MX2013000047A - Composiciones de espuma gelificada y metodos. - Google Patents

Abstract

La invención proporciona un método que consiste en las etapas de inyectar en un hoyo, una composición que comprende un disolvente, un surfactante, un gas espumante, un mejorador de espuma, un polímero reticulable, y un agente de reticulación capaz de reticular el polímero, en donde el mejorador de espuma incrementa la vida media de la espuma de la composición del gel en comparación con la composición del gel sin el mejorador de espuma; y que permite incrementar la viscosidad de la composición y formar un gel.

Description

COMPOSICIONES DE ESPUMA GELIFICADA Y MÉTODOS Campo de la Invención Esta invención se relaciona generalmente con la técnica de fabricación y uso de geles de tratamiento en campos petroleros. Más particularmente se relaciona con los fluidos de espuma gelificada hechos de polímeros y los métodos para usar tales fluidos en un pozo del cual se puede producir petróleo y/o gas.

Antecedentes Las declaraciones en esta sección proporcionan meramente la información de los antecedentes en relación con la presente descripción y pueden no constituir la técnica anterior.

Los problemas de control de agua son muy frecuentes en los reservónos de petróleo y gas y tienen muchas formas. Un problema difícil es el de sellar las fracturas o fisuras en los reservónos de carbonato sin afectar la producción de hidrocarburos. La fisura o fractura tiende a dominar el flujo de un pozo de producción en comparación con el flujo de la matriz. Comúnmente, el flujo de hidrocarburos puede moverse desde la matriz hacia dentro de las fracturas y desde las fracturas hacia dentro de una o más fracturas principales que intersecan el hoyo. Debido al enorme potencial de flujo en una abertura de tamaño considerable, cualquier solución de fluidos debe ser bastante grande en volumen y debe ser capaz de resistir la extrusión después de que el tratamiento haya terminado y el pozo se encuentre en producción. Una complicación adicional es que el reservorio puede contener una variedad de fisuras, fracturas y cavidades, todas de las cuales tienen el potencial de fluir. Las cavidades tienen tanto el potencial de flujo como la gran capacidad de almacenamiento, aunque la capacidad de las fisuras y fracturas dependen del ancho y de la cementación. Puesto que estas características no se pueden mapear fácilmente, los volúmenes y la geometría de las características no se conocen, lo que conduce a dificultades en el diseño de un tratamiento de taponamiento.

Un problema similar se ha encontrado en aplicaciones de perforación donde existen zonas de pérdida de circulación. Estas características tienden a capturar el costoso fluido de perforación y se deben taponar antes de continuar con el proceso de perforación. La cementación de una tubería en el agujero también está sujeta a estas características, y puede resultar en una cementación pobre debido a que el cemento se diluye por los ríos subterráneos o a que la pérdida de fluido es tan alta que el cemento no se puede propagar a través del área que requiere cemento.

Existen varias soluciones para combatir estos problemas y se refieren generalmente como material obturante (LCM), pildoras obturantes, tapones, geles, tapones de cemento, tapones para daños de la formación, tapones cargados con sólidos, tapones de bentonita, tapones de fibra, etc. Algunas soluciones incluyen el bombeo de materiales reactivos al agua en un fluido no acuoso (arcillas y especialmente bentonita, polímeros orgánicos, cemento) que tienden a solidificarse cuando se encuentran con el agua; fluidos acuosos que se solidifican en geles rígidos (polímeros reticulados orgánicos solubles en agua, monómeros inorgánicos que se gelifican tales como silicatos y compuestos de aluminio, monómeros orgánicos que se polimerizan in situ); fluidos no acuosos tales como resinas; lechadas de sólidos en fluidos portadores acuosos o no acuosos que taponan de manera indiscriminada tales como las cáscaras de almendra o avellana, tierra de diatomeas o harina de sílice; y aguas no compatibles que precipitan al encontrarse en el reservorio.

Los geles poliméricos se han usado ampliamente para el control de conformidad de los reservorios fisurados/fracturados naturalmente. Para una visión general de las composiciones poliméricas existentes, se hace referencia a las patentes de los Estados Unidos números 5,486,312 y 5,203,834, que enumeran además un número de patentes y otras fuentes relacionadas con los polímeros formadores de geles.

Algunas de estas soluciones se han espumado con gas para taponar un volumen más grande con la misma cantidad de productos químicos. Las espumas se estabilizan frecuentemente con polímeros que restringen el drenaje de los límites de la espuma o los bordes de la meseta. Las composiciones de geles espumables se describen por ejemplo en las patentes de los Estados Unidos números 5,105,884, 5,203,834, y 5,513,705, en donde el contenido de polímeros se reduce a un volumen constante de la composición.

Los componentes típicos de una composición de gel espumable son (a) un disolvente, (b) un polímero reticulable, (c) un agente de reticulación capaz de reticular el polímero, (d) un surfactante para reducir la tensión superficial entre el disolvente y el gas, y (e) el gas espumante, en sí mismo.

Con la presente se propone una nueva espuma gelificada que tiene propiedades mejoradas de estabilidad de la espuma.

Compendio En un primer aspecto, se describe una composición. La composición es para su uso en un hoyo y consiste prácticamente en un disolvente, un surfactante, un gas espumante y un mejorador de espuma, en donde el mejorador de espuma por sí solo incrementa la viscosidad de la composición y la estabilidad de la espuma. Además, la composición puede ser una composición de gel para su uso en un hoyo que comprende un disolvente, un surfactante, un gas espumante, un mejorador de espuma, un polímero reticulable, y un agente de reticulación capaz de reticular el polímero, en donde el mejorador de espuma incrementa la vida media de la espuma de la composición del gel en comparación con la composición del gel sin el mejorador de espuma.

En un segundo aspecto, se describe un método. El método comprende la inyección en un hoyo, de una composición que consiste prácticamente en un disolvente, un surfactante, un gas espumante y un mejorador de espuma; y que permite que se incremente la viscosidad de la composición.

En un tercer aspecto, el método comprende la inyección en un hoyo, de una composición que comprende un disolvente, un surfactante, un gas espumante, un mejorador de espuma, un polímero reticulable, y un agente de reticulación capaz de reticular el polímero, en donde el mejorador de espuma incrementa la vida media de la espuma de la composición del gel en comparación con la composición del gel sin el mejorador de espuma; y que permite incrementar la viscosidad de la composición y formar un gel.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es un gráfico que muestra la reología de la composición de espuma en función del tiempo de acuerdo con la invención.

Descripción detallada Como se usa con la presente el término "gel" significa una sustancia seleccionada del grupo que consiste en (a) coloides en los que la fase dispersa se ha combinado con la fase continua para producir un producto viscoso, parecido a una gelatina, (b) polímeros reticulados, y (c) mezclas de estos.

De acuerdo con una primera modalidad, la composición del gel es una composición elaborada a partir de: un disolvente, un surfactante llamado además agente espumante, un gas espumante y un mej orador de espuma.

El disolvente puede ser cualquier líquido en el que el polímero reticulable y el agente de reticulación se pueden disolver, mezclar, suspender o de cualquier otra forma dispersar para facilitar la formación del gel. El disolvente puede ser un líquido acuoso tal como agua dulce o una salmuera.

El surfactante se usa para reducir la tensión superficial entre el disolvente y el gas espumante. Los surfactantes pueden ser solubles en agua y tienen una capacidad suficiente de formación de espuma para permitir que la composición, cuando se atraviese por un gas, se espume y, bajo el curado, forme un gel espumado. Típicamente, el surfactante se usa en una concentración de hasta aproximadamente 10, de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 5, de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 3, o de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 2 por ciento en peso.

El agente surfactante puede ser sustancialmente cualquier surfactante convencional aniónico, catiónico o no iónico. Los surfactantes amónicos, catiónicos y no iónicos son bien conocidos generalmente y están disponibles comercialmente. Los agentes espumantes preferidos incluyen aquellos que tienen una buena formación y estabilidad de la espuma, medidos por la vida media. Una característica adicional es que continúe espumándose en la presencia de hidrocarburos, que son antiespumantes conocidos. Las betaínas, la mezcla de alcohol amonio de C6-C10/etoxisulfato 2-butoxietanol (EGMBE)/etanol y anfóteros tales como el surfactante anfotérico alquilamina son buenos espumantes.

Los surfactantes ilustrativos incluyen, pero no se limitan a, alquil sulfatos de óxido de polietileno, alquil sulfatos de alquilolamina, sal sódica de alcohol éter sulfato modificada, laurilsulfato de sodio, ácidos y sales perfluoroalcanoicos que tienen de aproximadamente 3 a aproximadamente 24 átomos de carbono por molécula (por ejemplo, ácido perfluorooctanoico, ácido perfluoropropanoico, y ácido perfluorononanoico), alquilolamidas grasas modificadas, alquil aril éster de polioxietileno, octilfenoxietanol, complejos alquil guanidina-amina etanolados, condensación de amida de sebo hidrogenado y óxido de etileno, etilen ciclomido 1-laurilo, 2-hidroxi, alcohólate sódico de etileno, carboxilato sódico de metileno, arilsulfonatos de alquilo, sulfonato sódico de alquil naftaleno, sulfonatos sódicos de hidrocarburos, sulfonatos de petróleo, alquil aril sulfonatos sódicos lineales, sulfonatos de alfa olefina, producto de la condensación del óxido de propileno con óxido de etileno, sal sódica de alcoholes grasos sulfatados, octilfenoxi polietoxietanol, monolaurato de sorbitán, monopalmitato de sorbitán, trioleato de sorbitán, triestearato de polioxietileno sorbitán, triestearato de polioxietileno sorbitán, monooleato de polioxietileno sorbitán, dioctilsulfosuccinato de sodio, resina de alquil glicerol ftálico modificada, octilfenoxi polietoxietanol, acetilfenoxi polietoxietanol, cloruro de dimetil didodecenil amonio, yoduro de metil trioctenil amonio, cloruro de trimetil decenil amonio, y cloruro de dibutil dihexadecenil amonio.

En una modalidad la composición del gel comprende un surfactante elaborado con alcohol éter sulfates (AES). Los alcohol éter sulfates proporcionan un buen desempeño en la formación de espuma en las salmueras acidas con una gran variedad de resistencias iónica y durezas. Los mismos permiten que la fase líquida de la espuma forme un gel fuerte y robusto bajo las condiciones ácidas.

El gas espumante es usualmente un gas no condensable. Los gases ilustrativos no condensables incluyen aire, oxígeno, hidrógeno, gases nobles (helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón), gas natural, gases de hidrocarburos (por ejemplo, metano, etano), nitrógeno y dióxido de carbono. El nitrógeno y el dióxido de carbono típicamente están disponibles fácilmente en el campo de petróleo. El vapor se podría usar para el tratamiento de pozos de alta temperatura; sin embargo, el vapor se puede condensar y colapsar la espuma.

La cantidad de gas inyectado (cuando se mide en las condiciones de temperatura y presión en la formación subterránea que se está tratando) es generalmente de aproximadamente 1 a aproximadamente 99 por ciento en volumen basado en el volumen total de los fluidos de tratamiento inyectados en la formación subterránea (es decir, la suma del volumen del gas inyectado más el volumen de la composición inyectada espumable, formadora del gel). De acuerdo con una modalidad, la cantidad de gas inyectado es de aproximadamente 20 a aproximadamente 98, y con mayor preferencia de aproximadamente 40 a aproximadamente 95, por ciento en volumen basado en el volumen total de los fluidos de tratamiento inyectados. Los mejoradores de espuma se forman generalmente a partir de polímeros solubles en agua pero pueden ser además otros extensores orgánicos. Se han usado polímeros ya que incrementan la viscosidad en los bordes líquidos y minimizan el drenaje de las películas que conducen al colapso de burbujas. Los extensores de espuma especialmente buenos incluyen polímeros que tienen un comportamiento de límite de fluencia a bajas velocidades de cizallamiento, tales como el xantano y el diutano. Otros polímeros incluyen guar y derivados de guar, goma de welan, goma de algarrobilla, poliacrilamidas y copolímeros que contienen monómeros de acrilamida, ácido acrílico, AMPS de sodio y vinil pirrolidona. Los ejemplos incluyen polisacáridos tales como galactomananos sustituidos, tales como gomas guar, polisacáridos de alto peso molecular compuestos por azúcares de mañosa y galactosa, o derivados del guar, tales como guar hidroxipropil (HPG), guar carboximetilhidroxipropil (CMHPG) y guar carboximetil (CMG), guar modificados hidrófobamente, compuestos que contienen guar, y polímeros sintéticos. Los derivados de la celulosa se usan además en una modalidad, tal como la hidroxietilcelulosa (HEC) o hidroxipropilcelulosa (HPC), la carboximetilhidroxietilcelulosa (CMHEC) y la carboximetilcelulosa (CMC). El xantano, diutano, y escleroglucano, tres biopolímeros, han demostrado tener excelentes propiedades de formación de espuma mejoradas.

De acuerdo con una segunda modalidad, la composición del gel comprende además un polímero reticulable, y un agente de reticulación capaz de reticular el polímero. El resultado es una gelificación permanente de la estructura de la espuma. De acuerdo con una tercera modalidad, la composición del gel comprende además un agente de retardo para permitir la reticulación retardada.

Un polímero reticulado generalmente se forma haciendo reaccionar o poniendo en contacto las proporciones adecuadas del polímero reticulable con el agente de reticulación.

Sin embargo, la composición formadora del gel necesita contener solamente o bien el polímero reticulable o el agente de reticulación. Cuando el polímero reticulable o el agente de reticulación se omite de la composición, el material omitido se introduce usualmente en la formación subterránea como un tarugo separado, ya sea antes, después o simultáneamente con la introducción de la composición formadora del gel. La composición puede comprender al menos el polímero reticulable o los monómeros capaces de la polimerización para formar un polímero reticulable (por ejemplo, acrilamida, acetato de vinilo, ácido acrílico, alcohol vinílico, metacrilamida, AMPS de sodio, óxido de etileno, óxido de propileno, y vinil pirrolidona). En otra modalidad, la composición comprende (a) el agente de reticulación y (b) o bien (i) el polímero reticulable o (ii) los monómeros polimerizables capaces de formar un polímero reticulable.

Típicamente, el polímero reticulable es soluble en agua. Las clases comunes de polímeros reticulables solubles en agua incluyen polímeros de polivinilo, polimetacrilamidas, éteres de celulosa, polisacáridos, lignosulfonatos, sales amónicas de los mismos, sales de metales alcalinos de los mismos, así como sales de metales alcalinotérreos de lignosulfonatos. Los ejemplos específicos de polímeros típicos solubles en agua son los copolímeros de ácido acrílico-acrilamida, copolímeros de ácido acrílico-metacrilamida, poliacrilamidas, poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas, polimetacrilamidas parcialmente hidrolizadas, alcohol polivinílico, polivinil pirrolidona, polialquilenóxidos, carboxicelulosas, carboxialquilhidroxietilcelulosas, hidroxietilcelulosa, galactomananos (por ejemplo, goma guar), galactomananos sustituidos (por ejemplo, guar hidroxipropil), heteropolisacáridos obtenidos por la fermentación del azúcar derivada del almidón (por ejemplo, goma de xantano), y sales de amonio y de metales alcalinos de los mismos. Otros polímeros reticulables solubles en agua incluyen guar hidroxipropil, poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas, goma de xantano, alcohol polivinílico y sales de amonio y metales alcalinos de los mismos.

Los polímeros reticulables son típicamente polímeros sintéticos para una estabilidad a largo plazo, pero podrían incluir polímeros biológicos, así como con un biocida.

El polímero reticulable está disponible en varias formas tales como una solución de agua o caldo de cultivo, una solución de bloques de gel, un polvo seco, y una emulsión o dispersión de hidrocarburos. Como es bien conocido por los expertos en la materia, para manejar estas diferentes formas de polímeros reticulables se emplean diferentes tipos de equipos.

Con respecto a los agentes de reticulación, estos agentes son compuestos orgánicos e inorgánicos bien conocidos por los expertos en la materia. Los agentes de reticulación orgánicos ilustrativos incluyen, pero no se limitan a, aldehidos, dialdehídos, fenoles, fenoles sustituidos, y éteres. Algunos de los agentes de reticulación orgánicos más típicos son fenol, acetato de fenilo, resorcinol, glutaraldehído, catecol, hidroquinona, ácido gálico, pirogalol, fioroglucina, formaldehído, y éter divinílico. El reticulante orgánico además puede tomar la forma de un polímero tal como las polialquileniminas tales como la polietilenimina o polialquilenpoliaminas tales como las polietilenpoliaminas y las polipropilenpoliaminas descritas en las patentes de los Estados Unidos números 4,773,481 y 6,192,986. Los agentes de reticulación inorgánicos típicos son metales polivalentes, metales polivalentes quelados y compuestos capaces de producir metales polivalentes. Algunos de los agentes de reticulación inorgánicos más comunes incluyen sales de cromo, aluminatos, galatos, dicromatos, quelatos de titanio, citrato de aluminio, citrato de cromo, acetato de cromo, y propionato de cromo.

Los agentes de retardo adecuados varían con los tipos de polímero y reticulador empleados. Algunos ejemplos incluyen agentes formadores de complejos orgánicos tales como el ácido láctico, ácido malónico y ácidos maleicos para las sales de metales, amonio y carbonatos para las aminas, precursores que generan reticuladores activos tales como trioxano, hexametilenotetrarnina, trímero de ácido acético, dioxano, etc.

De acuerdo con una cuarta modalidad, la composición del gel comprende además un acelerador o activador de la gelificación.

En algunos casos, la temperatura de la aplicación es menor que la deseada para promover la reticulación del polímero. Por ejemplo, por debajo de aproximadamente 93°C, la hexametilenotetrarnina no se degrada térmicamente en la especie de reticulación activa con la rapidez suficiente. En tales casos, la aplicación de ácido a la mezcla puede forzar la descomposición de la hexametilenotetrarnina y comenzar la reacción de reticulación y la gelificación subsecuente. Sin embargo, en algunas aplicaciones, como por ejemplo en las rocas de carbonato, todo o parte del ácido se puede perder en las reacciones con la roca.

El acelerador de la gelificación puede ser un ácido encapsulado para evitar la reacción con la roca hasta que se haya depositado el fluido. La cápsula libera entonces el ácido, de manera que la mayor parte del ácido estará disponible para su interacción con el reticulador retardado en lugar de gastarse en la roca durante el flujo a través de la fractura, fisura o fallo. Los ácidos adecuados incluyen ácidos encapsulados o sales ácidas que reducen el pH en la disolución. Algunos ejemplos incluyen ácido acético, anhídrido acético, ácido fórmico, ácido clorhídrico, ácido fumárico, bisulfito de amonio, bisulfato sódico, bisulfato potásico, sulfato amónico, etc. Los productos químicos se pueden encapsular mediante varios medios que incluyen revestimientos con rociado, revestimiento en lecho fluidizado, bandeja de revestimiento, revestimiento formado por polimerización interfacial, revestimientos orgánicos usados para el suministro de fármacos y vitaminas tales como los lípidos, etc.

El acelerador de la gelificación se puede llevar a la práctica en o como parte del gas espumante. El gas puede ser una espuma binaria definida como una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono. Debido a que el dióxido de carbono es un gas ácido que interactúa con el medio acuoso, la funcionalidad del ácido se puede usar para alterar el tiempo de gelificación del gel orgánico reticulado. El precursor del reticulador, hexametilenotetramina, se descompone en el reticulador activo a una velocidad que depende de la temperatura y/o el pH. A temperaturas inferiores, por debajo de aproximadamente 93°C, la descomposición se puede acelerar mediante la aplicación de un ácido. El incremento de la resistencia ácida acelera la descomposición y así, la gelificación del sistema mediante la reticulación del gel. Mediante el ajuste del contenido de dióxido de carbono en la fase gas, se puede controlar el tiempo de gelificación de la mezcla del gel espumado. Debido a que la cantidad de dióxido de carbono disponible para el ajuste de pH depende de las condiciones de equilibrio de la aplicación (temperatura, presión y presión parcial del dióxido de carbono), el diseño implicará ecuaciones de estado para la predicción del pH y el tiempo de gelificación posterior.

Para las aplicaciones a temperaturas mayores, el uso de la temperatura y el pH puede acelerar la gelificación. Un ejemplo es la adición de sólidos de ácido poliláctico (PLA) a la composición. Este producto químico es grandemente inerte hasta que se alcanza una cierta temperatura, en cuyo momento el PLA se descompone para proporcionar el ácido láctico que acelera la gelificación. Un efecto similar se podría lograr mediante el uso de ácido o sales ácidas encapsuladas que tienen una pared de la cápsula que no se libera hasta que se alcanza una temperatura más alta.

En una quinta modalidad, la composición del gel comprende además un mejorador de la gelificación.

El mejorador de la gelificación puede ser un sólido coloidal. Los ejemplos incluyen ceniza voladora, sílice, sílice pirogénica, dióxido de titanio, sólidos naturales tales como arcillas, arcillas sintéticas, talco, carbonato de calcio, látex, nanocarbonos, y minerales tales como boehmita (Bóhmite), negro de carbón, grafito, etc. Otros mejoradores de la gelificación para el taponamiento de la fractura pueden incluir sólidos como harina de sílice fina, cáscaras de almendra o avellana, tierra de diatomeas, conchas marinas, carbonato de calcio, fibras y otros minerales. Las fibras se pueden usar como fibras sintéticas, por ejemplo, fibras de Kevlar o fibras metálicas, por ejemplo, fibras de hierro colado.

En una sexta modalidad, la composición del gel comprende además un polímero hinchable para atrapar el petróleo y/o el agua.

Si se usan para la eliminación del agua, los polímeros hinchables incluyen polímeros súper absorbentes basados en poliacrilatos reticulados.

Si se usan para atrapar el petróleo, los polímeros hinchables incluyen EPDM, EPM, SBR, caucho butílico, caucho de neopreno, caucho de silicona, y vinil acrilato de etileno.

Opcionalmente, los componentes líquidos se mezclan en la superficie y el gas espumante se añade sobre la marcha justo antes de que las corrientes combinadas entren en el hoyo. Otras opciones potenciales son aplicar algunas de las fases gaseosa y líquida en corrientes separadas que se encuentran en una parte del camino o cerca del fondo del pozo. Los generadores de espuma son una opción para proporcionar propiedades de la espuma óptimas. Los geles de la composición son compatibles con otros fluidos o materiales, como, por ejemplo, hidrocarburos tales como aceite mineral, agentes sustentantes o aditivos que normalmente se encuentran en la estimulación de pozos. Las modalidades actuales se pueden usar en varias aplicaciones que incluyen tapones temporales de una formación, tapones de matar, o múltiples etapas de fracturación para el tratamiento de formaciones subterráneas que tienen una pluralidad de zonas de diferentes permeabilidades. Sin embargo, el objetivo principal es taponar las fracturas, fisuras y fallas dentro de los reservorios subterráneos accedidos mediante un hoyo.

Para facilitar una mejor comprensión de algunas modalidades, se proporcionan los siguientes ejemplos de modalidades. De ninguna manera los siguientes ejemplos se deberán entender como limitando, o definiendo, el alcance de las modalidades descritas con la presente.

Ejemplos Una serie de experimentos se llevaron a cabo para demostrar las propiedades de las composiciones y los métodos descritos anteriormente.

En las pruebas siguientes, se examinaron varias composiciones para comprobar la capacidad de formar espuma, el volumen de la espuma, la estabilidad de la espuma, medidos por la vida media y la calidad de la espuma. La vida media es el tiempo para que 50 mi se separen y se drenen de la espuma usando un volumen cargado de 100 mi del líquido. El volumen de la espuma es el volumen de la espuma inmediatamente después de que se detiene la energía de la espumación. El tiempo para la vida media se inicia en este momento también. La calidad de la espuma es el contenido gaseoso de la espuma. Como se puede ver en la Tabla 1 , la adición del mejorador de espuma aumenta enormemente la vida media de la espuma, pero reduce el volumen y la calidad de la espuma. El uso de un polímero de poliacrilamida sustituido de mayor peso molecular (3 millones de Daltons) redujo el volumen de la espuma frente al copolímero de acrilamida y acrilato de sodio (0.5 millones de Daltons). Debido a que el tiempo del gelificación podría ser 2-4 horas, se necesita un extensor para mantener la espuma después de que se detenga el bombeo y antes de que se inicie la gelificación.

Los polímeros se hidrataron completamente en agua antes de añadir los otros componentes. A continuación, se añadió 100 mi de la solución a un vaso de precipitados graduado y se espumó mediante un mezclador Silverson a 4000 rpm durante tres minutos. Un estudio independiente de la velocidad de mezclado confirmó que 4000 rpm proporciona el mayor volumen de espuma y no llega a degradar la viscosidad del polímero. El volumen de la espuma se registró y el reloj de parada se inició después que el vaso de precipitados se retiró del mezclador. Las soluciones del copolímero de acrilamida y acrilato de sodio incluyeron además 0.21%p. de hexametilenotetramina y 0.21%vol. de ácido acético. La solución de poliacrilamida sustituida contenía además 0.2%p. de hexametilenotetramina, 0.18% vol. de acetato de fenilo y 0.3% vol. de ácido acético. Una muestra separada de las formulaciones se calentó en botellas tapadas hasta 100°C y se formaron buenos geles, mostrando que ninguno de los componentes era incompatible. Las muestras con copolímero de acrilamida y acrilato de sodio y poliacrilamida sustituida con guar estaban rígidas y no se movieron cuando la botella se invirtió. Sin embargo, la muestra con poliacrilamida sustituida solamente formó un gel de lengüeta que se extendía varias pulgadas desde la tapa de la botella durante la inversión. Se encontró que la mezcla de cocamidopropil betaína/isopropanol/2-butoxietanol (EGMBE) fue insensible a la contaminación de petróleo, mientras que las espumas preparadas con los otros espumadores colapsaría con la contaminación de petróleo.

Tabla 1 La composición del fluido K en la tabla anterior se evaluó adicionalmente en un circuito de espuma circulante a 100°C usando nitrógeno. La hexametilenotetramina no se incluyó para evitar la gelificación durante la prueba. La espuma se formuló con una calidad del 72%. Una velocidad de cizallamiento constante de 100 s"1 se mantuvo durante toda la prueba a excepción de tres rampas de cizallamiento donde se redujo la velocidad de cizallamiento a 75, 50 25 y después se incrementó a 50, 75 y 100 s"1. La Tabla 2 muestra los parámetros calculados de la ley de energía, para la espuma en función del tiempo transcurrido, e incluye la R2 o la calidad del parámetro de ajuste. Es evidente que la espuma mantiene su viscosidad y sus propiedades de fluidificación por cizalla con sólo cambios menores durante el tiempo de prueba de 3.5 horas. La traza de la reología se incluye en la Figura 1. Las imágenes de la espuma segregada en una celda de visión (datos no mostrados) muestran que es evidente algún engrasamiento de la espuma, pero la espuma no ha drenado durante el tiempo de prueba de 3.5 horas.

Tabla 2 La composición del fluido K se aumentó aún más con 5% vol. de solución de silicato (solución de sílice coloidal). Esta formulación mostró propiedades casi idénticas a la composición del fluido K excepto que el gel fue visiblemente más fuerte y se mejoró el volumen de la espuma. La imagen de la formulación (datos no mostrados) muestra un gel más fuerte cuando se pone invertido.

Claims (46)

REIVINDICACIONES

1. Una composición para su uso en un hoyo que consiste prácticamente en un disolvente, un surfactante, un gas espumante y un mej orador de espuma, en donde el mej orador de espuma por sí solo incrementa la viscosidad de la composición y la estabilidad de la espuma.

2. La composición de la reivindicación 1, en donde el disolvente es agua o salmuera.

3. La composición de la reivindicación 1 ó 2, en donde el surfactante se selecciona del grupo que consiste en betaína, alcohol amonio de C6-C10/etoxisulfato 2-butoxietanol (EGMBE)/etanol, alquilamina anfotérico y una mezcla de los mismos.

4. La composición de la reivindicación 1, 2 ó 3, en donde el gas espumante se selecciona del grupo que consiste en nitrógeno, aire, dióxido de carbono y una mezcla de los mismos.

5. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el mejorador de espuma se selecciona del grupo que consiste en diutano, xantano, guar, derivados de guar y una mezcla de los mismos.

6. Una composición de gel para su uso en un hoyo que comprende un disolvente, un surfactante, un gas espumante, un mejorador de espuma, un polímero reticulable, y un agente de reticulación capaz de reticular el polímero, en donde el mejorador de espuma incrementa la vida media de la espuma de la composición del gel en comparación con la composición del gel sin el mejorador de espuma.

7. La composición de la reivindicación 6, en donde el disolvente es agua o salmuera.

8. La composición de la reivindicación 6 ó 7, en donde el surfactante se selecciona del grupo que consiste en betaína, alcohol amonio de C6-C10/etoxisulfato 2-butoxietanol (EGMBE)/etanol, alquilamina anfotérico y una mezcla de los mismos.

9. La composición de la reivindicación 6, 7 u 8, en donde el gas espumante se selecciona del grupo que consiste en nitrógeno, aire, dióxido de carbono y una mezcla de los mismos.

10. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en donde el mejorador de espuma se selecciona del grupo que consiste en diutano, xantano, guar, derivados de guar y una mezcla de los mismos.

11. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, que comprende además un agente de retardo.

12. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, que comprende además un acelerador de la gelificación.

13. La composición de la reivindicación 12, en donde el agente espumante es el acelerador de la gelificación.

14. La composición de la reivindicación 13, en donde el acelerador de la gelificación es dióxido de carbono.

15. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 14, que comprende además un mejorador de la gelificación.

16. La composición de la reivindicación 15, en donde el mejorador de la gelificación es un sólido coloidal.

17. La composición de la reivindicación 15, en donde el mejorador de la gelifícación es sílice coloidal.

18. La composición de la reivindicación 15, en donde el mejorador de la gelifícación es un particulado sólido.

19. La composición de la reivindicación 15, en donde el mejorador de la gelifícación son fibras.

20. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 19, que comprende además un polímero hinchable.

21. La composición de la reivindicación 20, en donde el polímero hinchable es un polímero súper absorbente.

22. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 22, en donde el polímero reticulable comprende un copolímero de acrilamida y acrilato.

23. Un método que comprende: a. inyectar en un hoyo, una composición que consiste prácticamente en un disolvente, un surfactante, un gas espumante y un mejorador de espuma; y b. y permitir que se incremente la viscosidad de la composición.

24. El método de la reivindicación 23, en donde el mejorador de espuma se selecciona del grupo que consiste en diutano, xantano, guar, derivados de guar y una mezcla de los mismos.

25. El método de la reivindicación 23 ó 24, en donde el gas espumante se selecciona del grupo que consiste en nitrógeno, aire, dióxido de carbono y una mezcla de los mismos.

26. El método de la reivindicación 23, 24 ó 25, para el tratamiento de una formación subterránea compuesta al menos parcialmente por roca de carbonato.

27. Un método que comprende: a. inyectar en un hoyo, una composición que comprende un disolvente, un surfactante, un gas espumante, un mejorador de espuma, un polímero reticulable, y un agente de reticulación capaz de reticular el polímero, en donde el mejorador de espuma incrementa la vida media de la espuma de la composición del gel en comparación con la composición del gel sin el mejorador de espuma; y b. permitir incrementar la viscosidad de la composición y formar un gel.

28. El método de la reivindicación 27, en donde el disolvente es agua o salmuera.

29. El método de la reivindicación 27 ó 28, en donde el surfactante se selecciona del grupo que consiste en betaína, alcohol amonio de C6-C10/etoxisulfato 2-butoxietanol (EG BE)/etanol, alquilamina anfotérico y una mezcla de los mismos.

30. El método de la reivindicación 27, 28 ó 29, en donde el gas espumante se selecciona del grupo que consiste en nitrógeno, aire, dióxido de carbono y una mezcla de los mismos.

31. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 30, en donde el mejorador de espuma se selecciona del grupo que consiste en diutano, xantano, guar, derivados de guar y una mezcla de los mismos.

32. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 31, que comprende además un agente de retardo.

33. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 32, que comprende además un acelerador de la gelificación.

34. El método de la reivindicación 33, en donde el agente espumante es el acelerador de la gelifícación.

35. El método de la reivindicación 34, en donde el acelerador de la gelifícación es dióxido de carbono.

36. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 35, que comprende además un mejorador de la gelifícación.

37. El método de la reivindicación 36, en donde el mejorador de la gelifícación es un sólido coloidal.

38. El método de la reivindicación 36, en donde el mejorador de la gelifícación es sílice coloidal.

39. El método de la reivindicación 36, en donde el mejorador de la gelifícación es un particulado sólido.

40. El método de la reivindicación 36, en donde el mejorador de la gelifícación son fibras.

41. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 40, que comprende además un polímero hinchable.

42. El método de la reivindicación 41, en donde el polímero hinchable es un polímero súper absorbente.

43. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 42, en donde el polímero reticulable comprende un copolímero de acrilamida y acrilato.

44. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 43, para el tratamiento de una formación subterránea.

45. El método de la reivindicación 44, para el taponamiento de una fractura en la formación subterránea.

46. El método de la reivindicación 44 ó 45, en donde la formación subterránea comprende una roca compuesta al menos parcialmente por carbonatos. RESUMEN La invención proporciona un método que consiste en las etapas de inyectar en un hoyo, una composición que comprende un disolvente, un surfactante, un gas espumante, un mejorador de espuma, un polímero reticulable, y un agente de reticulación capaz de reticular el polímero, en donde el mejorador de espuma incrementa la vida media de la espuma de la composición del gel en comparación con la composición del gel sin el mejorador de espuma; y que permite incrementar la viscosidad de la composición y formar un gel.