MX2008006875A - Composiciones de selladores de perforacion de pozos que contienen latex cationicos y metodos para utilizarlos - Google Patents

Abstract

La descripción se relaciona con una composición de sellador de perforación de pozo que contiene un material cementoso y un látex catiónico, y con un método para dar servicio a una perforación de pozo en contacto con una formación subterránea, que comprende:colocar la composición selladora en la perforación de pozo.

Description

COMPOSICIONES DE SELLADORES DE PERFORACIÓN DE POZOS QUE CONTIENEN LÁTEX CATIÓNICOS Y MÉTODOS PARA UTILIZARLOS.

CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con los servicios de pozos perforados. De manera más específica, se relaciona con el servicio de un pozo perforado con composiciones de selladores que comprenden látex catiónico y métodos para utilizar éstos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los recursos naturales tales como gas, petróleo y agua que residen en la zona o formación subterránea son, por lo común, recubiertos mediante la perforación de un pozo hacia la formación subterránea mientras que circula un fluido de perforación en el pozo. Después de terminar la circulación del fluido de perforación, una cadena de conductos, por ejemplo, la cubierta es corrida en el pozo. El fluido de perforación es entonces, por lo regular, circulado hacia abajo a través del interior del conducto y hacia arriba a través del anillo, el cual está localizado entre el exterior del conducto y las paredes de la perforación del pozo. Después, la cementación primaria es, por lo regular, llevada a cabo en donde una lechada de cemento está colocada en el anillo y permite establecerse en una masa dura (es decir, revestimiento) para por este medio anexar la cadena ,de conducto a las paredes de la perforación del pozo y sellar el anillo. También se pueden llevar a cabo las operaciones de cementación secundarias subsecuentes. Los fluidos utilizados en el servicio de una perforación de pozo pueden perderse en la formación subterránea mientras que circulan los fluidos en la perforación de pozo. Estos fluidos pueden entrar en la formación subterránea mediante zonas permeables tales como zonas vaciadas, zonas de presión relativamente baja, zonas de circulación perdida que tienen fracturas que ocurren de forma natural, zonas débiles que tienen gradientes de fractura excedidos por la presión hidrostática del fluido de servicio, y así sucesivamente. Como resultado, el servicio proporcionado por dichos fluidos es más difícil de lograr. También, la pérdida de dichos fluidos incrementa el costo de la operación completa debido al tiempo de mecanismo de maniobra prolongado requerido, los fluidos son relativamente caros y es ,posible que sea necesario instalar cubiertas . Existe una variedad de metodologías para combatir las pérdidas de circulación del fluido de perforación. Dichas metodologías pueden involucrar añadir materiales de prevención de pérdida para el fluido de perforación en sí y continuar el proceso de perforación o el fluido de bombeo hasta que la circulación del fluido sea restaurada. De manera similar, las lechadas de cementación pueden ser perdidas para la formación durante la colocación de una variedad de razones, que incluyen el exceso del gradiente de fractura de la formación debido a presiones hidrostáticas altas. Los métodos específicos para prevenir las pérdidas de circulación de fluidos incluyen el bombeo de las lechadas de cemento que contienen cemento en un fluido acuoso o no acuoso, soluciones de silicatos de sodio o fluidos con base en látex que ocasionan que se mezclen con otro fluido adecuado para formar obturadores sólidos en las zonas de circulación perdida. Cuando dichos métodos son exitosos para prevenir las pérdidas de circulación del fluido de perforación, los operadores pueden cubrir la perforación del pozo o utilizar un proceso adelantado de perforación (vide infra) . Por ejemplo, los operadores pueden detener, de manera temporal, las operaciones de perforación, cubrir el la perforación de pozo, y cementar la cubierta antes de reanudar la perforación adicional, lo cual puede resultar en un diámetro reducido de la perforación del pozo de ese punto en adelante. Cubrir la perforación del pozo es practicado cuando el tratamiento de circulación perdida no es lo suficientemente fuerte para soportar la presión hidrostática del fluido de perforación en caso de que la perforación se lleve a cabo sin cubrir el pozo. De manera alternativa, es más económico durante la fase de construcción del pozo y más provechoso durante la fase de producción en caso de que el tratamiento de circulación perdida proporcione suficiente refuerzo a la zona de circulación de pérdida ' de modo que pueda soportar la presión hidrostática de la perforación adicional sin restaurar la cubierta de la perforación del pozo. Esto no sólo ahorrará el costo de la cubierta, sino que también conducirá a un diámetro más amplio de la perforación del pozo al terminar lo cual incrementará las tasas de producción del fluido. El último proceso es referido como proceso de "perforación adelantada" en la industria. Otro problema relacionado con el campo del petróleo que ocurre ya sea durante la construcción del pozo o en pozos de petróleo maduros es la producción de agua no deseada. Mientras que los pozos que producen hidrocarburo son, por lo regular, terminados en formaciones que producen hidrocarburo, dichas formaciones pueden contener, o pueden ser adyacentes a, secciones de producción de agua. Por lo común, el término "sección de producción de agua" se refiere a cualquier porción de una formación subterránea que puede producir agua, incluyendo una sección de producción de hidrocarburo que tiene saturación de agua alta suficiente de modo que el agua puede ser producida junto con los hidrocarburos. La alta movilidad del agua puede permitir que fluya en la perforación del pozo mediante fracturas naturales y/o estrías de alta permeabilidad presentes en la formación. Durante la construcción del pozo de petróleo, la perforación a través de una zona de agua dulce puede causar el flujo de agua en la perforación del pozo a través de fracturas naturales o inducidas. La producción de agua con hidrocarburos de los pozos subterráneos constituye un gran problema y gasto en la producción de los hidrocarburos . Durante la vida de dichos pozos, la relación del agua con los hidrocarburos recuperados puede ser indeseable en vista del costo de producción de agua, separarlo de los hidrocarburos y disponer de éste, lo cual puede representar una pérdida económica significativa. Los tratamientos de estimulación subterránea han sido utilizados durante mucho tiempo en el campo de la producción de hidrocarburo para incrementar el flujo de hidrocarburos en la perforación del pozo. Un tratamiento de estimulación como éste es la fractura hidráulica, en donde los fluidos especializados son bombeados en la formación subterránea a presiones suficientes para crear o incrementar por lo menos una fractura dentro de la formación, con lo cual incrementa el flujo del fluido a través de la formación a la perforación del pozo. Sin embargo, cuando una formación contiene secciones de producción de agua, el nivel del agua incrementará de manera continua con el tiempo y puede alcanzar un punto en el que la fractura necesita ser obturada y una nueva fractura introducida a una profundidad diferente en la perforación del pozo. En todos los casos como éste, para controlar la producción de agua no deseada a través de fracturas, los fluidos correctivos que contienen composiciones de selladores, por ejemplo, composiciones cementosas, necesitan ser bombeadas en la fractura y que puedan obturarlas . Dichos métodos para controlar la producción de agua son, con frecuencia, referidos como control de conformidad. Los sistemas de sellado basados en sales de magnesio referidas, por lo común, como cementos Sorel, que comprenden óxido de magnesio y una sal soluble, por ejemplo, cloruro de magnesio, sulfato de magnesio o mono amonio o fosfato dibásico, se ha encontrado que son adecuados para dichas solicitudes de control de conformidad. Los cementos Sorel basados en cloruro de magnesio y sulfatos de magnesio como sales solubles sufren de inestabilidad al exponerlos al agua. La inestabilidad se manifiesta al tiempo que se desarrollan grietas en un corto tiempo al exponer al agua y la pérdida subsecuente de la integridad estructural como un sellador.

Se ha utilizado el látex aniónico como un aditivo para modificar las propiedades de las lechadas de cemento. Para cementar pozos con gases acídicos, tales como dióxido de carbono o fluidos de formación que contienen sulfuro de hidrógeno, cementos altos en alúmina son utilizados de forma común. Estos cementos también pueden ser utilizados en la cementación de pozos de alta temperatura. El uso de látex aniónico, para fines del control de pérdida de fluido, la reducción de la permeabilidad o modificación de la propiedad mecánica de cementos altos en alúmina ha resultado, con frecuencia, en lechadas de cemento con control de pérdida de fluido deficiente y la colocación composiciones de cemento que lixivian látex en los fluidos acuosos que rodean el cemento. Lixiviar el látex con agua sobre la vida del pozo incrementa la permeabilidad del cemento colocado y afectan, de manera detrimental, sus propiedades mecánicas al reducir su fuerza y elasticidad. Por consiguiente, existe una necesidad de composiciones de selladores de perforación de pozos mejorados adecuados para las aplicaciones de circulación perdida, y en particular con operaciones adelantadas de perforación. También existe la necesidad de composiciones de selladores con base en sal de magnesio mejoradas que son más resistentes para la degradación estructural, y en particular en operaciones de control de conformidad.

También existe la necesidad de composiciones de selladores mejorados que comprenden látex que no lixivian fuera de la composición del sellador, y en particular composiciones de selladores con base en alúmina alta. La presente descripción se enfoca en dichas necesidades así como en otras que pueden ser aparentes para aquellos expertos en la técnica.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una composición de sellador de perforación del pozo que comprende un material cementoso y un látex catiónico en la perforación del pozo, y con un método para utilizarla. De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona una composición de sellador perforación de pozo que comprende un material cementoso y un látex catiónico. La composición puede ser introducida en una perforación de pozo. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método de servicio de una perforación de pozo en contacto con una formación subterránea, que comprende: colocar una composición de sellador que comprende un material cementoso y un látex catiónico en la perforación de pozo. Lo anterior ha resumido más que de forma amplia las características y ventajas técnicas de la presente invención para que la descripción detallada de la invención que sigue puede ser mejor entendida. Se describirán las ventajas y características adicionales de la invención, de aquí en adelante, que forman el sujeto de las reivindicaciones de la invención. Aquellos expertos en la técnica deben apreciar que la concepción y las modalidades específicas descritas pueden ser fácilmente utilizadas como una base para modificar o diseñar otras estructuras para llevar a cabo los mismos propósitos de la presente invención. Los expertos en la técnica deben también tomar en cuenta que dichas construcciones equivalentes no se apartan del espíritu y alcance de la invención como se expone en las reivindicaciones anexadas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Aquí se describen las composiciones de selladores que comprenden un material cementoso, el cual cuando es mezclado en un fluido acuoso puede tener un pH en el rango aproximadamente de 3 a aproximadamente 10, y un látex catiónico. En una modalidad, dichas composiciones de selladores comprenden un cemento que no es de Portland y un látex catiónico. En otra modalidad, las composiciones de selladores comprenden un cemento de alúmina alta y un látex catiónico. De manera alternativa, las composiciones de selladores comprenden magnesio (óxido de magnesio) , cloruro de magnesio, sulfato de magnesio o sales de fosfato solubles de amonio o ion de metal alquilo y un látex catiónico. Como se utiliza aquí, una "composición de sellador" se refiere a un fluido utilizado para perforar, completar, reoperar, reparar o, en cualquier forma, preparar una perforación de pozo para la recuperación de materiales que residen en una formación subterránea penetrada por la perforación de pozo. Los ejemplos de composiciones de selladores incluyen, mas no están limitados a, lechadas de cemento, pildoras de circulación de pérdida, fluidos fraguables, composiciones de obturación para fines de obturación y abandono, empacadores de químicos, obturadores temporales, fluidos espaciadores, fluidos de terminación, o fluidos de remediación , todos son bien conocidos en la técnica. Dichas composiciones de selladores pueden ser utilizadas en las operaciones de servicio de perforación de pozos, como es sabido por los expertos en la técnica. En una modalidad, la composición de selladores comprende un látex catiónico. Los látex catiónicos pueden comprender látex que forman monómeros y monómeros cargados de forma positiva. Los ejemplos de látex que forman monómeros que pueden ser utilizados para producir látex catiónicos incluyen, sin limitación, monómeros aromáticos de vinil (por ejemplo, monómeros basados en estireno), etileno, butadieno, vinilnitrilo (por ejemplo, acrilonitrilo) , esteres insaturados olefínicamente de alcohol Ci-Cß, o combinaciones de éstos. En algunas modalidades, los monómeros no iónicos que exhiben efectos estéricos y que contienen colas largas de hidrocarburo o etoxilato pueden también estar presentes. Los ejemplos de monómeros cargados de manera positiva que pueden ser utilizados para producir látex catiónicos incluyen, sin limitación, aquellos que ya tienen una carga positiva que no pueden ser neutralizados en valores de pH mayores que aproximadamente 10, monómeros cargados positivamente de manera alternativa los cuales pueden ser neutralizados en valores de pH mayores que aproximadamente 10. Los ejemplos del tipo de monómero anterior incluyen sin limitación aquellos que contienen grupos de amonio cuaternario, por ejemplo como en el bromuro de trimetilaminopropilmetacrilamida o monómeros que contienen otras especies de omnium tales como estructuras de trialquilsulfonio o tetralquilfosfonio. Los ejemplos del último tipo de monómero incluyen, sin limitación, las aminas terciarias protonadas que contienen monómeros, por ejemplo dimetilaminometacrilamida la cual, cuando es polimerizada en un medio de ácido, se vuelve catiónico por protonación de nitrógeno de amina. Los ejemplos comerciales de látex catiónico incluyen, sin limitación, ROADCHEM 600 or UP-65K, los cuales son látex de estireno butadieno catiónico disponibles en VSS Asphalt Technologies y Ultrapave, de manera respectiva. Los métodos para la preparación de un látex catiónico son conocidos para un experto en la técnica. Por ejemplo, un látex catiónico puede ser preparado por polimerización de emulsión convencional utilizando un iniciador azo tal como 2,2'-azobis (hidrocloruro de amidina de isobutil) . De manera alternativa, el látex catiónico puede ser producido a través de la copolimerización de un látex con catiónicos o aminas que contienen comonómeros. Los métodos para preparar látex catiónico son descritos en las Patentes EUA Números 4,791,161; 4,560,736; 3,108,979 y 3,399,159, cada uno de los cuales es incorporado como referencia en su totalidad en el presente documento. En una modalidad, la composición de sellador puede además comprender cualquier material cementoso que no sea cemento Portland. En una modalidad, la composición de sellador puede además comprender un material cementoso que cuando se mezcla con agua, la composición de sellador resultante tiene un pH aproximadamente de 3 a aproximadamente 10. Los ejemplos de materiales cementosos adecuados incluyen, mas no están limitados a, un cemento alto de alúmina, un cemento basado en magnesio, un cemento de yeso, mortero de yeso, un cemento de oxicloruro de zinc, un cemento de oxicloruro de aluminio, un cemento de fosfato de zinc, un cemento de silicofosfato, o combinaciones de éstos . En una modalidad, el cemento hidráulico comprende un cemento alto de alúmina, un cemento de yeso, un cemento basado en magnesio o combinaciones de éstos. De manera alternativa, la composición de sellador comprende un cemento alto de alúmina, el cual comprende calcio, aluminio y oxígeno, y se coloca y endurece mediante la reacción con agua. En el presente documento, un cemento alto de alúmina se refiere a un cemento que tiene aproximadamente de 35% a aproximadamente 80% en peso de aluminato de calcio. Dichos cementos pueden además comprender pequeñas cantidades de óxidos de hierro y sílice. Los ejemplos de materiales cementosos altos de alúmina adecuada incluyen, sin limitación, SECAR 60, SECAR 51 y SECAR 71 los cuales son cementos hidráulicos altos de alúmina comercialmente disponibles de Lafarge Aluminates, Cheasapea e, VA y cemento THERMALOCK el cual es un cemento alto de alúmina comercialmente disponible en Halliburton Energy Services. Los látex catiónicos son menos efectivos cuando son utilizados en combinación con cementos Portland (por ejemplo, cementos clase A, C, G y H) , y así el material cementoso de preferencia excluye dichos cementos Portland.

En una modalidad, el cemento hidráulico comprende cementos basados en magnesio, también conocidos como cementos Sorel. Los cementos Sorel están basados en magnesia (óxido de magnesio) y una sal soluble tal como un cloruro soluble, sulfato o sal de fosfato. Las sales solubles incluyen sales de magnesio, por ejemplo cloruro de magnesio o sulfato de magnesio o un fosfato soluble, por ejemplo fosfato de amonio mono o dibásico. Los ejemplos de óxidos de magnesio adecuados para la producción de composiciones de cemento Sorel incluyen, sin limitación, un producto de cemento basado en magnesia OXYMAG, el cual es un polvo de óxido de magnesio molido finamente e hidróxido de magnesio AQUAMAG, el cual es una suspensión de hidróxido de magnesio acuosa comercialmente disponible en Premier Chemicals LLC, King of Prusia, PA. Las sales de magnesio soluble tales como cloruro de magnesio, sulfato de magnesio y sales de fosfato soluble tales como fosfato de amonio están amplia y comercialmente disponibles. Un análisis de diversos cementos basados en magnesia se puede encontrar en Lea's Chemistry of Cement and Concrete por Meter Hewlett: Cuarta Edición, páginas 813-820:2003: Elsevier Publishing. En algunas modalidades, las composiciones de sellador que comprenden un látex catiónico incluyen una cantidad suficiente de agua para formar una lechada cementosa bombeable. El agua puede ser agua dulce o salada, por ejemplo, una solución de sal acuosa insaturada o una solución de sal acuosa saturada tal como salmuera o agua de mar. El agua puede estar presente en la cantidad aproximadamente de 20 a , aproximadamente 180 por ciento en peso de cemento, de manera alternativa aproximadamente de 28 a aproximadamente 60 por ciento en peso de cemento. Las composiciones de cemento pueden comprender una densidad aproximadamente de 479.30568 kg/m3 a aproximadamente 2,756.0076 kg/m3. En modalidades alternativas, las composiciones de cemento pueden comprender una densidad aproximadamente de 1,437.917 kg/m3 a aproximadamente 2,037.0491 kg/m3. En otras modalidades alternativas, las composiciones de cemento pueden ser composiciones de cemento de baja densidad con una densidad aproximadamente de 718.95852 kg/m3 a aproximadamente 1,677.5698 kg/m3. En una modalidad, la composición de sellador que comprende un látex catiónico además comprende un cemento hidráulico y un fluido de portador no acuoso que puede viscosificar o solidificar al combinarse con un fluido acuoso en zonas de perforación de pozos en donde un fluido (por ejemplo, fluido de perforación) se está perdiendo. En dichas modalidades, las composiciones de selladores que comprenden un látex catiónico incluyen una cantidad suficiente de fluido no acuoso para formar una lechada bombeable. Dichos fluidos no acuosos son bien conocidos para un experto en la técnica e incluyen diesel sin limitación, definas alfa lineares, aceite mineral, esteres o combinaciones de éstos. Dichas composiciones de selladores que comprenden un fluido no acuoso pueden requerir ayudas de suspensión, por ejemplo, arcilla organofílica para prevenir el establecimiento de partículas de cemento. La cantidad de solvente no acuoso que va a ser incluido en las composiciones puede depender de la gravedad específica del fluido no acuoso y la densidad de lechada deseada. Los métodos para determinar la cantidad de fluido no acuoso que necesitaron preparar las composiciones de selladores que comprenden un látex catiónico, son conocidos para un experto en la técnica. Una composición de sellador que comprende un látex catiónico puede además comprender sales de cationes monovalentes (por ejemplo, Na+) , divalentes (por ejemplo, Ca2+, Mg2+) y trivalentes. En dichas modalidades, las composiciones pueden ser saturadas con las sales descritas para asegurar que no lavan o disuelven zonas de sal localizadas en la formación subterránea. De manera alternativa, la composición de sellador en sí puede requerir el uso de sales, por ejemplo como en el caso de los cementos Sorel basados en óxido de magnesio. El látex catiónico tiene, relativamente, alta tolerancia a sales. De esta manera, puede permanecer estable en la presencia de las sales contenidas en las composiciones de selladores que comprenden un látex catiónico y en la presencia de sales que pueden encontrar en la perforación del pozo sin la necesidad de introducir surfactantes estabilizadores adicionales, por ejemplo, surfactante nonilfenol etoxilado, a las composiciones. En una modalidad, las sales encontradas en la perforación del pozo no incrementan el pH de la composición. Se debe entender que, en caso de que se desee, los surfactantes estabilizadores pueden ser utilizados en las composiciones de selladores que comprenden un látex catiónico y pueden ser distinguidas de los surfactantes etilénicamente insaturados incorporados en el elemento principal del polímero del látex. En una modalidad, la composición de sellador que comprende un látex catiónico además comprende un surfactante. El surfactante puede ser cualquier surfactante que estabilice la composición del sellador que comprende un látex catiónico. En algunas modalidades, el surfactante es aniónico, catiónico de manera alternativa, neutral de manera alternativa. De manera alternativa, los surfactantes pueden ser iones anfotéricos (es decir, que contienen cargas tanto aniónicas como catiónicas) , las cuales son referidas, por lo común, como betaínas. Los surfactantes de iones anfotéricos que contienen grupos sulfonatos son referidos como sultaínas. En una modalidad, el surfactante es una betaína tal como betaína de cocoamidopropil, de manera alternativa el surfactante es una sultaína tal como hidroxisultaína de cocoamidropropil . Los ejemplos de surfactantes adecuados incluyen, sin limitación, un agente de suspensión de superficie activa HC-2, el cual es un surfactante de iones anfotéricos comercialmente disponibles en Halliburton Energy Services y REWOTERIC AM HC, una sultaína comercialmente disponible en itco Corporation, Dublín, Ohio. La composición de sellador que comprende un látex catiónico puede además comprender aditivos para mejorar o cambiar sus propiedades. Los ejemplos de aditivos adecuados incluyen materiales que absorben fluidos, vidrio hueco o perlas de cerámica, materiales de densificación tales como hematita, óxidos de manganeso o sulfato de bario, materiales particulados, arcilla organofílica, super absorbedores para fluidos acuosos, agentes de viscosificación, auxiliares de suspensión, agentes de dispersión, agentes de establecimiento retardado, agentes de pérdida de fluido, agentes de modificación de propiedad mecánica, agentes tales como fibras, elastómeros o combinaciones de éstos. Las composiciones de selladores que comprenden un látex catiónico pueden ser utilizadas para cualquier fin. En una modalidad, la composición de sellador que comprende un látex catiónico es utilizada para servir una perforación del pozo que penetra una formación subterránea. Se entiende que "formación subterránea" abarca áreas bajo la tierra expuesta y áreas bajo la tierra cubierta por agua tal como océano de agua dulce. El servicio de una perforación de pozo incluye, sin limitación, que coloca la composición de sellador que comprende un látex catiónico en la perforación del pozo para aislar la formación subterránea de una porción de la perforación del pozo; para soportar un conducto en la perforación del pozo; para obturar un compartimiento o grieta en el conducto; obturar un compartimiento o grieta en un revestimiento de cemento colocado en un anillo de la perforación del pozo; para obturar una perforación; para obturar una abertura entre el revestimiento del cemento y el conducto; para prevenir la pérdida de fluidos de perforación acuosa y no acuosa en las zonas de circulación perdida tales como un compartimiento; zona de cavidad, o fractura; para obturar un pozo por fines de abandono; un obturador temporal para desviar los fluidos de tratamiento; como un empacador de químicos que va a ser utilizado como un fluido frente a la lechada de cemento en operaciones de cementación; y para sellar un anillo entre la perforación del pozo y un tubo expandible o cadena de conducto. Por ejemplo, la composición de sellador que comprende un látex catiónico puede viscosificar en una zona de circulación perdida y, por lo tanto, restaurar la circulación. La mezcla viscosificada puede establecerse en un material flexible, elástico y tieso, el cual puede prevenir, además, pérdidas de fluidos cuando se reanuda la circulación. La composición de sellador que comprende un látex catiónico puede soportar cantidades substanciales de presión, por ejemplo, la presión hidrostática de un fluido de perforación o lechada de cemento, sin ser desalojada o extruida. En una modalidad, la composición de sellador que comprende un látex catiónico se establece en una masa dura con fuerzas compresivas aproximadamente de 250 psi a aproximadamente 15000 psi. Aquí, la fuerza compresiva se define como la capacidad de un material para soportar fuerzas de empuje dirigidas axialmente. La resistencia máxima de un material a una fuerza axial se determina de acuerdo con el Instituto de Petróleo Estadounidense (API, por sus siglas en inglés) , Especificación 10A, Edición vigésimo tercera, abril 2002. Más allá del límite de las fuerzas compresivas, el material se deforma, de manera irreversible, y no ya proporciona soporte estructural y/o aislamiento zonal. La composición de sellador que comprende un látex catiónico puede formar una composición de sellador y proporcionar una masa viscosa de manera relativa dentro de la zona de circulación perdida. La composición de sellador que comprende un látex catiónico puede también formar una masa intacta de no flujo dentro de la zona de circulación perdida. Esta masa obtura la zona e inhibe la pérdida del fluido de perforación bombeado de manera subsecuente, el cual permite la perforación adicional. Se debe entender que, puede ser deseable acelerar la reacción de viscosificación para la repentina obturación de los compartimientos. En otra modalidad, puede ser deseable prolongar o retrasar la viscocifiación para la penetración más profunda en los compartimientos. El contenido del polímero activo de la emulsión de látex puede variar aproximadamente de 0.2% a aproximadamente 30% en peso de la composición de cemento, de manera alternativa, aproximadamente de 3% a aproximadamente 15% en peso de la composición de cemento. En una modalidad, la composición de sellador que comprende un látex catiónico es colocado en una perforación del pozo como una corriente sencilla y activada mediante las condiciones del fondo del pozo para formar una barrera que sella, de manera substancial, las zonas de circulación perdida. En otra modalidad, la composición de sellador que comprende un látex catiónico puede estar constituida en el fondo del pozo como una combinación de dos corrientes. En un proceso como éste, los componentes del sistema de sellador pueden ser inyectados en fluidos de combinación acuosa y no acuosa. En una modalidad, el látex catiónico está presente en la corriente acuosa. Los materiales cementosos pueden ser introducidos en la perforación del pozo en un líquido no acuoso y causado para mezclar con el fluido acuoso que contiene el látex catiónico. De esta manera, por ejemplo, cuando el material cementoso comprende un material cementoso sencillo tal como yeso o cemento de alto aluminado (por ejemplo, aluminado de calcio) , dicho material puede ser suspendido en un fluido no acuoso y bombeado hacia abajo del conducto de perforación o de la cubierta y se le permite contactar una corriente acuosa que contiene el látex catiónico bombeado hacia abajo del anillo. De manera alternativa, la corriente no acuosa que contiene el material cementoso puede ser bombeado hacia 'a ajo del anillo, y el látex que contiene la corriente acuosa bombeada hacia abajo del conducto de perforación o cubierta. Por otro lado, cuando el material cementoso requiere dos componentes para establecerse, por ejemplo, como en el caso de los cementos Sorel, un componente, por ejemplo, óxido de magnesio, puede ser bombeado como una suspensión no acuosa hacia abajo del conducto de perforación o hacia abajo del anillo. La corriente acuosa que contiene el látex catiónico y el segundo componente de la composición cementosa, por ejemplo una sal soluble tal como cloruro de magnesio, sulfato de magnesio o fosfato monobásico o dibásico de amonio pueden ser bombeados hacia abajo del anillo o hacia abajo del conducto de perforación o cubierta. En una modalidad, una composición de sellador que comprende un cemento basado en magnesia y un látex hecho catiónico debido a su preparación en pH acídico, es preparado mediante el uso de un método de dos corrientes por el contacto de dicho cemento como una suspensión no acuosa con una segunda corriente de látex catiónico acuoso el cual puede mezclarse en el fondo del pozo. Los métodos para introducir las composiciones en una perforación del pozo para sellar las zonas subterráneas son descritas en la Patente EUA Números 5,913,364; 6,167,967 y 6,258,757, cada una es incorporada como referencia en su totalidad en el presente documento. En una modalidad, las composiciones de sellador que comprenden un látex catiónico pueden ser utilizadas en operaciones de terminación de pozos tales como las operaciones de cementación primarias y secundarias. Dichas composiciones pueden ser colocadas en un anillo de la perforación del pozo y puede establecerse de modo que aisla la formación subterránea de una porción diferente de la perforación del pozo. Las composiciones de sellador que comprenden un látex catiónico entonces forman una barrera que previene los fluidos en dicha formación subterránea de la migración en otras formaciones subterráneas. Dentro del anillo, el fluido también sirve para soportar un conducto, por ejemplo, la cubierta, en la perforación del pozo. En una modalidad, la perforación del pozo en el cual las composiciones de sellador que comprenden un látex catiónico que es colocado, pertenece a una configuración de la perforación del pozo multilateral. Se debe entender que una configuración de la perforación del pozo multilateral incluye por lo menos dos perforaciones de pozos principales conectados por una o más perforaciones de pozos ancilares. En la cementación secundaria, por lo regular referida como cementación a presión, la composición de sellador de la perforación del pozo que comprende un látex catiónico puede ser colocado, de forma estratégica, en la perforación del pozo para obturar un compartimiento o grieta en el conducto, para obturar un compartimiento o grieta en el sellador endurecido (por ejemplo, revestimiento de cemento) que reside en el anillo, para obturar una abertura relativamente pequeña conocida como un micro-anillo entre el sellador endurecido y el conducto, y de ahí en adelante, actuar como una composición de sellador. Los diversos procedimientos que se pueden seguir para utilizar una composición de sellador en una perforación del pozo son descritos en las Patentes EUA Números 5,346,012 y 5,588,488, las cuales están incorporadas como referencia en su totalidad en el presente documento.

En otras modalidades, los aditivos también son bombeados en la perforación del pozo con las composiciones de sellador que comprenden un látex catiónico. Por ejemplo, los materiales que absorben fluidos, los materiales particulados, arcilla organofílica, resinas, súper absorbedores acuosos, agentes de viscosificación, agentes de suspensión, agentes de dispersión, agentes de pérdida de fluido, agentes de modificación de propiedad mecánica tales como fibras, elastómeros o combinaciones de éstos pueden ser bombeados en la corriente con las composiciones descritas . En una modalidad, las composiciones de selladores que comprenden un cemento alto en alúmina y un látex catiónico exhiben buen control de pérdida de fluido de la lechada de cemento y han reducido la lixiviación cuando se compara con una composición idéntica que carece de un látex catiónico. En otra modalidad, las composiciones de selladores que comprenden un cemento basado en magnesia y un látex catiónico exhiben integridad estructural incrementada cuando se comparan con una composición idéntica que carece de un látex catiónico. EJEMPLOS Habiendo descrito la invención de manera general, los siguientes ejemplos son proporcionados como modalidades particulares de la invención y para demostrar la práctica y ventajas de éstos. Se entiende que los ejemplos son proporcionados a modo de ilustración y no pretenden limitar la especificación de las reivindicaciones de ninguna manera . EJEMPLO 1 Se compararon las propiedades mecánicas y la lixiviación de las lechadas de cemento de alto aluminado con y sin un látex estireno-butadieno catiónico, JG-6082, obtenidas de Dow Reichhold Corporation. Se preparó una lechada de cemento que contiene el cemento THERMALOCK, 39% de agua, 0.4% de ácido cítrico y D-AIR 3000L incorporado en 0.0000379 m3/sk. El agente anti-espuma D-AIR 3000L es un despumador y el cemento THERMOLOCK es un cemento alto en alúmina, ambos comercialmente disponibles en Halliburton Energy Services. La lechada tuvo una densidad final de 1797.39 kg/m3. Todos los porcentajes proporcionados son en peso de cemento. Dos lechadas adicionales fueron preparadas y contienen ya sea látex catiónico de 0.001895 m3/sk o 0.00379 m3/sk (como se indica), 0.0002274 m3/sk de HC-2, 34% de agua y despumador de 0.0001895 m3/sk DAIR 3000L. El agente de suspensión de la superficie activa HC-2 es un surfactante de iones anfotéricos comercialmente disponibles en Halliburton Energy Services . Las lechadas que contienen el látex catiónico tuvo una densidad final de 1785.41kg/m3. Todas las lechadas fueron curadas a 87.7°C durante 72 horas bajo una presión de 210.921 kg/cm2. Las propiedades mecánicas, principalmente el módulo Young y la Relación Poisson fueron determinadas de acuerdo con ASTM D 3148 - 02 método (Estándar Test Method for Elastic Moduli of Intact Rock Core Specimens in Uniaxial Compression) mientras la lixiviabilidad del látex fue determinada al colocar el cemento establecido en agua a 26.6°C durante 18 horas y observar si el agua se volvió turbia indicando la lixiviación del látex en la solución. Las fuerzas compresivas fueron medidas como se describió en el Instituto de Petróleo Estadounidense (API) Especificación 10A, vigésimo tercera Edición, abril 2002. Las fuerzas tensoras fueron medidas en briquetas en forma de hueso de perro de acuerdo con el procedimiento descrito para la prueba CRD-C260 en el U.S. Army Corps of Engineer's Handbook for Concrete and Cement . Los resultados de estos experimentos son presentados en la Tabla 1. Los resultados demuestran que las formulaciones de lechada que contienen el látex catiónico habían reducido la lixiviabilidad. Tabla 1 *La lixiviabilidad fue determinada mediante observación visual **NA = no aplicable EJEMPLO 2 Los diferentes látex fueron comparados por su capacidad para mejorar la permeabilidad, lixiviabilidad, fuerza de material y pérdida de fluido. Una formulación de lechada base es proporcionada en la Tabla 2. Tabla 2 Para la formulación de lechada base se agregó Látex 2000 o látex catiónico. El aditivo de cemento látex 2000 es un látex de estireno-butadieno aniónico tradicional comercialmente disponible en Halliburton Energy Services. El látex catiónico utilizado en los Ejemplos 1-4 es un látex de estireno-butadieno catiónico comercialmente disponible como JG-6082 de Dow Reichhold Inc. Las lechadas tuvieron una densidad final de 1677.56 kg/m3 y fueron curadas a 87.7°C durante 72 horas. Las propiedades mecánicas y lixiviabilidad de la lechada establecida fueron determinadas como se describe en el Ejemplo 1 y son presentadas en la Tabla 3. La pérdida de fluido fue medida de acuerdo con el Instituto de Petróleo Estadounidense (API) Especificación 10A, vigésimo tercera Edición, abril 2002. La permeabilidad del cemento fue medida utilizando un permeámetro de cemento de acuerdo con el procedimiento descrito en el Instituto de Petróleo Estadounidense (API) Especificación 10A, vigésimo tercera Edición, abril 2002. Tabla 3 Los resultados demuestran que la adición de un látex catiónico mejora la pérdida de fluido, reduce la permeabilidad, mejora la fuerza mecánica y reduce la lixiviabilidad de la composición establecida al exponerla al agua. EJEMPLO 3 La composición 2 del Ejemplo 2 fue curado a 121.1°C durante 10 días y las propiedades mecánicas y permeabilidad de la composición determinada. Los resultados son proporcionados en la Tabla 4. Tabla 4 Los resultados demuestran la adición de un látex catiónico al que se le proporcionó una composición frágil menor con elasticidad mejorada. EJEMPLO 4 Una composición de cemento fue preparada teniendo el siguiente diseño de lechada general; 690 g MgCl2, 690 g MgO, 300 g H20 y la cantidad indicada de JG - 6082 fue añadida a la lechada base. El JG - 6082 es un látex catiónico comercialmente disponible en Dow Reichhold Inc como una emulsión acuosa al 50%. Las muestras fueron vertidas en contenedores de plástico con tapas y curadas en un horno a 60°C durante 72 horas. Las muestras curadas fueron tomadas fuera de los contenedores de plástico y conservadas en agua. Se observó el tiempo transcurrido antes de las grietas visibles desarrolladas en las muestras sólidas. La Tabla 5 muestra el tiempo para la pérdida de la integridad estructural como lo manifestó la apariencia de las grietas.

Tabla 5 1 La cantidad de aditivo es proporcionada como el peso de MgO Los resultados demuestran un retraso significativo antes de la pérdida de integridad estructural para las composiciones de cemento basadas en magnesia que comprenden un látex catiónico cuando se compara con una composición idéntica que carece de dicho látex. Mientras que las modalidades preferidas de la invención han sido mostradas y descritas, las modificaciones a éstas pueden ser llevadas a cabo por un experto en la técnica sin aparatarse del espíritu y enseñanzas de la invención. Las modalidades aquí descritas son sólo ejemplares, y no pretenden ser limitativas. Muchas variaciones y modificaciones de la invención son posibles y están dentro del alcance de la invención. Se debe entender que donde los rangos numéricos o limitaciones son establecidos de manera expresa, dichos rangos o limitaciones expresas incluyen rangos o limitaciones iterativas de magnitudes similares que caen dentro de los rangos o limitaciones establecidas de manera expresa (por ejemplo, aproximadamente de 1 a aproximadamente 10 incluye 2, 3, 4 etc; mayor que 0.10 incluye 0.11, 0.12, 0.13, etc). El uso del término "de manera opcional" con respecto a cualquier elemento de una reivindicación pretende significar que se requiere el elemento sujeto o, de manera alternativa, que no se requiere. Ambas alternativas pretenden estar dentro del alcance de la invención. El uso de términos más amplios tales como comprende, incluye, tiene, etc., deben ser entendidos para proporcionar apoyo para términos más estrechos tales como consiste de, consiste esencialmente de, comprende de manera sustancial, etc. Por consiguiente, el alcance de protección no está limitado por la descripción señalada anteriormente; sin embargo, está limitada sólo por las reivindicaciones que siguen, dicho alcance incluye todos los equivalentes de la materia sujeto de las reivindicaciones. Todas y cada una de las reivindicaciones están incorporadas en la especificación como una modalidad de la presente invención. De esta manera, las reivindicaciones son una descripción adicional y son una adición a las modalidades preferidas de la presente invención. El análisis de una referencia en el presente documento no es una admisión de que es una técnica anterior a la presente invención, de manera especial cualquier referencia que puede tener una publicación después de la fecha de prioridad de esta solicitud. Las descripciones de todas las patentes, las solicitudes de patente, y las publicaciones aquí citadas son, por este medio, incorporadas como referencia, al grado que proporcionan ejemplares, procedimentales y otros detalles complementarios a aquellos aquí expuestos.

Claims (42)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN
2. Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:
3. REIVINDICACIONES 1.- Una composición de sellador de la perforación del pozo caracterizado porque comprende un material cementoso y un látex catiónico. 2.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un pH aproximadamente de 3 a aproximadamente 10. 3.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material cementoso comprende un cemento de alúmina, un cemento basado en magnesia, un cemento de yeso, un cemento de oxicloruro de zinc, un cemento de oxicloruro de alúmina, un cemento de fosfato de zinc, un cemento de silicofosfato, o combinaciones de éstos.
4. 4.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material cementoso comprende un cemento de yeso.
5. 5.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de sellador comprende un cemento de alúmina que tiene aproximadamente de 35% en peso a aproximadamente 80% en peso de aluminato de calcio.
6. 6.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de sellador comprende un cemento basado en magnesia que además comprende óxido de magnesio y una sal.
7. 7.- La composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la sal es cloruro de magnesio, sulfato de magnesio, sales de fosfato soluble de amonio, sales de fosfato soluble de metales de alquilo, o combinaciones de éstos.
8. 8.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de polímero activo de la emulsión de látex está presente en una cantidad aproximadamente de 0.2% a aproximadamente 30% en peso de la composición de cemento.
9. 9.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el látex catiónico comprende un monómero que forma látex y un monómero catiónico.
10. 10.- La composición de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el monómero que forma látex es un monómero aromático de vinilo, etileno, butadieno, vinilnitrilo, esteres insaturados olefínicamente de alcohol Ci-Cß, un compuesto que contiene colas largas de etoxilato o hidrocarburo, o combinaciones de éstos.
11. 11.- La composición de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el monómero que forma látex es estireno, butadieno o combinaciones de éstos .
12. 12.- La composición de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el monómero catiónico comprende grupos de amonio cuaternario, especies de omnium, grupos de sulfonio, grupos de fosfonio, aminas terciarias, o combinaciones de éstos.
13. 13.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el látex catiónico comprende trimetilaminopropilmetacrilamida, compuestos de tetralquilofosfonio, dimetilaminometacrilamida de ácido polimerizado, o combinaciones de éstos.
14. 14.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de sellador además comprende una sal de catión monovalente, una sal de un divalente, catión, una sal de un catión trivalente, o combinaciones de éstos.
15. 15.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de sellador además comprende un surfactante aniónico, catiónico, neutral o de iones anfotéricos, o combinaciones de éstos.
16. 16.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de sellador además comprende un surfactante de iones anfotéricos que tiene un grupo de sulfonato.
17. 17.- La composición de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el surfactante de iones anfotéricos comprende betaína de cocoamidopropil, hidroxisultaína de cocoamidopropil, o combinaciones de éstos.
18. 18.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material cementoso comprende cemento de alúmina y el látex catiónico comprende un copolímero de estireno-butadieno.
19. 19.- La composición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque además comprende un surfactante de iones anfotéricos.
20. 20.- La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material cementoso comprende un cemento basado en magnesia y el látex catiónico comprende un copolímero de estireno-butadieno.
21. 21.- La composición de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el cemento basado en magnesia comprende óxido de magnesio y cloruro de magnesio .
22. 22.- Un método de servicio de una perforación del pozo en contacto con una formación subterránea, caracterizado porque comprende: colocar una composición de sellador que comprende un material cementoso y un látex catiónico en la perforación del pozo.
23. 23.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la composición de sellador tiene un pH aproximadamente de 3 a aproximadamente 10.
24. 24.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el material cementoso comprende un cemento de alúmina, un cemento basado en magnesia, un cemento de yeso, un cemento de oxicloruro de zinc, un cemento de oxicloruro de aluminio, un cemento de fosfato de zinc, un cemento de silicofosfato, o combinaciones de éstos .
25. 25.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el material cementoso comprende un cemento de yeso.
26. 26.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la composición de sellador comprende un cemento de alúmina que tiene aproximadamente de 35% en peso a aproximadamente 80% en peso de aluminato de calcio.
27. 27.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la composición de de sellador comprende un cemento basado en magnesia que además comprende óxido de magnesio y una sal.
28. 28.- El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la sal es cloruro de magnesio, sulfato de magnesio, sales de fosfato soluble de amonio, sales de fosfato soluble de metales alquilo, o combinaciones de éstos.
29. 29.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el contenido de polímero activo de la emulsión de látex está presente en una cantidad aproximadamente de 0.2% a aproximadamente 30% en peso de la composición de cemento.
30. 30.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el látex catiónico comprende un monómero que forma látex y un monómero catiónico .
31. 31.- El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el monómero que forma látex es un monómero aromático de vinilo, etileno, butadieno, vinilnitrilo, esteres insaturado olefínicamente de alcohol de Ci-Cß, un compuesto que contiene colas largas de etoxilato e hidrocarburo, o combinaciones de éstos.
32. 32.- El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el monómero que forma látex es estireno, butadieno o combinaciones de éstos .
33. 33.- El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el monómero catiónico comprende grupos de amonio cuaternario, grupos de omnium, grupos de sulfonio, grupos de fosfonio, aminas terciarias protonadas, o combinaciones de éstos.
34. 34.- El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el monómero catiónico comprende trimetilaminopropilmetacrilamida, compuestos de trialquilsulfonio, compuestos de tetralquilofosfonio, dimetilaminometacrilamida de ácido polimerizado, o combinaciones de éstos.
35. 35.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la composición de sellador además comprende una sal de un catión monovalente, una sal de un divalente, catión, una sal de un catión trivalente o combinaciones de éstos.
36. 36.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la composición de sellador además comprende un surfactante aniónico, catiónico, neutral, o de iones anfotéricos, o combinaciones de éstos.
37. 37.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la composición de sellador además comprende un surfactante de iones anfotéricos que tiene un grupo de sulfonato o de carboxilato.
38. 38.- El método de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque el surfactante de iones anfotéricos comprende betaína de cocoamidopropil, hidroxisultaína de cocoamidopropil, o combinaciones de éstos.
39. 39.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el servicio de perforación del pozo comprende la colocación de la composición de sellador para aislar la formación subterránea de una porción de la perforación del pozo; para soportar un conducto en la perforación del pozo; para obturar un compartimiento o grieta en el conducto; para obturar un compartimiento o grieta en un revestimiento de cemento colocado en un anillo de la perforación del pozo; para obturar una perforación; para obturar una abertura entre el revestimiento de cemento y el conducto; para prevenir la pérdida de fluidos de perforación acuoso o no acuoso en las zonas de circulación perdida tal como un compartimiento, zona de cavidad, o fractura; para obturar una perforación del pozo para abandono; para servir como obturador temporal para desviar los fluidos de tratamiento; para servir como un empacador químico; para servir como un fluido de espaciador frente a la lechada de cemento en operaciones de cementación; para sellar un anillo entre la perforación del pozo y un conducto expandible o cadena de conductos; o combinaciones de éstos.
40. 40.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el servicio de la perforación del pozo comprende control de conformidad o tratamiento de circulación perdida.
41. 41.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el servicio de perforación del pozo comprende el tratamiento de circulación perdida seguido por un proceso de avance de perforación.
42. 42.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la composición de sellador está colocada en el la perforación del pozo mediante un proceso de dos corrientes, una corriente acuosa que comprende por lo menos un componente de la composición de sellador, una corriente no acuosa que comprende por lo menos otro componente de la composición de sellador, y las dos corrientes contactan el fondo del pozo para formar una composición de sellador en el lugar de la perforación del pozo.