MX2011000064A - Nuevos materiales rastreadores. - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema rastreador que comprende un compuesto rastreador para un sistema fluido, el compuesto rastreador comprende uno o más compuestos de alcohol de poliéter. Uno o más compuestos de alcohol de poliéter están dispuestos para ser colocados en contacto con una primera parte del sistema fluido. Uno o más compuestos de alcohol de poliéter son verdaderamente monodispersos. Los compuestos de alcohol de poliéter comprenden uno o más grupos funcionales. Uno o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos están acomodados para ser detectados en una segunda parte del sistema fluido en comunicación fluida con la primera parte del sistema fluido. El compuesto rastreador es detectable en concentraciones muy bajas.

Description

NUEVOS MATERIALES RASTREADORES Campo de la Invención Materiales rastreadores tienen un área de uso grande y en expansión, ya que éstos sirven hoy en día en un número grande de aplicaciones y en un número grande de campos. El uso de rastreadores puede ser encontrado en la mayoría de los campos técnicos, y son de interés respecto a la medición precisa de ocurrencias industriales y otras. El desarrollo de nuevos materiales rastreadores es de este modo de interés práctico mayor, y la presente invención presenta una nueva clase de materiales rastreadores.

La exploración y la producción de petróleo sigue siendo una pieza central de la economía moderna mundial, y es uno de los factores de entrada económica determinantes a nivel mundial . Un gran número de campos petroleros no obstante se están agotando y están aproximándose al final de su ciclo de vida de producción. Estos a menudo marcados por un número de cambios en las condiciones del pozo tales como caídas en la presión, y de manera más importante un influjo cada vez mayor de agua hacia los fluidos de producción. El influjo de agua en los fluidos de producción es de importancia ya que este incremento en el costo de producción, y necesita instalaciones de separación grandes y costosas para el tratamiento adecuado del fluido producido. En REF.:216806 consecuencia, se debe importancia práctica mayor establecer si ha ocurrido una saturación con agua de la formación en la tubería o conducto de producción de petróleo, y no determinar al último en qué punto ha tenido lugar ese influjo. Los rastreadores pueden, en particular, servir para detectar tales ocurrencias, y en particular el uso de la nueva clase descrita más adelante en la presente, de materiales rastreadores será de interés particular.

La producción de agua es uno de los problemas técnicos, ambientales y económicos mayores, asociados con la producción de gas y petróleo. El influjo de agua puede limitar la vida productiva de los pozos de petróleo y gas, y puede provocar problemas operacionales severos, incluyendo la corrosión de las tuberías, migración de materiales finos, producción de arena y carga hidrostática . En áreas ambientalmente sensibles, tales como en el Mar de Barents, son críticos los sistemas de monitoreo confiables. La fuga de petróleo y agua de desecho no es una opción. De este modo, los sistemas de monitoreo futuro deben ser simples y confiables. Aunque muchos desarrollos en campos son planeados con tecnología de monitoreo, únicamente un pequeño número de campos son efectivamente monitorizados debido a la falta de tecnología disponible y/o al costo. La tecnología de monitoreo más comúnmente utilizadas son el registro de producción (PLT, por sus siglas en inglés) que utiliza herramientas de línea de cable convencionales, diversos sistemas permanentes en el fondo del pozo, por ejemplo, DTS (detección de temperatura distribuida) y calibradores permanentes basados en tecnología de fibra óptica. Un problema común es que los sensores y calibradores en el fondo del pozo no funcionan adecuadamente, forzando al operador a correr operaciones de registro alámbricas frecuentes, o instalar otras soluciones de retro-ajuste costosas.

Las instalaciones modernas en alta mar son usualmente conectadas a un número muy grande de pozos de producción, y cada pozo puede comprender un número de pozos subsidiarios. Se está volviendo cada vez más y más complicado e importante monitorizar la producción del pozo, es decir determinar el influjo del fluido, por ejemplo, en la producción de gas y agua, a lo largo del pozo. Para asegurar la optimización de la recuperación en el campo es de importancia mayor conocer la producción de petróleo, gas, y agua a lo largo del pozo. Los patrones de flujo dentro del yacimiento, y la detección de los mismos es a menudo difícil de averiguar. Dadas las herramientas necesarias no obstante, el entendimiento del yacimiento mejorado en gran medida e incrementará el rendimiento económico del pozo. Dado que las operaciones de perforación son muy costosas, el entendimiento de un yacimiento es crucial con el fin de realizar la colocación directa de pozos secundarios, de los esquemas de drenado, de control de presión en el yacimiento, en resumen con el fin de controlar adecuadamente el yacimiento.

Aunque se ha probado que es posible determinar que una intrusión de agua ha tenido lugar, se ha probado que es difícil localizar la posición de la saturación con agua a lo largo de la perforación del pozo y posteriormente dentro del pozo subsidiario, tal que pueden ser tomadas las medidas adecuadas. Las medidas incluyen cerrar la longitud de tubo específica que ha sido influenciada o más bien cerrar las secciones de tubo de producción completas si se necesita ser realizado algún trabajo. No obstante, la información necesaria para determinar la posición precisa del punto de entrada de los fluidos tales como agua, petróleo, gas o una mezcla de estos fluidos no ha sido hasta ahora disponible. La presente invención buscará mejorar esta cuestión utilizando la nueva clase de materiales rastreadores.

La presente invención describe el uso de un nuevo material rastreador que comprende compuestos de poliéter-alcohol verdaderamente monodispersos , por ejemplo, Polietilenglicol (PEG) /polipropilenglicol (PPG) etc., sus derivados como rastreadores. Las ventajas del nuevo material rastreador serán discutidas, y los usos benéficos de las mismas serán descritos.

Antecedentes de la Invención Han existido muchos intentos en el uso de rastreadores para caracterizar los pozos de hidrocarburos, siendo los más relevantes discutidos en breve más adelante.

Los presentes métodos para detectar la intrusión de agua incluyen el uso de materiales fluorescentes, materiales radioactivos, péptidos y aminoácidos entre otros. No obstante, estos compuestos nó son siempre fácilmente detectables en bajas concentraciones.

El documento WO0181914 se refiere a un método para monitorizar la producción de hidrocarburo y agua a partir de diferentes zonas de producción en un yacimiento de hidrocarburo o en pozos de inyección, y la detección de diferentes fenómenos tales como, por ejemplo, variaciones locales en el pH, la salinidad, la composición de los hidrocarburos, la temperatura, la presión, microorganismos, y la diferencia/proporción entre la producción de la formación y/o el agua de inyección desde varias zonas en un yacimiento de hidrocarburo. El método comprende dividir las regiones alrededor de pozos en el yacimiento en un número de secciones, e inyectar o colocar los rastreadores específicos con características únicas para cada sección en la formación en estas regiones. Los rastreadores son químicamente inmóvilizados/integrados en la formación o en las construcciones/filtros alrededor de los pozos, siendo los rastreadores (portadores de rastreador) químicamente inteligentes y liberados como una función de eventos específicos. La detección de los rastreadores después del punto de entrada, proporciona información respecto a las diversas zonas. Existe únicamente mención de los materiales de PEG que son parte del material portador.

La Patente de los Estados Unidos US4555489 describe un método para determinar los patrones de flujo dentro de una formación subterránea penetrada por un sistema de inyección separado, y el sistema de producción que comprende inyectar dentro de la formación, a una profundidad predeterminada del sistema de inyección, una solución que tiene una pequeña cantidad de uno o más compuestos rastreadores solubles en agua, recuperando el rastreador en el sistema de producción, determinando la producción de la recuperación, e identificando los compuestos rastreadores mediante cromatografía de gases y detector de ionización por flama; los compuestos rastreadores son compuestos orgánicos solubles en agua que tienen fósforo, azufre o nitrógeno en la molécula .

El documento WO2007132137 describe un método para la caracterización de yacimientos de hidrocarburo utilizando marcadores biológicos.

La Patente de los Estados Unidos US5077471 describe un método en donde los flujos de fluido de la formación en las formaciones terrestres opuestas a una zona perforada del pozo, se miden y se monitorizan mediante la inyección de rastreadores radioactivos dentro de las perforaciones, bloqueando las perforaciones para retener los rastreadores en la formación, monitorizando las velocidades de decaimiento aparentes de los rastreadores inyectados, y luego determinando la velocidad a la cual los rastreadores están siendo llevados lejos por los movimientos de los fluidos en la formación. A partir de esto se infiere la velocidad de flujo de fluidos en las formaciones terrestres adyacentes al intervalo de la perforación.

La Patente de los Estados Unidos US6670605 describe un método en donde un módulo de análisis de fluido de la formación utiliza un espectrómetro de masa hacia abajo del pozo para determinar los constituyentes moleculares de los fluidos de la formación, como son distinguidos de los contaminantes de perforación, y para proporcionar información respecto a las propiedades físicas y químicas de la muestra.

La Patente de los Estados Unidos US5789663 describe un método para medir cuantitativamente los parámetros físicos característicos de un medio poroso, tal como un acuífero que es inicialmente recargado a una velocidad de recarga, y subsecuentemente descargado a una velocidad de descarga por un fluido bombeado utilizando un pozo simple dentro del cual es inyectado un rastreador durante la recarga, y durante el cual el rastreador es subsecuentemente detectado durante la descarga. ' Es proporcionada una medición del tiempo transcurrido, junto con una fórmula basada en un modelo físico convectivo con relación a los parámetros característicos a las mediciones de tiempo.

El uso de rastreadores de PEG ha sido discutido en cierto grado en diversas revistas. Analytica Chimica Acta Volumen 611, Fascículo 2, "A solid-phase extraction and size-exclusion liquid chromatographic method for polyethylene glycol 25 p-aminobenzoic acid determination in uriñe: Validation for urinary excretion studies of users of sunscreens" por ejemplo, describe la detección de un derivado de PEG en filtro solar, tal que es permitida la detección de los niveles de filtro solar en la orina humana. No obstante, el compuesto PEG no es utilizado como un rastreador, éste es un compuesto de origen natural en el filtro solar.

Los productos poliméricos comercialmente disponibles son usualmente preparados de una manera que da un amplio intervalo de peso molecular. El peso molecular puede ser medido como un promedio por peso o número, y la proporción entre éstos, Mw/Mn, es llamada la amplitud de la distribución. La mayoría de los polímeros elaborados mediante polimerización por radicales libres o por coordinación de monómeros de vinilo, tienen proporciones de 2 a aproximadamente 10, mientras que los polímeros muy altamente ramificados como el polietileno elaborado por radicales libres, elaborados mediante procesos de alta presión, por radicales libres, tendrán proporciones de 20 y más .

El polietilenglicol (PEG) es el tipo más comercialmente importante de poliéter. El polipropilenglicol (PPG) es otro poliéter con muchas propiedades en común con el PEG". El PEG tiene la siguiente estructura, HO- (CH2-CH2-0) n-H . La mayoría de los PEGs incluyen moléculas con una distribución de pesos moleculares, por ejemplo, éstos son polidispersos . La abreviatura (PEG) es usualmente denominada con un sufijo numérico, tal como "PEG 300" que indica los pesos moleculares promedios. Para una ilustración de tal PEG polidisperso, por favor ver la Figura 1 anexa, la cual es un espectro de masa de pantalla comp^eXa^^de^^^ EG 300" simplificado de J. Zhang, Int. J. of Pharm. 282, pp. 183-187. La Figura 1 muestra la composición y distribución de PEG 300, que tiene un peso molecular promedio de 300, que incluye principalmente oligómeros representados por n = 5 a 9. Los productos son comercialmente disponibles como PEG 200, 300, 400, etc., hasta más de 20000.

La Patente de los Estados Unidos US 2006/0154297 de Gauchel, "Sustancia marcadora y el uso de la misma, en métodos de diagnóstico", enseña un método para utilizar los marcadores de PEG como sustancias marcadoras no metabolizables junto con una sustancia metabolizable en un método de diagnóstico relacionado por ejemplo con los pacientes adictos a drogas. Los dos diferentes tipos de marcadores presentes en una solución bebible, fueron administrados al paciente, seguido por el análisis de la orina tomada después de 60 minutos. El método describe además el análisis de la muestra de orina mediante el uso de una separación cromatográfica de HPLC en combinación con la detección por RI de la fracción de PEG, seguido por la detección por UV del marcador metabolizable . A todo lo largo de la solicitud, Gauchel se refiere al "marcador de PEG" en forma plural lo que implica el uso de los PEG polidispersos/fracciones de PEG. Esto es claramente observado por el uso de los términos como "agregada a las sustancias marcadoras no metabolizables" , junto con los marcadores de PEG" y "que contiene 1-3 g de mezcla marcadora de PEG". Un cromatograma de PEG 300 mostrado en la Figura 2 de Gauchel indica claramente que esta sustancia PEG constituye más de 9 diferentes oligómeros de PEG de diferentes pesos moleculares. Gauchel también se refiere al uso de las "fracciones de PEG monodispersos " . De este modo, Gauchel utiliza el término "monodisperso" de manera algo diferente de aquella que se utiliza en la química de los polímeros .

La solicitud de patente de los Estados Unidos US 2006/0008850 Al describe un método para generar una biblioteca de derivados de PEG monodispersos. Este método de utilizar "química combinatoria o síntesis combinatoria" es una técnica bien conocida y es un procedimiento general para generar un número grande de moléculas diferentes, por ejemplo, para elaborar bibliotecas de péptido. El mismo procedimiento para generar PEG funcionalizado con grupos extremos hidrofílieos e hidrofóbicos es también mencionado. Las bibliotecas formadas así son utilizadas para seleccionar el efecto de la longitud de PEG, los grupos externos funcionales y el tipo de fármaco enlazado a la porción de PEG, con el fin de aislar sustancias potentes para el uso como agentes terapéuticos.

De este modo, ninguna de las solicitudes anteriormente mencionadas describen el nuevo material rastreador que comprendan alcoholes de poliéter en general monodispersos , para marcación, y la detección de baja concentración, como se describirá más adelante. Con el fin de distinguir los compuestos de la presente invención de los compuestos de alcohol de poliéter polidispersos o efectivamente no monodispersos de la técnica anterior, se ha elegido utilizar el término verdaderamente monodisperso cuando se describan los compuestos de alcohol de poliéter.

Breve Descripción de la Invención En un primer aspecto, la presente invención describe un sistema rastreador que comprende un compuesto rastreador para un sistema fluido, en el cual el compuesto rastreador comprende uno o más compuestos de alcohol de poliéter, y en el cual uno o más compuestos alcoholes de poliéter están acomodados para ser colocados en contacto con una primera parte del sistema fluido. Además, cada uno o más compuestos de alcohol de poliéter es verdaderamente monodisperso, y los compuestos de alcohol de poliéter comprenden uno o más grupos funcionales. Uno o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos está acomodado para ser detectado en una segunda parte del sistema fluido, en comunicación fluida con la primera parte del sistema fluido.

En una modalidad preferida, el sistema rastreador comprende un compuesto rastreador para un fluido, en el cual el fluido es sometido a cambios potenciales en las condiciones. El compuesto rastreador es colocado en contacto con el fluido, y el compuesto rastreador es colocado para ser liberado hacia el fluido como una respuesta a un cambio en las condiciones del fluido. El compuesto rastreador comprende uno o más grupos funcionales en uno o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos .

En una modalidad, el compuesto rastreador es colocado en una matriz que puede ser colocada en contacto con el fluido.

En una modalidad preferida de la invención, el sistema rastreador comprende dos o más combinaciones distintas de compuestos de alcohol de poliéter monodisperso .

En otro aspecto más, la invención es un método para rastrear un compuesto rastreador en un sistema fluido. El compuesto rastreador comprende uno o más compuestos de alcohol de poliéter. El método incluye que se proporcionen uno o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos , que tengan uno o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos que tengan uno o más grupos funcionales. El método incluye además la colocación de uno o más de los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos, en contacto con una primera parte del sistema fluido, tomando una muestra de una segunda parte del sistema fluido, y analizando la muestra utilizando un aparato para determinar la presencia o no de uno o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos, en la muestra fluida.

En una modalidad preferida de acuerdo a la invención, el método incluye colocar uno o más grupos funcionales para la liberación de compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodisperso, con la primera parte del sistema fluido.

Además, el método de acuerdo a la invención puede incluir la preparación de uno o más de los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos, para ser liberados hacia la primera parte del sistema fluido después de un cambio predeterminado en las condiciones de los sistemas fluidos. El cambio predeterminado en las condiciones del sistema fluido puede ocurrir en la primera parte del sistema fluido.

En una modalidad de la invención el compuesto de alcohol de poliéter verdaderamente monodisperso, es mezclado en la primera parte del sistema fluido cuando es colocado en contacto con la primera parte del sistema fluido.

El número de compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos pueden ser dos o más. En una modalidad ventajosa de la invención, el método puede incluir además la preparación de dos o más combinaciones combinatorias distintas de uno o más de los dos o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos .

En una modalidad ventajosa de la invención, el método incluye colocar uno o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos en una o más matrices, colocando una o más de las matrices en contacto con la primera parte del sistema fluido.

Un cambio predeterminado en las condiciones puede comprender una intrusión de agua dentro de un tubo de producción de petróleo.

La invención describe además el uso de un sistema rastreador para la supervisión de la integridad del pozo en un pozo de supervisión de petróleo.

La invención comprende además el uso de un sistema rastreador para pozo, al rastreo del pozo.

La invención describe además el uso de un sistema rastreador de acuerdo a la reivindicación para la determinación de cualquier punto de entrada de un componente fluido en un conducto, el conducto es colocado para recibir fluidos y conectar los fluidos a un punto deseado, el conducto está dividido en secciones de conducto en donde cada sección de conducto está provista con una combinación específica de los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos a lo largo de la longitud del conducto, de acuerdo a un esquema definido, en donde la combinación específica de especies de compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos es colocada para ser liberada después del contacto con el componente fluido que va a ser detectado, en donde cada combinación comprende dos o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos distintos, en donde la combinación específica de los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos · es arrastrada de la corriente del fluido dentro del conducto, en donde un aparato de detección está acomodado para detectar la combinación específica de los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos dentro de la corriente del fluido, detectando de este modo el componente fluido en el conducto y determinando la sección del conducto que permite la entrada del componente fluido.

Breve Descripción de las Figuras Algunos de los antecedentes y la invención se ilustran en las figuras anexas, en las cuales La Figura 1 es un dibujo simplificado de un espectro de masa de exploración completa de "PEG 300" re-dibujado de J. Zhang, Int. J. of Pharm. 282, pp. 183-187; los valores de m/z representan moléculas protonadas (M+ H+) .

La Figura 2 es un dibujo simplificado similar de un espectro de masa de exploración del polietilenglicol verdaderamente monodisperso con peso molecular de 326,1 (HO- (CH2CH20) 7-H. (n=7, m/z=327, 1 para aductoH*) , pureza 95%.

La Figura 3 es una ilustración simplificada de una combinación codificada [5, 7, 10] de k = 3 compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos, de n = 7 disponibles, que pueden representar un código marcador específico "0101001".

La Figuras 4a a 4d proporcionan ilustraciones simplificadas de diferentes sistema fluidos en los cuales el sistema rastreador de la invención puede ser empleado: a) un sistema fluido muy generalizado, b) un sistema fluido de petróleo con un inyector y un pozo de producción, c) un pozo de producción con varias secciones de producción y puntos de entrada, y d) un sistema de río.

Descripción Detallada de la Invención Los compuestos rastreadores de fluidos deben en general mostrar un número de propiedades deseables, y al menos criterios mayores: Éstos deben ser liberados debido a una condición predeterminada o predefinida que alguien desee detectar, Deben ser detectables en bajas concentraciones .

Además, el rastreador debe mostrar propiedades deseables, algunas de las cuales se listan en seguida: Debe ser fácil de concentrar hasta las concentraciones deseadas De acuerdo a la presente invención, debe ser codificable - Debe mostrar baja toxicidad Debe ser de precio razonable Debe mostrar propiedades predictibles .

La monodispersión es el estado de uniformidad en peso molecular de todas las moléculas de una sustancia, o de un sistema polimérico. Mono significa uno, y la dispersión es la distribución o difusión, que significa que todas las moléculas en el producto tienen el mismo peso molecular. Un polímero verdaderamente monodisperso tiene Mw/Mn cercano a 1.0, véase la Figura 2 que es una ilustración de un espectro de masa de exploración de un polietilenglicol verdaderamente monodisperso que tiene una pureza mayor de 95%. El espectro de masa es completamente dominado por el número de oligómero 7. El sistema rastreador de acuerdo a la invención comprende un sistema rastreador que comprende un compuesto rastreador de un sistema fluido, del cual el compuesto rastreador comprende uno o más compuestos de alcohol de poliéter. Uno o más compuestos de alcohol de poliéter son acomodados para ser colocados en contacto con una primera parte del sistema fluido. La Figura 4a ilustra muy en general un sistema fluido en el cual el sistema rastreador de la invención puede ser utilizado. Uno o más compuestos de alcohol de poliéter son verdaderamente monodispersos . Los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos comprenden uno o más grupos funcionales. Uno o más compuestos de alcohol de poliéter puramente monodisperso, son colocados para ser detectados en una segunda parte del sistema fluido en comunicación fluida con la primera parte del sistema fluido. El sistema rastreador de acuerdo a la invención describe todas las propiedades anteriormente mencionadas. En contraste a Gauchel, la presente invención enseña el uso de los oligómeros/polímeros de PEG verdaderamente monodispersos , como rastreadores, donde la monodispersión hace posible diseñar rastreadores únicos debido al tamaño específico, y por lo tanto pesos moleculares únicos.

El término "fluido" como se utiliza en esta descripción, comprende líquidos, gases o mezclas de los mismos, y los posibles componentes sólidos si algunos de los componentes de sistema fluido están por debajo de su temperatura líquida.

Los compuestos de alcohol de poliéter han sido descritos, aunque no como materiales rastreadores. Una de las novedades de acuerdo a la presente invención radica en que se es capaz de detectar niveles muy bajos del material rastreador. Esto permite el monitoreo de las corrientes o volúmenes de fluidos que son muy grandes sin tener que reemplazar ya sea el material rastreador después de un tiempo breve, o tener que proporcionar volúmenes importantes del material rastreador. La definición de proporcionar concentraciones muy bajas es a este respecto, que se puede alcanzar el intervalo sub ppb. Los métodos de detección serán descritos con más detalle más adelante.

El sistema rastreador puede estar acomodado para responder a un cambio en las condiciones, después de lo cual uno o más de los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos son colocados en una primera parte del sistema fluido, o en contacto con una primera parte del sistema fluido. El rastreador de acuerdo a la invención puede ser acomodado ventajosamente en una matriz o sobre un componente material tal como una pared acanalada, para ser liberado de la matriz o el componente mecánico hacia el fluido, tal que se muestra que ha ocurrido dicho cambio en las condiciones después de la detección de los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos . Estos cambios en las condiciones pueden comprender un número de diversas ocurrencias que incluyen pero no están limitadas a la entrada del agua dentro de un sistema fluido, un cambio en la temperatura, presión, salinidad, pH, composición, un mero desplazamiento o el transporte del fluido en el sistema fluido, o similar.

En una modalidad de la invención, uno o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos comprenden principalmente polietilenglicol PEG o derivados del mismo.

El PEG como tal ha sido utilizado como un portador para otras moléculas, y está en uso para diversos usos farmacéuticos. Muchas de las propiedades hacen al PEG útil en productos farmacéuticos tales como su baja toxicidad y su solubilidad en agua, que son útiles para moléculas rastreadoras .

Los compuestos de PEG muestran todas las propiedades anteriormente mencionadas con respecto a los rastreadores. Éste está muy bien adaptado para el rastreo del agua y puede además ser diseñado a la medida tal que éste muestre estas propiedades ventajosas con respecto también a otros componentes.

Se ha notado además que el PEG puede ser producido tal que éstos son monodispersos permitiendo la producción de las moléculas monoméricas que tienen pesos moleculares definidos específicos. Al fin se ha probado que la pegilación de otras moléculas es muy simple, y de este modo que los grupos funcionales de diversos tipos pueden ser acoplados a los polímeros de PEG, tal que se hace a las moléculas hidrofóbicas o hidrofílicas .

Los compuestos de PEG han sido estudiados completamente en la técnica, y sus propiedades son bien conocidas. El solicitante ha utilizado 'previamente los rastreadores de PEG para la detección del flujo de agua hacia los pozos de producción de petróleo, y se ha probado que éstas funcionan de una manera satisfactoria.

Aunque el método de acuerdo a la invención tendrá su foco principal en los derivados de PEG monodispersos, otros productos químicos dentro de la clase de los alcoholes de poliéter son abarcados por la presente invención, siempre y cuando sean verdaderamente monodispersos. Los productos químicos poliméricos monodispersos están en producción hoy en día teniendo distribuciones muy estrechas de peso molecular, tal que éstos son prácticamente monodispersos , y aunque PEG es ventajosamente desde muchos puntos de vista, el método de acuerdo a la invención no está limitado al uso del PEG. De acuerdo a una modalidad de la invención, el sistema rastreador que comprende uno o más compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos, comprende principalmente polipropilenglicol o derivados del mismo.

En una modalidad de acuerdo a la invención, una matriz polimérica puede ser proporcionada, tal que el sistema rastreador es inmovilizado dentro de la matriz, y es únicamente liberado después de que es cumplida una condición específica. La matriz como tal puedes ser constituida de cualquier material apto, y como tal no es un objetivo de la presente invención. La matriz como tal protegerá al sistema rastreador, tal que éste no es lavado tempranamente, o la matriz puede ser acomodada tal que únicamente responda a ciertas condiciones, después de lo cual son cumplidas las condiciones, el rastreador es liberado.

De acuerdo a una modalidad de la invención, el número de grupos monoméricos [ - (CH2CH20) - ] comprendido en uno o más compuestos poliméricos verdaderamente monodispersos es superior a 3. Al incrementar el número de unidades repetidas, en ciertos grados se cambiarán las propiedades del material rastreador, pero permitirá también proporcionar un número incrementado de materiales rastreadores. Esto es de interés práctico ya que el número cada vez mayor de materiales rastreadores permite una resolución incrementada del rastreador. Esto puede además permitir la reducción del número de combinaciones de materiales, facilitando de este modo el análisis de la muestra dentro del aparato de detección. Al diseñar a la medida las propiedades de los alcoholes de poliéter de longitud incrementada por la adición de grupos funcionales, se deben reducir los inconvenientes de ellos que tienen propiedades ligeramente diferentes debido a su número de unidades repetidas.

A todo lo largo de la presente solicitud se hace el uso de los términos tales como incremento o disminución de la hidrofilicidad/lipofilicidad del compuesto rastreador. Se debe entender que el incremento/disminución como se describe, se refiere a las comparaciones con los compuestos de alcohol de poliéter nativos, asociados.

La mayoría de los compuestos de alcohol de poliéter nativos tales como los PEGs son fácilmente solubles en agua y pueden de este modo ser bien adaptados para el monitoreo del influjo de agua. Esto es de interés particular para el monitoreo por ejemplo, de pozos de producción de petróleo para influjo de agua, permitiendo de este modo que el operador identifique el influjo de agua tal que una sección de la tubería puede ser cerrada para reducir las operaciones requeridas de separación de agua de petróleo, en plataforma. No obstante, los PEGs nativos tienen una cierta solubilidad también en petróleo o aceite, y para esta clase de métodos de detección, deben ser realizados esfuerzos para hacer a los derivados de PEG no solubles en petróleo. Debido a este fraccionamiento, se pueden utilizar también PEGs nativos que son parcialmente solubles en petróleo, para monitorizar la producción de petróleo, siempre y cuando el sistema de liberación asegure cantidades suficientes del rastreador hacia la fase aceitosa, en ausencia de una fase acuosa.

Para resolver este problema, se puede modificar los derivados de PEG tal que éstos comprendan derivados de PEG funcionalmente muy derivados que tengan grupos funcionalmente diversos tales como ácidos carboxílicos , ácidos sulfónicos, ácidos fosfónicos o combinaciones de los mismos. Otros grupos funcionales pueden ser agregados de acuerdo a la necesidad, como será evidente para una persona experta en la técnica. Las sales de tales derivados son particularmente bien adaptados para los rastreadores para la indicación del agua. Los monoácidos y diácidos de los derivados de PEG pueden servir, y esto evidentemente incrementará el número de PEG y de este modo los rastreadores que pueden ser utilizados y ser detectados por masa.

Para rastreadores hidrofílicos los compuestos de poliméricos monodispersos pueden de este modo comprender grupos funcionales entre otros elegidos de uno o más de los siguientes grupos: aminas secundarias, terciarias y/o cuaternarias, moléculas anfotéricas, grupos hidroxilo, ácido carboxílico, ácidos sulfónicos, ácido fosfónico, amidas o sales de los mismos. La invención cubre, pero no está limitada a los grupos químicos anteriormente mencionados.

Algunos ejemplos son mostrados más adelante, de los derivados que pueden ser generados .

Xi- Cn- 0- [CH2-CH2-0] n, -Cy-Zj En esta configuración, X y Z pueden ser grupos funcionales de la misma configuración o pueden ser diferentes; n e y son números enteros mayores o iguales a 0. m debe ser un número entero, usualmente comprendido entre 1-50, pero puede ser también más grande. Los grupos X y/o Z son, en una modalidad de la invención, grupos hidrofóbicos si se desean rastreadores solubles en petróleo, no obstante éstos son hidrofílicos si se pretenden grupos solubles en agua. Los grupos X y Z necesitan evidentemente no ser idénticos. Los grupos X y Z pueden también estar presentes en un número mayor de 1 como se indica por los números enteros i y j . Cn y Cy pueden también ser de origen aromático con sustituyentes hidrofílicos para los rastreadores solubles en agua o de origen aromático o sustituyentes hidrofóbicos para los rastreadores solubles en aceite. Otro ejemplo más de Cn y Cy son las triazolinas.

Cualquier tipo de grupos hidrofóbicos o hidrofílicos pueden ser utilizados. No obstante, la porción de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersa, constituye el "cuerpo" de las moléculas.

Una fórmula más general para las moléculas rastreadoras puede ser: X-A-O- [CH2-CH2-0]m-B-Z Donde A y B pueden' ser cualquier porción orgánica o inorgánica o una porción híbrida.

De acuerdo a una modalidad de la invención, los grupos funcionales de los rastreadores pueden ser hidrofílicos, tales como los grupos PEG aminados, monodispersos , en donde los grupos amino pueden hacerse reaccionar con grupos adicionales como se muestran por ejemplo más adelante, para la generación de moléculas hidrofílicas . Las moléculas simétricas o no simétricas pueden ser utilizadas así como los mono- OH-PEGs funcionalizados . Los ejemplos no exhaustivos se dan en seguida GrupoZ-NH-Cn-O- [CH2-C H2-0] n, -Cy-NH-GrupoZ GrupoZ-CONH-Cn-O- [CH2-CH2-0] m-Cy-NHCO-GrupoZ GrupoX-NH-Cn-O- [CH2-CH2-0] m-Cy-NH-GrupoZ GrupoX-CONH-Cn-0- [CH2-CH2-0] ra-Cy-NHCO-GrupoZ H-O- [CH2-CH2-0] m-Cy-NH-GrupoZ H-0- [CH2-CH2-0] n, -Cy-NHCO-GrupoZ El grupo Z y/o X puede ser cualquier compuesto orgánico, inorgánico o una combinación de los mismos, tales como, pero no limitados a, -(C)kCOOH, -(C)kS03H, -(C)kP03H o sales de los ligandos mencionados.

De acuerdo a una modalidad de la invención, los grupos funcionales de los rastreadores pueden ser hidrofóbicos . Los grupos hidrofóbicos puede ser hidrocarburos aromáticos tales como benceno y derivados del mismo, compuestos aromáticos heterocíclicos (heteroaromáticos) por ejemplo, piridina, imidazol, pirazol, oxazol, tiofeno, y sus análogos con anillo de benceno (bencimidazol , por ejemplo). Otros tipos de ligandos pueden ser hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH, por sus siglas en inglés) . Los ejemplos pueden comprender naftaleño, antraceno, y fenantreno. De esta manera, diversos compuestos/rastreadores solubles en petróleo pueden ser fabricados, y la detección del influjo de petróleo será hecha posible .

De acuerdo a la presente invención se puede agregar grupos lipofílieos tales como alcanos o grupos aromáticos, e incluso posible ajustar tales moléculas de acuerdo al petróleo crudo que va a ser detectado. Este es un efecto sorprendente de la invención, en donde un rastreador inicialmente hidrofílico hecho lipofílico por la adición de grupos funcionales tal que éste puede detectar otros compuestos que no son solubles en agua, antes de la eliminación de los grupos funcionales para el análisis subsiguiente.

El grado de hidrofobicidad puede ser diseñado a la medida por la adición de compuestos muy hidrofóbicos a la cadena polimérica. Aunque los compuestos hidrofóbicos no están bien adaptados para la separación y detección en un sistema LC/MS, se pueden utilizar enlaces escindibles entre los compuestos hidrofóbicos y los grupos funcionales extremos. De este modo, un pre-tratamiento de la muestra de petróleo puede ser necesario con el fin de que los derivados de PEG nativos serán reconfigurados . Éste puede ser realizado en el sitio o in vitro en los laboratorios. La muestra de petróleo puede además ser extraída utilizando agua para aislar los derivados de PEG solubles en agua, para la concentración y detección posteriores.

De esta manera, los rastreadores pueden servir como rastreadores para la detección y monitoreo del influjo de hidrocarburo tal como petróleo y/o gas, permitiendo de este modo el monitoreo del yacimiento a un grado desconocido hasta ahora en la técnica. Dado que la detección de los rastreadores puede ser realizada incluso a niveles muy bajos de rasteadores, esto implica que los materiales rastreadores pueden ser durables con respecto al petróleo, tal que los rastreadores serán de larga duración y proporcionarán monitoreo de largo plazo del influjo de petróleo dentro del pozo .

En general, todos los tipos de ligandos hidrofóbicos (R1 y R2) pueden ser utilizados: R1—0- [CH2-CH2-0] m— R2 en la cual R1 y R2 pueden ser los mismos o diferentes y m es un número entero.

Ya que los grupos hidrofóbicos son más difíciles de detectar mientras que se utiliza uno de los métodos de detección de acuerdo a la invención, un objetivo de la presente invención es describir los compuestos de alcohol de poliéter modificados, en donde éstos han sido modificados mediante la introducción de grupos de protección hidrofóbicos. Los grupos de protección hidrofóbicos necesitan cumplir un número de criterios, siendo uno de ellos que éstos deben ser separables del compuesto rastreador base hidrofílico, utilizando métodos químicos conocidos tales como la separación mediante tratamiento con ácido o base.

Los grupos de protección como se definen de acuerdo a la presente invención como grupos funcionales intermediarios que son colocados para proteger uno o más grupos de un compuesto durante un paso o pasos de síntesis. En este contexto, los grupos de protección pueden ser colocados para proteger ya sea los compuestos de alcohol de poliéter, o bien otras porciones del material rastreador.

Los grupos de protección como tales son bien descritos en la técnica, y cualquier uso de los mismos, como sea entendido por una persona experta en la técnica debe ser considerado como parte de la invención.

En la síntesis orgánica, el uso efectivo de grupos protectores es muy importante para una estrategia sintética. Un grupo protector útil puede tener las siguientes propiedades : el agente protector debe reaccionar selectivamente con el grupo funcional que requiere protección. el grupo protector puede ser introducido con altos rendimientos, sin reacciones colaterales. los grupos funcionales protectores deben ser estables contra una variedad de reacciones. el grupo protector debe ser capaz de ser selectivamente desprotegido bajo condiciones específicas que no sean adversas para la integridad del compuesto protegido.

La lista siguiente abarca una amplia gama de agentes protectores, de aquellos que proporcionan grupos protectores convencionales (TMS, Boc , tritilo entre otros) a un agente protector especial, 1,2-bis (clorodimetilsilil) etano, el cual reacciona únicamente con las aminas primarias alifáticas para generar derivados de azadisilaciclopentano . Se pueden considerar los grupos protectores de alcohol tales como acetilo (eliminado por ácido o base) o el éter de ß-metoxietoximetilo (eliminado por ácido, o los grupos protectores de amina que comprenden el grupo carbobenciloxi (eliminados por hidrogenólisis) o ter-butiloxicarbonilo (eliminado por ácido fuerte concentrado) , grupos protectores de carbonilo que comprenden acétales o cetales (eliminado por ácido) , grupos protectores de ácido carboxílico que comprenden ásteres de metilo (eliminados por ácido o base) o esteres de bencilo (eliminados por hidrogenólisis) , u otros grupos protectores. El rastreador interesado es referido a la literatura relevante o la información libremente disponible tales como en los sitios http : //en .wikipedia. org/wiki/Protecting_grupo#cite_note-0#cite_note-0 de los cuales la información anterior es parcialmente derivada.

El método de acuerdo a la invención comprende además el uso de la incorporación de rastreadores fluorescentes basados en, por ejemplo, fenilos, bifenilos, grupos naftaleno y similares, en donde se enlazan químicamente diversos grupos alcohol de poliéter tales como derivados de PEG a éstos. De esta manera se puede lograr una combinación de propiedades fluorescentes con facilidad de detección utilizando espectrometría de masa.

El grupo ácido carboxílico puede ser sustituido por ejemplo con ácido sulfónico, ácido fosfónico y sales de los mismos. Los grupos amida pueden también ser incorporados en las moléculas. La porción PEG monodispersa puede estar enlazada a través de cualquier tipo de enlace (unión) . El ligando que tiene, por ejemplo, propiedades fluorescentes puede ser cualquier tipo de estructura orgánica o híbrida.

La experimentación ha mostrado que los derivados de ácidos carboxílicos y ácidos sulfónicos muestran sorprendentemente buenas separaciones de columnas C18, igualando e incluso sobrepasando aquellos de los derivados de PEG nativos.

De la manera anteriormente descrita pueden ser generados un gran número de rastreadores si una combinación de diversos derivados de alcohol de poliéter tales como derivados de PEG son utilizados en combinación en vez de utilizar un compuesto rastreador específico simple. Mediante el uso de compuestos separados que tienen propiedades químicamente similares, éstos se comportarán aproximadamente de la misma manera y la cantidad inicial de cada rastreador será mantenida durante la fase de monitoreo completa.

En una modalidad de la invención, el grupo funcional comprende un segundo polímero. Este segundo polímero puede comprender un número definido de monómeros, y de este modo será claramente identif icable por el operador. La adición de un segundo polímero como se define en la presente incrementará el número de posibles permutaciones del material rastreador, y seguirá la fórmula genérica. La diferencia en masa de los rastreadores que son definidos por la longitud de alcohol de poliéter, la adición de polímeros adicionales al compuesto de alcohol de poliéter, incrementa meramente el número de posibles permutaciones. En algunos casos, los grupos de protección pueden ser proporcionados para la protección de estos polímeros secundarios.

Métodos de detección La presente solicitud describe un método para la detección de diferentes compuestos monodispersos tales como derivados de polietilenglicol o similares, en donde el método es adaptado para medir la presencia de combinaciones específicas de los compuestos. Los compuestos poliméricos verdaderamente monodispersos son colocados en contacto fluido con una corriente dentro de la cual se puede presumir que a un tiempo dado puede ocurrir un influjo de un compuesto que se desea monitorizar. Después de que el influjo ha ocurrido debe existir la posibilidad de detectar la combinación de compuestos rastreadores, tal que se puede señalar de manera imprecisa la localización del influjo. Si la corriente principal que va a ser monitorizada tiene un flujo de fluido grande, esto involucra que el método de detección debe ser muy preciso y al menos no debe ser capaz de detectar concentraciones muy bajas del rastreador colocado en el sitio del influjo. Esta situación está presente cuando se monitoriza fluidos de producción por ejemplo en pozos de petróleo.

De este modo, uno de los obstáculos mayores en el monitoreo de flujos de pozo es proporcionar una combinación de un método analítico y un rastreador, que permitirán la detección de concentraciones muy bajas. Los PEGs nativos y sus derivados responden muy bien a la Espectrometría de Masa (MS) . Por PEG nativo se entiende los grupos PEG que tienen dos grupos funcionales hidroxilo, extremos. Los derivados pueden ser formados en complejos con diversos iones, y estos aductos son directamente medibles a niveles por debajo del sub ppb utilizando MS en, por ejemplo, una fuente de electrorrocío . El amonio en particular ha mostrado que proporciona propiedades benéficas en derivados de amonio-PEG, en particular considerando la detección de dichos aductos.

Un método de monitoreo para fluidos de pozos utilizando materiales poliméricos verdaderamente monodispersos tales como derivados de PEG como rastreadores, es de este modo un objetivo de la presente invención. Se pueden utilizar LC, LC/MS, GC, GC/MS o similares, o una combinación del método anterior con metodología fluorescente, no obstante la presente invención describe el uso de un sistema de extracción en fase sólida para el aislamiento de los compuestos que van a ser detectados . Este método permitirá que los compuestos sean concentrados a un grado tal que se hacen posibles concentraciones de compuestos tan bajas como hasta 10"15 M.

Con el fin de mejorar la resolución necesaria de los rastreadores, a menudo presentes a concentraciones muy bajas, es útil utilizar una combinación de métodos de medición de separación. Uno de los métodos que muestran la mayor promesa a este respecto, es la espectrometría de masa. Un espectrómetro de masa puede de este modo detectar tales concentraciones bajas. El espectrómetro de masa es bien conocido en la técnica, no obstante de acuerdo a la presente invención, y permite la detección precisa de pequeñas diferencias en el peso molecular de los compuestos que van a ser analizados. Éste es un aspecto central de la invención, ya que esto permite la detección de compuestos que tienen principalmente las mismas propiedades químicas, pero diferentes masas. Dado que los rastreadores deben reaccionar de la misma manera a una influencia externa tal como la intrusión de agua, las propiedades químicas deben ser principalmente idénticas, tal que éstas son liberadas de la misma manera. El método que permite ahora la detección de diferentes masas proporcionará entonces la información requerida de una manera simple.

Una ventaja adicional de utilizar un espectrómetro de masa es que las moléculas pueden ser fracturadas tal que cada fragmento puede ser también detectado. Esto permitirá que sean producidos un número aún mayor de rastreadores, incrementando de este modo la resolución de la rejilla de detección .

En conjunto con el uso de alcoholes de poliéter de acuerdo a la invención, se ha probado que es ventajoso aislar los alcoholes de poliéter utilizando un sistema de extracción en fase sólida. La experimentación ha mostrado que los alcoholes de poliéter son recuperados casi completamente, de tal forma que después de la elución consecuente, los alcoholes de poliéter pueden ser recuperados casi completamente. Esto permite la concentración adicional de la muestra tanto como el tamaño de la muestra lo permita. De este modo, se ha probado que es posible detectar concentraciones del rastreador hasta concentraciones tan bajas como de sub ppt y menores. Ninguna combinación previamente conocida del sistema rastreador y el método de concentración permite la detección de tales concentraciones bajas del rastreador.

En una modalidad de la invención, los alcoholes de poliéter son funcionalizados utilizando uno de un número de diferentes grupos funcionales. Algunos de los grupos funcionales considerados para ser agregados a los alcoholes de poliéter harán a los derivados de alcohol de poliéter menos susceptibles a ser retenidos en la Extracción en Fase Sólida (SPE, por sus siglas en inglés) . De este modo, de acuerdo a una modalidad de la invención, las muestras pueden ser pre-tratadas de tal forma que los grupos funcionales son removidos antes del análisis. Si como se describió a todo lo largo de la presente, un número suficiente de rastreadores de alcohol de poliéter simples, únicos, son utilizados, se tendrá la posibilidad de distinguir cada compuesto liberado por la combinación única de los rastreadores de alcohol de poliéter, o en casos simples por el rastreador de alcohol de poliéter mismo.

La combinación del uso de los sistemas SPE con espectrometría de masa permitirá la determinación de cada clase de compuesto verdaderamente monodisperso ya que la columna SPE aislará los compuestos, mientras que el espectrómetro de masa permitirá ¦ la determinación de cada compuesto. Esto permite la detección y la marcación de concentraciones muy bajas de rastreadores, y de este modo los rastreadores pueden ser utilizados en corrientes fluidas que tienen muy alto rendimiento. Adicionalmente , esto permitirá que los rastreadores ser hechos muy resistentes a las ocurrencias que ellos va a medir. Ya que son mensurables cantidades diminutas, los rastreadores pueden ser hechos para durar más tiempo, o pueden ser utilizados menos rastreador en cada aplicación. Ésta es una de un número de ventajas mayores de la presente invención.

El método permite no solamente la detección de la entrada del fluido del pozo dentro del pozo, sino además para averiguar de cuál sección del pozo ha ocurrido la entrada. Esto es hecho posible mediante el uso de códigos que comprenden combinaciones de moléculas monodispersas de diferentes pesos, fácilmente discernibles por los métodos anteriormente mencionados .

Mediante el uso de PEGs verdaderamente monodispersos y sus derivados, puede ser generado un gran número de diferentes rastreadores, en donde los diversos materiales rastreadores se comportan de una manera similar desde un punto de vista químico.

Posibles áreas de uso Ya que los rastreadores están destinados para el monitoreo de diversos fluidos de pozo a diferentes temperaturas tales como los pozos petroleros, puede ser importante a alta temperatura que los rastreadores sean protegidos antes de la liberación dentro del fluido que va a ser detectado. Esto puede ser logrado mediante la incorporación en una matriz que puede estar comprendida de un sistema polimérico orgánico e inorgánico. La matriz puede tener diversas formas tales como partículas, y en donde éstas están envueltas por un polímero secundario, o en donde el rastreador es incorporado en ésta de una manera homogénea o no homogénea en una estructura monolítica que tiene una forma específica. Cuando se incorporan dentro de la matriz, los rastreadores en cierto grado, estarán protegidos contra la degradación. La matriz puede, en una modalidad de la invención, ser colocada para disolverse después del contacto con él fluido que va a ser detectado. Después de haber sido liberada, el tiempo de residencia dentro del pozo, bajo condiciones de operación normales, estará limitada a unas pocas horas, de este modo el periodo entre la liberación y la detección será muy corto. Dentro del pozo, los rastreadores serán muy estables ya que existe poco oxígeno dentro de los fluidos del pozo, ya que el rastreador no será degradado.

Uno de los beneficios mayores de la invención es que ésta proporciona la habilidad para detectar el punto de entrada de un fluido hacia un conducto, de una manera precisa y eficiente. La Figura 4c ilustra un pozo de producción con cuatro diferentes puntos de entrada posibles en la primera parte en el fondo del pozo de un pozo de producción. El conducto se entiende cualquier conducto natural o fabricado en el cual un fluido fluya entre dos puntos. La tubería moderna en uso en los pozos puede comprender ahora una pluralidad de capas, que comprenden a menudo dos tubos concéntricos, en donde el tubo externo está perforado, y en donde el punto de entrada desde el tubo externo hacia el conducto interno y principal, es controlado por una válvula o similar. Esto permite que cada sección de tubo sea controlada separadamente, y las secciones y las subsecciones de tubo pueden de este modo ser interrumpidas. Conforme maduran los campos petroleros, existe un influjo cada vez mayor de agua hacia las líneas de producción, necesitando grandes cantidades de separación de los fluidos de producción. Dado este sistema de ingeniería moderno, es ahora posible interrumpir secciones de tubo separadas a necesidad. La Figura 4c proporciona una ilustración de un sistema fluido que comprende una producción en la cual es colocado un sistema rastreador de la invención, eh diferentes puntos de entrada pozo abajo y en el cual el sistema fluido es muestreado en la cabeza del pozo o más lejos corriente abajo.

Dado que la interfaz de aceite-agua en un pozo dado no está al mismo nivel de todos los puntos debido a las fallas o a otros fenómenos geológicos, de este modo es de importancia ser capaces de identificar la sección a partir de la cual ocurre el mayor influjo de agua. Evidentemente, se pueden utilizar rastreadores solubles en aceite para la detección del influjo de hidrocarburo, y de una manera correspondiente a aquella descrita más adelante, se pueden utilizar estos rastreadores para determinar las áreas a partir de las cuales ocurre el mayor influjo de petróleo.

Con el fin de lograr esta meta, la presente invención describe un método en donde es utilizado un sistema de codificación, en donde cada sección de tubo puede ser proporcionada con una combinación específica de materiales rastreadores. Con el fin de lograr los códigos específicos deseados, es necesario tener derivados de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos , no obstante la producción de éstos no es el objetivo de la presente invención. Utilizando estos compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos, puede ser utilizado el siguiente principio Las unidades de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersas que tienen diferentes pesos moleculares, son preparadas para ser colocadas en sitios específicos o acoplados en una matriz restauradora para ser colocados en sitios específicos, en combinaciones predefinidas. El número de posibles combinaciones de los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos cuando se utilizan fórmulas combinatorias estándares, es dado por n * (n-1) * (n-2) * .... * (n-(k-1)) Número de combinaciones = . k! En esta ecuación n es el número de los distintos compuestos rastreadores, aquí los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos , de los cuales se deben elegir. El número k representa el número de tales compuestos rastreadores distintos elegidos. Tomando por ejemplo una combinación de tres distintos compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos, tomados de un espacio de muestra que comprende 7 distintos de tales compuestos se podría dar como resultado un número de posibles combinaciones combinatorias que igualan 35. La Figura 3 ilustra tal combinación codificada [5, 7, 10] de k = 3 compuestos de polietilenglicol verdaderamente monodispersos, de n = 7 disponibles, los cuales pueden representan un código "0101001". Esto podría permitir una rejilla que comprende 35 diferentes secciones que pueden ser distinguidas. Utilizando n = 14, y k = 3 se llega a tantas como 364 combinaciones, y al incrementar k a 4 se llega a 1001 diferentes códigos. El número de distintos códigos rastreadores combinatorios es de este modo incrementado muy rápidamente, y de este modo cada sección de los pozos puede ser provista en un código específico.

En vez de incrementar k, es igualmente simple incrementar n para generar un alto número de combinaciones únicas de rastreador. Esto dará como resultado un sistema que es más fácil de analizar y de este modo para interpretar los datos restantes . Dado un gran número de rastreador "base", por ejemplo, n = 25 o mayor y k que es pequeño, por ejemplo, k = 2, esto dará como resultado 300 rastreadores únicos. Dado n = 50, pueden ser obtenidos 1225 distintos rastreadores .

Después del análisis se tiene una posibilidad de determinar con precisión el área a partir de la cual ocurre el influjo de agua, hacia un pozo petrolero y tomar la acción apropiada, por ejemplo, mediante el cierre de la sección de la cual ha ocurrido el influjo de agua. Similarmente , pero de una situación inversa utilizando un PEG lipofílico se puede determinar con precisión el punto de influjo a partir del cual ocurre el influjo de petróleo o de contaminante hacia uno o más pozos de suministro de agua o una línea de suministro de agua.

Utilizando las derivatizaciones de alcoholes de poliéter tales como PEG como se mencionó anteriormente, se deben cambiar las características de los polímeros de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos agregando funcionalidad a los rastreadores.

De acuerdo a la presente invención una pluralidad de combinaciones de rastreadores pueden ser además introducidas tal que cada sistema rastreador combinatorio está acomodado para detectar un fluido separado. De esta manera, se puede rastrear por ejemplo, el agua, petróleo y gas natural en un tubo.

De este modo, de acuerdo a la presente invención' se describe en la presente un método para la detección del punto de intrusión de un fluido en un conducto, en donde el método comprende el uso de combinaciones de rastreadores, en donde cada sección de conducto está provista con una combinación específica de rastreadores. Se debe notar que para algunas aplicaciones, las combinaciones del rastreador pueden comprender un compuesto simple en cada punto, éste es el equivalente de establecer que k = 1. Esta combinación es una combinación especial que debe ser considerada para formar parte de la invención. Como un ejemplo de tal "combinación", por favor véase el pico simple del PEG verdaderamente monodisperso mostrado en la Figura 2, que tiene casi únicamente el número de oligómero 7.

El método de acuerdo a la presente invención puede servir de este modo en un número de áreas, incluyendo pozos, pozos de producción, transportación de pozo a pozo, tubería de transportación, e incluso ríos y similares. La Figura 4d ilustra un sistema fluido que comprende un sistema de fluido de río de área de drenaje de precipitación, en el cual el sistema rastreador es colocado en diferentes corrientes tributarias y en el cual el sistema fluido es muestreado en la boca del río. La primera parte del sistema fluido puede comprender una parte corriente arriba del conducto de fluido, y la segunda parte del sistema fluido puede comprender una parte corriente abajo del conducto de fluido. Corriente arriba. Como se utiliza en la presente, significa relativamente más cerca de (o detrás) de la fuente o fuentes del sistema fluido, y el término corriente abajo significa una parte del sistema fluido del cual el fluido en el sistema fluido pasa posteriormente. Dada la versatilidad del método no existe prácticamente límite para el fluido que va a ser detectado, y se puede considerar fácilmente utilizar el método para la detección de puntos de entrada de contaminantes dentro de corrientes o similares.

La colocación de los rastreadores es además de importancia, y pueden ser considerados varios procedimientos diferentes. Exprimir los materiales rastreadores dentro de la formación utilizando métodos conocidos es una alternativa, aunque esto puede incurrir en algunos problemas considerando la estabilidad de los materiales. Un mejor procedimiento puede ser colocable el material rastreador dentro de la tubería, o si se utiliza la tubería concéntrica, entre los dos tubos o similares. El rastreador es colocado, por ejemplo, dentro del paquete de grava de un tubo de producción de petróleo. El material rastreador puede también ser colocado en la cabeza del pozo, o puede ser colocado de otro modo de acuerdo a la necesidad. El solicitante ha presentado previamente varias solicitudes que describen la colocación del uso de rastreadores tales como la patente Europea EP1277051 que describe los métodos para colocar materiales rastreadores en pozos. Los métodos descritos en este y otros documentos hacen posible que la persona experta en la técnica aplique el método de acuerdo a la invención.

El método de acuerdo a la invención está muy bien adaptado para el uso en tubos de producción de petróleo, sin embargo, dada la versatilidad de los niveles de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos , se puede considerar fácilmente utilizar este método de codificación para una variedad de aplicaciones. Se puede, por ejemplo, marcar las diversas salidas industriales hacia un río, tal que a cada compuesto se le da un código específico. De esta manera, será fácil de detectar un contaminante específico, y si una planta industrial puede ser la fuente de la descarga no deseada del contaminante específico. Los polímeros de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos pueden ser diseñados al grado en que éstos pueden responder a diversos contaminantes, o las incidencias no deseadas tal que se logran resultados precisos que pertenecen a la sección de conducto relevante en la cual ha ocurrido la incidencia.

Un área separada de uso comprende utilizar el sistema rastreador en l supervisión de la integridad del pozo en un pozo de producción de petróleo. La integridad del pozo es un campo muy grande el cual, de acuerdo al Estándar Norsok D-010 puede ser definido como "la aplicación de soluciones técnicas, operacionales y organizacionales para reducir el riesgo de liberación descontrolada de fluidos de la formación a todo lo largo del ciclo de vida completo del pozo, y por supuesto los aspectos de seguridad" . Como es evidente ésta es una definición muy amplia, y dado el ciclo de vida de un pozo, esto implica que los sistemas rastreadores deben ser robustos y de larga duración. Adicionalmente, dado el gran número de parámetros que necesitan ser monitorizados a todos los tiempos, es imperativo que se proporcione un número grande de diferentes rastreadores. De acuerdo a la presente invención, el número de rastreadores que tienen propiedades químicas similares es muy grande, de este modo el sistema rastreador de la presente invención está particularmente muy bien adaptado al monitoreo de la integridad del pozo.

Un área separada de uso comprende utilizar el sistema rastreador para el rastreo de pozo a pozo. La Figura 4b es una ilustración de un sistema fluido que comprende un pozo de inyección (izquierda) en el cual el sistema rastreador de la invención puede ser inyectado y un pozo de producción (derecha) del cual es muestreado el sistema fluido. El rastreo de pozo a pozo es de interés particular en la producción de petróleo hoy en día, ya que un número cada vez mayor de pozos de producción de petróleo dependen al menos parcialmente del soporte de presión, con el fin de que se logre un nivel satisfactorio de producción. La presión en un yacimiento puede ser mantenida al inyectar un fluido a través de un pozo inyector, creando un frente de presión el cual más o menos empuja los fluidos de producción hacia afuera a través de las líneas de producción. No obstante, existe un riesgo asociado con el soporte de presión en los pozos, específicamente que el fluido de inyección fracturará la formación geológica dentro de la cual es inyectado, y posiblemente incluso formará un atajo del pozo de inyección hacia el tubo de producción. Esta situación dará como resultado un influjo mayor del fluido de inyección hacia el tubo de producción, dando como resultado pérdida de la eficacia. Además, se ha probado que es difícil descubrir cuál pozo de inyección es responsable por la fuga de los fluidos de inyección a través de una formación hacia el tubo de producción si han sido utilizados una pluralidad de pozos de la inyección. La presente invención permite la resolución de este problema al proporcionar un número de materiales rastreadores que son fácilmente detectables a bajas concentraciones. Se podría también simplemente proporcionar cada rastreador hacia cada pozo de inyección, tal que sería simple de averiguar cuál pozo de inyección fue responsable por la fuga.

Dada la versatilidad de los compuestos rastreadores, es fácil considerar un número de otras áreas de uso, tales como la marcación de fluidos en buques cisterna, la detección de descargas hacia un río, o cualquier otra área en donde los rastreadores deban ser utilizados. Como se describió anteriormente, el material rastreador puede ser modificado en un número de formas que éste puede detectar un número de diferentes ocurrencias, e incluso servir como un material de codificación.

En la presente se presenta así una nueva clase materiales rastreadores, en donde los rastreadores están comprendidos dentro del grupo de alcohol de poliéter verdaderamente monodisperso, en donde los rastreadores comprenden uno o más grupos funcionales para la detección de una incidencia, y en donde las áreas de uso abarcan muchas aplicaciones, y en donde la detección y separación de los rastreadores permiten la detección de concentraciones muy bajas de los materiales rastreadores.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (35)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un sistema rastreador que comprende un compuesto rastreador en un sistema de transporte de fluido de producción de petróleo, que comprende un conducto desde una primera parte del sistema fluido hacia una segunda parte del sistema fluido, - la primera parte del sistema fluido comprende dos o más puntos de entrada distintos de uno o más componentes fluidos hacia el conducto de fluido, el sistema fluido está subdidivido en secciones de conducto, cada sección de conducto comprende uno o más de los distintos puntos de entrada, caracterizado porque contiene: un sistema rastreador que comprende dos o más compuestos . rastreadores cada uno comprendiendo distintas combinaciones de uno o más compuestos de alcohol de poliéter polidisperso que tienen distintos pesos moleculares, - uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodisperso que tienen uno o más grupos funcionales, el sistema rastreador está subdidivido en dos o más combinaciones distintas de los compuestos de alcohol de poliéter monodisperso, correspondientes a las secciones del conducto y para ser colocados en diferentes secciones del conducto, un dispositivo de muestreo para recolectar una o más muestras de fluido desde la segunda parte del sistema fluido de producción de petróleo, - un aparato de análisis para determinar la presencia o no de uno o más de los compuestos de alcohol de poliéter monodisperso, distintos, en una o más muestras de fluido, haciendo posible la determinación de una sección de conducto que comprende un punto de entrada para el fluido presente en la muestra.

2. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque uno o más de los compuestos de alcohol de poliéter monodispersos son colocados para ser liberados hacia el fluido de producción de petróleo después de un cambio en las condiciones del fluido de producción de petróleo.

3. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto rastreador es colocado en una matriz, la matriz está dispuesta para ser colocada en contacto con el fluido de producción de petróleo.

4. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque uno o más de los compuestos de alcohol de poliéter monodispersos son colocados para ser liberados hacia el fluido de producción de petróleo después de un cambio predeterminado en las condiciones del fluido de producción de petróleo, tal como la entrada de agua hacia un sistema fluido, un cambio de temperatura, presión, salinidad, pH, composición, un mero desplazamiento o el transporte del fluido en el sistema fluido.

5. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque distintas combinaciones de uno o más compuestos de alcohol de poliétér monodispersos son combinaciones combinatorias.

6. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el cambio predeterminado en las condiciones comprende un cambio en la afluencia del fluido de producción de petróleo, tal que después de la detección de uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos en el fluido de producción de petróleo, el cambio predeterminado en la afluencia del fluido de producción de petróleo, se muestra que ha ocurrido.

7. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado , porque uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos comprenden polietilenglicol o derivados del mismo.

8. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos comprenden polipropilenglicol o derivados de los mismos.

9. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el número de grupos monoméricos comprendidos en uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos es superior a 3.

10. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los grupos funcionales están acomodados para incrementar la hidrofilicidad de los compuestos de alcohol de poliéter monodispersos.

11. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los grupos funcionales están acomodados para incrementar la lipofilicidad de los compuestos de alcohol de poliéter verdaderamente monodispersos .

12. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los compuestos poliméricos comprenden grupos funcionales elegidos de uno o más de los siguientes grupos: aminas primarias, secundarias, terciarias y/o cuaternarias, moléculas anfotéricas, hidroxilos, amidas o ácidos carboxílieos , ácidos sulfónicos, ácidos fosfónicos, o sales de los mismos.

13. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los compuestos poliméricos comprenden grupos funcionales elegidos de uno o más de los siguientes grupos aromáticos: hidrocarburos, aromáticos heterocíclicos , e hidrocarburos aromáticos policíclicos .

14. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los grupos funcionales son grupos de protección.

15. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el grupo funcional comprende un polímero.

16. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el grupo funcional comprende compuestos fluorescentes.

17. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un sistema de concentración para concentrar uno o más de los compuestos de alcohol de poliéter monodispersos provenientes del fluido muestreado, el sistema de concentración comprende el sistema de extracción en fase sólida.

18. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato de detección para uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos es un espectrógrafo de masa.

19. El sistema rastreador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la liberación del compuesto de alcohol de poliéter monodisperso al cambio en las condiciones del fluido de producción de petróleo, dependen de uno o más de los siguientes: la afluencia de agua en el petróleo, la afluencia de petróleo o gas en el agua, la afluencia de gas en el petróleo, la afluencia de agua salada en el petróleo, una temperatura que excede un límite, la presencia de un producto químico específico, la presencia de un contaminante específico.

20. Un método para rastrear un compuesto rastreador en un sistema de transporte de fluido de producción de petróleo, que comprende un conducto proveniente de una primera parte del sistema fluido hacia una segunda parte del sistema fluido, la primera parte del sistema fluido comprende dos o más puntos de entrada' diferentes de uno o más componentes fluidos hacia el conducto de fluido, la primera parte del sistema fluido está subdivido en secciones del conducto, tales secciones del conducto comprende uno o más de distintos puntos de entrada, el compuesto rastreador comprende uno o más compuestos de alcohol de poliéter, caracterizado porque se proporcionan dos o más compuestos rastreadores, cada uno comprendiendo distintas combinaciones de uno o más grupos de los compuestos de alcohol de poliéter monodispersos , uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos tienen uno o más grupos funcionales, se colocan una o más de las distintas combinaciones de los compuestos de alcohol de poliéter monodispersos en dos o más de las distintas secciones del conducto, se toman una o más muestras de la segunda parte del fluido de producción de petróleo, se analiza una o más muestras utilizando un aparato para determinar la presencia o no de uno o más de los compuestos de alcohol de poliéter monodispersos en la muestra del fluido, con lo cual se determina la sección del conducto que comprende un flujo de entrada del fluido comprendido en la muestra

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque se colocan uno o más grupos funcionales para liberar el compuesto de alcohol de poliéter monodisperso a la primera parte del sistema fluido de producción de petróleo.

22. El método de conformidad con la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque se preparan uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos para ser liberados de la primera parte del sistema fluido de producción de petróleo después de un cambio predeterminado en las condiciones de los sistemas fluidos de producción de petróleo, tal como la entrada de agua dentro de un sistema fluido, un cambio en la temperatura, presión, salinidad, pH, composición, un mero desplazamiento o transporte del fluido en el sistema fluido.

23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el cambio predeterminado en las condiciones de los sistemas fluidos de producción de petróleo, ocurren en la primera parte del sistema fluido de producción de petróleo.

24. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el compuesto de alcohol de poliéter monodisperso es mezclado en la primera parte del sistema fluido de producción de petróleo cuando es colocado en contacto con la primera parte del sistema fluido de producción de petróleo.

25. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende dos o más distintas combinaciones combinatorias de uno o más de los dos o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos .

26. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque se colocan uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos en una o más matrices, colocando una o más de las matrices en contacto con la primer parte del sistema fluido de producción de petróleo.

27. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la primera parte del sistema fluido comprende una parte corriente arriba del conducto de fluido, la segunda parte del sistema fluido comprende una parte corriente abajo del conducto de fluido.

28. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el conducto de fluido está en el pozo de producción de petróleo, para determinar cuál de los puntos de entrada es. sometido al cambio en las condiciones del fluido.

29. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el cambio en las condiciones comprende una intrusión de agua dentro del tubo de producción de petróleo.

30. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el cambio de condiciones comprende un cambio en la composición de los afluentes de petróleo y/o gas hacia un tubo de producción de petróleo.

31. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el sistema fluido comprende uno o más pozos productores de fluido de petróleo y uno o más pozos inyectores, y el método es utilizado para el rastreo de pozo a pozo.

32. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende la inserción de uno o más compuestos de alcohol de poliéter monodispersos dentro de un área o volumen que va a ser monitorizada .

33. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el análisis comprende la detección e identificación de concentraciones muy bajas hasta por debajo del ppb de los compuestos de alcohol de poliéter monodispersos en la segunda parte del sistema fluido.

34. El método de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque se concentra una muestra al hacer pasar la muestra una o más veces a través de un sistema de extracción en fase sólida.

35. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque uno o más de cada componente de los compuestos de alcohol de poliéter monodispersos, es identificado utilizando un espectrómetro de masa.