MX2012015288A - Geles polimericos de alta temperatura para tratamientos de pozos y sus usos. - Google Patents

Abstract

Una composición para el tratamiento de una formación subterránea se forma a partir de agua, un polímero soluble en agua y un sistema de reticulación. El sistema de reticulación utiliza 1) un agente de reticulación primario de al menos uno de una fuente de dialdehído benceno, un dioxano, y un trioxano, 2) un agente de reticulación orgánico secundario de baja temperatura que genera aldehído, y 3) una fuente de fenol. El sistema de reticulación proporciona a la composición un tiempo de gelificación retardado de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas a temperaturas de aproximadamente 250°F (121°C) o superiores. Un método para el tratamiento de una formación subterránea penetrada por un hoyo también se realiza mediante la formación de un fluido de tratamiento a partir de la composición y la introducción del fluido de tratamiento en la formación a través del hoyo.

Description

GELES POLIMÉRICOS DE ALTA TEMPERATURA PARA TRATAMIENTOS DE POZOS Y SUS USOS CAMPO Las modalidades de esta invención se relacionan con las composiciones y métodos para el tratamiento de formaciones subterráneas de alta temperatura.

ANTECEDENTES Las declaraciones realizadas en esta sección proporcionan simplemente la información relacionada con la presente descripción y pueden no constituir la técnica anterior, y pueden describir algunas modalidades que ilustran la invención.

Los geles poliméricos de alta temperatura se necesitan para cerrar el paso del agua no deseada en los yacimientos de petróleo y gas y/o cerrar el paso del gas en los yacimientos de petróleo. Los polímeros solubles en agua se emplean típicamente de manera que se introducen en una formación y posteriormente se reticulan de manera que los polímeros se gelifícan para facilitar el cierre de la(s) zona(s) deseada(s) de la formación. Los agentes de reticulación metálicos se han usado en ciertas situaciones para reticular polímeros para formar los geles poliméricos. Los agentes de reticulación metálicos requieren agentes formadores de complejos para retardar la reticulación y muchos de esos sistemas de reticulación metálicos se gelifícan en minutos a temperaturas elevadas.

Los agentes de reticulación orgánicos se pueden preferir sobre los agentes de reticulación metálicos en algunos casos debido a factores ambientales y de otro tipo. Una de las limitaciones de muchos agentes de reticulación orgánicos, sin embargo, es que también se pueden gelificar muy rápidamente en los ambientes de alta temperatura, que puede ser un tiempo muy corto para facilitar la inyección y la colocación apropiada del fluido polimérico. Otros agentes de reticulación orgánicos se pueden usar en entornos de alta temperatura que faciliten la gelificación retardada de los fluidos poliméricos. Los tiempos de gelificación proporcionados por dichos agentes de reticulación orgánicos de alta temperatura, sin embargo, se pueden medir en días en lugar de horas, y por lo tanto proporcionar un tratamiento efectivo puede ser muy lento.

En consecuencia, existe una necesidad de proporcionar un fluido polimérico que proporcione un tiempo de gelificación adecuado en ambiente de alta temperatura que no sea ni muy corto ni muy largo.

COMPENDIO Una composición para su uso en el tratamiento de una formación subterránea se forma a partir de agua y un polímero soluble en agua. La composición incluye además un sistema de reticulación compuesto por 1) un agente de reticulación primario de al menos uno de una fuente de un dialdehído benceno, un dioxano, y un trioxano, 2) un agente de reticulación orgánico secundario de baja temperatura que genera aldehido, y 3) una fuente de fenol. El sistema de reticulación proporciona a la composición un tiempo de gelificación retardado de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas a temperaturas de aproximadamente 250°F (121°C) o superiores.

En las modalidades específicas, la fuente de dialdehído benceno puede ser una fuente de tereftalaldehído. El agente de reticulación de baja temperatura se puede seleccionar de hexametilentetramina, paraldehído, y combinaciones de los mismos. Y la fuente de fenol se puede seleccionar de acetato de fenilo, hidroquinona, bencenodioles, y combinaciones de estos. El polímero puede ser al menos uno de un polímero que contiene acrilamida y un polímero que contiene alcohol polivinílico. El agente de reticulación de baja temperatura se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.005% en peso a aproximadamente 0.10% en peso de la composición. El agente de reticulación primario se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.2% a aproximadamente un 3% en peso de la composición. Y la fuente de fenol se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 3% en peso de la composición.

En ciertas aplicaciones, el sistema de reticulación puede proporcionar a la composición un tiempo de gelificación retardado de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas a temperaturas de aproximadamente 275°F (135°C) o superiores. En otras modalidades, el sistema de reticulación puede proporcionar un tiempo de gelificación de la composición retardado a temperaturas mayores de aproximadamente 275°F (135°C), de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 horas.

En ciertas modalidades, el sistema de reticulación puede incluir además un ácido.

En otra modalidad de la invención, una composición para su uso en el tratamiento de una formación subterránea se forma a partir de agua y un polímero soluble en agua de al menos uno de un polímero que contiene acrilamida y un polímero que contiene alcohol polivinílico. Un sistema de reticulación de la composición está compuesto por 1) un agente de reticulación primario de al menos uno de una fuente de tereftalaldehído, dioxano y trioxano, el agente de reticulación primario siendo usado en una cantidad de aproximadamente 0.2% a aproximadamente 3% en peso de la composición; 2) hexametilentetramina en una cantidad de aproximadamente 0.005% a aproximadamente 0.1%) en peso de la composición; y 3) acetato de fenilo en una cantidad de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 3% en peso de la composición. El sistema de reticulación puede proporcionar a la composición un tiempo de gelificación retardado de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas a temperaturas de aproximadamente 250°F (121°C) o superiores. En ciertas modalidades, la composición puede incluir además un ácido.

También se proporciona un método para tratar una formación subterránea penetrada por un hoyo. El método incluye la formación de una composición del fluido de tratamiento formada a partir de agua y un polímero soluble en agua. Un sistema de reticulación se usa en el fluido de tratamiento compuesto por 1) un agente de reticulación primario de al menos uno de una fuente de dialdehído benceno, un dioxano, y un trioxano, 2) un agente de reticulación orgánico secundario de baja temperatura que genera aldehido, y 3) una fuente de fenol. El sistema de reticulación proporciona a la composición un tiempo de gelificación de la composición retardado a temperaturas de aproximadamente 250°F (121°C) o superiores, de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas. El fluido de tratamiento se introduce en la formación a través del hoyo para efectuar el tratamiento.

En las modalidades específicas, la fuente de dialdehído benceno puede ser una fuente tereftalaldehído. El agente de reticulación de baja temperatura se puede seleccionar de hexametilentetramina, paraldehído, y combinaciones de los mismos. Y la fuente de fenol se puede seleccionar de acetato de fenilo, hidroquinona, bencenodioles, y combinaciones de estos. El polímero puede ser al menos uno de un polímero que contiene acrilamida y un polímero que contiene alcohol polivinílico. El agente de reticulación de baja temperatura se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.005% en peso a aproximadamente 0.10% en peso de la composición. El agente de reticulación primario se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.2% a aproximadamente un 3% en peso de la composición. Y la fuente de fenol se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.05% a aproximadamente un 3% en peso de la composición.

En ciertas aplicaciones del método, el sistema de reticulación puede proporcionar a la composición un tiempo de gelifícación retardado de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas a temperaturas de aproximadamente 275°F (135°C) o superiores. En otras modalidades, el sistema de reticulación puede proporcionar un tiempo de gelifícación de la composición retardado a temperaturas mayores de aproximadamente 275°F (135°C), de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 horas.

En una modalidad particular de la composición y del método, el sistema de reticulación comprende además un ácido y el agente de reticulación primario es trioxano.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para un entendimiento más completo de algunas modalidades de la presente invención, y las ventajas de la misma, se hace referencia a las siguientes descripciones junto con las figuras acompañantes, en las cuales: La FIGURA 1 es un trazado del comportamiento de la gelación en el tiempo de las soluciones poliméricas que contienen diferentes sistemas de reticulación que emplean el agente de reticulación primario tereftalaldehído (TPA) con diferentes cantidades del agente de reticulación secundario hexametilentetramina (HMTA), medido usando un viscosímetro a 280°F (137.8°C); y La FIGURA 2 es un trazado del comportamiento de la gelación en el tiempo de las soluciones poliméricas que contienen diferentes sistemas de reticulación que emplean diferentes cantidades de tereftalaldehído (TPA) y hexametilentetramina (HMTA), medido usando un viscosímetro a 280°F (137.8°C).

DESCRIPCIÓN DETALLADA En primer lugar, se debe notar que en el desarrollo de cualquier modalidad real, se deben tomar numerosas decisiones específicas de la implementación para lograr los objetivos específicos del desarrollador, tales como el cumplimiento de las restricciones relacionadas con el sistema y con los negocios, las que variarán de una implementación a otra. Además, se apreciará que tal esfuerzo de desarrollo pudiera ser complejo y consumir mucho tiempo pero sin embargo sería una tarea de rutina para los expertos en la materia que tengan el beneficio de esta descripción. Además, la composición usada/descrita en la presente también puede comprender algunos componentes distintos de los citados. En el sumario de la invención y de esta descripción detallada, cada valor numérico se debe leer una vez como modificado por el término "aproximadamente" (a menos que expresamente ya esté modificado), y después se debe leer de nuevo como no tan modificado a menos que se indique lo contrario en el contexto. Además, en el sumario de la invención y de esta descripción detallada, se debe entender que un intervalo de concentración listado o descrito como útil, adecuado, o similares, pretende que todas y cada una de las concentraciones dentro del intervalo, incluyendo los puntos extremos, se debe considerar que han sido declaradas. Por ejemplo, "un intervalo de 1 a 10" se debe leer como una indicación de todos y cada uno de los posibles números a lo largo de la secuencia entre aproximadamente 1 y aproximadamente 10. Por consiguiente, incluso si los puntos de datos específicos dentro del intervalo, o incluso sin ningún punto de datos dentro del intervalo, se identifican explícitamente o se refieren a sólo unas pocas especificidades, se debe entender que los inventores aprecian y entienden que se debe considerar que todos y cualquiera de los puntos de datos dentro del intervalo se ha especificado, y que los inventores poseían el conocimiento de todo el intervalo y todos los puntos dentro del intervalo.

La presente invención se dirige hacia una composición del fluido polimérico que tiene un sistema de reticulación que hace uso de una cierta combinación de agentes de reticulación orgánicos para crear un tiempo de gelificación del polímero deseado en ambientes de alta temperatura. La composición es particularmente útil en el tratamiento de formaciones subterráneas de alta temperatura de pozos de petróleo y gas, particularmente aquellas a 250°F (121.1°C) y superiores.

Los polímeros de la composición típicamente son polímeros que contienen acrilamida y se refieren frecuentemente como polímeros de "poli(acrilamida)". Los polímeros de poliacrilamida pueden ser polímeros amónicos, catiónicos, o no iónicos. Estos polímeros pueden ser copolímeros de acrilamida y una o más especies químicas diferentes. La poliacrilamida también se puede usar como un homopolímero o como una versión hidrolizada de un homopolímero que contiene grupos acrilato. Además, aunque el polímero o los polímeros usados en la superficie pueden estar desprovistos sustancialmente de grupos acrilato, se espera que algunos de los grupos acrilamida se hidrolicen y formen grupos acrilato a la temperatura elevada antes, durante o después de que la reacción de gelación haya ocurrido. Como se usa en la presente, se entiende que la expresión "poliacrilamida" y expresiones similares abarcan tanto los homopolímeros como los copolímeros de acrilamida, a menos que se declare expresamente lo contrario o sea evidente a partir de su contexto, e incluyen los que se puede formar in situ. Como se usa en la presente, los "homopolímeros" son aquellos polímeros que contienen menos de aproximadamente 0.1% en peso de otros comonómeros. También se pueden usar las combinaciones o mezclas de homopolímeros y copolímeros. Los copolímeros pueden incluir dos o más comonómeros diferentes y pueden ser copolímeros aleatorios o de bloque. Los ejemplos no limitantes de los polímeros de poliacrilamida son los descritos en los números de patente de los Estados Unidos 4,744,418, 5,486,312 y 5,762, 141. Los monómeros particularmente preferidos incluyen acrilamida, sulfonato de acrilamido-2-metil propano, N-vinil pirrolidona y acetatos de vinilo que se han hidrolizado suficientemente a alcohol vinílico para impartir solubilidad en agua. En algunos casos, también se pueden emplear otros polímeros que no son de poliacrilamida capaces de ser gelificados o reticulados con los sistemas de reticulación descritos en la presente. Tales polímeros pueden incluir polímeros de alcohol polivinílico y aquellos polímeros que contienen OH, NH2, CONH2, COR y grupos funcionales SH. También se puede usar una mezcla de diferentes polímeros solubles en agua. Los polímeros se pueden suministrar en diversas formas que incluyen sólida, solución, emulsiones, dispersiones o geles. Se pueden utilizar diferentes tipos de equipos para hidratar las diferentes formas de polímeros en agua o salmuera.

Los polímeros de poliacrilamida útiles para las modalidades de la invención pueden incluir aquellos que tienen un peso molecular promedio de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 25 millones, con aquellos de aproximadamente 100,000 a aproximadamente 20 millones siendo más típicos, y aquellos con un peso molecular promedio de aproximadamente 200,000 a aproximadamente 10 millones siendo particularmente útiles. Esos polímeros de menor peso molecular promedio (es decir, MW menor que 1 millón) se pueden usar en concentraciones más altas, tales como de aproximadamente 2% a aproximadamente 10% en peso de la composición. Tales polímeros de bajo peso molecular (por ejemplo, MW 200,000 a 1 millón) proporcionan típicamente más geles rígidos, tales como aquellos que se pueden usar para taponar los poros de la matriz. Los geles rígidos se usan frecuentemente para reparar las fugas en las tuberías de revestimiento, taponar los micro espacios anulares en la envoltura de cemento que rodea la tubería de revestimiento, sellar las zonas que están invadidas por agua, sellar las zonas que producen gas no deseado y para prevenir la producción de arena. Los geles poliméricos de mayor peso molecular (es decir, MW mayor que 1 millón) se pueden usar en cantidades más pequeñas, tales como de aproximadamente 0.3% a aproximadamente 2% en peso de la composición. Los geles poliméricos de mayor peso molecular pueden proporcionar geles fluyentes o flexibles, tales como aquellos que se pueden usar para taponar las fracturas y fisuras. Las aplicaciones más comunes en el campo petrolero incluyen cerrar el paso del agua que produce fisuras, fracturas y fallas, especialmente en las formaciones de carbonato, y sellar las fracturas que se mueven hacia abajo a un acuífero. La cantidad real de polímero usado en la composición, sin embargo, puede estar delimitada por la cantidad mínima necesaria para formar el gel polimérico deseado en las condiciones y aplicaciones específicas para las que se usa hasta su límite de solubilidad o las limitaciones particulares reológicas de la solución polimérica.

El sistema de reticulación de la composición es un sistema de reticulación orgánico que se basa en la formación de enlaces fenol-aldehido. En su forma más básica, los enlaces fenol-aldehido se forman mediante la reacción de condensación del fenol con el formaldehído. El enlace fenol-aldehido formado facilita el enlazamiento de las cadenas poliméricas juntas para proporcionar el polímero gelificado o reticulado. El uso en sí de fenol y formaldehído en las soluciones poliméricas se evita típicamente debido a las preocupaciones ambientales y de manipulación asociadas con dichos materiales y debido a la rápida reacción que ocurriría, resultando en la gelación temprana. En consecuencia, los compuestos que sirven como precursores al fenol y al formaldehído se pueden usar para retardar los tiempos de gelación. Al proporcionar un sistema de reticulación que utiliza compuestos particulares, se pueden lograr tiempos de gelación retardados deseados de los fluidos poliméricos en ambientes de alta temperatura. En particular, el sistema de reticulación hace uso de un agente de reticulación orgánico primario de un dialdehído benceno, un dioxano y/o un trioxano. El agente de reticulación primario también puede incluir las fuentes de estos compuestos, tales como sus precursores que eventualmente forman el dialdehído benceno in situ. El trioxano es un precursor para el formaldehído y libera tres moléculas de formaldehído al descomponerse con calor y/o ácido y el 1,3-dioxano o el 1 ,4-dioxano produce dos moléculas. También se puede usar el trioxano o dioxano sustituido, tal como 2,2,4,4,6,6-hexafenil-l ,3,5-trioxano.

El dialdehído benceno puede ser un dialdehído benceno o un precursor de un dialdehído benceno. Particularmente útil como dialdehído benceno es el tereftalaldehído (TPA). El tereftalaldehído es un para-isómero de ftalaldehído y se descompone para formar dos moléculas de aldehido. El dialdehído benceno puede incluir además los isómeros de un o-ftalaldehído o m-ftalaldehído. La fuente de dialdehído benceno puede incluir además los precursores del dialdehído benceno, tales como ácido tereftálico, ácido 4-formil benzoico, etc.

El agente de reticulación primario se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.2% a aproximadamente un 3% en peso de la composición, más particularmente de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 2% en peso de la composición Estos compuestos de reticulación primarios son útiles en aplicaciones de alta temperatura debido a que son menos reactivos o no se degradan fácilmente incluso a altas temperaturas para generar las especies activas de aldehido que forman el enlace fenol-aldehido necesario para la reticulación. Por su propia cuenta, sin embargo, el retardo en el tiempo de gelificación de estos compuestos es demasiado lento para muchas aplicaciones, con tiempos de gelificación medidos en términos de días, incluso a una temperatura elevada.

Mediante el uso de cantidades limitadas de agentes de reticulación orgánicos secundarios de baja temperatura, se pueden obtener tiempos de gelificación retardados aceptables en ambientes de alta temperatura cuando se usan con los agentes de reticulación primarios. Los geles formados también exhiben una estabilidad a largo plazo en ambientes de alta temperatura durante períodos de tiempo de meses a años. El agente de reticulación orgánico secundario de baja temperatura es uno que también es un aldehido o un precursor de un aldehido que es más reactivo y se descompone a temperaturas más bajas para formar las especies activas de aldehido. Uno de dichos agentes de reticulación orgánicos de baja temperatura adecuado es la hexametilentetramina (HMTA). La HMTA se descompone en presencia de calor y/o ácido para formar seis moléculas de formaldehído y cuatro moléculas de amoniaco. Otros agentes de reticulación orgánicos de baja temperatura útiles incluyen paraformaldehído que produce formaldehído y paraldehído, que se descompone para formar acetaldehído.

La HMTA como un agente de reticulación de aldehido en sí misma, puede proporcionar tiempos de gelificación de menos de 30 minutos a temperaturas elevadas (por ejemplo, 300°F/148.9°C). La cantidad de reticulador orgánico secundario de baja temperatura es por lo tanto limitada. La HMTA o reticulador orgánico secundario de baja temperatura se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.005% en peso a aproximadamente 0.10% en peso de la composición. En modalidades más específicas, la cantidad de reticulador orgánico secundario de baja temperatura se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.02% a aproximadamente 0.06% en peso de la composición, más particularmente de aproximadamente 0.03% a aproximadamente 0.05% en peso de la composición.

Una fuente de fenol también se usa en conjunto con los agentes de reticulación primario y secundario. La fuente de fenol puede ser fenol, fenoles sustituidos, y precursores de los mismos. En ciertas aplicaciones, los precursores del fenol proporcionan el fenol in situ. Un precursor del fenol particularmente adecuado para algunas modalidades es el acetato de fenilo, que es un éster de ácido fenilacético. El acetato de fenilo se hidroliza con calor para formar fenol in situ. Otras fuentes adecuadas de fenol pueden incluir compuestos relacionados tales como salicilamida, alcohol salicílico, ácido salicílico, ácido acetilsalicílico, ácido 4-aminosalicílico, ácido o-y p-aminobenzoico, m-aminofenol, salicilato de fenilo, y p-hidroxibenzoato de metilo, y precursores de éstos. La fuente de fenol puede incluir además hidroquinona, resorcina, catecol, floroglucina, ácido gálico, pirogalol, 4,4'difenol, 1,3-dihidroxinaftaleno, 1 ,4-benzoquinona, quinhidrona, tanino, fenilbenzoato, acetato de 1 -naftilo, acetato de 2-naftilo, cloroacetato de fenilo, hidroxifenilalcanoles, y precursores de estos compuestos. También se pueden usar varias combinaciones de las diferentes fuentes de fenol. El acetato de fenilo es particularmente adecuado para algunas modalidades debido a su capacidad de generar ácido cuando reacciona para producir el fenol.

La fuente de fenol se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.05% en peso a aproximadamente 3% en peso de la composición. En las modalidades particulares, la fuente de fenol se puede usar en una cantidad de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 1.5% en peso de la composición, más particularmente aproximadamente 0.3% a aproximadamente 1.2% en peso de la composición. Se puede seleccionar la cantidad de aditivo fenólico para mantener una razón mínima entre el fenol y el aldehido de aproximadamente 0.5 o más.

En ciertas modalidades, el sistema de reticulación puede incluir un ácido opcional. El ácido facilita la descomposición de los precursores donde el calor por sí solo puede ser insuficiente para descomponer el agente de reticulación primario o el retardo es muy largo para proporcionar los tiempos de gelificación deseados. En particular, un ácido opcional se puede usar con trioxano en ciertas aplicaciones debido a su descomposición lenta en especies de reticulación activas, particularmente a temperaturas inferiores a 300°F (148.9°C). Un ácido se puede usar, sin embargo, en conjunto con todos y cualquiera de los agentes de reticulación primarios descritos en la presente, o puede que no se use en absoluto. El ácido puede ser cualquier ácido que facilite la descomposición del agente de reticulación primario (cuando es un precursor de un aldehido) y que sea compatible con los otros componentes de la composición y de las aplicaciones para las cuales se usa. La forma del ácido no es particularmente importante, aunque algunos ácidos proporcionan iones de hidrógeno más fácilmente por lo que el pH se cambia dramáticamente, mientras que los ácidos más débiles pueden proporcionar iones de hidrógeno a un mayor pH, pero tienden a mantener el nivel de pH. El ácido puede ser fibras o partículas de ácido poliláctico (PLA) u otro tipo de componentes que por lo general o se hidrolizan o se descomponen térmicamente para formar un ácido en el fondo del pozo. Además, el ácido puede ser un ácido encapsulado o un ácido latente o dióxido de carbono.

Los ejemplos no limitantes de ácidos adecuados incluyen HC1, ácido para-toluenosulfónico, y ácido acético. El ácido se puede usar en ciertas aplicaciones en una cantidad de cero a menos de aproximadamente 2% en peso de la composición, más particularmente de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 0.5% en peso de la composición.

La composición puede incluir otros componentes además de los descritos anteriormente. Estos pueden incluir aquellos para los cuales se conoce su uso común en aplicaciones de campos petroleros por los expertos en la materia. Estos incluyen, pero no se limitan necesariamente a, materiales tales como surfactantes, disyuntores, estabilizadores del fluido de alta temperatura, eliminadores de oxígeno, alcoholes, disolventes, inhibidores de incrustaciones, inhibidores de corrosión, aditivos para pérdida de fluidos, bactericidas, estabilizadores de arcilla, suavizantes de agua, y similares. Tales componentes se podrían seleccionar para que sean compatibles con el sistema de reticulación.

El agua usada para las composiciones poliméricas puede ser un fluido acuoso, tal como agua dulce, agua de mar, salmuera (por ejemplo, KC1, NaCl, Ca, etc.), etc.

Debido a que la composición se puede formular usando precursores de los componentes de reticulación reactivos, la reticulación se conduce térmicamente de manera que se puede proporcionar la gelifícación retardada a alta temperatura. Específicamente, el sistema de reticulación proporciona las composiciones con un tiempo de gelifícación retardado de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 20 horas. Más particularmente, el sistema de reticulación proporciona un tiempo de gelifícación retardado de aproximadamente 2.5 horas a aproximadamente 10 horas y aún más particularmente de aproximadamente 3 horas a aproximadamente 6 horas, a temperaturas de aproximadamente 250°F (121°C), 275°F (135°C), 300°F (148.9°C), 325°F (162.8°C), 350°F (176.7°C) o superiores. Las composiciones tienen una aplicación particular para su uso a temperaturas de aproximadamente 250°F (121 °C) o 275°F (135°C) a aproximadamente 325°F (162.8°C) o 350°F (176.7°C).

Debido a que la composición proporciona un efecto de gelifícación retardada, la misma también se puede usar sin ningún tipo de agentes retardantes de la velocidad de reticulación, tales como los descritos en la patente de los Estados Unidos número 5,762,141.

Los precursores que forman la composición también se manejan con más seguridad en la superficie que las especies activas generadas que se forman a altas temperaturas dentro de la formación. Esto también permite que la formulación se prepare antes de tiempo de manera que se pueda transportar y almacenar sin la conversión térmica o acídica de los precursores a las especies activas.

Como se usa en la presente, las soluciones poliméricas y sus propiedades de gel se pueden caracterizar en términos de los criterios que se exponen en la patente de los Estados Unidos número 4,744,418. Como se describe en la misma, las resistencias del gel se pueden clasificar por los códigos A-J con las siguientes características expuestas en la Tabla 1 a continuación: Como se usa en la presente, un fluido se considera gelificado cuando cumple los criterios de cualquiera de los códigos de resistencia del gel D-J, como se expone en la Tabla 1. Los geles rígidos tienen típicamente un código de gel de H-J, mientras que los geles fluyentes se pueden caracterizar con un código de D-G. El tiempo de gelificación y la resistencia del gel se puede medir además usando diferentes parámetros Teológicos tales como la viscosidad y el módulo elástico, G'.

Durante el uso, los materiales de la composición se pueden mezclar en una operación por lotes o sobre la marcha en la superficie. El fluido de tratamiento se introduce entonces en el hoyo de la formación para facilitar el tratamiento. La composición tiene una aplicación particular para su uso en el cierre del paso del agua en los pozos de petróleo y gas y en el cierre del paso de gas en los pozos de petróleo. Es común aplicar los geles rígidos a las zonas o porciones del pozo que se han aislado mecánicamente de las otras zonas productivas, tal como mediante el uso de empacadores, tapones intermedios, manguitos deslizantes, tapones de arena, etc.. Las herramientas mecánicas se pueden usar con tuberías de perforación, una sarta de producción o tubería de producción espiral. La zona de tratamiento se selecciona frecuentemente mediante el uso de técnicas de registro mediante cable de alambre, tales como el registro de la producción, el registro de temperatura, el registro de la saturación del yacimiento o el registro de carbono-oxígeno. Una vez que el aislamiento de la zona de reincidencia está en su lugar, la salmuera u otro fluido se inyectan para verificar la inyectividad seguido por el fluido de tratamiento y un fluido de limpieza para desplazar el fluido de tratamiento hacia abajo a la zona a tratar. Una parte del fluido de tratamiento se podría dejar en el hoyo o se puede purgar sólo hacia la formación. En algunos casos, el fluido de tratamiento es seguido por un casquete de cemento aplicado al apretar la formación. Después de la inyección, el pozo se cierra de unas pocas horas a unos pocos días para permitir que ocurran las reacciones del gel. Después de la eliminación de cualquiera de las herramientas de aislamiento mecánico temporal, el pozo se puede registrar para ver si la zona se ha cerrado de manera exitosa. Alternativamente, la producción se monitorea por cambios en la razón y las cantidades de agua petróleo y/o gas producidos.

Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar aún más la invención.

EJEMPLOS Experimental Se usaron diferentes polímeros en cada uno de los ejemplos. El polímero A era un polímero de poliacrilamida catiónico que tenía aproximadamente 30% de carácter catiónico y un peso molecular promedio de aproximadamente 8 a 10 millones de daltones. El polímero B era un polímero de poliacrilamida hidrolizado parcialmente con aproximadamente 5% de hidrólisis y un peso molecular promedio de aproximadamente 500,000. El polímero C era un polímero de poliacrilamida parcialmente hidrolizado con aproximadamente 10% de hidrólisis y un peso molecular promedio de aproximadamente 5 millones de daltones.

En los Ejemplos 1-3, debido a que las temperaturas para la prueba excederían el punto de ebullición del agua y debido a que la entrada de oxígeno a temperaturas elevadas puede resultar en la degradación rápida del gel, se usaron ampolletas selladas. Las ampolletas usadas eran recipientes de vidrio a presión que contenían 6 mi de fluido y 4 mi de una fase de vapor que se purgó con gas argón para reducir el contenido de oxígeno. El mecanismo de sellado consiste en una tapa roscada de Teflon equipada con una junta tórica de Viton® que se enrosca en la ampolleta de vidrio. A medida que el fluido acuoso se calienta, se crea la presión de vapor que evita la ebullición del fluido. Este aparato está disponible de Ace Glass de Vine Land, Nueva Jersey. Las ampolletas se cargaron en un alojamiento, colocado en un horno a temperatura y se examinaron periódicamente las propiedades del gel usando los códigos de resistencia del gel de la Tabla 1, como se debatió anteriormente. En algunos casos, el código de gel se puede seguir por un porcentaje que indica la presencia de una fase separada (sinéresis).

Ejemplo comparativo 1 Se probaron las soluciones poliméricas acuosas que usan trioxano como parte del sistema de reticulación, con y sin ácido acético. Se prepararon diferentes soluciones poliméricas que usan los polímeros A-C. Las soluciones poliméricas se prepararon en agua desionizada. Todas las soluciones contenían 1% de acetato de fenilo en peso. Los polímeros se calentaron hasta 300°F (148.9°C) y se examinaron periódicamente. Los resultados se presentan en la Tabla 2 a continuación.

TABLA 2 Ejemplo comparativo 2 Se probaron las soluciones poliméricas acuosas que usan tereftalaldehído (TPA) y acetato de fenilo como el sistema de reticulación, con y sin ácido acético. El TPA se usó en una cantidad de 1% en peso de la composición. Los polímeros usados fueron los polímeros A-C. Las soluciones poliméricas se prepararon en agua desionizada. El acetato de fenilo se usó en cantidades variables. Las muestras se calentaron hasta 300°F (148.9°C) y se examinaron periódicamente. Los resultados se presentan en la Tabla 3 a continuación.

TABLA 3 Ejemplo 3 Se probaron las soluciones poliméricas acuosas que usan una combinación de tereftalaldehído (TPA) y acetato de fenilo, con y sin hexametilentetramina (HMTA), como el sistema de reticulación. El TPA se usó en una cantidad de 1% en peso de la composición. El polímero B se usó como el polímero en una cantidad de aproximadamente 5% en peso de la composición. Las soluciones poliméricas se prepararon en agua desionizada. El acetato de fenilo se usó en cantidades variables. El cloruro de potasio (KC1), el cual se conoce por acelerar la gelación, se usó en las muestras 2 y 3 sin HMTA. Las muestras se calentaron hasta 300°F (148.9°C) y se examinaron periódicamente. Los resultados se presentan en la Tabla 4 a continuación. De la Tabla 4, la aceleración de la gelación se puede ver con la adición de pequeñas cantidades de HMTA.

TABLA 4 Ejemplo 4 Las pruebas de las soluciones poliméncas usando un viscosímetro se realizaron usando diferentes sistemas de reticulación. El polímero B se dispersó en agua a 5% en peso de la composición. El agente de reticulación primario fue el TPA a 1.5% en peso de la composición. El acetato de fenilo se usó en una cantidad de 1.5% en peso de la composición. Se prepararon diferentes muestras de las soluciones poliméricas con una cantidad variada de HMTA y bicarbonato de sodio. Las soluciones poliméricas se probaron a 280°F (137.8°C) usando un viscosímetro Grace 5600 disponible en Grace Instruments, Houston, Texas a una velocidad de corte de 10 segundos recíprocos usando la configuración del modelo estándar 50 de bob 5 y rotor 1. Los resultados se presentan en la Figura 1. La gelación se indica por la curva de viscosidad que gira hacia arriba desde la línea de base. La gelación comienza más rápidamente cuando se usan mayores niveles de HMTA (0.06 y 0.03% de HMTA), mientras que el nivel más bajo de 0.015% no se gelifica en el momento de este experimento (aproximadamente 800 minutos). El incremento de las cantidades de bicarbonato de sodio de 0.5% a 1% ofrecieron también un cierto retardo cuando el nivel de HMTA era 0.06%. El bicarbonato de sodio se adiciona frecuentemente para estabilizar el gel cuando el agua de la mezcla contiene iones divalentes.

Ejemplo 5 Las pruebas de las soluciones poliméricas usando un viscosímetro se realizaron usando varios sistemas de reticulación. El polímero B se dispersó en agua a 5% en peso de la composición. El agente de reticulación primario TPA y el agente de reticulación secundario HMTA se usaron en diferentes concentraciones. El acetato de fenilo se usó en una cantidad de 1.5% en peso de la composición, pero se incremento a 3% en la muestra que no contenía TPA. Las soluciones poliméricas se probaron a 280°F (137.8°C) usando un viscosímetro Grace 5600 disponible en Grace Instruments, Houston, Texas a una velocidad de corte de 10 segundos recíprocos usando la configuración del modelo estándar 50 de bob 5 y rotor 1. Los resultados se presentan en la Figura 2. Los resultados demuestran que el incremento de los niveles de HMTA incrementó la velocidad de gelación. Además, la muestra que contenía 0% de TPA y 3% de acetato de fenilo fue la que se gelificó más rápidamente debido al ácido liberado del acetato de fenilo.

La gelación en este caso se puede controlar desde más de 1000 minutos hasta menos de 200 minutos mediante la selección de cantidades apropiadas de HMTA y acetato de fenilo.

Aunque la invención se ha mostrado en sólo algunas de sus formas, debería ser evidente para los expertos en la materia que no está tan limitada, sino que es susceptible a varios cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención. En consecuencia, es apropiado que las reivindicaciones adjuntas se interpreten en un sentido amplio y de una manera consistente con el alcance de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una composición para uso en el tratamiento de una formación subterránea, la composición que comprende: agua; un polímero soluble en agua; y un sistema de reticulación formado por 1) un agente de reticulación primario de al menos uno de una fuente de dialdehído benceno, un dioxano, y un trioxano, 2) un agente de reticulación orgánico secundario de baja temperatura que genera aldehido, y 3) una fuente de fenol; en donde el sistema de reticulación proporciona a la composición un tiempo de gelificación retardado de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas a temperaturas de aproximadamente 250°F (121°C) o superiores.

2. La composición de la reivindicación 1, en donde la fuente de dialdehído benceno es una fuente tereftalaldehído.

3. La composición de la reivindicación 1, en donde el agente de reticulación de baja temperatura se selecciona de hexametilentetramina, paraldehído, y combinaciones de los mismos.

4. La composición de la reivindicación 1, en donde el agente de reticulación de baja temperatura se usa en una cantidad de aproximadamente 0.005% en peso a aproximadamente 0.10% en peso de la composición.

5. La composición de la reivindicación 1, en donde la fuente de fenol se selecciona de acetato de fenilo, hidroquinona, bencenodioles, y combinaciones de estos.

6. La composición de la reivindicación 1, en donde el agente de reticulación primario se usa en una cantidad de aproximadamente 0.2% a aproximadamente 3% en peso de la composición.

7. La composición de la reivindicación 1, en donde la fuente de fenol se usa en una cantidad de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 3% en peso de la composición.

8. La composición de la reivindicación 1, en donde el sistema de reticulación proporciona a la composición un tiempo de gelificación retardado de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas a temperaturas de aproximadamente 275°F (135°C) o superiores.

9. La composición de la reivindicación 1, en donde el sistema de reticulación proporciona un tiempo de gelificación de la composición retardado a temperaturas mayores de aproximadamente 275°F (135°C) de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 horas.

10. La composición de la reivindicación 1 , en donde el polímero es al menos uno de un polímero que contiene acrilamida y un polímero que contiene alcohol polivinílico.

11. La composición de la reivindicación 1, en donde el sistema de reticulación comprende además un ácido.

12. La composición de la reivindicación 11 , en donde el agente de reticulación primario es trioxano.

13. Un método para el tratamiento de una formación subterránea penetrada por un hoyo, el método que comprende: formar una composición del fluido de tratamiento que comprende: agua; un polímero soluble en agua; un sistema de reticulación formado por 1) un agente de reticulación primario de al menos uno de una mente de dialdehído benceno, un dioxano, y un trioxano, 2) un agente de reticulación orgánico secundario de baja temperatura que genera aldehido, y 3) una fuente de fenol; y en donde el sistema de reticulación proporciona un tiempo de gelificación de la composición retardado a temperaturas de aproximadamente 250°F (121 °C) o superiores, de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas; e introducir el fluido de tratamiento en la formación a través del hoyo.

14. El método de la reivindicación 13, en donde la fuente de dialdehído benceno es una fuente de tereftalaldehído.

15. El método de la reivindicación 14, en donde el agente de reticulación de baja temperatura se selecciona de hexametilentetramina, paraldehído, y combinaciones de los mismos. RESUMEN Una composición para el tratamiento de una formación subterránea se forma a partir de agua, un polímero soluble en agua y un sistema de reticulación. El sistema de reticulación utiliza 1) un agente de reticulación primario de al menos uno de una fuente de dialdehído benceno, un dioxano, y un trioxano, 2) un agente de reticulación orgánico secundario de baja temperatura que genera aldehido, y 3) una fuente de fenol. El sistema de reticulación proporciona a la composición un tiempo de gelificación retardado de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 horas a temperaturas de aproximadamente 250°F (121°C) o superiores. Un método para el tratamiento de una formación subterránea penetrada por un hoyo también se realiza mediante la formación de un fluido de tratamiento a partir de la composición y la introducción del fluido de tratamiento en la formación a través del hoyo.