MX2007016386A

MX2007016386A - Metodos y materiales para el aislamiento zonal.

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Publication number: MX2007016386A
Application number: MX2007016386A
Authority: MX
Inventors: Timothy Gareth John Jones; Christopher Alan Sawdon; Hemant Kumar Jethalal Ladva; Gary John Tustin
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-03-07
Also published as: WO2007003885A3; CN101253251A; EA200800185A1; GB2427630A; EA012679B1; CA2612121C; GB0513388D0; CN101253251B; US8122959B2; CA2612121A1; US20100065273A1; GB2427630B; WO2007003885A2

Abstract

La invencion se refiere al uso de uno o mas componentes liquidos reactivos solubles en agua capaces de polimerizarse o reticularse subsecuentemente para mejorar el aislamiento zonal y aliviar los impactos de grietas y fisuras en el recubrimiento de cemento alrededor de un pozo subterraneo terminado. Incluye las etapas de inyectar un fluido del pozo que porte el componente reactivo aditivo al pozo, inyectar una composicion de cemento en forma de una mezcla aguada en el pozo y dejar que el componente liquido reactivo pase a traves de cuando menos una de las interfaces entre el cemento y la formacion, el cemento y la masa filtrante, y la masa filtrante y la formacion antes de formar un solido con el componente de liquido reactivo que atraviese cuando menos una de las interfaces.

Description

MÉTODOS Y MATERIALES PARA EL AJSLAM1ENTQ ZONAL Campo de Ha Un vene ion Esta invención se refiere a procesos y materiales para mejorar el aislamiento zonal al usar materiales reactivos en una perforación de pozo y/o el proceso de aprestamiento. Antecedentes de la invención Las operaciones de perforación típicamente incluye el montar una punta de perforación en el extremo inferior de una tubería o vastago de perforación y que hacer rotar a la punta de la perforación contra el fondo del orificio para penetrar la formación , creando una perforación . Un fluido de perforación típicamente llamado como lodo de perforación puede circularse hacia abajo a través del tubo de perforación, hacia fuera de la punta de perforación , y otra vez hacia arriba a la superficie a través del anillo entre el tubo de perforación y la pared anular. El fluido de perforación tiene un número de propósitos que incluye el enfriamiento y la lubricación de la punta, portando las fracciones desde el orificio hasta la superficie y ejerciendo una presión hidrostática contra la pared del orifico para prevenir el flujo de fluidos desde la formación que lo rodea hacia la perforación. Un fluido de perforación puede ejercer una tensión mecánica indeseable sobre la roca que rodea al pozo y hasta puede dañar el depósito, aumentando la profundidad de una presión hidrostática actúa hacia fuera en la perforación , lo que puede causar daño mecánico a la formación y reducir la capacidad del pozo para producir aceite o gas. Los fluidos de perforación también pueden fracturar la formación , requiriendo la interrupción de la perforación con el fin de sellar la fractura. Por lo tanto es necesario estabilizar periódicamente la formación y asegurar la perforación. Después de que una sección de la perforación ha sido perforada, las operaciones de perforación se detienen o cesan para sellar la perforación de pozo usando un tramo de tubería en forma de envoltura o forro de la perforación del pozo. Los topes normalmente se llaman puntos de envoltura. En un punto de envoltura se bombea una composición tal como una mezcla aguada de cemento hidráulico en el espacio anular entre las paredes del pozo de perforación y el exterior del tramo de tubería dispuesto allí. La mezcla aguada de cemento se deja fraguar en el espacio anular formando una vaina anular de cemento impermeable sustancialmente endurecido. La vaina de cemento físicamente apoya y coloca la tubería en la perforación de pozo y adhiere el tubo a la perforación de pozo con lo cual se previene la migración indeseada de fluidos entre las zonas o formaciones penetradas por la perforación de pozo. Esta técnica bien establecida tiene varias desventajas que incluye una reducción en el diámetro de pozo después de que cada punto de envoltura y el alto costo de la misma envoltura. La debilidad más grande de los trabajos convencionales en cemento es el pobre enlace a la formación debido a la presencia de la masa de filírado del líquido de perforación en la pared de la perforación. Esío puede dar como resullado el flujo o migración de los fluidos de formación a lo largo de írayectorias débiles o microanillos en el espacio anular entre la envoltura y la formación. El documento USP 4,760,882 describe un método para perforar y cementar primariamente usando un lodo que coníiene un material polimérico que se convierte en cemento al coníacío con un iniciador y opcionalmeníe radiación . Los documeníos USP 4,768,593 y 4,547,298 y son similares pero requieren radiación para su fraguado. El documenío USP 4,760,882 proporciona una base úlil sobre el lodo para cemeníar y también una buena lisia de polímero de bajo peso molecular reactivos incluyendo polibutadienos (PBD) y sus derivados y el ageníe reliculantes que contiene cuando menos un doble enlace según se requiere para reticular el PED y otros polímeros. El documento USP 5,293,938 describe un méíodo para formar en una perforación de pozo un compueslo de esíado dual de un cemento hidráulico endurecido y un caucho sólido consistente de cemento hidráulico y un látex de caucho vulcanizable. El método bombea la mezcla en el lugar, permíle que el cemenlo se solidifique y luego provoca que el láíex vulcanice. La palenle norleamericana 5,945,387 Halliburlon se refiere a un íapón endurecible que combina un monómero soluble en agua con lálex de caucho usado previamenle. El monómero se polimeriza y el látex se vulcaniza a una masa altameníe plegable y durable. No se usan polímeros insolubles en agua reacíivos líquidos de bajo peso molecular ni cemento. Las pateníes norteamericanas 6,098,71 1 ; 6,234,251 y 6,330,917 describen métodos y composiciones relacionados. Las patentes de los Estados Unidos 4, 1 15,336 y 4,204,998 cubren una emulsión muy estable de agua en resina de poliéster insaturado que entonces se mezcla con cemenío. La mezcla se polimeriza y reíícula usando un monómero insaíurado como esíireno y se inicia por medio de por ejemplo peróxidos. La paíeníe de los Esíados Unidos 3,437,619 es una descripción anterior de un material compuesto de cemenío/polímero formado por medio de la polímerización/reíiculación de una resina de poliésíer con un monómero como eslireno mieníras que al mismo liempo se hidrala cemenlo íipo Poríland en la mezcla de resina de poliéster/mezcla monomérica: El cemento primero se mezcla en la fase líquida orgánica de poliéster y monómero insaturado. El iniciador una persal en polvo soluble en agua como persulfato de sodio, íambién se dispersa en la fase orgánica. Debido a su insolubilidad en el líquido orgánico el iniciador no inacliva la polimerización y la reliculación. La mezcla permanece siendo una pasta maniobrable duraníe un periodo. Sin embargo cuando se agrega agua, el iniciador se activa por medio de su disolución y tal vez su alto pH, provocando que las sustancias orgánicas empiecen a polimerizarse concurrentemente con la hidratación del cemenío. Por lo íanto exisfe la necesidad de procesos y de materiales que adicionalmeníe mejoren el aislamienío zonal de una perforación de un pozo. Breve Descripción de la invención La invención se refiere al uso de uno o más componentes líquidos reactivos capaces de la subsecuente polimerización o reticulación para formar un sólido o capas de maíerial sólido para mejorar el aislamiento zonal y aliviar los impactos de fracíuras y fisuras en la vaina de cemenío alrededor de un pozo subíerráneo compleíado. La invención incluye las etapas de inyectar un fluido a la perforación de pozo que porta el componente reaclivo o adilivo en la perforación del pozo, inyectar composición de cemenío en forma de una mezcla aguada en la perforación de pozo y dejar que ese componeníe líq uido reactivo pase a través de cuando menos una de las interfaces eníre el cemento y la formación , el cemento y la masa de filtrado, y la masa de filtro y la formación , antes de formar un sólido de ese componente líquido reaclivo que alraviese la cuando menos una de las interfaces . Preferentemenle las mezclas aguadas de cemenío se dejan fraguar cuando menos parcialmente antes de la solidificación de los componentes reactivos. La invención mejora el proceso de construcción del pozo al iníroducir uno o más líquidos reaclivos en un fluido para perforación de pozo . El fluido de pozo puede ser ya sea un fluido de tratamiento adaptado específicamente o alternaíivameníe la composición reactiva es un adiíivo al fluido de perforación y/o la mezcla aguada de cemenlo o cualquier espaciador inyectado en el pozo. Los aditivos cuando se polimeriza n o reticulan dan preferente enle un elastómero sólido o una capa elastomérica que se infiltra eníre cuando menos dos de enlre el cemento , la masa de filtrado residual y la formación. Pueden utiliza rse diferentes componentes reacíivos si se agregan al fluido de perforación o al cemenlo respectivamenie. La invención proporciona medios para puentear interfaces presentes en el anillo de un pozo perforado ya completado. Esas interfaces se cree que contribuyen a los problemas de aislamienlo zonal , las fugas y la transmisión entre zonas . El componente reactivo o bien migra por medio de procesos lales como infiltrado, difusión y similar en un transporte de masa verdadero a través de la interfaz en cuestión . Alternativamenle exislen componenles reactivos presentes en ambos materiales en la interfaz de tal forma que las subsecuenles reacciones establecen enlaces o uniones a través del mismo. El resultado del proceso puede ser una capa cua ndo menos continua de material sólido a través de la inlerfaz. Como el proceso tiene lugar en potencialmente muchos puntos a lo largo de la iníerfaz el resultado general es la creación de una barrera impermeable o cuando menos mejorada contra el flujo a lo la rgo de la interfaz. En una modalidad preferida el componente líquido reactivo sustancialmenle insoluble en agua conliene uno o más de enlre monómeros líquidos o monómero sólidos con un pu nió de fusión de 60°C o menos , un oligómero líquido reaclivo, un polímero líquido de bajo peso molecular reticulable reactivo con un peso molecula r promedio menor a aproximadamente 20,000 o cualquier mezcla de esos con una viscosidad suficientemente baja para fluir de forma adecuada para mezclarse en la mezcla aguada de cemento. El uso de su rfactantes en cualquiera de los fluidos de perforación de pozo, el fluido perforación y/o la mezcla aguada de cementos puede además mejorar varios procesos después de la aplicación incluyendo la humectación , la migración y la distribución del componente reactivo. El efecto benéfico de los surfacíantes puede mejorarse si contribuyen a la polimerización o reticulación al proporcionar por ejemplo cua ndo menos u n doble enlace capaz de realizar la reacción de polimerización o reticulación del componente líquido reactivo. Los mélodos y las composiciones de la presente invención pueden mejorarse adicionalmente por medio del uso de u n activador, iniciador, catalizador, agente vulcanizador o acelerador en el fluido del pozo perforado pa ra promover la polimerización o reticulación puede mejorarse adicionalmeníe por medio del caleníamienío a parlir de fuentes natu rales, esto es la temperatura del depósito o al aplicar una fuente de calor artificial dentro de la envoltura para caleníar el anillo del pozo desde adeníro. Esíos y oíros aspeólos de la invención se describen delalladamente en los siguientes ejemplos y los dibujos anexos. Breve Descripción de la Invención La invención se describirá ahora a manera de ejemplo solameníe , con referencia a los dibujos anexos, en los cuales: Las figu ras 1 A-1 C proporciona una ilusíración esq uemática de los aspecíos de la présenle invención; y La figura 2 es un diagrama que describe las etapas de acuerdo con la présenle invención . Descripción Detallada de ia invención La invención se refiere a un proceso para el sellado mejorado y el aislamienlo de zonas subterráneas penetradas por una perforación de pozo. La figura 1 muestra un esquema de nuestra invención para el aislamiento zonal mejorado al construir una membrana flexible en la pared del pozo y tener un enlace continuo entre un cemenlo nuevo, la masa de lodo alterada y la formación. En la figura 1A se muesíra una parle del recubrimienlo 1 1 que rodea al pozo 10. La vaina de cemento 12 colocada entre la envoltura 1 1 y la pared de la formación 13 se muestra incluyendo parches o capas residuales 14 de la masa de filtrado, la mayoría partes sólidas del fluido de perforación. Se muestra una capa superficial 131 de la formación 13 invadida por el fluido desde la perforación de pozo 1 durante la perforación o el aprestamiento. La figura 1 B muestra en mayor detalle las interfaces entre los materiales anteriores y el espacio anular entre la envoltura 1 1 y la formación 13 incluyendo componentes reactivos 15 agregados al fluido de perforación pero en una etapa ilustrada en la figura 1 B que forma una parte de la capa de pasta de filtrado 14 y que ha invadido parcialmente la formación 14. Como ya se dijo en una variante alternativa el fluido reactivo 15 puede ser inicialmenle un aditivo al cemento 12 o al cemenío 12 y el fluido de perforación/masa de filtrado 14. La figura 1 C muestra a mayor detalle la eíapa final de un proceso de acuerdo con un ejemplo de la invención en el cual los componeníes reactivos 15 forman capas sólidas 151 en los huecos y fisuras de los materiales 12 , 13, 14 y a íravés de sus iníerfaces. El proceso de esta invención se refiere y esíá iníegrado en las etapas del proceso general de perforación y aprestamiento de una perforación de pozo. Esas etapas que son un ejemplo relevante de la invención se ilustran en la figura 2 y se describen a continuación: Etapa 1 ) Perforación de un pozo a través de formaciones rocosas subíerráneas usando un fluido de perforación que contiene un líquido reactivo suslancialmenle insoluble en agua (RL1 ) que es capaz de la subsecuente polimerización o reticulación para formar un sólido. El filtrado del fluido de perforación en rocas permeables produce una pasía filtranle en la pa red del pozo que coníiene una concentración mayor de RL1 que es cuando menos parcialmente coalesceníe. El RL1 también se absorbe en la superficie y en los poros de las formaciones rocosas; Eíapa 2) Iníroducción en el pozo de una envolíura o un forro meíálico con una longiíud suficienle para cubrir el inlervalo de la roca expuesía; Etapa 3) Desplazamiento del fluido de perforación y bombeo en el anillo entre la envoltura o el filtro y la masa de filtro en la pared de la perforación de pozo, una composición de cemenío hidráulico a base de agua que contiene también un líquido reactivo disperso (RL2) que es capaz de una subsecuente polimerización o reticulación para formar un sólido, en donde RL2 puede ser igual a RL1 o diferenle pero que es capaz de copolimerización o reíiculación junto con RL1 ; Eíapa 4) Permilír que la composición de cemento hidráulico se seque cuando menos parcialmente; Etapa 5) Introducir el RL1 en la masa de filírado y hacer que se absorba en o sobre la formación rocosa, y el RL2 en el cemenlo, para relicular o polimerizar formando muchos enlaces o retículos entre RL1 y RL2 a través de una ¡nterfaz entre la masa de filtro y el cemento, creado un laberinlo de películas poliméricas a íravés del cemenlo y la masa de filtrado, ligado también a la formación. Las etapas anteriores y sus variaciones se describen a mayor detalle en las siguientes secciones de la descripción . En la eíapa 1 el fluido de perforación coníiene una dispersión de un líquido reaclivo RL1 que se encueníra en un eslado líquido a la temperatura del líquido fluido de perforación circulante. Este puede ser mayor que la lemperaíura superficial ambieníe. Por ejemplo se incluyen los maíeriales reactivos con un punto de fusión de aproximadamente 60°C. Duraníe la perforación usando el flujo de perforación que coníiene RL1 , algo del lodo se filtrara en la superficie de las formaciones rocosas permeables. Tanto los sólidos de lodo y el RL1 disperso se concentrarán en la superficie. Formando una masa de filtrado. El RL1 concenírado en los poros de la masa de filírado íenderá a coalescer y formar películas continuas que se infiltran a íravés de la masa . RL1 puede ser cualquier monómero líquido susíancialmeníe insoluble en agua, oligómero reacíivo o polímero de bajo peso molecular reacíivo o cualquier mezcla de eslos. Con bajo peso molecular se quiere decir un peso molecular promedio menor a aproximadameníe 20,000. RL1 puede contener uno o más monómeros líquidos tales como eslireno, divínilbenceno, fíalato de dialilo, ésleres líquidos de ácido acrílico o ácido metacrílico y alcoholes mono-, di- o trifuncionales o un mónomero de bajo punto de fusión tal como diciclopentadieno (punto de fusión aproximadamente 32°C). Los oligómeros o polímeros de bajo peso molecular líquidos generalmente presenlan mejores caracíerísticas de salud y seguridad en comparación con los monómeros, y por lo lanío se prefieren como cuando menos un componente principal de RL1 . En una modalidad preferida RL1 comprende un oligómero reactivo o polímero de bajo peso molecular de butadieno, más preferentemente caracterizado por cuando menos la miíad de los enlaces entre monómeros que son del tipo de adición 1 ,2. Esto proporciona una mayor reactividad de reticulación a íravés de los grupos de vinilo pendientes. La velocidad y el grado de reticulación pueden aumentarse al mezclar un monómero tal como estireno con el polímero líquido. Más prefereníemente un agente difuncional ial como divinilbenceno o fíalaío de dialilo se emplea como ageníe de reticulación reacíivo. Oíros líquidos reacíivos adecuados incluyen bajo copolímeros de bajo peso molecular de buladieno y estireno; y un copolímero líquido de etileno, propileno, y diciclopentadieno (DCPD) que contiene grupos insaíurados reacíivos residuales provislos por la agrupación de DCPD. Preferentemeníe el fluido de perforación conliene RL1 a una concenlración de eníre apro?imadamenle 3% y 50% en volumen de la fase líquida. En la etapa 1 el fluido de perforación preferentemeníe coníiene íambién uno o más surfacíanles capaces de adsorberse en las formaciones rocosas alrayendo así una película de RL1 a la superficie y hacia los poros de las formaciones permeables. Los surfactaníes pueden agregarse al fluido de perforación en un rango de 0.2 a 6.0 por cíenlo en peso de la fase orgánica dispersa. Algunos ejemplos de surfaclaníes adecuados se encuentran por ejemplo en la patente norteamericana 4,828 ,724 que se refiere a fluidos de perforación a base de agua que contienen aceite emulsificado que esíá diseñado para absorberse en las superficie rocosas usando aminas eíoxiladas, diaminas eloxiladas y surfacíaníes de amonio cualernarias como surfaclanles de humecíación de aceile. Por conveniencia el lérmino "humeclanle de aceile" se usa para que incluya la humeclación por medio del líquido insoluble en agua RL1 .

El o los surfaclantes pueden contener cuando menos un grupo hidrófobo a base de hidrocarburos que tenga de aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono y cuando menos un "grupo ancla" que sea un grupo de amina primaria, amina secundaría, amina terciaria o una amina cuaternaria. Estos son especialmente útiles para humeclar con aceite formaciones de silicio tales como arenisca y pizarra . Ejemplos incluyen mono- o dialquilamínas, mono o dialcanoil amídoaminas tales como las obtenidas por medio de la condensación polialquilenoamina, imidazolinas de alquilo o sales de cualquiera de ellas. Las sales de amonio mono- o dí-(alquilo) cualernarias largas y leciíina son agentes humecíaníes de aceite útiles para la arenisca y la pizarra. Los surfaclantes aniónicos son más efectivos para la humectación con aceite de formaciones ricas en calcio íales como piedra caliza , gis o anhidrilo. Otra vez el o los hidrófobos pueden ser cuando menos un grupo hidrocarbilo que tenga de aproximadamente 12 a aproximadamente 22 átomos de carbono. Los surfactantes deben contener cuando menos un grupo de ancla adsorbente que sea un grupo aniónico lal como carboxilato, sulfonato, mono-ester de sulfaío, fosfonaío, o éster de fosfato. El surfactante aniónico puede estar presente como una sal metálica alcalina o parcialmenle como una sal de metal alcalinotérreo Debe tenerse cuidado al formular fluidos a base de agua usando esos surfactaníes. Es necesario eviíar la humecíación con aceiíe del sulfato de bario o carbonato de calcio del fondo que pueda estar dispersado en el fluido de perforación, por ejemplo como agentes de carga. La humectación con aceiíe puede dar como resulíado indeseable coalescencia y separación de las parlículas. Para eviíar esto, se puede por ejemplo ajuslar la densidad del fluido de perforación con sales solubles en vez de con barita o carbonato de calcio. Especialmente se prefieren los surfactantes que son o se basan en esteres de ácidos grasos de cadena larga en donde el ácido graso de cadena larga íiene de entre aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono, y que el surfacíaníe o mezcla de surfactantes presente un balance hidrófilo-lipófilo (HLB) de cuando menos aproximadamente 7 como se define en la publicación el "Sistema HLB". Más preferentemente el HLV se encuentra en el rango de aproximadamente 8 a 19. Los ésíeres de ácido graso pueden ser ésleres polieíileno glicol (PEG) y esteres de copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno. También se incluyen los esteres de ácido graso de cadena larga de sorbilano. glicerol, poligliceroles, penlaeriíritol, azucares, trimetilolpropano y derivados de esos así como derivados etoxilados que presentan un HLB mayor en comparación con el del éster base. Se apreciará que hay o puede haber esteres de ácidos de ácidos grasos de cadena larga hidrolizables o muchos otros polioles y derivados de esos esteres que presenten el HLB deseado. Estos se incluyen dentro del alcance de esía invención. Ejemplos de surfactantes adecuados incluyen el monoéster formado de ácido oléico y un polieíilenglicol, el PEG que liene un peso molecular de 530 ( 12 moles de óxido de elileno). Esíe surfacíaníe présenla un HLB de aproximadamenle 1 3.4. Olro ejemplo es monoleato de sorbitano POE 20, conocido también como polisorbato 80 y el nombre comercial TWEEN 80. El POE 20 se refiere a una cadena de polioxietíleno injertado consistenle de 20 moles de óxido de eíileno. El TWEEN 80 presenta un HLB de aproximadamente 1 5. Ambos surfactantes se hidrolizan gradualmente en agua, la tasa depende de la temperatu ra. Por lo tanío cuando cemento rico en cal se bombea para que haga contacío con la masa de filtrado, el filtrado de cemento a lcalino provocará la hidrólisis gradual del su rfacía níe en la masa de filírado pa ra prod ucir el jabón de calcio del ácido g raso. La tasa de la hid rólisis que es mucho más lenta en el fluido de perforación al pH mucho menor q ue se emplea (por ejemplo pH de 9.5 c.f aproximadamente pH 13 para la cal) , y esto es generalmenle aceplable para las temperaluras y el tiempo en cuestión . Si se requiere puede emplearse una hidrólisis aun más lenla , los esíeres impedidos formados de los ácidos o alcoholes de ácidos grasos de cadena ramificada . El HLB efectivo de una mezcla surfactaníe puede calcularse como se explica en la gu ía ICI "The HLB System". Por ejemplo una mezcla de 70% de TWEEN 80 (H LB = 1 5) con 30% de SPAN 20 (monola urato de sorbiíano, H LB = 4.3) da como resu ltado un H LB para la mezcla de 1 1 .8. Así puede observarse q ue los surfacía ntes de componeníe individ ual íienen u n H LB menor a 7 siempre y cuando esíén balanceados por u no o más surfacíantes de H LB superior tal que el HLB efectivo de la mezcla se encuentra por encima de 7. Los polioles y los grupos hidrofílícos PEG son conocidos porque adsorben no solo sobre la superficie de sílice, arenisca y pizarra, sino íambién en carbonato de calcio. Por lo tanto por medio de la selección juiciosa del ácido graso y (por ejemplo) el peso molecular de un PEG que forme un éster con el ácido frado, los surfacíantes podrán enfreníarse a casi todas las formaciones rocosas con las que se pueda encontrar. Más ventajosameníe en una etapa posterior en el proceso los residuos de lodo en el pozo tales como la masa de filtrado puede yuxlaponerse a una mezcla aguada de cemenío líquido alcalina un pH de aproximadameníe 13. El alio pH hidrolizará los grupos éster liberando el ácido graso de cadena larga como el habón de calcio. Este humectara fueríemenle con aceite (con RL1 ) los sólidos en I amasa de filtrado y la roa en la superficie de la pared del pozo. En la última etapa de este proceso como se describirá adelante RL1 y otro aditivo en el cemento (RL2) se hacen polimerizar o reticular para producir películas de infiltración continuas del polímero sólido que se adsorben en las diferentes superficies sólidas inorgánicas. La integridad y las propiedades físicas del grupo de maleriales por lo tanío se mejorarían si los surfacíantes adsorbidos tuvieran que reaccionar y enlazarse con RL1 duranle esta eíapa , acoplando así el polímero a las superficies minerales. Por lo lanto es especialmente preferido que los agrupamientos hidrofóbicos de los surfactantes contengan cuando menos un doble enlace capaz de realizar una reacción de polimerización o reíiculación con los líquidos reactivos. Aun más preferido es que ese enlace reside en la posición (terminal) , ß. En el caso de enlaces dobles múltiples se prefiere que estos estén conjugados. De acuerdo con esta modalidad el surfactante adsorbido o el producto de hidrólisis que atrae a la capa de líquido reactivo a la superficie de la formación y las superficies de los sólidos en la masa de filtro ahora formará enlaces covalentes a los polímeros sólidos. Esto mejora el enlace a la formación y las propiedades físicas de la masa de filtro alterada que contiene la red de polímero. En la etapa usual 2 del proceso de perforación de un pozo, después de que un cierto nivel ha sido perforado, se decide por varias razones para estabilizar que intervalo al recubrirlo con una tubería de acero. La envoltura o el forro de acero se introduce en el pozo. El fluido de perforación que permanece en el pozo entonces se desplaza por medio de la mezcla acuosa de cemento usando cualquiera de una variedad de técnicas convencionales para lograr un desplazamiento eficiente y mezclado mínimo del cemento con el fluido de perforación. El cemento se bombea para llenar el espacio anular entre la salida de la envoltura y la pared de la perforación de pozo sobre el cual reside la masa de filtro de lodo. Ahora se describirá la nueva mezcla aguada de cemento en el proceso de esta ¡nvención. La etapa 3 incluye el uso de un material cementoso inorgánico en la mezcla aguada. Este material puede ser u n cemento hidráulico adecuado para el uso en perforaciones de pozos. Este material puede ser un cemento hidráulico adecuado para usarse en la perforación de pozos. Los cemeníos preferidos son los cementos tipo Porlland que se dan en la clasificación API A a H. El polvo de cemento se mezcla con una cantidad suficiente de agua para formar una mezcla aguda fluida. Un líquido reactivo sustancialmente insoluble de agua (RL2) se mezcla en la lechada de cemento típicamente (pero sin limitarse) a una dosis de entre aproximadamente 5% a 50% en peso del cemento. RL2 puede ser idéntico o diferente a RL1 , pero deben ser capaces de copolimerizarse o reticularse con RL1 . En la misma manera como se describe antes para RL1 , RL2 puede ser cualquier monómero líquido sustancialmente insoluble en agua , olígomero reactivo, o polímero de bajo peso molecular o cualquier mezcla de estos. RL2 se selecciona de un grupo idéntico de materiales como se describe antes para RL1 . Preferentemente también se agrega a la lechada de cemento un surfactante o una mezcla de surfactantes típicamente agregadas a entre 0.1 % y 0.3% en peso de cemento. Los surfactaníes se seleccionan para que aclúen de dos formas específicas. En primer lugar el surfactante sirve para prevenir sustancialmente que el RL2 humedezca las superficies de las partículas de cemento inorgánicas a medida que se estén hidratando, promoviendo la eficiente hidratación y fraguado del cemento en una manera convencional. En segundo lugar el surfacíaníe puede seleccionarse para hidrolizarse gradualmente por medio de la interacción con la cal liberada el proceso de hidratación. Este proceso entonces produce una sal de calcio de un ácido orgánico que entonces se adsorbe en y "humecta con aceite" las paredes de los poros del cemento después de que el cemento ha fraguado parcialmente durante un periodo de cuando menos varias horas. Esto atrae una capa de RL2 en las superficies intersticiales del cemento creando películas continuas que se infiltran a través del cemento ahora fraguado. El EL2 está presente en una concentración suficiente para formar un menisco que puentea muchos de las gargantas de los poros en el cemento. Por lo tanto después de que el RL2 líquido se ha polimerizado o reticulado finalmente como se describe en las siguienles etapas, una película elastomérica sólida se infiltra en el cemento, la película se adsorbe fuertemente en el cemento. Esto proporciona propiedades físicas ampliamente mejoradas y elasticidad al cemento. Los tapones poliméricos formados en las gargantas del poro reduce ampliamente la permeabilidad del cemento, y la naturaleza hidrófoba de la película aumenta la resistencia del cemento al ataque del agua , los gases ácidos y los producios químicos. Los surfactantes preferidos (esto es aquellos que presentan el efecto dispersante temporal en RL2 y entonces se hidrolizan para formar una especie que atrae una película de RL2 en las superficies del cemento intersticial) son surfactantes que se basan en esteres de ácido graso de cadena larga. Con cadena larga se implica que tiene de aproximadamente 12 a aproximadamente 22 átomos de carbono . El surfactanle o mezcla de surfactantes exhibe un balance hidrófilo lipófilo (HLB) de cuando menos aproximadamente 7 tal como se define en una publicación ICI "The HLB Sysíem" Más prefereníemente el HLB se encuentra en el rango de aproximadamenle 8 a 18. Los esteres de ácido graso pueden seleccionarse de la clase que incluye esteres y éíeres de polietilenglicol (PEG) de copolímeros de sodio de etileno y óxido de propileno. También se incluyen esteres de ácidos grasos de cadena larga de sorbitano, glicerol, poligliceroles, penlaeritrilol, azucares, trimetilolpropano y derivados de estos tales como aquellos con cadenas de polioxietileno. Agregando una cadena POE confiere un mayor HLB comparado con el del éster base. Se apreciará que hay o puede haber esteres de ácido grado de cadena larga hidrolisable de muchos otros polioles, y sus derivados tales como esteres, que presenlaran el HLB deseado, y que esos íambién se incluyen. Ejemplos de surfaclanles adecuados incluyen monoolealo de sorbilano POE 20 y monooleato de PEG (12 moles de EO) como se describe previamente. Especialmente preferidos son los surfactanles de éster en los cuales la o las porciones de ácidos grasos contienen cuando menos un doble enlace capaz de realizar la reacción de polimerización o reticulación con el líquido reactivo RL2.

Aun más preferido es que un enlace doble reside en la posición (lerminal) , ß de alta reactividad como se ejemplifica en el documento US 6,433,075. En el caso de múltiples enlaces dobles múltiples se prefiere que estos esíén conjugados. De acuerdo con esla modalidad la sal de ácido graso fueríemenle adsorbida en las superficies de la maíriz de cemento atraerá una capa del RL2 a la superficie y luego formaran enlaces covaleníes con el polímero duranle la etapa de polimerizar o reticular RL2. Este enlace del polímero a la matriz del cemento da como resultado una mejora adicional en las propiedades físicas y elasticidad del compuesto de cemento/polímero. En la etapa 4 se desea que el cemento inorgánico cuando menos parcialmente fraguado anles de que los líquidos orgánicos insolubles en agua reactivos se reticulen o polimericen (de aquí en adelanle "curen") ampliamente. El tiempo de fraguado del cemenío inorgánico puede variarse al agregar aceleradores o retardadores convencionales, pero generalmente se obtiene una fraguado sustancialmenle enlre aproximadamente 4 horas a aproximadamente 12 horas. La elapa 5 incluye la etapa de hacer que los líquidos reactivos polimericen o reticulen . Los líquidos reactivos cíclicos pueden endurecerse por medio de la adición del iniciador de radicales libres tales como peróxido orgánicos o inorgánicos o persulfalos inorgánicos , o diclorhidralo 2 ,2'-azo(bis-aminodinopropano), o reíiculación a base de azufre incluyendo aceleradores lal como se muesíra en el documenlo US 6,303,683, la radiación o cualquier otro método adecuado de los muchos conocidos en el campo de la tecnología polímeros (especialmente elastómeros). En una modalidad el iniciador está presente en el fluido de perforación desde el inicio con el fin de que se disperse complelamenle en la masa de filírado de lodo, y se produce el endurecimienío cuando se desee por ejemplo al caleníar el íramo de la perforación de pozo envuelto y cementado. En otra modalidad el in iciador solo está presente en la lechada de cemento. A medida que el cemento hace un coníaclo baslante iníimo con la masa de filtrado, suficiente iniciador se íransfiere a la masa para iniciar el endurecimienío de R L1 . En parlicular los iniciadores solubles en agua lales como el meíal alcalino o el persulfalo de amonio serán porlados por el filtrado de cemenío a la masa de filtrado. La ausencia de iniciador en el fluido de perforación eviía el curado premaluro del RL1 . La velocidad del endurecimiento de la o las fases orgá nicas en la masa de filtrado y el cemento puede modificarse por medio de una variedad de métodos que incluyen : aumenlar al aumenlar la conceníración de los monómeros reacíivos y/o reliculadores difuncionales mezclados con los oligómeros líquidos o polímeros; - aumeníar al agregar un caíalizador. Por ejemplo una sal meiálica de cobalto o de transición en el líquido reacíivo tal como nafíenato de coballo caíalizara el endurecimienío de los radicales libres; - aumentar al usar un par de catalizadores redox de agentes oxidaníes y reduclores; - aumentar por medio de aceleradores en un sistema de endurecimiento de azufre; - aumentar por medio de un aumento de lemperalura. Por el contrario, el tiempo de endurecimiento puede alargarse al invertir las acciones anteriores. Por lo tanto dado el conocimiento de la íemperalura subíerránea para el inlervalo en cueslión, y el grado de enfriamiento por el proceso de perforado y cementado, cualquiera puede lograr que el endurecimiento para producir el polímero ocurra substancialmente después del tiempo de fraguado del cemento. Existe una forma para que el tiempo de endurecimienío orgánico sea más largo para que el componente del cemento del compuesto fragüe lo suficiente para permitir que la perforación vuelva empezar. A medida que el pozo se hace más profundo el fluido de perforación progresivamente se vuelve más caliente lo que ayudará a completar el endurecimiento del polímero. Para una cura más completa y rápida , o para pozos a baja temperaíura puede colocarse una fuente de calor dentro de la envoltura para elevar sustancialmente la temperatura por encima de la base. Por ejemplo una sal anhidra en polvo que tiene una reacción alíamenle exotérmica con agua puede disolverse en aceite para formar una mezcla aguada. Una alta conceníración de agua emulsificada en el aceile como una emulsión "inversa" eníonces se hace mezclar con la lechada de sal inmediaíamente antes de bombear la mezcla en el lugar deseado deníro del alojamienío. La sal se hidrala creando una aumento de temperaíura elevado suficiente para provocar el endurecimiento de los líquidos reactivos. Un ejemplo de una sal adecuada es cloruro de magnesio anhidro. Debe observarse que el ejemplo antes descriío para usar un líquido reaclivo lanto en el fluido de perforación y el cemento es la aplicación más completa de un método de acuerdo con la presente invención . El aislamiento zonal puede mejorarse por medio de la presencia de uno de esos sistemas, que pueden ser ya sea el fluido de perforación y el cemento. El líquido reactivo si por ejemplo se concentra en la masa de filtrado tiene la tendencia a difundirse e infiltrarse a través de interfaces en la formación o en el cemenío. Aquí una mejora de las propiedades aislanles puede observarse ya al usar solo un líquido reacíivo único en solo un sisíema. En base a los resullados experimentales los siguientes ejemplos de un fluido de perforación y un cemento se espera que den los mejores resulíados. EJEMPLOS La formulación del fluido de perforación por barril (unidades méíricas) 0.59 barriles (94 I) de agua 3.0 libras (1 .36 kg) emulsificaníe (ésíer de monooleaío de polieíilenglicol peso molecular 600) 0.32 barriles (51 I) de líquido reacíivo (oligómero 1 ,2 polibutadieno (B1000 de Nippon Soda Co. , peso molecular 1 160= 0.6 libras (0.273 kg) goma xaníano 2.0 libras (0.91 kg) ageníe de control de pérdida de fluido (Dispac® Superlo a celulosa polianiónica de Dri II i ng Specialifies Inc.) 100 libras (45.5 kg) Bariía pH ajusíado a un pH 9 con NaOH Formulación de cemento por barril [alternaíivameníe por 600 ml] 4.6 sk [802 g] cemenío Dyckerhoff clase G 4.3 gal/sk [269 g] agua 0.9 gal/sk [54g] PED 0.4% BWOC [3 g] TWEEN 80 0.4% BWOC [3 g] persulfalo de polasio 0.06 gal/sk [5g] dispersante

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Un método para construir un pozo en una formación subterránea que comprende las etapas de - preparar un fluido de pozo que comprende un componenle líquido reacíivo sustancialmente insoluble en agua capaz de subsecuentemenle polimerizarse o reticularse para formar un sólido; - inyectar un fluido de pozo a la perforación de pozo; - inyeclar una mezcla aguada de cemenío en la perforación de pozo: - dejar que ese componenle líquido reactivo pase a través de cuando menos una de las interfaces enlre el cemento y la formación, el cemento y ia masa de filtrado, y la masa de filtrado y la formación , - formar un sólido de ese componenle líquido reacíivo que alraviese la cuando menos una de las interfaces.

2. El método de la reivindicación 1 , en el cual la lechada de cemento se deja fraguar cuando menos parcialmente antes de formar el sólido.

3. El método de la reivindicación 1 , en el cual el fluido de pozo es la mezcla aguada de cemento.

4. El método de la reivindicación 1 , en el cual el fluido de pozo es el fluido de perforación.

5. El método de la reivindicación 1 , en el cual el fluido de pozo es el fluido de perforación y la mezcla aguada de cemento.

6. El método de la reivindicación 5, en el cual se usa un primer componente líquido reactivo sustancialmenle insoluble en agua como aditivo al fluido de perforación y un segundo componente líquido reactivo sustancialmente insoluble en agua como aditivo a la mezcla aguada de cemenlo, en donde esos componeníes líquidos reaclivos primero y segundo son capaces de polímerizarse o reticularse entre sí.

7. El método de la reivindicación 1 , en el cual la mezcla aguada de cemento contiene cemento tipo Portland.

8. El método de la reivindicación 1 , en el cual el sólido formado por la polimerización del componente líquido reacíivo es un elaslómero.

9. El método de la reivindicación 1 , en el cual el componente líquido reacíivo suslancialmeníe insoluble en agua coníiene uno o más de eníre monómeros líquidos o monómero sólidos con un punió de fusión de 60°C o menos, un oligómero líquido reactivo, un polímero líquido de bajo peso molecular reliculable reactivo con un peso molecular promedio menor a aproximadamente 20,000 o cualquier mezcla de esos con una viscosidad suficientemente baja para fluir de forma adecuada para mezclarse en la mezcla aguada de cemento.

10. El método de la reivindicación 1 , en el cual el componenle líquido reactivo sustancialmente insoluble en agua se selecciona de la clase que incluye oligómeros líquidos y polímeros reactivos de butadieno; copolímeros líquidos reactivos de butadieno y estireno; copolímeros líquidos reactivos de etileno, propíleno y diciclopentadieno; estireno; divinil benceno; ftalato de dialilo, esteres líquidos de ácido acrílico o ácido metacrílico y alcoholes mono-, di- o trifuncionales o un monómero de bajo punto de fusión; o cualquier mezcla de ellos. 1 1 . El método de la reivindicación 10, en el cual los oligómeros y polímeros de butadieno están caracterizados porque cuando menos la mitad de los enlaces eníre monómeros son del lipo de adición 1 ,2 dando como resullado una mayor reacíividad de reliculación a íravés de los grupos de vinilo pendieníes. 12. El método de la reivindicación 4, en el cual el fluido de perforación además contiene entre 1 g/l y 3 g/l de uno o más surfactaníes para promover la humeclación de las formaciones perforadas, por medio del componenle líquido reactivo y/o la absorción del componente líquido reactivo en las formaciones de roca porosa. 13. El método de la reivindicación 4, en el cual el fluido de perforación además contiene uno o más surfactaníes que contienen grupos de ésíer de ácido graso de cadena larga en donde el ácido graso íiene de enlre aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono y el surfactanle o la mezcla de surfactantes presenta un HLB de cuando menos aproximadamente 7 a 18, y en donde el grupo éster es capaz de hidrolizarse en la presencia de cal o cemento tipo Portland para producir una sal de calcio de ácido graso. 14. El método de la reivindicación 3, en el cual el fluido de perforación además contiene entre 1 g/l y 3 g/l de uno o más surfactantes para promover la humectación de las formaciones perforadas, por medio del componeníe líquido reacíivo y/o la absorción del componeníe líquido reacíivo en las formaciones de roca porosa. 15. El méíodo de la reivindicación 3, en el cual el fluido de perforación además coníiene uno o más surfacíaníes que coníienen grupos de ésíer de ácido graso de cadena larga en donde el ácido graso íiene de eníre aproximadamente 12 a 22 átomos de carbono y el surfactaníe o la mezcla de surfacíanles présenla un HLB de cuando menos aproximadamente 7 a 18, y en donde el grupo éster es capaz de hidrolizarse en la presencia tanío de cal como de cemento tipo Portland para producir una sal de calcio de ácido graso. 16. El método de la reivindicación 12 o 14 en el cual los grupos hidrófobos del o de los surfactantes contienen cuando menos un doble enlace capaz de participar en la reacción de polimerización o reticulación del componente líquido reactivo. 1 7. El mélodo de la reivindicación 1 que usa un activador, iniciador, catalizador, agente vulcanizador o acelerador en el fluido de pozo. 18. El método de la reivindicación 17 en el cual el activador, iniciador, catalizador, ageníe vulcanizador o acelerador eslá presente en la mezcla aguada de cemento. 19. El mélodo de la reivindicación 18 en el cual el acíivador, iniciador, catalizador, agente vulcanizador o acelerador es soluble en agua y se íransfiere a la masa de filtrado por medio del filtrado del cemento. 20. El método de la reivindicación 17 en el cual el aclivador, iniciador, caíalizador, agente vulcanizador o acelerador es una sal de persulfato soluble en agua. 21 . El mélodo de la reivindicación 1 en el cual un agenle reduclor se mezcla en un fluido de perforación de íal forma que eslá presente en la masa de filtrado y en donde el agente oxidante está en la mezcla aguada de cemento de tal forma que cuando se bombea y hace contacto con la masa de filtrado, el agente reductor y el agente oxidante, forman un catalizador redox para la reticulación o polimerización del componente líquido reactivo. 22. El método de la reivindicación 1 que usa una fuente de calor que se coloca dentro de la envoltura para promover la reticulación o polimerización del componente líquido reactivo. RESUMEÍ La invención se refiere al uso de uno o más componeníes líquidos reacíivos solubles en agua capaces de polimerizarse o reíicularse subsecuenlemente para mejorar el aislamienío zonal y aliviar los impaclos de grietas y fisuras en el recubrimiento de cemento alrededor de un pozo subterráneo terminado. Incluye las etapas de inyectar un fluido del pozo que porte el componeníe reactivo aditivo al pozo, inyectar una composición de cemenío en forma de una mezcla aguada en el pozo y dejar que el componenle líquido reacíivo pase a íravés de cuando menos una de las inlerfaces enlre el cemento y la formación , el cemento y la masa filtrante, y la masa filtrante y la formación antes de formar un sólido con el componenle de líquido reaclivo que atraviese cuando menos una de las interfaces.