MX2009000088A - Fluido de perforacion a base de agua de alto desempeño mejorado. - Google Patents

Abstract

Se describe un fluido de perforación a base de agua que incluye un fluido acuoso, por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificación y un lubricante, que incluye por lo menos un derivado de éster de por lo menos un ácido graso derivado de aceite de ricino.

Description

FLUIDO DE PERFORACIÓN A BASE DE AGUA DE ALTO DESEMPEÑO MEJORADO CAMPO DE LA INVENCIÓN Las modalidades reveladas en la presente son concernientes en general con componentes de fluidos (lodos) de perforación o barreno. En particular, las modalidades son concernientes con lodos a base de agua y componentes de los mismos .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Cuando se perforan o consuman pozos en formaciones terrestres, comúnmente varios fluidos son usados en el pozo por una variedad de razones. Los usos comunes para los fluidos de pozo incluyen: lubricación y enfriamiento de las superficies cortantes del trépano de perforación en tanto que se perfora en general o perfora hacia adentro (esto es, perforación en una formación petrolífera apuntada) , transportación de "cortes" (piezas de formación desalojadas por la acción cortante de los dientes en un trépano de perforación) a la superficie, controlar la presión del fluido de formación para impedir estallidos, mantener la estabilidad del pozo, suspender sólidos en el pozo, minimizar las pérdidas del fluido a y estabilizar la formación a través de la cual el pozo está siendo perforado, fracturar la formación en la vecindad del pozo, desplazar el fluido dentro del pozo con otro fluido, limpieza del pozo, prueba del pozo, transmisión de la potencia hidráulica al trépano de perforación, fluido para emplazar un empacador, abandonar el pozo o preparar el pozo para abandono y de otra manera tratar el pozo o el formación. En la mayoría de los procedimientos de perforación rotativos, el fluido de perforación toma la forma de un "lodo", esto es, un líquido que tiene sólidos suspendidos en el mismo. Los sólidos funcionan para impartir propiedades reológicas deseadas al fluido de perforación y también para incrementar la densidad del mismo con el fin de proporcionar una presión hidrostática apropiada en el fondo del pozo. Los fluidos de perforación son caracterizados en general como sistemas de fluido tixotrópicos . Esto es, exhiben baja viscosidad cuando son sometidos a esfuerzo cortante, tal como cuando están en circulación (como ocurre durante el bombeo o contacto con el trépano de perforación móvil) . Sin embargo, cuando se detiene la acción de esfuerzo cortante, el fluido debe ser capaz de suspender los sólidos que contiene para impedir la separación por gravedad. Además, cuando el fluido de perforación está bajo condiciones de esfuerzo cortante y casi líquido que fluye libremente, debe retener una viscosidad suficientemente alta para transportar toda la materia en partículas indeseable del fondo del barreno a la superficie. La formulación del fluido de perforación debe también permitir que los cortes y otro material en partículas indeseable sea removido o de otra manera se asiente de la fracción líquida.

Hay una necesidad incrementada por fluidos de perforación que tengan los perfiles reologicos que permitan que los pozos sean perforados más fácilmente. Los fluidos de perforación que tienen propiedades reológicas confeccionadas aseguran que los cortes sean removidos del barreno tan eficiente y efectivamente como sea posible para evitar la formación de lechos de corte en el pozo que pueden provocar que la columna de perforación se pegue, entre otras cuestiones. También hay la necesidad desde una perspectiva hidráulica del fluido de perforación (densidad de circulación equivalente) por reducir las presiones requeridas para hacer circular el fluido, reducir la exposición de la formación a fuerzas excesivas que pueden fracturar la formación provocando que el fluido y posiblemente que el pozo, se pierda. Además, un perfil mejorado es necesario para impedir el asentamiento o hundimiento del agente de ponderación en el fluido, si esto ocurre puede conducir a un perfil de densidad desigual dentro del sistema de fluido circulante que puede dar como resultado problemas de control de pozo (afluencia de gas/fluido) y estabilidad del barreno (cavitación/fractura) . Para obtener las características de fluido requeridas para satisfacer estos retos, el fluido debe ser fácil de bombear, de tal manera que requiere la cantidad mínima de presión para forzarlo otra vez de restricciones en el sistema de fluido circulante, tales como boquillas de barreno o herramientas en el fondo del pozo. En otras palabras, el fluido debe tener la viscosidad más baja posible bajo condiciones de alto esfuerzo cortante. Inversamente, en zonas del pozo en donde el área para el flujo del fluido es grande y la velocidad del fluido es lenta o en donde hay condiciones de bajo esfuerzo cortante, la viscosidad del fluido necesita ser tan alta como sea posible con el fin de suspender y transportar los cortes perforados. Esto también se aplica a los períodos en donde el fluido es dejado estático en el agujero, en tanto que los cortes como materiales de ponderación necesitan ser mantenidos suspendidos para impedir el asentamiento. Sin embargo, también se debe notar que la viscosidad del fluido no debe continuar incrementándose bajo condiciones estáticas a niveles inaceptables. De otra manera cuando el fluido necesita hacerse circular otra esto puede conducir a presiones excesivas que pueden fracturar la formación o conducir a tiempo perdido si la fuerza requerida para volver a ganar un sistema de fluido plenamente circulante está más allá de los límites de las bombas . Los fluidos de perforación son clasificados comúnmente de acuerdo con su material base . El lodo de perforación debe ser ya sea un lodo a base de agua que tiene partículas sólidas suspendidas en el mismo o un lodo a base de aceite con agua o salmuera emulsificada en el aceite para formar una fase discontinua y partículas sólidas suspendidas en la fase continua de aceite. Tanto en barcazas y plataformas de perforación de lejos de la costa y terrestres, los cortes de perforación son transportados a agujero por el fluido de perforación. Los fluidos de perforación a base de agua pueden ser apropiados para perforar en ciertos tipos de formaciones; sin embargo, para la perforación apropiada en otras formaciones, es deseable usar un fluido de perforación a base de aceite. Con un fluido de perforación a base de aceite, además, que contiene ordinariamente húmedos, son recubiertos con una película o capa adherente de fluido de perforación aceitoso después de penetrar al interior de cada corte. Esto es cierto a pesar del uso de varios tamices vibradores, dispositivos de perforación mecánico y varias técnicas químicas y de lavado. Debido a la contaminación al medio ambiente, ya sea en agua o en tierra, los cortes no pueden ser descartados apropiadamente hasta que los contaminantes han sido separados. Así, históricamente, la mayoría de la exploración de petróleo y gas se ha efectuado con lodos a base de agua. La razón primaria por esta preferencia es el precio la compatibilidad ambiental. El lodo usado y cortes de los pozos perforados con lodos a base de agua pueden ser desechados fácilmente de locaciones en el sitio y locaciones en la costa y descargados de plataformas en muchas aguas lejos de la costa en los Estados Unidos de América, en tanto que un plan con las directrices de limitaciones de efluentes actuales, ++++ descarga y otros límites de permiso. Como se describe anteriormente, los lodos a base de aceite tradicionales fabricados de diesel o aceites minerales, en tanto que son sustancialmente más caros que los fluidos de perforación a base de agua son ambientalmente peligrosos. Como resultado, el uso de lodos a base de aceite ha estado limitado a aquellas situaciones en donde son necesarios. La selección de un fluido de perforación a base de aceite involucra un equilibrio cuidadoso tanto de las buenas como malas características de tales fluidos en una aplicación particular. Una propiedad especialmente benéfica de los lodos a base de aceite son sus excelentes cualidades de lubricación. Estas propiedades de lubricación permiten la perforación de pozos que tienen una desviación vertical significativa, como es típico de las operaciones de perforación lejos de la costa o en aguas profundas o cuando se desea un pozo horizontal. En tales agujeros altamente desviados, el elemento de torsión y arrastre sobre la columna de perforación son un problema significativo debido a que la tubería de perforación cae contra el lado bajo del agujero y el riesgo de que el tubo se pegue es alto cuando se usan lodos a base de agua. En contraste, los lodos a base de aceite proporcionan una retorta de filtro delgada, cienosa que ayuda a impedir que el tubo se pegue. Los lodos a base de aceite tienen comúnmente excelentes propiedades de lubricidad en comparación con los lodos a base de agua, lo que reduce el pegado de la tubería de perforación debido a una reducción en el arrastre friccional. Las características de lubricación (lubricidad) del lodo de perforación proporciona el único medio conocido para reducir la fricción. Adicionalmente, el uso de lodos a base de aceite es también común en pozos a alta temperatura debido a que los lodos de aceite exhiben en general propiedades reológicas deseables en un intervalo más amplio de temperaturas que los lodos a base de agua. Así, componentes o aditivos que impartan un efecto lubricante sobre los lodos a base de agua son deseables. Los materiales de lubricación previamente usados incluyen, por ejemplo, aceites minerales, aceites animales y vegetales y ésteres. Sin embargo, las regulaciones incrementadamente más estrictas con respecto a la biodegradabilidad de los fluidos de perforación y sus constituyentes están restringiendo gradualmente el uso de los aceites minerales de otra manera particularmente apropiados. Así, hay un interés creciente en alternativas que tengan mejor biodegradabilidad, tales como ésteres, en particular. EP 0 770 661, por ejemplo, describe ésteres de ácidos monocarboxílieos con alcoholes monohídricos como lubricantes apropiados para sistemas de fluido de perforación a base de agua. Sin embargo, solamente se menciona un oleato de 2-etilhexilo como lubricante apropiado para fluidos acuosos que contienen silicato. Sin embargo, el uso de muchos ésteres de ácido carboxílico conocidos en sistemas a base de agua frecuentemente conduce a dificultades considerables. Por ejemplo, la escisión por éster de los aditivos de éster frecuentemente da como resultado la formación de componentes con una tendencia marcada al espumado, que luego introduce efectos secundarios indeseables los sistemas de fluido. Similarmente , los sulfonatos de aceites vegetales, en particular sulfonato de aceite de soya, que han también sido usados como lubricantes en sistemas a base de agua y sistemas a base de aceite, muestran espumado significativo, especialmente en fluidos a base de agua, lo que restringe su utilidad. Así, existe una necesidad continua por fluidos a base de agua que tengan propiedades mejoradas incluyendo lubricidad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, las modalidades reveladas en la presente son concerniente con un fluido de perforación a base de agua, que incluye un fluido acuoso, por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificación y un lubricante que incluye por lo menos uno derivado de éster de por lo menos un ácido graso derivado de aceite de ricino. En otro aspecto, las modalidades reveladas en la presente son concernientes con un método para el tratamiento de un barreno, que incluye la mezcla de un fluido acuoso, por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificacion y un lubricante que incluye por lo menos uno derivado de éster de por lo menos un ácido graso derivado de aceite de ricino para formar un fluido de barreno o fluido de perforación a base de agua y utilizar este fluido de perforación o fluido de barreno a base de agua durante una operación de perforación. En todavía otra modalidad revelada en la presente es concerniente con un fluido de barreno o fluido de perforación que incluye un fluido acuoso, por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificacion; y un agente lubricante que incluye por lo menos un derivado de éster de ácido ricinoleico y por lo menos uno de sorbitan y pentaeritritol . Otros aspectos y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción y las reivindicaciones adjuntas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Las modalidades reveladas en la presente son concernientes con lubricantes para uso en formulaciones de fluido de barreno o fluido de perforación a base de agua. En particular, las modalidades descritas en la presente son concernientes con lubricantes que comprenden derivados de éster de ácidos grasos encontrados en aceite de ricino. En la siguiente descripción, se resumen numerosos detalles para proporcionar un entendimiento de la presente revelación. Sin embargo, se comprenderá por aquellos experimentados en el arte que la presente revelación se puede llevar a la práctica sin estos detalles y que numerosas variaciones o modificaciones de las modalidades descritas pueden ser posibles. En una modalidad, un fluido de perforación a base de agua comprende un fluido acuoso, un lubricante y por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificacion. El lubricante puede comprender por lo menos un derivado de éster de por lo menos un ácido graso derivado de aceite de ricino. En otra modalidad, un fluido de barreno o fluido de perforación puede comprender un fluido acuoso, un lubricante y por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificacion, en donde el lubricante puede comprender por lo menos un derivado de éster de ácido ricinoleico. Aquel de habilidad ordinaria en el arte reconocería que los fluidos de perforación o fluidos de barreno pueden también comprender varios otros aditivos.

Lubricante a base de aceite de ricino En una modalidad, un lubricante puede ser formado mediante la reacción de por lo menos un ácido graso derivado de aceite de ricino con por lo menos un mono-, di-, tri- o poliol para formar un derivado de éster. Tales ácidos grasos que se presentan de manera estable en la naturaleza en aceite de ricino pueden incluir por lo menos uno de ácido ricinoleico, ácido oleico, ácido esteárico, ácido palmítico, ácido dihidroxiesteárico, ácido linoleico, ácido linolénico y ácido eicosanoico . El componente principal del aceite de ricino es ácido ricinoleico que tiene una abundancia relativamente constante de alrededor de 89.5%. El aceite de ricino es la única fuente natural del ácido graso hidroxilado monoinsaturado de 18 átomos de carbono, ácido ricinoleico. Tanto el grupo hidroxilo y la olefina del ácido ricinoleico pueden permitir funcionalizacion química adicional y refinación de las propiedades físicas. Adicionalmente, los derivados de éster de ácido ricinoleico, también como otros ácidos grasos que se presentan en aceite de ricino, pueden ser no tóxicos y fácilmente biodegradables. Los ácidos grasos de cadena larga pueden también proporcionar derivados que tienen perfiles de viscosidad/reológicos deseables. Por ejemplo, el tetraéster de pentaeritritol con ácido ricinoleico tiene un índice de viscosidad (VI) de 155. En una modalidad, aceite de ricino y así la mezcla de ácidos grasos que se presentan de manera estable en la naturaleza en aceite de ricino, es sometida directamente a esterificación con por lo menos un mono-, di-, tri- o poliol para formar un mezcla de derivados de éster de ácido graso. En otra modalidad, cualquier combinación de ácidos grasos en los que se incluyen ácido ricinoleico, ácido oleico, ácido esteárico, ácido palmítico, ácido dihidroxiesteárico, ácido linoleico, ácido linolénico o ácido eicosanoico pueden ser esterificados con por lo menos un mono-, di-, tri- o poliol. En todavía otra modalidad, el ácido ricinoleico puede se puede hacer reaccionar con por lo menos un mono-, di-, tri- o poliol. En una modalidad, por lo menos un éster de ácido graso derivado de aceite de ricino se puede hacer reaccionar con por lo menos un mono-, di-, tri- o poliol. En un modalidad particular, el poliol puede comprender por lo menos uno de sorbitan, pentaeritritol , poliglicol, glicerol, neopentilglicol , trimetanolpropano, di- y/o tripentaeritritol y los semejantes. En otra modalidad, el derivado de éster puede ser formado mediante reacción con por lo menos uno de sorbitan o pentaeritritol . La reacción de por lo menos un ácido graso con por lo menos un mono-, di-, tri- o poliol se puede llevar a cabo de manera conocida por aquellos experimentados en el arte. Tales reacciones pueden incluir, pero no está limitadas a esterificación de Fischer (catalizada por ácido) y transesterificación catalizada por ácido, por ejemplo. En una modalidad, la proporción molar de ácido graso a componente alcohol puede fluctuar de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 5:1. En otra modalidad, la proporción puede ser de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 4:1. Más específicamente, esta proporción molar es concerniente con el equivalente molar reactivo de grupos hidroxilo disponibles con el equivalente molar de grupos funcionales ácido carboxílico del ácido graso. En una modalidad, la proporción molar de ácido carboxílico del por lo menos un ácido graso de aceite de ricino a los grupos hidroxilo de por lo menos uno de sorbitan o pentaeritritol puede fluctuar de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 5:1 y de aproximadamente 2:1 y aproximadamente 4:1, en otra modalidad.

Formulación de fluido de perforación/barreno En una modalidad, un fluido de perforación a base de agua comprende un fluido acuoso, un lubricante derivado de aceite de ricino o sus componentes como se describe anteriormente y por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificación. El fluido acuoso del fluido de perforación puede incluir por lo menos uno de agua dulce, agua de mar, salmuera, mezclas de agua y compuestos orgánicos solubles en agua y mezclas de los mismos. Por ejemplo, el fluido acuoso puede ser formulado con mezclas de sales deseadas en agua dulce. Tales sales pueden incluir, pero no están limitadas a cloruros, hidróxidos o carboxilatos de metal alcalino, por ejemplo. En varias modalidades del fluido de perforación reveladas en la presente, la salmuera puede incluir agua de mar, soluciones acuosas en donde la concentración de sal es menor que aquella del agua de mar o soluciones acuosas en donde la concentración de sal es mayor que aquella del agua de mar. Las sales que pueden ser encontradas en agua de mar incluyen, pero no están limitadas a, sales de sodio, calcio, aluminio, magnesio, potasio, estroncio y litio de cloruros, bromuros, carbonatos, yoduros, cloratos, bromatos, formiatos, nitratos, óxidos, fosfatos, sulfatos, silicatos y fluoruros. Las sales que pueden ser incorporadas en una salmuera dada incluyen cualquiera o más de aquellas presentes en el agua de mar natural o cualesquier otras sales disueltas orgánicas o inorgánicas. Adicionalmente , las salmueras que pueden ser usadas en los fluidos de perforación revelados en la presente pueden ser naturales o sintéticas, las salmueras sintéticas tienden a ser mucho más simples en constitución. En una modalidad, la densidad del fluido de perforación puede ser controlada al incrementar la concentración de sal en la salmuera (hasta la saturación) . En una modalidad particular, una salmuera puede incluir sales de haluro o carboxilato de cationes mono- o divalentes de metales, tales como cesio, potasio, calcio, zinc, y/o sodio. En una modalidad, el fluido de perforación a base de agua puede incluir un agente de ponderación. Los agentes de ponderación o materiales de densidad apropiados para uso de los fluidos revelados en la presente incluyen galena, hematita, magnetita, óxidos de hierro, ilmenita, barita, siderita, celestita, dolomita, calcita y los semejantes. La cantidad de tal material agregado, si lo hay, puede depender de la densidad deseada de la composición final. Comúnmente, el agente de ponderación es agregado para dar como resultado una densidad del fluido de perforación de hasta aproximadamente 24 libras/galón. El agente de ponderación puede ser agregado hasta 21 libras/galón en una modalidad y hasta 19.5 libras/galón en otra modalidad. En otra modalidad, el fluido de perforación a base de agua puede incluir un agente de gelificación . Los agentes de gelificación apropiados para uso en los fluidos revelados en la presente incluyen, por ejemplo, polímeros de alto peso molecular tales como poliacrilamida parcialmente hidrolizada (PHPA) , biopolímeros, bentonita, atapulgita y sepiolita. Ejemplos de biopolímeros incluyen goma guar, almidón, goma xantana y los semejantes. Tales materiales son usados frecuentemente como materiales de pérdida de fluido y para mantener la estabilidad del barreno. Otros aditivos que pueden ser incluidos en el fluido de perforación o fluidos de barreno revelados en la presente incluyen por ejemplo, agentes humectantes, arcillas organofílicas, viscosificadores , agentes de control de pérdida de fluido, surfactantes , inhibidores de esquisto, reductores de filtración, dispersantes, reductores de tensión interfacial, soluciones reguladoras del pH, solventes mutuos, adelgazantes (tales como ligninas y taninas) , agentes adelgazantes y agentes limpiadores. La adición de tales agentes debe ser bien conocida para aquel de habilidad ordinaria en el arte de formulación de fluidos y lodos de perforación. Viscosificadores , tales como polímeros solubles en agua y resinas de poliamida. La cantidad de viscosificador utilizado en la composición puede variar hasta el uso final de la composición. Sin embargo, normalmente alrededor de 0.1% a 6% en peso es un intervalo suficiente para la mayoría de las aplicaciones. Otros viscosificadores incluyen DUOVIS® y BIOVIS® manufacturados y distribuidos por M-I L.L.C. En algunas modalidades, la viscosidad de los fluidos de desplazamiento es suficientemente alta de tal manera que el fluido de desplazamiento puede actuar como su propia pildora de desplazamiento en un pozo. Una variedad de agentes de control de pérdida de fluido pueden ser agregados a los fluidos de perforación revelados en la presente que son seleccionados en general de un grupo que consiste de polímeros orgánicos sintéticos, biopolímeros, y mezclas de los mismos. Los agentes de control de pérdida de fluido tales como lignita modificada, polímeros, almidones modificados y celulosas modificados pueden también ser agregados al sistema de fluido de perforación a base de agua de esta invención. En una modalidad, estos aditivos deben ser seleccionado para tener baja ++++ toxicidad y ser compatibles con los aditivos de fluido de perforación aniónicos comunes tales como carboximetilcelulosa polianiónica (PAC o CMC) , poliacrilatos , poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas (PHPA) , lignosulfonatos , goma xantana, mezclas de estos y los semejantes. Agentes de control de pérdida de fluido pueden incluir por ejemplo POLYPOAC® UL celulosa polianiónica (PAC) que está disponible de M-I L.L.C. (Houston, TX) , un polímero soluble en agua que provoca un incremento mínimo en viscosidad en lodos a base de agua. Los adelgazantes pueden ser agregados al fluido de perforación con el fin de reducir la resistencia al flujo y desarrollo de gel en varias modalidades reveladas en la presente. Comúnmente, los lignosulfonatos , materiales ligníticos, lignosulfonatos modificados, polifosfatos y taninas son agregados. En otras modalidades poliacrilatos de bajo peso molecular pueden también ser agregados como adelgazantes. Otras funciones efectuadas por los adelgazantes incluyen la reducción de filtración y espesor de retorta, para contrarrestar los efectos de las sales, para minimizar los efectos de agua sobre las formaciones perforadas, para emulsificar aceite en agua y estabilizar las propiedades de lodo a temperaturas elevadas. El polímero líquido TACKLE® (manufacturado y disponible comercialmente de M-I L.L.C.) es un adelgazante aniónico de bajo peso molecular que puede ser usado para desflocular un amplio intervalo de fluidos de perforación a base de agua. La inhibición de esquisto es obtenida al impedir la absorción de agua por arcillas y al proporcionar integridad de cortes superior. Los aditivos inhibidores de esquisto inhiben efecti amente las arcillas de esquisto o gumbo de la hidratación y minimiza el potencial para la ++++ ovalación del barreno. Los inhibidores de esquisto pone incluir ULTRAHIB™ (manufacturado y distribuido por M-I L.L.C.) que es una poliamina líquida. Otros aditivos importantes pueden incluir ULTRACAP™, un copolímero de acrilamida importante para la encapsulación de corte e inhibición de dispersión de arcilla. El inhibidor de esquisto puede ser agregado directamente al sistema de lodo sin ningún efecto sobre la viscosidad o propiedades de filtración. Muchos inhibidores de esquisto sirven a la función doble como reductores de filtración también. Ejemplos pueden incluir pero no están limitados a ACTIGUARD™ ASPHASOL y CAL-CAP™ todos manufacturados y distribuidos por M-I L.L.C. Otros reductores de filtración pueden incluir UNITROL™ a base de polisacárido, manufacturado y distribuido por M-I L.L.C. En una modalidad, un método para el tratamiento de un barreno comprende mezclar un fluido acuoso que comprende por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificación y un lubricante. El lubricante que comprende por lo menos un derivado de éster de por lo menos un ácido graso derivado de aceite de ricino para formar un fluido de perforación a base de agua. El fluido de perforación a base de agua puede luego ser usado durante una operación de perforación. El fluido puede ser bombeado al fondo del pozo a través de una tubería de perforación, en donde el fluido sale a través de los orificios en el trépano de perforación, por ejemplo. En una modalidad, el fluido puede ser usado en conjunción con cualquier operación de perforación, que puede incluir, por ejemplo, perforación vertical, perforación de alcance extendida y perforación direccional. Aquel experimentado en el arte reconocería los lodos de perforación a base de agua pueden ser preparado con una gran variedad de formulaciones. Las formulaciones específicas pueden depender del estado de perforación de un pozo en un tiempo particular, por ejemplo, dependiendo de la profundidad y/o la composición de la formación. Las composiciones de lodo de perforación descritos anteriormente pueden ser adaptadas para proporcionar los de perforación a base de agua mejoradas bajo condiciones de alta temperatura y presión, tales como aquellas encontradas en pozos profundos .

Formulaciones de muestra Los siguientes fueron usados para probar la efectividad de derivados de éster de ácidos grasos de aceite de ricino revelados en la presente como lubricantes. En los siguientes ejemplos varios aditivos son usados en los que se incluyen: DUOVIS®, una goma xantana y BIOVIS®, un viscosificador de escleroglucana, son usados como viscosificadores ; UNITROL™ es un polisacárido modificado usado en filtración; celulosa polianiónica (PAC) POLYPOAC® UL, un polímero soluble en agua diseñado para controlar la pérdida de fluido; ULTRACAP™, un copolímero de acrilamida anhidro de bajo peso molecular diseñado para proporcionar encapsulación de cortes e inhibición de dispersión de arcilla; ULTRAFREE™, un aditivo de anti-acreción que puede ser usado para eliminar la ovalación de trépano y mejorar la velocidad de penetración (ROP) ; ULTRAHIB™, un inhibidor de esquisto, EMI-936, un agente de control de pérdida de fluido; EMI-1001, un inhibidor de esquisto; y E I-915, un inhibidor de esquisto encapsulado, todos los cuales están disponibles comercialmente de M-I LLC (Houston, Texas) . EMI-919 es un lubricante usado por comparación con uno de los ésteres de ácido graso de aceite de ricino novedosos, Ester A, que es un éster producido a partir de la reacción entre aceite de ricino y sorbitol y está disponible de Special Products, Inc., una subsidiaria de Champion Technologies, 3130 FM 521, Fresno, TX 77245, EUA, bajo el nombre comercial GS-25-62. Refiriéndose a la Tabla 1 a continuación, se muestran las formulaciones de fluidos a base de agua para las Muestras 1-2.

Tabla 1. Formulaciones de fluido de perforación La reología del fluido fue medida a temperatura ambiente después de envejecimiento a 135°C (275°F) durante 16 horas como se muestra a continuación en la Tabla 2. Las propiedades reológicas de las varias formulaciones de lodo a 49°C (120°F) fueron determinadas utilizando un viscosímetro Fann Modelo 35 disponible de Fann Instrument Company. También se midieron la pérdida de fluido y lubricidad.

Tabla 2. Reología después de envejecimiento térmico a 135°C (275 °F) durante 16 horas Las formulaciones de los fluidos a base de agua las Muestras 3-5 son mostradas a continuación en la Tabla 3 Tabla 3. Formulaciones de fluido de perforación Muestra # 3 4 5 Agua 248.0 248.0 248.0 Sal de mar 10.6 10.6 10.6 UNITROL™ 2.0 2.0 2.0 BIOVIS® 1.0 1.0 1.0 ULTRACAP™ 2.0 2.0 2.0 ULTRAHIB™ 10.5 10.5 10.5 ULTRAFREE™ 10.5 10.5 10.5 E I-919 — 10.5 ~ Ester A — — 10.5 Barita 303.4 303.4 303.4 La reología del fluido fue medida después de envejecimiento a 135°C (275°F) como se muestra a continuación en la Tabla 4. Las propiedades reológicas de las varias formulaciones de lodo a 49°C (120°F) fueron determinadas utilizando un viscosímetro Fann Modelo 35, disponible de Fann Instrument Company. La pérdida de fluido y lubricidad fueron también medidas .

Tabla 4. Reología después de envejecimiento térmico a 135°C (275°F) , 16 horas.

Suspensiones de gel de 22.5 ppb de los lubricantes, EMI-919 (Muestra 6) y Ester A (Muestra 7) , en una fluido base (Muestra 8) fueron formadas y su reología de fluido fue medida antes y después del envejecimiento a 65.5°C (150°F) durante 16 oras como se muestra en la Tabla 5. Las propiedades reológicas de las varias suspensiones a 49°C (120°F) fueron determinadas utilizando un viscosímetro Fann Modelo 35, disponible de Fann Instrument Company. La pérdida de fluido y lubricidad fueron también medidas.

Tabla 5. Reología antes y después de envejecimiento térmico Los lubricantes de aceite de ricino modificado (Muestras 2, 5, 7) se desempeñan en general aproximadamente de la misma manera o mejor en comparación con el lubricante EMI-919 conocido (Muestras 1, 4, 6) y mostraron lubricidad mejorada en comparación con una muestra de control (Muestra 8) . Las propiedades de lodo que mejoraron incluyeron reología del fluido, lubricidad y pérdida de fluido. Refiriéndose a la Tabla 6 a continuación, las formulaciones de los fluidos a base de agua para las Muestras 9-16 son mostradas. Los fluidos incluían varios ásteres de aceite de ricino de las modalidades reveladas en la presente formadas a partir de varias proporciones de alcohol a aceite de ricino: éster B (pentaeritritol : aceite de ricino - 3:4); C (pentaeritritol : aceite de ricino - 3:12); D (pentaeritritol : aceite de ricino - 3:8); E (sorbitol : aceite de ricino - 6:6); y F (sorbitol : aceite de ricino - 3:12). Los ésteres fueron comparados con EMI-919 como se describe anteriormente, aceite de ricino crudo sin modificar y aceite de ricino refinado sin modificar.

Tabla 6. Formulaciones de fluido de perforación La reología del fluido fue medida a 49°C (120°F) después de envejecimiento a 135°C (275°F) durante 16 horas como se muestra a continuación en la Tabla 6. Las propiedades reológicas de las varias formulaciones de lodo a 49°C (120°F) fueron determinadas utilizando un viscosímetro Fann Modelo 35, disponible de Fann Instrument Company. La pérdida de fluido y lubricidad fueron también medidas.

Tabla 6. Reología a 49°C (120°F) después de envejecimiento térmico a 135°C (275°F) , 16 horas.

Otra vez, los derivados de éster modificado de aceite de ricino (Muestras 10-13) exhibieron propiedades mejoradas, tales como reología, pérdida de fluido y lubricidad, en comparación con EMI-919 (Muestra 9) y aceite de ricino sin modificar (Muestras 15-16) . Además, estas formulaciones fueron también estables hasta 135°C (275°F) . Ventajas de las modalidades reveladas en la presente pueden incluir propiedades reologicas mejoradas de los fluidos que incorporan los derivados de aceite de ricino descritos en la presente. Adicionalmente, la incorporación de ásteres de ácidos grasos componentes de aceite de ricino pueden proporcionar propiedades emolientes y lubricantes benéficas. Los grupos funcionales alcoholes polares en los ácidos grasos, tales como ácido ricinoleico, pueden impartir características de solubilidad en agua benéficas a los derivados de éster de los ácidos grasos de aceite de ricino. Tales incrementos en lubricidad pueden ayudar a disminuir el desgaste del equipo de perforación. Los ésteres de aceite de ricino también pueden exhibir bajo espumado en agua y estabilidades a alta temperatura, lo que puede proporcionar mejora en operaciones de perforación de alcance extendido. Debido a que el aceite de ricino es en general no tóxico, biodegradable y es un recurso renovable, sus derivados pueden proporcionar lubricantes de perforación compatibles ambientalmente . Cuando son usados en fluidos a base de agua, los lubricantes revelados en la presente pueden reducir significativamente el espumado, que a su vez puede facilitar el ajuste de la viscosidad y densidad. En tanto que la invención ha sido descrita con respecto a un número limitado de modalidades, aquellos experimentados en el arte, teniendo el beneficio de esta revelación, apreciarán que otras modalidades pueden ser ideadas que no se desvían del alcance de la invención como se revela en la presente. Así, el alcance de la invención debe estar limitado solamente por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1. Un fluido de perforación a base de agua, caracterizado porque comprende: un fluido acuoso; por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificación, y un lubricante que comprende por lo menos un derivado de éster de por lo menos un ácido graso derivado de aceite de ricino .
2. 2. El fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el por lo menos un ácido graso comprende por lo menos uno de ácido ricinoleico, ácido linoleico, ácido oleico, ácido esteárico, ácido palmítico, ácido dihidroxiesteárico, ácido linolénico y ácido eicosanoico.
3. 3. El fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el por lo menos un ácido graso comprende ácido ricinoleico.
4. 4. El fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el derivado de éster del por lo menos un ácido graso es formado a partir de por lo menos uno de un mono-, di-, tri- y poliol.
5. 5. El fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el derivado de éster de por lo menos un ácido graso comprende un éster base de poliol, en donde el poliol comprende por lo menos uno de sorbitan, pentaeritritol, poliglicerina y poliglicol.
6. 6. El fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el derivado de éster del por lo menos un ácido graso comprende por lo menos uno de sorbitan y un éster a base de pentaeritritol .
7. 7. El fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el derivado de éster es formado a partir de por lo menos un ácido graso y por lo menos un alcohol en una proporción de por lo menos 1:1.
8. 8. El fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el éster es formado a partir de por lo menos un ácido graso y por lo menos uno de sorbitan y pentaeritritol en una proporción de por lo menos 2:1.
9. 9. El fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: por lo menos uno de un viscosificador, reductor de filtración, inhibidor de esquisto, agente de control de pérdida de fluido y adelgazante.
10. 10. Un método para el tratamiento de un barreno, caracterizado porque comprende: mezclar un fluido acuoso, por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelificación y un lubricante que comprende por lo menos un derivado de éster de por lo menos un ácido graso derivado de aceite de ricino para formar un fluido de perforación a base de agua; y utilizar el fluido de perforación a base de agua durante una operación de perforación.
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el por lo menos un ácido graso comprende por lo menos uno de ácido ricinoleico, ácido linoleico, ácido oleico, ácido esteárico, ácido palmítico, ácido dihidroxiesteárico, ácido lenolénico y ácido eicosanoico.
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el por lo menos un ácido graso comprende ácido ricinoleico.
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el derivado de éster del por lo menos un ácido graso es formado a partir de por lo menos uno de un mono-, di-, tri- y poliol.
14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el derivado de éster de por lo menos un ácido graso comprende un éster a base de poliol, en donde el poliol comprende por lo menos uno de sorbitan, pentaeritritol , poliglicerina y poliglicol.
15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el derivado de éster del por lo menos un ácido graso comprende por lo menos uno de un sorbitan y un éster a base de pentaeritritol.
16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 10 , caracterizado porque el derivado de éster es formado de por lo menos un ácido graso y por lo menos un alcohol en una proporción de por lo menos 1 : 1 .
17. 17 . El método de conformidad con la reivindicación 15 , caracterizado porque el éster es formado a partir de por lo menos un ácido graso y por lo menos uno de sorbitan y pentaeritritol en una proporción de por lo menos 2 : 1 .
18. 18 . El método de conformidad con la reivindicación 10 , caracterizado porque el fluido de perforación comprende además : por lo menos uno de un viscosif icador , reductor de filtración, inhibidor de esquisto , agente de control de pérdida de f luido y adelgazante .
19. 19. Un fluido de barreno o fluido de perforación, caracterizado porque comprende : un fluido acuoso; por lo menos uno de un agente de ponderación y un agente de gelif icación; y un lubricante que comprende por lo menos un derivado de éster de ácido ricinoleico y por lo menos uno de sorbitan y pentaeritritol .
20. 20. El fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque comprende además : por lo menos uno de un viscosif icador, reductor de filtración, inhibidor de esquisto, agente de control de pérdida de fluido y adelgazante .