MX2008014137A - Composiciones y metodos para elminiar asfaltenos de una porcion de una perforacion del pozo o formacion subterranea. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan composiciones para eliminar un material orgánico, especialmente asfaltenos, de una porción de una perforación del pozo o una formación subterránea. La composición comprende: (A) agua, en donde el agua es mayor del 50% por volumen de la composición; (B) una combinación de solvente orgánico que es inmiscible con agua, donde el solvente orgánico comprende; (i) un solvente orgánico no polar; y (u) un solvente orgánico polar; y (C) un tensioactivo adaptado para formar una emulsión de la combinación de solvente orgánico y agua. Se proporcionan métodos para eliminar un material orgánico a partir de una porción de una perforación del pozo o una formación subterránea. El método comprende las etapas de: (A) formar una composición de acuerdo a la invención; y (B) introducir la composición a la porción de la cual el material orgánico debe eliminarse.

Description

COMPOSICIONES Y METODOS PARA ELIMINAR ASFALTENOS DE UNA PORCION DE UNA PERFORACION DEL POZO O FORMACION SUBTERRANEA Campo Técnico de la Invención La invención se refiere al problema de eliminar materiales solubles en aceite tal como asfáltenos de una perforación o formación subterránea. Antecedentes de la Invención Los asfáltenos son un problema en la producción de petróleo crudo en muchas áreas alrededor del mundo. Los asfáltenos puede precipitarse en la matriz de la formación, en una fractura previamente creada en la formación, en la perforación, o en tubería de producción. Los asfáltenos que se precipitan en la formación pueden dar lugar a la obstrucción de los poros en la formación subterránea de matriz. Debido a que los asfáltenos tienen una afinidad más alta a adsorberse sobre superficies con una estructura similar, es decir, en superficies ya con asfáltenos fijados adsorbidos, la limpieza debe ser tan cuidadosa como sea posible. Los asfáltenos son negligentemente solubilidad en agua. Los solventes tal como tolueno y xileno generalmente disuelven solamente de mera aproximada 50% de una muestra de fondo del pozo normal de asfáltenos, que tiene parámetros de solubilidad pobres en estos solventes.

Los asfáltenos se conoce por poseer heteroelementos tal como N, S, y O en algunas moléculas de asfalteno. Tales sitios polares contribuyen a asfáltenos adsorbidos sobre superficies de piedra. Las fuerzas de van der Waals e interacciones polar-polar desempeñan un papel en la adsorción de asfáltenos sobre minerales y piedra. La presencia de agua también afecta la adsorción de los asfáltenos. La piedra mojada con agua exhibe considerable la reducción en asfáltenos absorbidos, pero las constituciones polares de asfáltenos pueden penetrar la película del agua y competir para los sitios activos en la superficie de la piedra. Puede no ser posible alcanzar la desorción completa de los asfáltenos. En mejores casos, la superficie de la piedra puede cambiarse de humedecida con aceite al intervalo de humedecida con agua a humedecido intermedio. Además, la desorción de asfáltenos requiere más tiempo que la disolución de asfáltenos precipitados. Sin embargo, una formación humedecida con agua completa puede no ser necesaria debido a que una formación intermedia a ligeramente humedecida con agua puede ser óptima para la producción de petróleo. El limpiado con tolueno puro puede eliminar la mayoría de los asfáltenos, pero la superficie en la cual se adsorben los asfáltenos todavía estará cubierta con una capa de asfáltenos. Esta capa es probable que sea la capa más polar y de peso molecular más alta, así que la superficie de la piedra todavía será de humedecido intermedio a humedecido con aceite. Además, la humectabilidad de una formación puede cambiarse de humedecido con agua a humedecido con aceite debido a que el tolueno puede eliminar el agua de la superficie de la piedra, como la solubilidad del agua en tolueno a 100°C es aproximadamente 8 veces mayor que a temperatura ambiente. Los tensioactivos pueden facilitar la dispersión de una fase orgánica en agua. Sin embargo, un tensioactivo no disolverá los asfáltenos en agua. Breve Descripción de la Invención Se proporcionan para eliminar un material orgánico de una porción de una perforación del pozo, perforación del pozo tubular, sistema de fractura, o matriz de. una formación subterránea. Las composiciones comprenden: (A) agua, en donde el agua es mayor del 50% por volumen de la composición; (B) una combinación de solvente orgánico que es inmiscible con el agua, en donde el solvente orgánico comprende: (i) un solvente orgánico no polar; y (ii) un solvente orgánico polar; y (C) un tensioactivo adaptado para formar una emulsión de la combinación de solvente orgánico; y agua. Los métodos se proporcionan para eliminar un material orgánico de una porción de una perforación del pozo, perforación del pozo tubular, sistema de fractura, o matriz de una formación subterránea. Los métodos comprenden las etapas de: (A) formar una composición de acuerdo con la invención; y (B) introducir la composición a la porción de la cual el material orgánico debe eliminarse. Descripción Detallada de la Invención Como se utiliza en la presente, las palabras "comprende," "tiene," e "incluye" y todas las variaciones gramaticales de las mismas son cada una deseadas por tener un significado abierto, no limitante que no excluye elementos o etapas adicionales. Un propósito de la invención es eliminar escalas y depósitos de asfalteno y dejar la formación en una condición humedecida con agua para ayudar a retrasar la obstrucción causada por la deposición adicional de asfalteno o parafina. Inicialmente, la absorción o disolución del solvente orgánico en el revestimiento de asfalteno ocasiona al revestimiento se hinche y reduzca el diámetro de poro efectivo, que puede ocasionar un incremento en la presión requerida para impulsar el líquido a través de la matriz de una formación. En el punto en donde la capa orgánica/solvente llega a ser móvil, la viscosidad más alta de la mezcla puede también contribuir a un incremento en la presión. Un efecto de presión puede, por lo tanto, anticiparse cuando la limpieza inicia. Puesto que la mezcla inicial se diluye con más solvente, la viscosidad disminuirá y el líquido llegará a ser más móvil como los beneficios de limpieza. Para eliminar la capa de asfáltenos fuertemente absorbidos se requiere una combinación de solvente efectiva. La adsorción/desorción es un proceso de equilibrio que requiere una cantidad considerable de tiempo a alcanzar. Pero la aplicación de un solvente solamente eliminará solamente parte de los asfáltenos. Para mejorar el proceso de desorción, se espera que los componentes tal como agua que compiten con los asfáltenos para los sitios polares en la superficie sean provechosos. El comportamiento del humedecimiento de este componente mejora la humectabilidad de la formación hacia el humedecido con agua. La estabilidad de la película de humedecimiento con agua depende, por ejemplo, del pH, salinidad, y composición de la solución de salmuera. Un fluido basado en agua que contiene una combinación de solvente orgánico con solvencia buena para asfáltenos debe proporcionar un efecto duradero. De acuerdo a esta invención, una proporción mayor de agua se utiliza en la composición para eliminar los asfáltenos. Esto reduce la cantidad de solvente necesaria para eliminar la escala de la perforación del pozo o formación. Esto reduce mayormente el costo del tratamiento con relación a los procesos anteriores. La composición se aplica preferiblemente como un solo tratamiento de fluido sin la necesidad de pre-tratamiento o posttratamiento de otros fluidos para eliminar los asfáltenos. Los propósitos para hacer la composición en una emulsión incluyen: mantener la formulación junta, previniendo otras emulsiones a formarse en la perforación del pozo cuando el fluido que contiene agua entra en contacto con el petróleo crudo, y ayudándolas en la eliminación de componentes polares de asfáltenos de una superficie, particularmente una superficie de la piedra. Las composiciones y métodos de esta invención proporcionan la sinergia de la combinación del agua, solvente orgánico no polar, co-solvente orgánico polar, y tensioactivo en la acción de disolver la escala de asfalteno lo más rápidamente posible y de dejar menos residuo de asfalteno. Preferiblemente, el agua adicionalmente comprende una sal soluble en agua. La combinación de solvente orgánico se selecciona por ser efectiva sustancialmente disolviendo los asfáltenos. Como se conoce bien en la técnica, la composición exacta y naturaleza de los asfáltenos puede variar ampliamente dependiendo de la fuente, y puede deseablemente ajustar o modificar la combinación de solvente exacto y las composiciones de emulsión de solvente-agua dependiendo de la fuente de los asfáltenos. Por ejemplo, una composición de acuerdo a la invención puede más particularmente adaptarse para los asfáltenos del tipo encontrado en Italia o Norte de Africa. La combinación de solvente orgánico comprende un solvente orgánico no polar y un solvente orgánico polar. Preferiblemente, la combinación de solvente orgánico comprende el solvente orgánico no polar y el solvente orgánico polar en la proporción de: (a) de aproximadamente 99.9% a aproximadamente 90% por volumen del solvente orgánico no polar; y (b) de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 10% por volumen del solvente orgánico polar. Más preferiblemente, la combinación de solvente orgánico comprende el solvente orgánico no polar y el solvente orgánico polar en la proporción de: (a) de aproximadamente 99% a aproximadamente 95% por volumen del solvente orgánico no polar; y (b) de aproximadamente 1% a aproximadamente 5% por volumen del solvente orgánico polar. Otra consideración importante en la selección de la combinación de solvente orgánico es que los componentes no deben ser incompatibles con los fluidos de formación para evitar la formación de precipitados o residuos indeseables. Otras consideraciones incluyen que la combinación de solvente no debe tender a envenenar ninguno de los catalizadores usados en el refinamiento del hidrocarburo producido del pozo. El solvente orgánico no polar se selecciona preferiblemente del grupo que consiste de: solventes aromáticos, terpenos, keroseno, diesel, y cualquier combinación de los mismos. El punto de inflamación de la combinación de solvente orgánico es una preocupación de seguridad importante. El punto de inflamación de cada uno de los solventes orgánicos, ya sea no polar o polar, en la combinación de solvente orgánico preferiblemente debe ser mayor de 40°C (104°F), y más preferiblemente debe ser mayor de 50°C (122°F). El punto de inflamación del xileno, por ejemplo, es solamente 27°C (80°F). El solvente orgánico no polar puede comprender, por ejemplo, una mezcla de D-limoneno y dipenteno, para la cual algunas mezclas tienen un punto de inflamación a aproximadamente 47°C (1170F). Un solvente no polar más preferible es una combinación de terpeno que tiene un punto de inflamación mayor de 50°C (122°F). Preferiblemente un "solvente aromático pesado" se utiliza, que es un corte de destilación de un petróleo crudo del cual solventes aromáticos claros, tal como xileno y tolueno, se ha destilado previamente. El solvente orgánico polar se selecciona preferiblemente por su capacidad para mejorar la solubilidad de asfáltenos en la combinación de solvente orgánico con relación a la solubilidad de los asfáltenos en el solvente orgánico no polar solamente. Un solvente orgánico polar adecuado es N-metilpirrolidona, que tiene un punto de inflamación alto de 92°C (199°F). El tensioactivo comprende preferiblemente un tensioactivo soluble en agua. "Baraklean" es un ejemplo adecuado de una combinación de tensioactivos solubles en agua y tiene un punto de inflamación sobre 93°C (200°F), que está comercialmente disponible de Baroid Fluid Services. "Baraklean NS" es también adecuado, siendo una combinación de tensioactivos solubles en agua con un agente complejante. Además, un tensioactivo adecuado puede seleccionarse del grupo que consiste de: alcoholes etoxilados, nonilfenol etoxilado, y cualquier combinación de los mismos.

La composición puede ser una emulsión débil o una dispersión. La composición es preferiblemente una emulsión externa de agua. Preferiblemente, la etapa para formar la composición adicionalmente comprende la etapa de: antes de mezclar con la composición de solvente, mezclar el agua con el tensioactivo. En un lote, el método incluye preferiblemente la etapa de lentamente mezclar la combinación de solvente con la mezcla del agua y tensioactivo bajo condiciones de esfuerzo cortante suficientes para formar una emulsión. En un proceso continuo, a veces referido como que está "en el aire," el método incluye preferiblemente la etapa de mezclar una corriente de la combinación de solvente con una corriente de la mezcla del agua y tensioactivo bajo condiciones del esfuerzo cortante suficientes para formar una emulsión. Preferiblemente, la etapa de introducir la composición adicionalmente comprende la etapa de: colocar la composición en la porción del pozo a tratarse por un tiempo de contacto suficiente para la combinación de solvente orgánico para disolver una cantidad sustancial del material orgánico. Más preferiblemente, el método adicionalmente comprende la etapa de: después de colocar la composición, que fluye hacia detrás de la composición a través del pozo. Cuando una composición de acuerdo a la invención se probó en el laboratorio, un 60% de la emulsión de fase en agua fue más efectiva para eliminar los asfáltenos de una muestra base de piedra de un proceso de solamente solvente. El fluido de tratamiento de asfalteno también se probó en un pozo. Aproximadamente 60% de una composición de acuerdo a la invención se inyectó en el pozo. Se tiene un incremento en la presión de inyección mucho mayor que el esperado inmediatamente después de que la composición comenzó a entrar en la formación. Esto se cree sea causado por el hinchamiento inicial de los asfáltenos por la combinación de solvente orgánico. Es también posible que el incremento en la presión de inyección es debido a un efecto de viscosidad de fluido. En todo caso, se espera que este efecto sea un efecto de desviación uniforme útil. Después del tratamiento y desplazamiento con nitrógeno, el pozo fluyó sin bombeo e inicialmente produjo un fluido viscoso muy pesado. La producción final del pozo fue casi 400 m3/día. El desempeño de la composición confirmó los resultados excepcionales vistos en el laboratorio, y el desempeño inicial del pozo después del tratamiento de prueba con el nuevo fluido de tratamiento excedió las expectativas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Una composición para eliminar un material orgánico de una porción de una perforación del pozo, perforación del pozo tubular, sistema de fractura, o matriz de una formación subterránea, que comprende: (A) agua; en donde el agua es mayor del 25% por volumen de la composición; (B) una combinación de solvente orgánico que es inmiscible con agua, donde el solvente orgánico comprende; (i) un solvente orgánico no polar; y (ii) un solvente orgánico polar; y (C) un tensioactivo adaptado para formar una emulsión de la combinación de solvente orgánico y de agua.

2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material orgánico a eliminarse comprende asfáltenos.

3. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el agua adicionalmente comprende una sal soluble en agua.

4. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde la combinación de solvente orgánico se selecciona adicionalmente por ser efectiva para sustancialmente disolver asfáltenos.

5. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde la combinación de solvente orgánico comprende el solvente orgánico no polar y el solvente orgánico polar en la relación de: (a) de aproximadamente 99.9% a aproximadamente 90% por volumen del solvente orgánico no polar; y (b) de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 10% por volumen de los solventes orgánicos polares.

6. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el solvente orgánico no polar se selecciona del grupo que consiste de: solventes aromáticos, terpenos, keroseno, diesel, y cualquier combinación de los mismos.

7. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el solvente orgánico no polar tiene un punto de inflamación mayor de 50°C (122°F).

8. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el solvente orgánico polar mejora la solubilidad de asfáltenos en la combinación de solvente orgánico con relación a la solubilidad de los asfáltenos en el solvente orgánico no polar.

9. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el solvente orgánico polare tiene un punto de inflamación mayor de 50°C (122°F).

10. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el solvente orgánico polar comprenden la N-metilpirrolidona.

11. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el tensioactivo comprende un tensioactivo soluble en agua.

12. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el tensioactivo soluble en agua tiene un punto de inflamación mayor de 50°C (122°F).

13. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde el tensioactivo se selecciona del grupo que consiste de: alcoholes etoxilados, nonilfenol etoxilado, y cualquier combinación de los mismos.

14. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición es una emulsión externa en agua.

15. Un método para eliminar un material orgánico de una porción de una perforación del pozo, perforación del pozo tubular, sistema de fractura, o matriz de una formación subterránea, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) formar una composición que comprende: (i) agua, en donde el agua es mayor del 50% por volumen de la composición; (ii) una combinación de solvente orgánico que es inmiscible con agua, donde el solvente orgánico comprende; (a) un solvente orgánico no polar; y (b) un solvente orgánico polar; y (iii) un tensioactivo adaptado para formar una emulsión de la combinación de solvente orgánico y agua; y (b) introducir la composición a la porción de la cual el material orgánico debe eliminarse.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde el material orgánico a eliminarse comprende asfáltenos.

17. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde la composición adicionalmente comprende una sal soluble en agua.

18. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde la combinación de solvente orgánico se selecciona adicionalmente por ser efectiva para sustancialmente disolver asfáltenos.

19. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde el solvente orgánico polar mejora la solubilidad de asfáltenos en la combinación de solvente orgánico con relación a la solubilidad de los asfáltenos en el solvente orgánico no polar.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, en donde el solvente orgánico polar comprenden la N-metilpirrolidona .