioni, gasolio, oli di paraffina, oli minerali, oli minerali a bassa tossicità, olefine, esteri, ammidi, ammine, oli sintetici come poliolefine, eteri, acetali, dialchil carbonati, idrocarburi e loro combinazioni.

Le fasi olio preferiti sono oli di paraffina, oli minerali a bassa tossicità, gasolio, oli minerali, poliolefine, olefine e loro miscele.

I fattori che determinano quale fase olio sarà utilizzata in una particolare applicazione, includono ma non sono limitati a, costo, prestazioni, compatibilità ambientale, profilo tossicologico e disponibilità.

Il fluido per trattamenti sotterranei a base olio della presente invenzione può comprendere anche una fase acquosa interna che è almeno parzialmente immiscibile nella fase olio per ottenere una emulsione acqua-in-olio (inversa).

La concentrazione della fase olio nell’emulsione acqua-in-olio deve essere sufficiente in modo da formare una emulsione inversa e può essere inferiore a circa il 90 % del volume totale dell'emulsione inversa (% vol.).

In una forma di realizzazione, la quantità di fase olio è da circa 20 a circa 85 % vol., preferibilmente da circa 50 a circa 85 vol. % rispetto al volume totale dell'emulsione inversa.

In un'altra forma di realizzazione, emulsioni inverse a elevato rapporto di fase interna, ovvero sistemi con un maggiore volume di fase acquosa interna (>50 % in volume), sono preferite per ridurre significativamente la fase oleosa, con i suoi costi e i suoi problemi ambientali dovuti alle possibili contaminazioni e allo smaltimento dei rifiuti.

Esempi di fasi acquose, adatte alla preparazione dei fluidi basati su emulsioni acqua-in-olio dell’invenzione, includono acqua dolce, acqua di mare, acqua salata e salamoie (ad esempio acque saline sature), glicerina, glicoli, poliglicol ammine, polioli e loro derivati, che sono parzialmente immiscibile nel fluido oleoso, e loro combinazioni.

Le salamoie adatte possono includere soluzioni saline pesanti.

Le soluzioni saline pesanti, ai fini di questa applicazione, includono salamoie con vari sali a concentrazioni variabili, che possono essere utilizzate rendere più denso un fluido; generalmente l'uso di agenti di appesantenti serve a dare la densità desiderata al fluido.

Barite, carbonato di calcio, dolomite, ilmenite, ematite, marmo macinato, calcare e loro miscele sono esempi di agenti appesantenti adatti.

Le salamoie contengono generalmente sali solubili in acqua.

Sali solubili in acqua adatti sono, ad esempio, cloruro di sodio, cloruro di calcio, bromuro di calcio, bromuro di zinco, formiato di sodio, formiato di potassio, acetato di sodio, acetato di potassio, acetato di calcio, acetato di ammonio, cloruro di ammonio, bromuro di ammonio, nitrato di sodio, nitrato di potassio, nitrato di ammonio, nitrato di calcio, carbonato di sodio, carbonato di potassio, bicarbonato di sodio, bicarbonato di potassio, bicarbonato di ammonio e loro miscele.

La fase acquosa viene scelta tenendo conto di diversi fattori, tra cui costo, profilo ambientale e tossicità, densità, disponibilità, e quale fase olio è stata scelta. Un altro fattore che può essere considerato è la applicazione specifica del fluido.

Ad esempio, se l'applicazione richiede una emulsione pesante, è possibile scegliere una salamoia a base di bromuro di zinco.

I fluidi per trattamenti sotterranei dell'invenzione possono inoltre comprendere additivi convenzionali quali: emulsionanti, umettanti, riduttori di filtrato, disperdenti, lubrificanti, antiossidanti, inibitori di corrosione, inibitori di incrostazioni, antischiuma, biocidi, modificatori del pH, e simili.

Tali fluidi, in particolare, contengono almeno un riduttore di filtrato scelto preferibilmente tra gilsonite, lignite organofila, tannini organofili, polimeri sintetici, acidi grassi policarbossilici e loro miscele.

In alcune applicazioni, i fluidi possono includere particelle come materiale di sostegno (proppant) o ghiaia.

I fluidi per trattamenti sotterranei a base olio della invenzione possono essere adatti per l'uso in una grande varietà di applicazioni sotterranee in cui si utilizzano fluidi a base olio; queste applicazioni includono operazioni di perforazione, completamento, stimolazione (come fratturazione) e “work-over”, trattamenti per il controllo della sabbia, come il “gravel

packing”, “spotting”, manutenzione e riattivazione.

Per meglio illustrare l'invenzione, vengono riportati i seguenti esempi che

mostrano la preparazione di differenti sospensioni di piromelliatammidi e il

loro effetto in fluidi per trattamenti sotterranei a base olio.

ESEMPI

Esempi 1-3

Sono state preparate tre sospensioni acquose secondo l'invenzione,

utilizzando gli ingredienti riportati in Tabella 1.

Tabella 1

Ingredienti (g) Esempio 1 Esempio 2 Esempio 3

Glicole Monoetilenico - 21 -Glicerina - 8.5 15

Dietilen Glicole 44 5.7 27

Gomma di Xantano 0.8 0.8 0.4

Bicarbonato di Sodio 5,2 4 10

Sorbilene O 4 2 -Sorbilene L - 1 2

KCl - - 4.2

Piromellitammide 23 30 15

Acqua 23 27 26.4

Come piromellitammide di formula I, è stata usata utilizzata la

N,N',N'',N'''-1,2,4,5-tetra-n-ottil piromellitammide, preparata secondo

l'Esempio TO di WO 2013/040718.

Sorbilene O è un sorbitan monooleato 20 EO (polisorbato-80) e Sorbilene

L è un sorbitan monolaurato 20 EO (polisorbato-20). Entrambi sono

commercializzati da Lamberti S.p.A.

Le sospensioni sono state preparate secondo la seguente procedura: sciogliere i sali in acqua;

aggiungere i solventi anfifilici e agitare;

separare la soluzione in due aliquote equivalenti (B1 e B2); disperdere le scaglie di piromellitammide in B1 con un agitatore Silverson, fino a quando le scaglie non sono ridotte a polvere fine; sciogliere la gomma di xantano in B2;

versare gradualmente sotto agitazione B2 in B1 o viceversa; aggiungere i tensioattivi sotto agitazione;

La viscosità Brookfield RV® delle sospensioni degli Esempi 1-3 è stata determinata a 100 rpm e 25 °C. La Tabella 2 riporta i risultati in mPa*s. Tabella 2

Viscosità

Esempio 1 2004

Esempio 2 1845

Esempio 3 2184

Dopo 3 mesi a temperatura ambiente, le tre sospensioni erano ancora dispersioni omogenee, senza alcuna sedimentazione o separazione di fasi liquide.

Prove Applicative

La sospensione dell'Esempio 1 è stato usata per valutare le prestazioni viscosizzanti su fanghi di perforazione a base olio.

Sono stati preparati 2 fanghi di perforazione secondo l'invenzione (MUD 2 e MUD 4), utilizzando un miscelatore Silverson e gli ingredienti riportati in Tabella 3. I fanghi sono stati preparati aggiungendo gli ingredienti

nell'ordine di apparizione in Tabella.

Due fanghi comparativi (MUD 1 e MUD 3) sono stati preparati con Emulam

V-Plus, un modificatore di reologia commerciale (organobentonite,

commercializzato da Lamberti USA).

Per la preparazione dei fanghi, sono stati utilizzati i prodotti commerciali

riportati qui di seguito:

• Emulam PE, emulsionante, commercializzato da Lamberti USA;

• Pliolite DF01, riduttore di filtrato a base di un copolimero stirene-

acrilato, commercializzato da Eliokem USA.

Tabella 3

Ingredienti (g) MUD 1* MUD 2 MUD 3* MUD 4

Diesel 256 256 190 190

Emulam V-Plus 4,5 - 3,5 -Esempio 1 - 2 - 2,5

Calce 8 8 8 8

Emulam PE 6 6 8 8

Salamoia 25% CaCl2 32,8 32,8 126,6 126,6

Pliolite DF01 - - 3,5 3,5

Barite 79,8 79,8 190 190

* Comparativo

Le proprietà reologiche sono stati determinate prima (BHR) e dopo (AHR)

trattamento in un forno a rulli per sedici ore a 120 °C, secondo la norma

ISO 10416-2002, par. 25.8. La stabilità elettrica (ES) è stata determinata

dopo trattamento in un forno a rulli per sedici ore a 120 °C (AHR). Le

condizioni sperimentali sono descritte nella norma ISO 10416-2002, par 25.10. Le determinazioni sono state eseguite utilizzando un viscosimetro

OFITE mod. 800 8-Speed. I risultati sono riportati in Tabella 4.

Tabella 4

Mud 1* Mud 2 Mud 3* Mud 4 Unità

BHR AHR BHR AHR BHR AHR BHR AHR

Reologia 600 lb/100ft2** 25 29 36 58 50 58 45 35

300 lb/100ft2** 13 15 23 48 34 35 30 25 200 lb/100ft2** 9 10 19 34 28 27 24 15 100 lb/100ft2** 7 7 27 24 21 18 17 10 6 lb/100ft2** 3 4 14 10 11 8 8 6 3 lb/100ft2** 3 4 6 8 9 7 7 5 10 sec Gel lb/100ft2** 3 4 5 11 11 8 8 6 10 min Gel lb/100ft2** 4 4 6 11 13 12 8 6 ES Volt - 2000 - 1102 - 736 - 988 * Comparativo

** 1 lb/100ft<2>= 0.479 Pa

I fanghi preparati con le sospensioni della presente invenzione mostrano

buone caratteristiche reologiche, anche dopo il trattamento termico,

comparabili con quelle ottenute da fanghi comprendenti un modificatore di

reologia dell’arte nota. Le buone prestazioni delle sospensioni sono

dimostrate anche dagli elevati valori di stabilità elettrica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Una sospensione comprendente: a) da 10 a 50 % in peso di una piromellitammide di formula I: in cui R1, R2, R3e R4sono, indipendentemente l'uno dall'altro, una catena alchilica C4-C24lineare o ramificata e R5, R6, R7e R8sono, indipendentemente l'uno dall'altro, idrogeno o una catena alchilica C4-C24lineare o ramificata; b) da 20 a 65 % in peso di un solvente anfifilico; c) da 0 a 10 % in peso di un sale inorganico solubile in acqua; d) dal 0,05 al 5% in peso di un addensante per sistemi acquosi; e) da 10 a 50 % in peso di acqua.
2) La sospensione della rivendicazione 1, comprendente: a) da 12 a 35 % in peso di detta piromellitammide di formula I; b) da 30 a 50 % in peso di un solvente anfifilico; c) da 5 a 10 % in peso di un sale inorganico solubile in acqua; d) da 0,3 al 3% in peso di un addensante per sistemi acquosi; e) da 15 a 30 % in peso di acqua.
3) La sospensione della rivendicazione 1, in cui, in formula I, R1, R2, R3e R4sono, indipendentemente l'uno dall'altro, una catena alchilica C6C14lineare o ramificata e R5, R6, R7e R8sono, indipendentemente l'uno dall'altro, idrogeno oppure una catena alchilica C6-C14lineare o ramificata.
4) La sospensione della rivendicazione 3, in cui, in formula I, R1, R2, R3e R4sono identici e sono una catena alchilica C6-C10lineare o ramificata e R5, R6, R7e R8sono tutti idrogeno.
5) La sospensione della rivendicazione 1, in cui detto solvente anfifilico è scelto all’interno del gruppo che consiste di alcoli C1-C6lineari o ramificati, glicoli, poliglicoli, glicol eteri, polioli e loro miscele 6) La sospensione della rivendicazione 1, comprendente ulteriormente: f) da 0,1 a 10 % in peso di un tensioattivo. 7) La sospensione della rivendicazione 6, in cui detto tensioattivo è un tensioattivo nonionico. 8) Un fluido per trattamenti sotterranei a base olio comprendente una fase oleosa e la sospensione della rivendicazione 1. 9) Il fluido per trattamenti sotterranei a base olio della rivendicazione 8), comprendente una fase oleosa and da 0,5 a 5,0 % peso/volume di detta sospensione.