MX2011003227A - Microemulsionantes y metodos para elaborar y utilizar los mismos. - Google Patents

Abstract

Se expone un método que comprende poner en contacto un tensioactivo zwitteriónico, un co-tensioactivo, y agua para formar un microemulsionante, y poner en contacto el microemulsionante con un fluido oleaginoso bajo condiciones de bajo esfuerzo cortante para formar una microemulsión. También se expone un método que comprende introducir un primer fluido de servicio para pozos de sondeo que comprende al menos un fluido oleaginoso en un pozo de sondeo, en donde el primer fluido de servicio para pozos de sondeo forma sólidos impregnados con aceite y/o superficies impregnadas con aceite en el pozo de sondeo, y poner en contacto los sólidos impregnados con aceite y/o las superficies impregnadas con aceite en el pozo de sondeo con un segundo fluido de servicio para pozos de sondeo que comprende un tensioactivo zwitteriónico, un co-tensioactivo, y una salmuera para formar una microemulsión.

Description

MICROEMULSIONANTES Y MÉTODOS PARA ELABORAR Y UTILIZAR LOS MISMOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente exposición se relaciona en general con fluidos de servicio para pozos de sondeo, Más particularmente, esta exposición se relaciona con microemulsionantes y los métodos para elaborar y utilizar los mismos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los recursos naturales tales como gas, petróleo, y agua que residen en una formación o zona subterránea por lo general se recuperan al perforar un pozo de sondeo hacia la formación subterránea, mientras gue se hace circular un fluido de perforación en el pozo de sondeo. Después de terminar la circulación del fluido de perforación, en el pozo de sondeo se introduce una serie de tubos, por ejemplo, tubería de revestimiento. El fluido de perforación luego por lo general se hace circular hacia abajo a través del interior de la tubería y hacia arriba a través del anillo, que se ubica entre el exterior de la tubería de revestimiento y las paredes del pozo.

Durante la perforación y a medida que el fluido de perforación se hace circular hacia arriba a través del anillo, se deposita una capa fina del residuo en el anillo entre el exterior de la columna de perforación y/o la tubería de revestimiento y las paredes del pozo de sondeo. La capa fina de residuos se denomina como una torta de filtro y ayuda a controlar la fuga del fluido de perforación en la formación subterránea. Después de perforar y revestir el pozo de sondeo, el pozo se tiene que vaciar del lodo de perforación antes de que se pueda completar. Adicionalmente , antes de la producción, la tubería de revestimiento se puede limpiar (por ejemplo, eliminación de contaminantes de los fluidos oleaginosos) y/o la torta de filtro retirada. La limpieza de la tubería de revestimiento puede mejorar la adherencia de la tubería de revestimiento a la composición de cemento utilizada para sellar el anillo y el retiro de la torta de filtro puede ser ventajoso ya que su presencia podría restringir la afluencia de hidrocarburos en el pozo de sondeo. El fluido de completación utilizado para desplazar el lodo de perforación típicamente es una salmuera compuesta de agua y de una sal adecuada (por ejemplo, cloruro de sodio, bromuro de zinc, cloruro de calcio) y puede contener componentes adicionales que faciliten la limpieza de la tubería de revestimiento y/o el retiro de la torta de filtro. Estos componentes adicionales deben estimular la limpieza eficiente de la tubería de revestimiento y/o el retiro de la torta de filtro mientras está en contacto con la solución de alta salinidad (por ejemplo, salmuera). Por ejemplo, el fluido de completacion puede contener uno o más tensioactivos tales como tensioactivos catiónicos, aniónicos, y no iónicos. Un tensioactivo no iónico se puede considerar para utilizarse en soluciones de alta salinidad (por ejemplo, salmueras) debido a su tolerancia aumentada de sal y la indiferencia a iones multivalentes . Sin embargo, las desventajas del uso de tensioactivos no iónicos en una fluido de completacion incluyen la presencia de un límite superior de temperatura para la estabilidad de las microemulsiones que comprenden los tensioactivos no iónicos. Sin desear estar limitados por la teoría, esta inestabilidad térmica se puede atribuir a la deshidratación de los grupos etoxilato del tensioactivo iónico a media que se aumenta la temperatura. Este fenómeno se denomina como el punto de opacidad y es donde el tensioactivo no iónico tiene una reducción drástica en su solubilidad provocando que se separe en fases. Adicionalmente, puede ser que se tenga que seleccionar un tensioactivo no iónico específico para el retiro de un fluido oleaginoso específico y como tal puede exhibir una versatilidad reducida en comparación con otros tipos de tensioactivos .

Un tensioactivo catiónico o aniónico mientras que exhiba estabilidad y versatilidad aumentadas en comparación con un tensioactivo no iónico también puede tener desventajas asociadas con su utilización. Por ejemplo, los tensioactivos aniónicos pueden exhibir efectividad reducida en las salmueras compuestas de iones multivalentes (por ejemplo, CA2+ o Zn2+) mientras que los tensioactivos catiónicos que sean compatibles con la mayoría de salmueras de completación tienen problemas de toxicidad asociados con su utilización. De esta forma, podría ser conveniente desarrollar composiciones y métodos para limpiar una tubería de revestimiento y/o retirar una torta de filtro de una formación subterránea que sean compatibles con las salmueras.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN En la presente se expone un método que comprende poner en contacto un tensioactivo zwitteriónico, un co-tensioactivo, y agua para formar un microemulsionante, y poner en contacto el microemulsionante con un fluido oleaginoso bajo condiciones de bajo esfuerzo cortante para formar una microemulsión .

También se expone en la presente un método que comprende introducir un primer fluido de servicio para pozos de sondeo que comprende al menos un fluido oleaginoso en un pozo, en donde el primer fluido de servicio para pozos de sondeo forma sólidos impregnados con aceite y/o superficies impregnadas con aceite en el pozo, y poner en contacto los sólidos impregnados con aceite y/o las superficies impregnadas con aceite en el pozo de sondeo con un segundo fluido de servicio para pozos de sondeo que comprende un tensioactivo zwitteriónico, un co-tensioactivo, y una salmuera para formar una microemulsión .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para una comprensión más completa de la presente exposición y las ventajas de la misma, ahora se hace referencia a siguiente breve descripción, tomada junto con los dibujos anexos y la descripción detallada: La figura 1, es una gráfica del volumen de aceite solubilizado como una función del tipo de aceite base para las muestras provenientes del ejemplo 1.

La figura 2, es una gráfica del porcentaje de aceite limpiado como una función del fluido de limpieza para las muestras provenientes del ejemplo 3.

La figura 3, es una gráfica del porcentaje de aceite limpiado como una función del fluido de limpieza para las muestras provenientes del ejemplo 4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En principio se debe entender que aunque se proporciona una implementación ilustrativa de una o más modalidades, los sistemas y/o métodos expuestos se pueden implementar utilizando varias técnicas, ya sea conocidas actualmente o en existencias. La exposición no se deberá limitar a las implementaciones ilustrativas, dibujos, y técnicas ilustradas más adelante, incluyendo los diseños e implementaciones de ejemplo ilustrados y descritos en la presente, sino que más bien se puede modificar dentro del alcance de las reivindicaciones anexas junto con su alcance total de equivalentes.

En la presente se exponen composiciones que comprenden un tensioactivo y un co-tensioactivo. En una modalidad el tensioactivo es zwitteriónico y la composición que comprende el tensioactivo y co-tensioactivo zwitteriónico se denomina como empaque de tensioactivos (SP, por sus siglas en inglés) . El SP puede actuar como un microemulsionante que cuando se pone en contacto con uno o más aceites forma una emulsión aceite en agua. También se exponen en la presente fluidos de servicio para campos petrolíferos (OSF, por sus siglas en inglés) que comprenden el SP y una salmuera. En una modalidad, los OSF se colocan en el fondo de la perforación y se ponen en contacto con un fluido oleaginoso (es decir, un fluido que contenga aceite) para formar una microemulsión . El fluido oleaginoso puede ser un residuo a base de petróleo o uno o más componentes de un pozo, sólidos impregnados con aceite tales como aquellos encontrados en un torta de filtro a base de aceite y lo semejante. En algunas modalidades, el OSF se puede utilizar para eliminar el residuo a base de petróleo de una tubería de revestimiento como en una completación revestida y también se puede denominar como un fluido de limpieza. En otras modalidades, el OSF se puede utilizar para la eliminación de los componentes impregnados con aceite de una torta de filtro tal como en una completación de perforación abierta. Los componentes de los OSF, así como también los métodos para elaborar y utilizar los mismos, se describirán con mayor detalle más tarde en la presente.

En una modalidad, el SP comprende un tensioactivo zwitteriónico . Los tensioactivos en general son agentes humectantes que disminuyen la tensión superficial de un líquido en el cual se disuelven, permitiendo una diseminación más fácil y la disminución de la tensión interfacial entre dos líquidos. Los tensioactivos z itteriónicos son tensioactivos eléctricamente neutros que portan una carga formal positiva y una formal negativa en diferentes átomos en la misma molécula. Estos tensioactivos se caracterizan por una alta solubilidad en agua, baja solubilidad en solventes orgánicos, y estabilidad aumentada a mayores temperaturas en comparación con otros tipos de tensioactivos (por ejemplo, los tensioactivos no iónicos).

Para los fines de esta exposición, un tensioactivo zwitteriónico se utilizará junto con un co-tensioactivo para formar una microemulsión . Los tensioactivos z itteriónicos pueden proporcionar la mayoría de comportamiento universal a través de todos los tipos de salmuera y son esencialmente no tóxicos. Los ejemplos de tensioactivos zwitteriónicos adecuados para utilizarse en esta exposición incluyen sin limitación óxidos de alquilamina, betaínas de alquilo, amidopropilbetaína de alquilo, sulfobetaínas de alquilo, sultaínas de alquilo, alquilglicinato de díhidroxilo, anfoacetato de alquilo, fosfolípidos , ácidos alquilaminopropiónicos , ácidos alquilimino monopropiónicos, ácidos alquilimino dipropiónicos , o combinaciones de los mismos .

En una modalidad, el tensioactivo zwitteriónico comprende un óxido de amina. Los óxidos de amina, también denominados N-óxidos de amina o N-óxidos, son compuestos químicos que comprenden el grupo funcional R3N+-0" donde R puede ser una porción de alquilo que tienen de 1 a 20 átomos de carbono. El término óxido de amina en la presente se debe entender que comprende óxidos de amina terciarias incluyendo compuestos aromáticos que contienen nitrógeno, aminas análogas primarias o secundarias, derivados de las mismas o combinaciones de las mismas. Los ejemplos de óxidos de amina adecuados para utilizarse en esta exposición incluyen sin limitación, óxido de decilamina, óxido de dodecilamina, óxido de tetradecilamina , o combinaciones de los mismos.

En una modalidad, el tensioactivo zwitteriónico comprende una betaina. Las betainas son compuestos químicos neutros que comprenden un grupo funcional catiónico cargado positivamente y un átomo sin hidrógeno y un grupo funcional cargado negativamente que puede no estar adyacente al sitio catiónico. Por ejemplo, una betaina puede comprender un ión onio (por ejemplo, amonio, fosfonio) y un grupo carboxilato. Los ejemplos de betainas adecuadas para utilizarse en esta exposición incluyen sin limitación laurilamidopropilbetaína, decilbetaína, dodecilbetaína, o combinaciones de las mismas.

En una modalidad, el tensioactivo zwitteriónico comprende un fosfolípido. Los fosfolípidos son similares en estructura a los triglicéridos con la excepción de que el primer hidroxilo de la molécula de glicerina tiene un grupo que contiene fosfato polar en lugar del ácido graso. La cadena de hidrocarburo del fosfolípido es hidrofóbica mientras que las cargas en los grupos fosfato hacen que la porción de la molécula hidrófila de por resultado en una molécula anfifílica. Los ejemplos de fosfolípidos adecuados para utilizarse en esta exposición incluyen sin limitación, lecitina, fosfatidilcolina, derivados de las mismas, o combinaciones de las mismas.

En una modalidad, el tensioactivo zwitteriónico puede estar presente en el SP en una cantidad entre aproximadamente 10 por ciento en peso (% en peso) hasta aproximadamente 90% en peso con base en el porcentaje en peso total del SP, alternativamente entre aproximadamente 20% en peso hasta aproximadamente 80% en peso, alternativamente entre aproximadamente 30% en peso hasta aproximadamente 70% en peso.

En una modalidad, el SP comprende un co-tensioactivo. En general, los co-tensioactivos son materiales hidrofóbicos que actúan sinérgicamente con el tensioactivo para reducir la tensión interfacial entre dos líquidos. En una modalidad, el co-tensioactivo comprende cualquier material hidrofóbico compatible con otros componentes del SP que no se auto-ensamblen o auto-agreguen. Los ejemplos de co-tensioactivos adecuados para utilizarse en esta exposición incluyen sin limitación alquilalcoholes (por ejemplo, metanol, etanol, propanol, butanol, etc.), acetato de alquilo, alquilpirolidona (por ejemplo, n-octil-2-pirolidona, n-metil-pirolidona , etc.), alquilcetona , acrilamida, o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el co-tensioactivo comprende butanol . En otra modalidad, el co-tensioactivo comprende n-octil-2-pirolidona .

En una modalidad, el co-tensioactivo puede estar presente en el SP en una cantidad entre aproximadamente 10% en peso hasta aproximadamente 90% en peso con base en el porcentaje en peso total del SP, alternativamente entre aproximadamente 20% en peso hasta aproximadamente 80% en peso, alternativamente entre aproximadamente 30% en peso hasta aproximadamente 70% en peso.

En una modalidad, el SP puede estar en contactado con agua dulce para formar un microemulsionante . En una modalidad alternativa, el SP se pone en contactado con una salmuera para formar un OSF. Las salmueras son fluidos acuosos que típicamente se saturan o están casi saturados con sal, en una modalidad, el OSF comprende una salmuera que comprende una sal a una concentración por debajo de la saturación de tal forma que la salmuera contenga alguna cantidad de agua libre, en una modalidad, los OSF del tipo descrito en la presente pueden comprender cualquier solución de salmuera compatible con los otros componentes del OSF y la función destinada del OSF.

Los ejemplos de salmueras adecuadas para utilizarse en esta exposición incluyen sin limitación soluciones acuosas saturadas o parcialmente saturadas que comprenden sales que contienen haluro, sales de metal álcali, sales de metal alcalino, compuestos que contienen formiato, bromuro de sodio (NaBr) , cloruro de calcio (CaCl2) , bromuro de calcio (CaBr2) , cloruro de sodio (NaCl) , bromuro de zinc (ZnBr2) , formiato de etilo, formiato de sodio, formiato de cesio, formiato de potasio, formato de metilo, cloroformiato de metilo, ortoformiato de trietilo, ortoformiato de trimetilo, derivados de los mismos, o combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, el SP se pone en contacto con una salmuera preparada a partir de una mezcla de dos o más sales, en estas modalidades, la mezcla de salmuera se puede formar al poner en contacto las salmueras constituyentes en cualquier proporción compatible con su uso pretendido.

La elección de la salmuera se puede determinar por una variedad de factores tales como la condición de formación y la densidad deseada de la solución resultante, en una modalidad, la salmuera comprende una solución acuosa saturada o parcialmente saturada que contiene NaBr, alternativamente CaCl2, alternati amente una mezcla de CaCl2/CaBr2. En una modalidad, la salmuera puede tener una densidad entre aproximadamente 1.018 kg/1 (8.5 ppg) hasta aproximadamente 1.809 kg/1 (15.1 ppg), alternativamente entre aproximadamente 1.018 kg/l (8.5 ppg) hasta aproximadamente 1.497 kg/l (12.5 ppg) , alternativamente entre aproximadamente 1.258 kg/l (10.5 ppg) hasta aproximadamente 1.390 kg/l (11.6 ppg).

En una modalidad, se expone un método para preparar un OSF que comprende preparar un SP al poner en contacto un tensioactivo y un co-tensioactivo zwitteriónico del tipo descrito anteriormente en la presente. En una modalidad, el SP puede tener una proporción molar de tensioactivo: co-tensioactivo zwitteriónico entre aproximadamente 1:10 hasta aproximadamente 10:1, alternativamente entre aproximadamente 1:5 hasta aproximadamente 5:1, alternativamente entre aproximadamente 1:0.1 hasta aproximadamente 0.1:1.

En una modalidad, la proporción de tensioactivo: co-tensioactivo se selecciona para evitar la separación en fases y proporcionar un microemulsionante de una sola fase cuando se pone en contacto con la salmuera. Además, la proporción molar del tensioactivo : co-tensioactivo se puede seleccionar para evita la precipitación de uno o ambo componentes del SP cuando se pone en contacto con la salmuera. La puesta en contacto del tensioactivo y el co-tensioactivo zwitteriónico se puede llevar a cabo utilizando cualquier técnica adecuada (por ejemplo, mezclado, combinación, etc.) y bajo cualesquiera condiciones adecuadas.

En una modalidad, el SP comprende laurilamidopropilbetaína y butanol en una proporción mo 1:4.8. Alternativamente, el SP comprende óxido dodecilamina y butanol en una proporción molar de 1 Alternativamente, el SP comprende óxido de decilamina y octil-2-pirilidona en una proporción molar de 1:2.

Alternativamente, el SP comprende óxido de decilamina y butanol en una proporción molar .de 1: 2.

El método puede comprender además poner en contacto el SP con un fluido que comprende alguna cantidad de agua libre. En una modalidad, el fluido es una solución acuosa, alternativamente una salmuera parcialmente saturada. El fluido y el SP se pueden poner en contacto de cualquier forma conocida para alguien con experiencia normal en la técnica con los beneficios de esta exposición.

En una modalidad, el SP o el OSF es capaz de formar una emulsión aceite en agua (microemulsión) al estar en contacto con un fluido oleaginoso. Las microemulsiones son mezclas termodinámicamente estables de aceite, agua (por ejemplo, salmuera) , y tensioactivo (por ejemplo, tensioactivo y co-tensioactivo zwitteriónico) . En contraste con las emulsiones convencionales, las microemulsiones de esta exposición forman espontáneamente o casi espontáneamente con el contacto de los componentes bajo condiciones de bajo esfuerzo cortante que están en contraste con las condiciones en general utilizadas en la formación de emulsiones convencionales .

Para que una emulsión se forme espontánea o casi espontáneamente con la puesta en contacto de los componentes, debe haber una reducción en la energía libre del sistema. Esta reducción en la energía libre se produce por un aumento en la entropía conformacional , una reducción en la tensión superficial, y una disminución en la energía de curvatura. El cambio de energía libre de un sistema se representa por la siguiente ecuación 1 ó 2: ÁG = ?? -TAS Ecuación 1 AG = ??·???, -TAS Ecuación 2 donde G es la energía libre de Gibbs, T es la temperatura, S es la entropía, A es el área interfacial y ? es la tensión interfacial en la interfaz aceite-agua. La entropía se aumenta por la creación de varias gotitas pequeñas, sin embargo, la creación de estas gotitas también provoca un gran aumento en el área interfacial aceite en agua. La cantidad de área superficial creada es enorme y genera una gran penalidad de energía desde la puesta en contacto del aceite en agua. Esta penalidad de energía se debe reducir por la adición de tensioactivos que disminuyan la tensión interfacial, reduciendo con esto la cantidad de energía para formar una interfaz. En general, la emulsificación es en proceso no espontáneo de tal forma que AA»y<m,»TAS. Sin embargo, la cantidad de energía termodinámica requerida para crear la nueva interfaz (AA»ym.) es pequeña en comparación con la cantidad de energía que se requiere para formar una emulsión convencional. La energía adicional requerida es debido a la curvatura interfacial. La energía requerida para cambiar la curvatura interfacial se puede representar por la siguiente ecuación 3: F= Jí¿4» {(é/2Xc, +c2 -2c0)2 -KC1 c2] + ?G/(F) Ecuación 3 donde k es el módulo de plegado, ? es el módulo Gaussiano, Ci y c2 son los radios de curvatura, c0 es la curvatura espontánea y NkTf(<&) es la entropía en el origen. La adición de un co-tensioactivo al sistema reduce el k término, reduciendo con esto la energía requerida para producir una película curvada de tensioactivo en la interfaz aceite en agua.

En una modalidad, un SP y/o OSF del tipo descrito en la presente cuando se pone en contacto con un fluido oleaginoso es capaz de formar una emulsión aceite en agua en menos de aproximadamente 10 minutos, alternativamente menos de aproximadamente 5 minutos, alternativamente aproximadamente instantáneamente bajo condiciones de bajo esfuerzo cortante. En la presente, condiciones de bajo esfuerzo cortante se refiere a la capacidad del SP y/o OSF cuando se ponen en contacto con el fluido oleaginoso para formar una emulsión aceite en agua en ausencia de agitación sustancial .

En una modalidad, un SP y/o OSF del tipo descrito en la presente cuando se pone en contacto con un fluido oleaginoso es capaz de formar espontáneamente una emulsión aceite en agua. Sin desear estar limitados por la teoría, la formación espontánea del aceite en agua puede tener una energía libre Gibbs que sea igual a menor a aproximadamente 0.

En una modalidad, la cantidad de fluido oleaginoso solubilizado por un OSF y/o SP del tipo descrito en la presente es entre aproximadamente 0.01 mi hasta aproximadamente 1.0 mi del fluido oleaginoso por 1 mi de una solución al 30% en peso de OSF, alternativamente entre aproximadamente 0.01 mi hasta aproximadamente 0.5 mi de fluido oleaginoso por 1 mi de una solución al 15% en peso de OSF, alternativamente entre aproximadamente 0.01 mi hasta aproximadamente 0.25 mi de fluido oleaginoso por 1 mi de una solución al 7.5% en peso de OSF, alternativamente entre aproximadamente 0.01 mi hasta aproximadamente 0.9 mi de fluido oleaginoso por 1 mi de una solución al 30% en peso de OSF, alternativamente entre aproximadamente 0.01 mi hasta aproximadamente 0.8 mi de fluido oleaginoso al 1 mi de una solución de 30% en peso de OSF.

Los OSF del tipo descrito en la presente pueden exhibir estabilidad térmica según se valora por su capacidad para emulsionar el fluido oleaginoso después de que esté en contacto con salmuera y se envejezca estáticamente a una temperatura entre aproximadamente 18.33°C (65°F) hasta aproximadamente 176.67°C (350°F), alternativamente entre aproximadamente 21.11°C (70°F) hasta aproximadamente 93.33°C (200°F) , alternativamente entre aproximadamente 23.88°C (75°F) hasta aproximadamente 48.88°C (120°F) durante un periodo entre aproximadamente 1 hora hasta · aproximadamente 240 horas, alternativamente entre aproximadamente 1 hora hasta aproximadamente 120 horas, alternativamente entre aproximadamente 1 hora hasta aproximadamente 24 horas.

En una modalidad, el método para dar servicio a un pozo sondeo comprende perforar un pozo de sondeo en una formación subterránea e introducir a la formación subterránea un fluido de servicio para pozos de sondeo que comprende al menos un fluido oleaginoso, en donde los sólidos recubiertos/impregnados con aceite (por ejemplo, torta de filtro, recortes de perforación, etc.) y/o las superficies húmedas recubiertas con aceite (por ejemplo, la tubería de revestimiento, la serie de brocas, etc.) se forman como resultado. Se debe entender que "formación subterránea" abarca tanto las áreas subterráneas expuestas como las áreas subterráneas cubiertas por agua tales como el océano o agua dulce. Los fluidos oleaginosos en la presente se refieren a fluidos para perforación o de servicio a base de aceite, emulsiones de inversión, fluidos de servicio que comprenden un componente prácticamente no acuoso, y lo semejante. Los ejemplos de los fluidos oleaginosos adecuados para utilizarse en esta exposición incluyen sin limitación olefinas, aceites a base de olefina interna, aceite mineral, queroseno, aceite diesel, aceite combustible, aceite sintético, parafinas lineales o ramificadas, ésteres, acétales, mezclas de petróleo crudo, derivados de los mismos, o combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, después de perforar, el método comprende además introducir una tubería de revestimiento en el pozo de sondeo y asegurar la tubería de revestimiento en una posición contra la formación subterránea utilizando una composición selladora (por ejemplo, cemento) .

Después de la perforación y/o revestimiento del pozo, se realiza una operación de completacion para preparar el pozo de sondeo para que produzca hidrocarburos. La operación de completación incluye perforar primero la formación subterránea al introducir un fluido para perforación en el pozo de sondeo e inyectar a presión el fluido para perforación desde el pozo de sondeo hacia la formación subterránea formando con esto túneles de perforación dentro de la formación subterránea. En una modalidad, la introducción de un fluido oleaginoso (por ejemplo, fluido de taladrado, fluido para perforación) puede dar por resultado en la formación de sólidos impregnados con aceite y/o superficies impregnadas con aceite dentro del pozo. Los sólidos y/o superficies impregnados con aceite pueden ser un residuo a base de aceite ubicado en los componentes del pozo, las paredes de una tubería de revestimiento, una superficie para formación, una superficie de fractura, una perforación, o un tamiz (por ejemplo, un filtro de grava) u otra pieza de equipo ubicada en el pozo o formación subterránea, una torta de filtro a base de aceite, o una torta de filtro a base de agua que se haya contaminado con petróleo.

Un OSF del tipo descrito en la presente se puede introducir al pozo de sondeo y se puede poner en contacto con el fluidos a base de aceite, los sólidos impregnados con aceite, y/o las superficies impregnadas con aceite dando por resultado en la formación de una emulsión aceite en agua. En una modalidad, el OSF introducido en el pozo de sondeo es un fluido de completación que comprende una salmuera, un tensioactivo (por ejemplo, laurilamidopropilbetaina) y un co-tensioactivo (por ejemplo, butanol). En la presente, un fluido de completación se refiere a un líquido libre de sólidos utilizados para "completar" un pozo de petróleo o gas. Este fluido se coloca en el pozo para facilitar las operaciones finales antes del inicio de producción, tales como forros para producción con tamices seleccionadores, rellenadores , válvulas en el fondo de la perforación o derribo de las perforaciones en la zona de producción. Se debe entender que el fluido debe controlar un equipo en fondo de la perforación que se torna funcionalmente comprometido, sin dañar la formación de producción o los componentes de completación .

En una modalidad, donde se introduce una tubería de revestimiento en el pozo de sondeo (es decir, un pozo de sondeo bien revestido), el fluido a base de aceite y/o los sólidos y/o la superficie impregnados con aceite pueden estar en las paredes de la tubería de revestimiento. En esta modalidad, el OSF puede estar en contacto con el fluido a base de aceite en los costados de las superficies de la tubería de revestimiento. Con la puesta en contacto del fluido a base de aceite, el OSF forma microemulsiones que posteriormente se retiran del pozo de sondeo.

En otra modalidad (es decir, un pozo de sondeo con orificio abierto) , el fluido a base de aceite y/o los sólidos y/o superficie impregnados con aceite pueden ser un torta de filtro formada a lo largo de las paredes del pozo de sondeo. En esta modalidad, el OSF puede forma una microemulsión con la puesta en contacto de los componentes impregnados con aceite de la torta de filtro. Como se entenderá por un alguien con experiencia normal en la técnica, la eliminación de los componentes impregnados con aceite puede aumentar la susceptibilidad de la torta de filtro a la degradación por otros agentes (por ejemplo, ácido). Los métodos para retirar una torta de filtro que comprende los componentes impregnados con aceite se describen por ejemplo en la solicitud de patente de los Estados Unidos No. de serie 12/120,159 titulada "Compositions and Methods for the Removal of Oil-Based Filtercakes" presentada el 13 de mayo de 2008 e incorporada como referencia en la presente en su totalidad.

El método puede comprender además fracturar la formación subterránea al inyectar fluidos de fracturación en los túneles de perforación propagando con esto fracturas desde lo más profundo de los ' túneles de perforación en la formación subterránea. La producción se puede llevar a cabo, si se desea o es adecuado, por ejemplo en un pozo para la producción de hidrocarburos.

En una modalidad, el SP, OSF, o ambos se utilizan para eliminar el fluido oleaginoso de uno o más sólidos impregnados con aceite y/o superficies impregnadas con aceite ubicadas fuera de un pozo de sondeo. Por ejemplo, el SP puede estar en contacto con la superficie de uno o más materiales que se hayan puesto en contactados con un fluido oleaginoso. En estas modalidades, el SP puede estar en contactado con las recortes de perforación, el equipo de servicio del pozo de sondeo, y lo semejante que tengan fluido oleaginoso presente en las superficies de los materiales. La puesta en contacto del SP con estos materiales puede dar por resultado en la formación de microemulsiones y la eliminación del fluido oleaginoso desde las superficies de estos materiales.

EJEMPLOS Habiendo descrito en general la exposición, se proporcionan los siguientes ejemplos como modalidades particulares de la exposición y para demostrar la práctica y ventajas de la misma. Se debe entender que los ejemplos se proporcionan a manera de ilustración y no pretenden limitar la especificación o las reivindicaciones de ninguna forma.

EJEMPLO 1 Se investigó la capacidad de los OSF del tipo descrito en la presente para formar microemulsiones cuando se puso en contacto con diversos aceites. Los diversos aceites utilizados fueron diesel, ESCAID 110, XP-07 y ACCOLADE . El fluido de hidrocarburo ESCAID 110 es un destilado de petróleo disponible comercialmente de EXXON-MOBIL Corp; XP-07 es un petróleo a base de parafina; y ACCOLADE es una combinación de olefina/éster, ambos están disponibles comercialmente de Halliburton Energy Services. Se prepararon cuatro muestras OSF, designadas como las muestras 1-4. La muestra 1, constó de laurilamidopropilbetaina y butanol en una proporción molar de 1:4.8. La muestra 2, constó de óxido de dodecilamina y butanol en una propcrción molar de 1 : 4. La muestra 3, constó de óxido de decilamina y n-octil-2-pirolidona en una proporción molar de 1:2. La muestra 4, constó de óxido de decilamina y butanol en una proporción molar de 1:2.

Se agregó salmuera de bromuro de sodio a cada una de la solución de tensioactivo/co-tensioactivo zwitteriónico a una proporción en volumen de 1:1 para formar las muestras 1-4 que tienen tensioactivo/co-tensioactivo zwitteriónico al 15% en peso en 1.258 kg/1 (10.5 ppg) de bromuro de sodio. Los componentes de cada muestra se resumen en la tabla 1.

Tabla 1 Se agregaron entre aproximadamente 0.4 mi y aproximadamente 0.9 mi de aceites a viales que contuvieron 4 mi de la muestra de OSF. Los viales se hicieron girar una o dos veces para proporcionar bajo esfuerzo cortante. Se observó que las microemulsiones se formaron en menos de aproximadamente 45 segundos después de que se hicieron girar los viales. La figura 1, es una gráfica del volumen de aceite solubilizado como una función del tipo de aceite para las muestras 1-4. Los resultados mostraron que las muestras de OSF fueron capaces de formar microemulsiones cuando se pusieron en contacto con los aceites bajo condiciones de bajo esfuerzo cortante.

También se investigó la capacidad de los OSF para emulsionar aceite en presencia de partículas sólidas. Se prepararon cuatro muestras; cada muestra contuvo 4 mi de cualquiera de las muestras 1, 2, 3, o 4 y 0.5 mi de lodo de campo ACCOLADE. Las muestras se hicieron girar una o dos veces para proporcionar bajo esfuerzo cortante y formaron una microemulsión . El lodo de campo ACCOLADE fue fluido a base de ACCOLADE con aditivos de fluido de taladrado estándar que incluyen barita como un agente lastrante. Se observó que el fluido base se eliminó de las partículas sólidas dejándolas impregnadas con agua. Además, se observó que la muestra 1 lleva a cabo la mayor eliminación de ACCOLADE de las partículas sólidas. Sin desear estar limitados por la teoría, el mejor desempeño de la muestra 1 (que comprendió una betaína como el tensioactivo z itteriónico) en comparación con las muestras 2-4 (que comprendieron un óxido de amina como el tensioactivo zwitteriónico) se pueden atribuir al hecho de que la betaína formalmente tuvo dos cargas completas mientras que los óxidos de amina formalmente tuvieron dos cargas parciales. Las cargas totales sobre la betaína pueden aumentar la actividad superficial de la molécula, lo cual podría aumentar la capacidad de los OSF que comprenden la betaína para eliminar de la superficie de partículas y solubilizar el aceite en comparación con los OSF que comprenden óxidos de amina.

EJEMPLO 2 Se investigó la estabilidad térmica de los OSF. Se prepararon tres muestras de OSF, designadas las muestras 5-7. La muestra 5, comprendió óxido de dodecilamina en una proporción molar de 1:4 y se puso en contacto con 1.258 kg/1 (10.5 ppg) de salmuera y NaBr. La muestra 6, comprendió óxido de dodecilamina y butanol en una proporción molar de 1:4 y se puso en contacto con una salmuera 1.318 kg/1 (11.0 ppg) de CaCl2. La muestra 7, comprendió óxido de dodecilamina y butanol en una proporción molar de 1:4 y se puso en contacto con una mezcla 1.617 kg/1 (13.5 ppg) de salmuera y CaCl2 y CaBr2. La tabla 2, tabula los componentes, proporciones y concentraciones de las muestras 5-7.

Tabla 2 En las muestras 5-7, se realizaron pruebas de envejecimiento estático al calentar cada muestra en un horno a 121°C (250°F) durante 16 horas. Las muestras de OSF envejecidas luego se observaron visualmente. Ambas muestras 5 y 6 mostraron ligero color amarillo muestras que la muestra 7 fue clara. Se investigó la capacidad de las muestras de OSF envejecidas para disolver aceite al agregar los aceites base del tipo descrito en el ejemplo 1 a las muestras 5-7. Todas las muestras conservaron su capacidad para disolver los diversos aceites bajo condiciones de bajo esfuerzo cortante.

EJEMPLO 3 Se investigó la capacidad de los OSF, denominados también como fluidos de limpieza, para solubilizar los lodos de taladrado a base de aceite y se comparó con los limpiadores de las tubería de revestimiento convencionales. Los OSF fueron las muestras 1 y 2 del ejemplo 1. Los limpiadores convencionales fueron BARASCRUB, designado la muestra 3, que es un lavado de la tubería de revestimiento que está disponible comercialmente de Halliburton Energy Services, Inc. y un lavado de la tubería de revestimiento que está disponible comercialmente, designado como la muestra 4. BARASCRUB y la muestra 4 no son compatibles con ninguna salmuera. El lodo de taladrado a base de aceite fue ACCOLADE de 1.797 kg/l (15 ppg) . Las pruebas de limpieza se realizaron a 4.44°C (40°F), 23.88°C (75°F) y 48.88°C (120°F) y las muestras se calentaron a las temperaturas para la prueba de limpieza antes de utilizarse.

Las pruebas de limpieza se llevaron a cabo al untar ACCOLADE sobre el interior de un vaso de precipitados de vidrio PIREX de 400 mi entre las marcas de 75 mi y 200 mi en el vaso de precipitados. El vaso de precipitados también se pesó antes y después de untar el vaso de precipitados con ACCOLADE para determinar la masa de ACCOLADE utilizada. Se agregaron 175 mi de la muestra al vaso de precipitados untado con ACCOLADE. El vaso de precipitados luego se colocó en un baño de circulación de doble emparedado relleno con agua para mantener una temperatura constante durante las pruebas de limpieza. Cada muestra se mezcló durante 10 minutos con reómetro FANN 35A, que está disponible comercialmente de Farm Instruments, Inc. Las velocidades de prueba utilizadas fueron 600 rpm, 300 rpm, y 100 rpm. Al término de las pruebas de limpieza, el vaso de precipitados se retiró del baño de circulación y se vació el OSF. El vaso de precipitados se lavó suavemente con 10-50 mi de agua desionizada y etanol. Si hubo cualquier ACCOLADE en el fondo del vaso de precipitados, se asumió que el ACCOLADE se había retirado de las paredes del vaso de precipitados.

El vaso de precipitados ya sea luego se colocó en un horno al vacío ajustado a la temperatura ambiente y se secó bajo vacío durante 30 minutos o se secó en un horno al vacío a una temperatura que varía entre 48.88°C (120°F) hasta 65.55°C (150°F) durante al menos 4 horas. El vaso de precipitados luego se pesó para medir la cantidad restante de ACCOLADE .

Los resultados demuestran que la muestra 3 eliminó todas las trazas de ACCOLADE; sin embargo, tuvo baja densidad (aproximadamente 0.838 kg/l (7 ppg) ) y no fue compatible con ninguna salmuera. La figura 2, es una gráfica del porcentaje de ACCOLADE limpiado como una función del tipo de muestra para la prueba de limpieza realizada a 23.88°C (75°F) y la velocidad de la prueba de 300 rpm. Los resultados demuestran que las muestras 1 y 2 fueron capaces de eliminar más del 90% de ACCOLADE del vaso de precipitados; sin embargo, la muestra 4, fue capaz de eliminar aproximadamente el 70% de ACCOLADE . La muestra 4, también tuvo baja densidad (aproximadamente 0.898 kg/l (7.5 ppg)) y no fue compatible con ninguna salmuera. Cuando se agregó agua adicional a la muestra 4, se observó que la muestra se tornó como una solución opaca, lo cual sugirió que la muestra 4 no formó una microemulsión con agua. Sin desear estar limitados por la teoría, la solución opaca fue una emulsión estabilizada cinéticamente de corta vida. La muestra 4, con la solución adicional de agua podría separarse en fases en dos fases dentro de una hora demostrando que ésta es una emulsión bastante inestable.

EJEMPLO 4 Se investigó la capacidad de los OSF del tipo descrito en la presente, también denominados como un fluido de limpieza, para solubilizar lodo de campo diesel y se comparó con un limpiador de tubería de . revestimiento convencional. El OSF utilizado para este ejemplo fue la muestra 2 del ejemplo 1. El limpiador de la tubería de revestimiento convencional fue la muestra 4 del ejemplo 3. El lodo de campo diesel tuvo una alta carga de sólidos con una densidad de 2.049 kg/l (17.1 ppg) . La figura 3, es una gráfica del porcentaje de diesel solubilizado como una función del tipo de muestra para la prueba de limpieza realizada a 23.88°C (75°F) y la velocidad de prueba de 300 rpm. Los resultados demuestran que la muestra 2 fue capaz de eliminar más del 30% del lodo de campo diesel del vaso de precipitados mientras que la muestra 4 fue capaz de eliminar aproximadamente el 10% del lodo de campo diesel.

Mientras que se han mostrado y descrito las modalidades de la exposición, se pueden realizar modificaciones de las mismas por un experto en la técnica sin apartarse del espíritu y enseñanzas de la exposición. Las modalidades descritas en la presente son sólo ilustrativas, y no pretenden ser limitantes. Son posibles muchas variaciones y modificaciones de la exposición descrita en la presente y quedan dentro del alcance de la exposición. Cuando se establezcan expresamente variaciones o limitaciones numéricas, se debe entender que estas variaciones o limitaciones expresas incluyen variaciones o limitaciones iterativas de magnitud similar que quedan dentro de las variaciones o limitaciones establecidas expresamente (por ejemplo, entre aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10 incluyen 2, 3, 4, etc.; más de 0.10 incluye 0.11, 0.12, 0.13, etc.) . Por ejemplo, donde quiera que se exponga una variación numérica con un limite inferior, RL, y un limite superior, RUr se expone específicamente, cualquier número que quede dentro de la variación. En particular, se exponen específicamente los siguientes números dentro de la variación: R=RL +k* (RU~RL) r donde k es una variable que fluctúa de 1 por ciento a 100 por ciento con un aumento de 1 por ciento, es decir, k es 1 por ciento, 2 por ciento, 3 por ciento, 4 por ciento, 5 por ciento, ... , 50 por ciento, 51 por ciento, 52 por ciento, 95 por ciento, 96 por ciento, 97 por ciento, 98 por ciento, 99, o 100 por ciento. Además, cualquier variación numérica definida por dos números R según se definió anteriormente también se expone específicamente.

El uso del término "opcionalmente" con respecto a cualquier elemento de una reivindicación pretende dar a entender que se requiere el elemento, o alternativamente, no se requiere. Ambas alternativas pretenden estar dentro del alcance de la reivindicación. El uso de términos más amplios tales como comprende, incluye, que tiene, etc., se debe entender que proporcionan apoyo para términos más cortos tales como que consiste de, que consiste esencialmente de, comprendió sustancialmente de, etc.

Por consiguiente, el alcance de protección no se limita por la descripción establecida anteriormente sino que sólo se limita por las reivindicaciones más adelante, ese alcance incluyendo todos los equivalentes de la materia de las reivindicaciones. Todas y cada una de las reivindicaciones se incorporan en la especificación como una modalidad de la presente exposición. De esta forma, las reivindicaciones son una descripción adicional y son una adición a las modalidades de la presente exposición. El análisis de una referencia no es una admisión de que sea la técnica anterior para la presente exposición, en especial cualquier referencia que pueda tener una fecha de publicación después de la fecha de prioridad de esta solicitud. Las exposiciones de todas las patentes, solicitudes de patente, y publicaciones citadas en la presente se incorporan en la misma como referencia, al grado en que proporcionen detalles ilustrativos, de procedimiento, u otros suplementarios a aquellos establecidos en la presente.

Claims (24)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES :

1. un método caracterizado porque comprende: poner en contacto un tensioactivo zwitteriónico , un co-tensioactivo, y agua para formar un microemulsionante ; y poner en contacto el microemulsionante con un fluido oleaginoso bajo condiciones de bajo esfuerzo cortante para formar una microemulsión .

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tensioactivo zwitteriónico comprende óxidos de alquilamina, alquilbetainas, alquilamidopropilbetaínas, alquilsulfobetaínas , alquilsultainas, alquilglicinato de dihidroxilo, anfoacetato de alquilo, fosfolipidos , ácidos alquilaminopropiónicos , ácidos alquilimino monopropiónicos, ácidos alquilimino dipropiónicos , o combinaciones de los mismos.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la alquilbetaina comprende laurilamidopropilbetaina, decilbetaina, dodecilbetaina, o combinaciones de las mismas.

4. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el óxido de alquilamina comprende, óxido de decilamina, óxido de dodecilamina, óxido de tetradecilamina, o combinaciones de los mismos.

5. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el fosfolipido comprende lecitina, fosfatidilcolina, derivados de las mismas, o combinaciones de las mismas.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el co-tensioactivo comprende alcoholes de alquilo, acetato de alquilo, alquilpirolidona, alquilcetona , acrilamida, o combinaciones de los mismos.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el alcohol de alquilo comprende: metanol, etanol, propanol, butanol, o combinaciones de los mismos .

8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la alquilpirolidona comprende n-octil-2-pirolidona, n-metilpirolidona, o combinaciones de las mismas .

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tensioactivo zwitteriónico y el co-tensioactivo están presentes en el microemulsionante en una proporción molar de aproximadamente 1:10 hasta aproximadamente 10:1.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el co-tensioactivo es hidrofóbico y no es auto-agregado.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido oleaginoso comprende olefina, aceite a base de olefina interna, aceite mineral, queroseno, aceite diesel, aceite combustible, aceite sintético, parafina lineal o ramificada, éster, acetal, mezclas de petróleo crudo, derivados del mismo, o combinaciones de los mismos.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad de fluido oleaginoso puesto en contacto por el microemulsionante es de aproximadamente 0.01 mi hasta aproximadamente 1.0 mi de fluido oleaginoso por 1 mi de una solución al 30% en peso del microemulsionante .

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la microemulsión se forma en menos de aproximadamente 10 minutos.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el microemulsionante cuando se expone a una temperatura de aproximadamente 18.33°C (65°F) hasta aproximadamente 176.67°C (350°F) durante un periodo entre aproximadamente 1 hora hasta aproximadamente 240 horas conserva su capacidad para formar una microemulsión cuando se pone en contacto con un fluido oleaginoso.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el microemulsionante es un fluido servicio para pozo de sondeo.

16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la microemulsión se forma en un pozo de sondeo.

17. Un método caracterizado porque comprende: introducir un primer fluido de servicio para pozo de sondeo que comprende al menos un fluido oleaginoso en un pozo de sondeo, en donde el primer fluido de servicio para pozo de sondeo forma sólidos impregnados con aceite y/o superficies impregnadas con aceite en el pozo de sondeo; y poner en contacto los sólidos impregnados con aceite y/o las superficies impregnadas con aceite en el pozo de sondeo con un segundo fluido de servicio para pozo de sondeo que comprende un tensioactivo zwitteriónico, un co-tensioactivo y una salmuera para formar una microemulsión.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la salmuera comprende soluciones que comprenden sales que contienen haluro, sales de metal álcali, sales del metal alcalino, compuestos que contienen formiato, bromuro de sodio (NaBr) , cloruro de calcio (CaCl2) , bromuro de calcio (CaBr2) , cloruro de sodio (NaCl), bromuro de zinc (ZnBr2), formiato de etilo, formiato de sodio, formiato de cesio, formiato de potasio, formiato de metilo, cloroformiato de metilo, ortoformiato de trietilo, ortoformiato de trimetilo, derivado de los mismos, o combinaciones de los mismos .

19. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la salmuera comprende bromuro de sodio, cloruro de calcio, bromuro de calcio, cloruro de sodio, bromuro de zinc, o combinaciones de los mismos.

20. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la salmuera tiene una densidad entre aproximadamente 1.018 kg/l (8.5 ppg) hasta aproximadamente 1.809 kg/l (15.1 ppg) .

21. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el fluido oleaginoso comprende olefina, aceite a base de olefina interna, aceite mineral, queroseno, aceite diesel, aceite combustible, aceite sintético, parafina lineal o ramificada, éster, acetal, mezclas de petróleo crudo, derivados del mismo, o combinaciones los mismos.

22. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los sólidos impregnados con aceite y/o las superficies impregnadas con aceite comprenden residuos sobre una tubería de revestimiento, componentes de una torta de filtro, componentes de una superficie de formación, componentes de una superficie de fractura, componentes de una perforación, componentes sobre un tamiz, componentes en un filtro de grava o combinaciones de los mismos .

23. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque comprende retirar la microemulsión del pozo de sondeo.

24. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque comprende: proporcionar una primera composición que comprenda un tensioactivo zwitteriónico y un co-tensioactivo; poner en contacto la primera composición con una salmuera para formar el segundo fluido de servicio para pozos de sondeo; y poner en contacto el segundo fluido de servicio para pozos de sondeo con los sólidos impregnados con aceite y/o las superficies impregnadas con aceite en el pozo.