MX2013000139A - Composiciones con comando de ajuste de cemento hibrido. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona a métodos y composiciones útiles para aislar una porción de un sondeo. En una modalidad, un método incluye preparar una composición de sellador que contiene dos fases. La composición de sellador se coloca en el sondeo donde una fase se fragua al someter la composición de sellador a una fuente térmica seguida por el fraguado de la otra fase.

Description

COMPOSICIONES CON COMANDO DE AJUSTE DE CEMENTO HÍBRIDO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención generalmente se refiere a composiciones de cemento y de manera más particular a composiciones y métodos que permiten un control mayor sobre el ajuste de fluidos o lechadas utilizados en operaciones de producción y exploración de hidrocarburos, tal como operaciones de cementación subterránea.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los recursos naturales tales como gas y petróleo ubicados en un yacimiento subterráneo pueden recuperarse mediante la perforación de un sondeo al yacimiento subterráneo, típicamente mientras circula un fluido de perforación en el sondeo. Después de que se perfora el sondeo, una sarta de tubería, por ejemplo, tubería de revestimiento, puede correr en el sondeo. El fluido de perforación usualmente circula descendentemente a través del interior de la tubería y ascendentemente a través de la zona anular entre el exterior de la tubería y las paredes del sondeo, aunque otras metodologías se conocen en la técnica.

El cemento es el único material, el cual mediante una reacción química con agua, se transforma en un producto que tiene propiedades mecánicas excepcionales. En aplicaciones usuales, la lechada de cemento se forma al mezclar el cemento y agua, lo que resulta en una reacción química. En una fase inicial de la reacción, la lechada de cemento puede conformarse en una forma requerida. La propiedad de conformación de la lechada de cemento permite el uso de cemento en un margen amplio de aplicaciones industriales, que incluyen ingeniería civil y la industria petrolera y gasera.

Comúnmente, las composiciones de cemento hidráulico se emplean en la perforación, finalización y reparación de los pozos de petróleo y gas. Por ejemplo, las composiciones de cemento hidráulico se utilizan en operaciones de cementación primaria por medio de las cuales las sartas de tubería tales como tuberías de revestimiento o tuberías perforadas se cementan en los sondeos. En la cementación primaria de perforación, una composición de cemento hidráulico se bombea en el espacio de la zona anular entre las paredes del sondeo y las superficies exteriores de la sarta de tubería dispuestas en la misma. La composición de cemento fragua en el espacio de la zona anular, formando así un manguito de zona anular de cemento impermeable sustancialmente endurecido. Este manguito de cemento físicamente soporta y coloca la sarta de tubería en relación a las paredes del sondeo y une las superficies exteriores de la sarta de tubería a las paredes del sondeo. El manguito de cemento impide la migración no deseada de fluidos entre las zonas o yacimientos penetrados por el sondeo. Las composiciones de cemento hidráulico comúnmente también se utilizan para tapar la pérdida de circulación y otras zonas de afluencia y escasez de fluido no deseado en los pozos, para tapar fisuras y orificios en las sartas de tubería cementadas en las mismas y para lograr otras operaciones requeridas de reparación de pozos. Después de que se coloca el cemento dentro del sondeo, se requiere de un periodo de tiempo para que el cemento se cure y obtenga suficiente resistencia mecánica para que las operaciones de perforación se reanuden. Este tiempo de inactividad a menudo se denomina como "espera de fraguado de cemento", o WOC . Si las operaciones se reanudan antes de que el cemento obtenga suficiente resistencia mecánica, la integridad estructural del cemento puede comprometerse.

Dos métodos de bombeo comunes se han utilizado para colocar la composición de cemento en la zona anular. La composición de cemento puede bombearse hacia abajo del diámetro interior de la tubería de revestimiento y hacia arriba a través de la zona anular para su ubicación deseada. Esto se denomina como un método de dirección de circulación convencional. Alternativamente, la composición de cemento puede bombearse directamente hacia abajo a la zona anular para desplazar los fluidos de pozo presentes en la zona anular al empujarlos al diámetro interior de la tubería de revestimiento. Esto se denomina como un método de dirección de circulación inversa. El cemento también puede utilizarse dentro del sondeo en otras maneras, tal como al colocar el cemento dentro del sondeo en una ubicación deseada y descender una sarta de tubería de revestimiento en el cemento. El método anterior puede utilizarse, por ejemplo, cuando no existe la capacidad de hacer circular los fluidos del pozo debido a la pérdida de fluido en un yacimiento penetrado por el sondeo.

Al llevar a cabo la cementación primaria así como las operaciones de cementación de reparación en los sondeos, las composiciones de cemento a menudo se someten a altas temperaturas, particularmente cuando la cementación se lleva a cabo en zonas subterráneas profundas. Estas altas temperaturas pueden reducir los tiempos de espesamiento de las composiciones de cemento, lo que significa que el fraguado del cemento se lleva a cabo antes de que el cemento se bombee adecuadamente en el espacio de la zona anular. Por lo tanto, el uso de aditivos de retardo del fraguado en las composiciones de cemento se ha requerido. Estos aditivos extienden los tiempos de fraguado de las composiciones de manera que se proporciona el tiempo de bombeo adecuado en el que se coloca el cemento en la ubicación deseada.

Aunque una variedad de aditivos de retardo del fraguado de cemento se han desarrollado y utilizado, aditivos conocidos, tales como azúcares o azúcares ácidos pueden producir resultados impredecibles . Los ácidos hidroxicarboxilicos , tal como el ácido tartárico, ácido glucónico y ácido glucoheptónico se utilizan comúnmente en cementación de pozo petrolífero como un retardador del cemento. Sin embargo, si un exceso de ácido hidroxicarboxílico, o cualquier otro retardador, se utiliza, éste puede sobre-retardar el fraguado de la lechada de cemento y provocar así que éste permanezca fluido durante un periodo extendido de tiempo. Este sobre-retardo puede resultar en un tiempo de espera extendido antes de reanudar la perforación y puede permitir al gas invadir la lechada provocando así una migración de gas no deseada. El tiempo de espera extendido resulta en retrasos en la perforación subsiguiente o actividades de finalización.

En un número de aplicaciones de cementación, se ha utilizado sal acuosa como un aditivo en las composiciones de cemento. La sal, generalmente cloruro de sodio, funciona como un dispersante en la lechada de cemento, provocando que la lechada se expanda tras el fraguado por lo que la obtención de un buen enlace entre el sondeo y la tubería de revestimiento tras el fraguado de la lechada se mejore. Sin embargo, las lechadas saturadas de sal pueden provocar problemas para limitar los yacimientos, y en ciertas situaciones la sal puede lixiviar a partir de la lechada de cemento, lo que puede provocar la insuficiencia del cemento. También, ciertas sales, tales como las sales de calcio, pueden actuar como agentes de aceleración si se agregan en cantidades suficientes, lo que puede reducir el tiempo de fraguado de la composición de cemento. Sin embargo, la presencia de un agente de aceleración de fraguado y resistencia, tal como sal de calcio, en la composición de cemento incrementa el riesgo de que la composición de cemento pueda espesarse o fraguarse antes de colocarse. Dada la complejidad de la química de cemento y los gradientes de temperatura y presión que pueden presentarse en el sondeo, y la dificultad de predecir las temperaturas exactas en el fondo de la perforación durante la colocación y fraguado del cemento, puede resultar difícil controlar el aditivo retardador y agente de aceleración para obtener el comportamiento de fraguado deseado. Generalmente los sistemas se sobre-diseñan para tener tiempos de fraguado muy largos (o espesantes) para asegurar que la mezcla permanezca fluida hasta que todo el material continuo se encuentre en su lugar, lo que puede resultar en una OC excesiva.

Por lo tanto, existe una necesidad de un nuevo material que contenga cemento asi como métodos de control de fraguado mejorados, lo que da lugar a tiempos de fraguado de composición de cemento predecible en los ambientes subterráneos encontrados en los pozos además de la WOC disminuida. En particular, es deseable desarrollar métodos para fraguar rápidamente sistemas basados en cemento por lo que el tiempo de fraguado se encuentra bajo el control de las técnicas en el campo sin el riesgo de un fraguado prematuro. De este modo, existe una necesidad de un método para fraguar un sondeo que simultáneamente puede contener suficiente material retardador para asegurar la capacidad de bombeo adecuada para la duración de bombeo deseada y una concentración suficiente de un acelerador para reducir tiempo de fraguado, por lo que el efecto de espesamiento del acelerador se encuentra bajo control de las técnicas en el campo .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención generalmente se refiere a composiciones de fluido y/o lechada del sondeo que permite un control mayor sobre el fraguado de tales composiciones en un sondeo.

En la presente se describe una composición de sellador en la forma de una emulsión que contiene una fase orgánica y una fase acuosa. La composición de sellador puede incluir uno o más componentes seleccionados de los selladores, resinas, cementos, lodos de perforación fraguable, fluidos de conformación, y combinaciones de los mismos. La fase acuosa puede incluir una lechada de cemento que contiene cemento y agua. La lechada de cemento también puede contener un modificador de fraguado. El modificador de fraguado puede incluir uno o más componentes seleccionados de un acelerador, un agente oxidante, un retardador de fraguado o combinaciones de los mismos. La fase orgánica puede ser una fase continua orgánica polimerizable, o fase monómera, la cual es capaz de polimerizarse en un material rígido. El polímero resultante es una estructura porosa que actúa como un andamio para la lechada de cemento, sosteniendo la lechada de cemento en su lugar hasta que la lechada de cemento eventualmente se fragua. Después del fraguado final del cemento, la composición resultante puede incluir dos redes de interpenetración: una red de una estructura de polímero porosa que contiene una red de cemento de fraguado. Después del fraguado, la composición resultante puede incluir múltiples redes no continuas de cemento de fraguado. En un aspecto, la composición resultante puede incluir una red continua de cemento de fraguado. Alternativamente, la fase orgánica puede ser una resina termo-endurecida que es capaz de fraguarse en un material rígido.

La fase orgánica puede incluir monómeros líquidos no solubles en agua, polímeros funcionalizados , oligómeros, resinas, o combinaciones de los mismos. El componente monómero puede incluir monómeros de vinilo. En un aspecto, el monómero puede incluir, aunque no se limita a: metil acrilato, etil acrilato, butil acrilato, metilestireno, estireno, metil metacrilato o combinaciones de los mismos. Los monómeros pueden polimerizarse con la adición de un iniciador, al someterse a suficiente energía térmica. La fase orgánica también puede incluir uno o más seleccionados de un agente de reticulación, un tensioactivo, un estabilizador, un iniciador, y combinaciones de los mismos.

En la presente también se describe un método de aislar una porción de un sondeo al preparar una composición de sellador, opcionalmente en la forma de una emulsión, que contiene una fase orgánica y una fase acuosa. La composición de sellador se coloca en un sondeo y se permite fraguar en el sondeo. El fraguado de la composición de sellador en el sondeo puede lograrse en dos etapas, en donde la fase orgánica primero se fragua seguida por el fraguado de la fase acuosa. La fase orgánica puede incluir uno o más seleccionados de un reticulador, un tensioactivo, un estabilizador, un iniciador, y combinaciones de los mismos.

La etapa de fraguar la fase orgánica puede incluir la polimerización de la fase orgánica. La polimerización de la fase orgánica puede iniciarse al agregar un iniciador de polimerización a la fase orgánica y al someter la fase orgánica a energía térmica. Alternativamente, el fraguado de la fase orgánica puede incluir el fraguado de una resina termo-endurecida con la entrada de energía térmica.

En una modalidad, la polimerización de la fase orgánica puede iniciarse mediante la adición de un iniciador. El iniciador puede seleccionarse para iniciar la polimerización de la fase orgánica a una temperatura de por lo menos una porción del sondeo, tal como una porción que tiene una temperatura elevada, por ejemplo, la porción del sondeo que tiene la temperatura más elevada. El iniciador puede elegirse en base a la temperatura del sondeo. El iniciador también puede seleccionarse teniendo una temperatura de descomposición mayor que la temperatura en la boca del pozo para evitar la polimerización prematura. En un aspecto, el iniciador puede seleccionarse del grupo que consiste de, pero no se limita a: azo-iniciadores tales como 2,2' -azobis (4-metoxi-2, -dimetilvaleronitrilo) , 2,2'-azobis (2, -dimetilvaleronitrilo) , 2,2'-azobisisobutironitrilo, dimetil 2, 21 -azobisisobutirato, 2,2'-azobis (2-metilbutironitrilo) , l,l'-azobis(l-ciclohexanocarbonitrilo) , 2- (carbamoilazo) isobutironitrilo, 2,2' -azobis (2,4, 4-trimetilpentano) , 2-fenilazo-2 , 4-dimetil-4-metoxivaleronitrilo, y 2 , 2 ' -azobis ( 2-metilpropano) y combinaciones de los mismos. Otros iniciadores pueden incluir peroxi-iniciadores tales como persulfatos, peróxido de benzoilo, peróxido de ter-butilo, y combinaciones de los mismos .

La polimerización de la fase orgánica puede iniciarse al someter la fase orgánica a energía térmica. En una modalidad, la energía térmica se suministra mediante una fuente externa, tal como un elemento de calentamiento, el cual puede estar bajo el control de empleados en el campo. En otra modalidad, la energía térmica se suministra mediante la energía térmica de origen natural presente en el sondeo.

La fase acuosa del método de la invención actual incluye cemento hidráulico y- agua suficiente para formar una lechada. El método también puede incluir la etapa de agregar aditivos a la lechada antes de colocar la lechada en un sondeo. Los aditivos pueden incluir un acelerador, un retardador de fraguado o combinaciones de los mismos.

En una modalidad se proporciona una composición de sellador, que comprende: una emulsión de una fase acuosa que comprende lechada de cemento y una fase orgánica que comprende por lo menos uno de un monómero o una resina termo-endurecida, las fases acuosas y orgánicas son inmiscibles entre si; y una fuente térmica; en donde la fase orgánica es capaz de fraguar antes del fraguado de la fase acuosa al someter la composición de sellador a una fuente térmica; en donde someter la composición de sellador a la fuente térmica resulta en por lo menos uno de la polimerización del monómero o fraguado de la resina, lo que resulta en un incremento en la resistencia mecánica de la composición de sellador.

Lo anterior ha señalado de manera muy amplia las características y ventajas técnicas de la presente invención para que la descripción detallada de la invención pueda entenderse completamente. Las características y ventajas técnicas de la presente invención serán fácilmente aparentes para aquellos con experiencia en la técnica tras una lectura de la descripción detallada de las modalidades de la invención, que sigue.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 ilustra una vista lateral en corte transversal de un sondeo.

La Figura 2 compara los tiempos de fraguado de cuatro mezclas de cemento a una temperatura constante.

La Figura 3 representa una curva de tensión/deformación de una muestra de cemento puro.

La Figura 4 representa una curva de tensión/deformación de una muestra de cemento de HIPE.

La Figura 5 representa una curva de tensión/deformación de una muestra de cemento puro con Bórax.

La Figura 6 representa una curva de tensión/deformación de una muestra de cemento de HIPE con Bórax .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención generalmente se refiere a operaciones de sondeo que involucran fluidos o lechadas, y de manera más particular, a fluidos o lechadas que contienen agentes de aceleración y/o retardadores que pueden liberarse, activarse y/o desactivarse en comandos para proporcionar espesamiento al fluido o lechada. Los fluidos o lechadas mencionados en la presente puede ser cualquier adecuado para operaciones de sondeo, operaciones de perforación, finalización, reparación de pozos o producción tal como cementos, lodos de perforación, fluidos de circulación de pérdida, fluidos de fracturación, fluidos de conformación, selladores, resinas, etc. Una modalidad de la presente invención se refiere a operaciones de cementación de sondeo, y de manera más particular a métodos de cementación en sondeos utilizando composiciones de sellador que tienen dos fases.

Las composiciones de sellador descritas en la presente generalmente contienen una fase orgánica que incluye un componente monómero y una fase acuosa que incluye agua y un componente de cemento tal como cemento hidráulico, el cual puede incluir calcio, aluminio, silicio, oxigeno y/o sulfuro que fragua y endurece mediante la reacción con agua.

Refiriéndose a la FIGURA 1, se ilustra una vista lateral en corte transversal de una modalidad de un sondeo 2. La tubería de revestimiento superficial 4, que tiene una boca del pozo 6 conectada, se instala en el sondeo 2. La tubería de revestimiento 8 se suspende desde la boca del pozo 6 hasta el fondo del sondeo 2. Una zona anular 10 se define entre la tubería de revestimiento 8 y el sondeo 2. Una línea de flujo de la zona anular 12 se comunica de manera fluida con la zona anular 10 a través de la boca del pozo 6 y/o tubería de revestimiento superficial 4 con una válvula de la zona anular 14. La línea de flujo 16 se conecta con la boca del pozo 6 para permitir la comunicación fluida con el diámetro interior de la tubería de revestimiento 8 y una válvula de la tubería de revestimiento 18. En el extremo inferior de la tubería de revestimiento 8 la tubería de revestimiento se abre para el sondeo 2 o tiene lumbreras de circulación en las paredes de la tubería de revestimiento 8 (no mostradas) para permitir la comunicación fluida entre la zona anular 10 y el diámetro interior de la tubería de revestimiento 8.

Una composición de sellador puede bombearse dentro de la tubería de revestimiento 8 y hacerse circular hasta la zona anular 10 mientras los retornos de fluido se toman de la zona anular 10 fuera de la línea de flujo 12, en una dirección de circulación típica. Alternativamente, la composición de sellador puede bombearse en la zona anular 10 desde la línea de flujo de zona anular 12 mientras los retornos de fluido se toman desde el diámetro interior de la tubería de revestimiento 8 a través de la línea de flujo. De este modo, el fluido fluye a través del sondeo 2 en una dirección de circulación inversa.

En un método una composición de fluido, tal como una composición de sellador, puede colocarse dentro del sondeo 2 y un elemento tubular sellado o lleno, tal como una tubería de revestimiento 8, pueden bajarse al sondeo 2 de manera que la composición de fluido se desplaza hacia el área de la zona anular 10, por lo que coloca la composición de fluido dentro de la zona anular 10 sin bombear la composición de fluido en la zona anular 10. El método anterior puede referirse como una cementación de argamaza. La composición de fluido puede ser un fluido de perforación colocado dentro del sondeo después de que se completan las operaciones de perforación .

Cualquier cemento adecuado para el uso en aplicaciones subterráneas puede ser adecuado para el uso en la presente invención. En ciertas modalidades, las composiciones de sellador utilizadas en la presente invención incluyen cemento hidráulico. Ejemplos de cementos hidráulicos incluyen pero no se limitan a cementos Portland (por ejemplo, cementos Pórtland de Clases A, C, G, y H) , cementos de puzolana, cementos de yeso, cementos de fosfato, cementos de alto contenido de alúmina, cementos de sílice, cementos de alta alcalinidad, y combinaciones de los mismos. Los cementos incluyen esquisto, polvo de horno de cemento o escorias a alto horno también pueden ser adecuadas para el uso en la presente invención. En ciertas modalidades, el esquisto puede incluir esquisto vitrificado; en otras ciertas modalidades, el esquisto puede incluir esquisto sin procesar (por ejemplo, esquisto no expuesto al fuego) , o una mezcla de esquisto sin procesar y esquisto vitrificado.

Las composiciones de sellador utilizadas en la presente invención generalmente incluyen un fluido base acuoso y un fluido base no acuoso. El fluido base acuoso puede incluir agua que puede ser de cualquier fuente, siempre que el agua no contenga un exceso de compuestos (por ejemplo, orgánicos disueltos, tales como taninos) que pueden afectar adversamente otros compuestos en las composiciones de cemento. Por ejemplo, una composición de cemento útil con la presente invención puede incluir agua fresca, agua salada (por ejemplo, agua que contiene una o más sales disueltas en la misma), salmuera (por ejemplo, agua salada saturada), o agua de mar. El fluido base no acuoso puede incluir cualquier número de líquidos orgánicos. Ejemplos de líquidos orgánicos adecuados incluyen pero no se limitan a aceites minerales, aceites sintéticos, ésteres, y similares. El fluido base no acuoso puede incluir un componente de monómero. En una modalidad, el componente de monómero incluye, pero no se limita a, monómeros líquidos que no son solubles en agua. En una modalidad más específica, los monómeros son monómeros de vinilo que tienen un enlace doble polimerizable accesible. En un aspecto, el monómero puede seleccionarse del grupo de metil acrilato, etil acrilato, butil acrilato, metilestireno, estireno y metil metacrilato, y combinaciones de los mismos. El fluido base no acuoso puede incluir una resina de termo-fijación de baja viscosidad.

El fluido base acuoso y el fluido base no acuoso son inmiscibles entre sí cuando se mezclan, de este modo formando una fase interna acuosa y una fase externa orgánica. La fase interna acuosa puede denominarse como la fase acuosa y la fase externa orgánica puede denominarse como la fase orgánica y como una fase continua orgánica. El fluido base acuoso puede estar presente en la lechada de cemento en una cantidad suficiente para formar una lechada bombeable. Más particularmente, el fluido base acuoso puede estar presente en la lechada de cemento utilizada en la presente invención en una cantidad en el margen de aproximadamente 25% a aproximadamente 150% en peso de cemento ("bwoc") . En ciertas modalidades, el fluido base acuoso puede estar presente en la lechada de cemento en el margen de aproximadamente 30% a aproximadamente 75% bwoc. En aún otras modalidades, el fluido base acuoso puede estar presente en la lechada de cemento en el margen de aproximadamente 40% a aproximadamente 60% bwoc. En aún otras modalidades, el fluido base acuoso puede estar presente en la lechada de cemento en el margen de aproximadamente 35% a aproximadamente 50% bwoc. La lechada de cemento puede incluir una cantidad suficiente de agua para formar una lechada cementosa bombeable. El agua puede ser agua fresca o agua salada, por ejemplo, una solución de sal acuosa insaturada o una solución de sal acuosa saturada tal como salmuera o agua de mar.

Como un ejemplo no limitante, la fase acuosa puede incluir una solución de electrolito de sal de baja concentración en una cantidad de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 20% por volumen de la fase acuosa y una lechada de cemento en una cantidad de aproximadamente 75% a aproximadamente 95% por volumen de la fase acuosa. La fase acuosa también puede incluir un modificador de fraguado. El modificador de fraguado puede incluir un acelerador en una cantidad de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 20% en peso de la fase acuosa. El modificador de fraguado también puede incluir un agente de oxidación en una cantidad de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 5% en peso de la fase acuosa capaz de atacar cualquier retardador de fraguado presente. El modificador de fraguado puede incluir un retardador de fraguado en una cantidad de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 10% en peso de la fase acuosa.

La composición de sellador puede estar en la forma de una emulsión que contiene una fase externa y una fase interna. La fase externa es la fase orgánica y la fase interna es la fase acuosa. En un aspecto, la fase interna está presente en la emulsión en cantidades de aproximadamente 50% a aproximadamente 90% del volumen total de la emulsión. Alternativamente, la fase interna está presente en la emulsión en cantidades de aproximadamente 60% a aproximadamente 80% del volumen total de la emulsión. En una modalidad, la fase externa está presente en la emulsión en cantidades de aproximadamente 10% a aproximadamente 50% del volumen total de la emulsión. Alternativamente, la fase externa está presente en la emulsión en cantidades de aproximadamente 20% a aproximadamente 40% del volumen total de la emulsión. En una modalidad más especifica, la emulsión es una emulsión de alta fase interna. La emulsión de alta fase interna contiene más de 74% del volumen total de la emulsión .

La emulsión, que contiene una fase interna y una fase externa, puede tener una cierta proporción volumétrica de la fase interna a la fase externa. En un aspecto, la proporción volumétrica de la fase interna a la fase externa es de 9:1 a 1:1. En otro aspecto, la proporción volumétrica de la fase interna a la fase externa es de 7:1 a 1:1. Alternativamente, la proporción volumétrica de la fase interna a la fase externa es de 5:1 a 1:1. Alternativamente, la proporción volumétrica de la fase interna a la fase externa es de 4:1 a 1.5:1.

Opcionalmente, el fluido de fase acuosa o composiciones de lechada utilizados en la presente invención pueden incluir un aditivo de control de pérdida de fluido. Una variedad de aditivos de control de pérdida de fluido pueden ser adecuados para el uso con la presente invención, incluyendo, inter alia, fibras, hojuelas, partículas, gomas modificadas, látex, y copolímeros de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico tales como aquellos que además se describen en las Patentes Estadounidenses Nos. 4,015,991; 4,515,635; 4,555,269; 4,676,317; 4,703,801; 5,339,903; y 6,268,406, las descripciones completas de las cuales se incorporan en la presente para referencia. Generalmente, el aditivo de control de pérdida de fluido está presente en la lechada de cemento utilizada en la presente invención en una cantidad suficiente para proporcionar un grado deseado de control de pérdida de fluido. Más particularmente, el aditivo de control de pérdida de fluido puede estar presente en la lechada de cemento utilizada en la presente invención en una cantidad en el margen de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 10% bwoc. En ciertas modalidades, el aditivo de control de pérdida de fluido está presente en la lechada de cemento utilizada en la presente invención en una cantidad en el margen de aproximadamente 0.2% a aproximadamente 3% bwoc .

Opcionalmente, las composiciones utilizadas en la presente invención también pueden incluir un modificador de propiedad mecánica. Ejemplos de modificadores de propiedad mecánica adecuados pueden incluir, inter alia, gases que se agregan a la superficie (por ejemplo, nitrógeno), aditivos que generan gas que pueden generar un gas in situ en un momento deseado (por ejemplo, polvo de aluminio o azodicarbonamida ) , microesferas huecas, elastómeros (por ejemplo, partículas elásticas que incluyen un copolímero de estireno/divinilbenceno) , materiales de alta proporción en el aspecto (incluyendo, ínter alia, fibras), materiales grafiticos elásticos, cuentas llenas de vapor/fluido, materiales que tienen una absorción dependiente del tiempo matriz absorbente (iniciada mediante, por ejemplo, degradación), mezclas de los mismos (por ejemplo, mezclas de microesferas y gases), o similares. En ciertas modalidades de la presente invención, el modificador de propiedad mecánica opcional puede incluir un látex.

En ciertas modalidades opcionales donde las microesferas se agregan a un fluido o lechada, tal como composiciones de cemento útiles con la presente invención, las microesferas pueden estar presentes en las composiciones de cemento en una cantidad en el margen de aproximadamente 5% a aproximadamente 75% b oc. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de microesferas en las composiciones de cemento útiles con la presente invención puede reducir la densidad de la composición de cemento.

En ciertas modalidades opcionales, en donde uno o más aditivos que generan gas se utilizan como modificadores de propiedad mecánica en el fluido de fase acuosa o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención, uno o más aditivos que generan gas pueden incluir, ínter alia, polvo de aluminio que puede generar gas de hidrógeno in situ, o pueden incluir azodicarbonamida que puede generar gas de nitrógeno in situ. Ciertos iniciadores que también pueden generar gases in situ tales como azo-iniciadores y peróxidos. Otros gases y/o aditivos que generan gas también pueden ser adecuados por inclusión en el fluido composiciones de lechada utilizadas en la presente invención. Donde se incluye, un aditivo que genera gas que puede estar presente en las composiciones de cemento de fase acuosa en una cantidad en el margen de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 5% bwoc. En ciertas modalidades donde el aditivo que genera gas es polvo de aluminio, el polvo de aluminio puede estar presente en las composiciones de cemento de fase acuosa en una cantidad en el margen de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 1% bwoc. En ciertas modalidades donde el aditivo que genera gas es una azodicarbonamida, la azodicarbonamida puede estar presente en las composiciones de cemento de fase acuosa en una cantidad en el margen de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 5% bwoc .

Opcionalmente, el fluido de fase acuosa o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención también pueden incluir aditivos adecuados adicionales, incluyendo agentes desespumantes, dispersantes, aditivos de reducción de densidad, tensioactivos , materiales de ponderación, viscosificantes , ceniza volante, sílice, agentes de control de agua libre, y similares. Cualquier aditivo adecuado puede incorporarse dentro del fluido de fase acuosa o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención .

El fluido de fase acuosa o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención además pueden incluir un retardador de fraguado. Las mezclas retardadoras de fraguado a lo largo del tiempo en el cual el fluido o la composición de lechada sigue siendo un fluido. Estas mezclas retardadoras consecuentemente permiten a un fluido o lechada, tal como cemento, bombearse a lo largo de bastantes distancias sin el efecto de fraguado prematuro. Una amplia variedad de retardadores de fraguado puede ser adecuada por el uso en el fluido o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención. Por ejemplo, el retardador de fraguado puede incluir, inter alia, ácido fosfónico, derivados de ácido fosfónico, lignosulfonatos, sales, azúcares, compuestos de carbohidrato, ácidos orgánicos, celulosas carboximetiladas-hidroxietiladas , co- o ter-polímeros sintéticos que incluyen sulfonato y grupos de ácido carboxílico, y/o compuesto de borato. En ciertas modalidades, los retardadores de fraguado utilizados en la presente invención son derivados de ácido fosfónico, tal como aquellos descritos en la Patente Estadounidense No. 4,676,832, la descripción completa de la cual se incorpora en la presente. Ejemplos de compuestos de borato adecuados incluyen, pero no se limitan a, tetraborato de sodio y pentaborato de potasio. Ejemplos de ácidos orgánicos adecuados incluyen, inter alia, ácido glucónico y ácido tartárico. Generalmente, el retardador de fraguado está presente en el fluido de fase acuosa o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención en una cantidad suficiente para retardar el fraguado de la composición de fluido o lechada en una formación subterránea durante un tiempo deseado. Más particularmente, el retardador de fraguado puede estar presente en el fluido de fase acuosa o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención en una cantidad en el margen de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 10% bwoc. En ciertas modalidades, el retardador de fraguado está presente en el fluido de fase acuosa o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención en una cantidad en el margen de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 4% bwoc.

Las composiciones de lechada de la presente invención también pueden incluir un acelerador. El acelerador ayuda a superar las demoras posibles provocadas por los retardadores de fraguado acortando el tiempo de fraguado del fluido o la composición de lechada. Una amplia variedad de aceleradores puede ser adecuada para el uso en el fluido o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención, el acelerador puede incluir cualquier componente que reduce el tiempo de fraguado de una composición de cemento. Por ejemplo, el acelerador puede incluir sales de metal álcali y alcalinotérrea, sales de silicato, alúminas y aminas, tales como trietanolamina . En una modalidad, el acelerador puede incluir una sal de calcio, una sal de sodio, o combinaciones de las mismas. La sal de calcio puede seleccionarse del grupo que consiste de formiato de calcio, nitrato de calcio, y nitrito de calcio y cloruro de calcio. La sal de sodio puede incluir sulfato de sodio. En una modalidad especifica, el acelerador es cloruro de calcio. El acelerador puede estar presente en el fluido o composiciones de lechada utilizadas en la presente invención en una cantidad en el margen de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 20% bwoc . En ciertas modalidades, el acelerador está presente en la lechada de cemento utilizada en la presente invención en una cantidad en el margen de aproximadamente 4% a aproximadamente 12% bwoc. El fluido base de base no acuosa, o fase orgánica de la invención puede incluir pero no se limita a un componente de monómero. En una modalidad, el componente de monómero incluye monómeros líquidos que no son solubles en agua. En una modalidad más específica, los monómeros son monómeros de vinilo que tienen un enlace doble polimerizable, accesible. En un aspecto, el monómero puede seleccionarse del grupo de metil acrilato, etil acrilato, butil acrilato, metilestireno, estireno y metil metacrilato y combinaciones de los mismos.

En una modalidad, el fluido base de base no acuosa, o fase orgánica de la invención puede incluir pero no se limita a una resina de termo-fraguado de baja viscosidad. La resina puede ser inmiscible en agua y puede ser una composición de sellado tipo epoxi que puede endurecerse tal como aquellas descritas en las Patentes Estadounidenses 5,875,844; 5,875,845; y 6,068,055 para Chatterji et al., las cuales se incorporan en la presente para referencia. Un ejemplo no limitante de una resina de termo-fraguado de baja viscosidad está disponible de Halliburton bajo el nombre comercial Strata-Loc®.

La fase orgánica también puede incluir pero no se limita a un reticulador, un tensioactivo, o un iniciador o combinaciones de los mismos. Los agentes de reticulación o reticuladores se conocen bien en la técnica y pueden incluir pero no se limitan a monómeros que tienen dos o más enlaces dobles polimerizables, tales como divinilbenceno . El agente de reticulación puede unirse durante la polimerización y la conexión de monómeros distintos, por lo que forman un reticulador entre dos cadenas de monómero. Los tensioactivos pueden incluir pero no se limitan a aquellos adecuados para formar emulsiones a/o (agua en aceite) , tales como tensioactivos poliméricos Hypermer™. Los iniciadores pueden incluir pero no se limitan a azo-iniciadores tales como 2,2'-azobis (4-metoxi-2, 4-dimetilvaleronitrilo) , 2,2' -azobis (2,4-dimetilvaleronitrilo) , 2 , 21 -azobisisobutironitrilo, 2,2'-azobisisobutirato de dimetilo, 2 , 2 ' -azobis ( 2-metilbutironitrilo) , 1,1' -azobis ( 1-ciclohexancarbonitrilo) , 2- (carbamoilazo) isobutironitrilo, 2 , 2 ' -azobis ( 2 , 4 , 4-trimetilpentano) , 2-fenilazo-2 , 4-dimetil-4-metoxivaleronitrilo, ó 2 , 2 ' -azobis ( 2-metilpropano) o combinaciones de los mismos. Otros iniciadores pueden incluir peroxi-iniciadores tales como persulfatos, peróxido de benzoilo, peróxido de ter-butilo, y combinaciones de los mismos .

Con referencia a la Figura 2, una gráfica se representa en la Figura 2 indicando los tiempos de fraguado de cuatro muestras. Los tiempos de fraguado de cada muestra se conducen a la misma temperatura. Las cuatro muestras incluyen una mezcla de cemento limpia que no contienen la fase orgánica (Clase A Limpia) , una mezcla de cemento que no contiene una fase orgánica pero contiene un retardador (Clase A + Bórax) , una mezcla de cemento que contiene una fase orgánica (HIPE (emulsión de alta fase interna) ) , y una mezcla de cemento que contiene una fase orgánica y un retardador (HIPE + Bórax) . En ambas muestras que no contienen una fase orgánica, Clase A Limpia y Clase A + Bórax, una vez que el fraguado se inicia, continúa hasta que la composición se fragua por completo. En ambos casos en los cuales las muestras contienen una fase orgánica, HIPE y HIPE + Bórax, ocurre un periodo breve de fraguado, en este caso durante aproximadamente 1 a 2 horas, seguidas por una pausa en el fraguado durante aproximadamente 5 horas, seguidas por la reanudación del fraguado hasta que la mezcla se fragua por completo. Además, en ambos casos HIPE, resulta en el fraguado inicial en una reducción de 15-30% en el tiempo de tránsito (pseg/in.), con la reducción restante y el tiempo de tránsito que ocurre en el segundo fraguado (cuando se resume el fraguado) . Este primer fraguado es un resultado de la polimerización del componente de monómero de la fase orgánica. La fase orgánica polimerizada actúa como un andamio o rejilla que soporta la lechada de cemento hasta que se fragua finalmente la lechada de cemento. La estructura de andamio puede permitir la continuación de las actividades de perforación mientras la lechada de cemento todavía se fragua. Además, ya que la composición de sellador no se fragua por completo, los errores pueden corregirse o las alteraciones en un procedimiento de cementación pueden hacerse antes del fraguado completo del cemento.

La Figura 3 y la Figura 4 ilustran una curva de tensión/deformación de dos muestras de cemento. La Figura 3 ilustra una curva de tensión/deformación de una muestra de cemento limpia. La curva de tensión/deformación de la Figura 3 indica que una composición de cemento limpia tiene un punto de rompimiento en una tensión de aproximadamente 38 MPa (5500 psi) y un punto de rompimiento en una deformación de 0.76 mm (0.03 pulgadas). La Figura 4 ilustra una curva de tensión/deformación de una muestra de cemento HIPE. La curva de tensión/deformación de la Figura 4 indica que una composición de cemento HIPE tiene un punto de rompimiento en una tensión de aproximadamente 28 MPa (4000 psi) y un punto de rompimiento en una deformación de 1.14 mm (0.045 pulgadas) . Estas figuras indican que el cemento HIPE tiene una resistencia a la tensión mayor y de este modo una elasticidad más elevada al impacto. El cemento tiene una elasticidad mayor que se permite para una protección mayor del enlace de la tubería de revestimiento/cemento/sondeo durante las condiciones de trabajo.

Los métodos de esta invención para aislar una porción de un sondeo pueden incluir formar una composición de sellador que tiene dos fases y bombea la composición de sellador en un sondeo. Las dos fases pueden incluir una fase acuosa y una fase orgánica, las cuales son inmiscibles entre si. La fase acuosa y la fase orgánica pueden prepararse en forma separada y más tarde combinarse para formar una emulsión. La composición de sellador se coloca en un sondeo y permite fraguar en el sondeo. El fraguado de la composición de sellador en el sondeo puede lograrse en dos etapas, en donde la fase orgánica se fragua primero seguida por el fraguado de la fase acuosa.

La etapa de fraguado de la fase orgánica puede incluir la polimerización de la fase orgánica, la polimerización de la fase orgánica puede iniciarse agregando un iniciador de polimerización a la fase orgánica, sometiendo a la fase orgánica a energía térmica. La etapa de fraguado de la fase orgánica puede ser una primera etapa en el proceso de fraguado. La fase orgánica de fraguado proporciona un componente polimérico, que puede actuar como un andamio para soportar la lechada de cemento no fraguada.

En una modalidad la polimerización de la fase orgánica puede iniciarse por la adición de un iniciador. En una modalidad adicional el iniciador es suficiente para iniciar la polimerización de la fase orgánica. El iniciador puede seleccionarse con base en la temperatura de la boca del pozo. El iniciador puede seleccionarse al inicio de la polimerización de la fase orgánica a una temperatura de al menos una porción del sondeo. En una modalidad, el iniciador puede seleccionarse para iniciar la polimerización de la fase orgánica a una temperatura de al menos una porción de la mitad inferior de la longitud del sondeo. En otra modalidad el iniciador puede seleccionarse para iniciar la polimerización de la fase orgánica a una temperatura de al menos una porción de la mitad superior de la longitud del sondeo. El iniciador también puede seleccionarse teniendo una temperatura de descomposición más elevada que la temperatura en la boca del pozo para evitar la polimerización prematura.

La polimerización de la fase orgánica puede iniciarse sometiendo la fase orgánica a la energía térmica. En una modalidad, se suministra energía térmica mediante una fuente exterior, de modo que un elemento de calentamiento, el cual puede estar por debajo del control de los empleados en el campo. El elemento de calentamiento puede comprender fibras de carbón de alta tensión, que pueden sumergirse en la emulsión que se coloca en el sondeo. La energía térmica puede suministrarse por cualesquier fuente adecuada, tal como en los ejemplos no limitantes de las fuerzas hidráulicas; las reacciones químicas exotérmicas; y la inducción, resistencia y otros métodos de corriente eléctrica que pueden generar calor. En otra modalidad, la energía térmica se suministra mediante energía térmica que ocurre naturalmente presente en el sondeo.

En una modalidad, la energía térmica se introduce bajo el control de una técnica en el campo. El técnico, ingeniero u otro empleado en el lugar, pueden tener el control sobre la emisión de energía térmica enviando una señal que provoca una liberación de energía térmica desde un emisor. En esta modalidad, la energía térmica se libera en demanda del técnico en el campo. La energía térmica puede liberarse mediante un sistema de control que tiene parámetros tales como temporizador , medidor de flujo, sensor de temperatura o similar. En otra modalidad, la reducción y/o emisión de la fuente de energía térmica se activa mediante un mecanismo temporizador. En una modalidad adicional, la reducción y/o emisión de la fuente de energía térmica se activa mediante un medidor de flujo que detecta la cantidad de la composición intermezclada suministrada en el sondeo.

La fase acuosa del método de la invención actual incluye cemento hidráulico y agua suficiente para formar una lechada. El método también puede incluir la etapa de agregar un acelerador a la lechada, colocando la lechada que contiene el acelerador en un sondeo. El acelerador puede incluir una sal de calcio, una sal de sodio, o combinaciones de las mismas. En una modalidad, el acelerador puede incluir CaCl2 o Na2C04 o combinaciones de las mismas. El acelerador puede agregarse en una cantidad desde aproximadamente 0.01% a aproximadamente 20% en peso del cemento. En otra modalidad, el acelerador puede agregarse en una cantidad desde aproximadamente 0.2% a aproximadamente 1% en peso del cemento. El método también puede incluir la etapa de agregar un retardador de fraguado en la lechada antes de colocar la lechada en el sondeo.

Una fase de medio (una emulsión que contiene) un volumen de fase interna de 30-74% en volumen) a una fase elevada (una emulsión que contiene un volumen de fase interna más de 74% en volumen) la emulsión que contiene una lechada de cemento liquido puede formarse mediante la adición de goteo de una solución de electrolito que contiene agua y CaC12 o Na2S04 o combinaciones de las mismas, pero no limitada a estos ejemplos, en la fase orgánica, seguido por la adición rápida de una lechada de cemento mientras que la mezcla se agita constantemente a una primera velocidad baja. La mezcla de emulsión entonces se agita a una segunda velocidad más rápida. La primera velocidad puede variar entre aproximadamente 100 a 700 rpm. La segunda velocidad puede variar entre aproximadamente 1000 a 2000 rpm.

Los métodos de esta invención para aislar un sondeo pueden incluir formar una composición de sellador que incluye una emulsión de una fase acuosa que incluye cemento hidráulico y una fase orgánica que incluye un monómero capaz de polimerización, e incluye un modificador de fraguado, bombeando la composición de sellador que contiene el modificador de fraguado en un sondeo y sometiendo la composición del sellador a la energía térmica después de colocar en el sondeo. El modificador de fraguado de la invención puede ser un retardador. El retardador de la invención puede ser susceptible a la energía térmica o tener una temperatura de umbral. La energía térmica introducida es suficiente para disolver o de otra manera romper, el retardador que de esta manera permite procesar el fraguado de la composición del sellador.

Métodos alternos de esta invención para aislar un sondeo pueden incluir formar una composición de sellado que incluye una emulsión de una fase acuosa que incluye cemento hidráulico y una fase orgánica que incluye una resina de termofraguado de baja viscosidad. La resina puede ser inmiscible en agua y puede tener una composición de sellador tipo epoxi más dura tal como aquella descrita en las patentes Estadounidenses 5,875,844; 5,875,845; y 6,068,055 para Chatterji et al. las cuales se incorporan cada una para referencia en su totalidad. Un ejemplo no limitante de la resina de termofraguado de baja viscosidad está disponible de Halliburton bajo el nombre comercial Strata-Loc®.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Las emulsiones de fase interna elevadas (emulsiones que tienen un volumen de fase interna del 80%) se preparan en un recipiente de reacción vitreo equipado con una varilla agitadora de vidrio conectada a un agitador superior. La fase continua orgánica de la emulsión contenida de 80% en volumen de monómeros (50:50 por volumen de monómero (estireno) : reticulador (divinilbenceno) ) , 20% en volumen del tensioactivo (Hypermer™ 2296) e iniciador al 1% en mol (azobisisobutironitrilo, AIBN) con respecto a los monómeros. El iniciador se disolvió primero a la mitad de la cantidad del monómero y luego se agregó al resto de la fase orgánica. La adición de la fase interna se llevó a cabo en dos etapas: primero, una solución acuosa que contiene 0.5% en peso de CaCl2 se agrego a otras en la fase orgánica mientras la mezcla se agitó a una velocidad de agitación de 400 rpm. La solución acuosa contuvo 14% del volumen total de la fase interna. En segundo lugar, la lechada de cemento que comprende el 86% restante del volumen total de la fase interna se agregó lentamente. El cemento por si mismo se preparó agregando cemento seco y el retardador (Bórax) (en una cantidad de 0.3% en peso del peso del cemento) en agua y se homogenizó la mezcla con un mezclador eléctrico durante 35 segundos (la mezcla tuvo una proporción de cemento/agua de 1/0.38 (fase acuosa contenida sólo con agua)). Después de que se agregó la fase interna completa en la fase orgánica, la velocidad de agitación se incrementó a 1500 rpm para la homogenización final.

Para la polimerización convencional, el híbrido de cemento de emulsión de fase interna elevada (HIPECH) preparado se transfirió en los tubos de plástico, sellados y colocados en un horno durante 24 horas (aunque la polimerización se completó después de 3-4 horas) a 70°C para la polimerización de la fase orgánica. Para la polimerización exprés, se transfirió el híbrido de cemento de emulsión de fase interna elevada (HIPECH) preparado en un recipiente de vidrio. Las fibras de carbón (Toray™ M40B, 12000-50B), que fueron ya sea sumergidas en un HIPECH líquido o se envolvieron alrededor del recipiente de vidrio o la tubería de acero se utilizaron como calentadores resistentes para iniciar el proceso de polimerización exprés. Aproximadamente 10-12W (Watts) se utilizaron para polimerizar un volumen HIPECH de 30 cm3. La polimerización, es decir el fraguado de la fase orgánica de HIPECH, se completó después de 80-90 minutos. Las propiedades del poliHIPECH (HIPECH polimerizado) se obtuvieron utilizando la polimerización exprés que se comparó con las muestras obtenidas utilizando el proceso de polimerización térmico convencional.

Ejemplo 2 Emulsiones de fase interna media (emulsiones que tienen un volumen de fase interna del 70%) se preparan en un recipiente de reacción vitreo equipado con una varilla agitadora de vidrio conectada a un agitador superior. La fase continua orgánica de la emulsión contenida de 80% en volumen de monómeros (50:50 por volumen de monómero (estireno) : reticulador (divinilbenceno) ) , 30% en volumen del tensioactivo (Hypermer™ 1031) e iniciador al 1% en mol (azobisisobutironitrilo, AIBN) con respecto a los monómeros. El iniciador se disolvió primero a la mitad de la cantidad del monómero y luego se agregó al resto de la fase orgánica. La adición de la fase interna se llevó a cabo en dos etapas: primero, una solución acuosa que contiene 0.5% en peso de CaCl2 se agregó a otras en la fase orgánica mientras la mezcla se agitó a una velocidad de agitación de 400 rpm. La solución acuosa contuvo 14% del volumen total de la fase interna. En segundo lugar, la lechada de cemento que comprende el 86% restante del volumen total de la fase interna se agregó lentamente. El cemento por si mismo se preparó agregando cemento seco y el retardador (Bórax) (en una cantidad de 0.3% en peso del peso del cemento) en agua y se homogenizó la mezcla con un mezclador eléctrico durante 35 segundos (la mezcla tuvo una proporción de cemento/agua de 1/0.38 (fase acuosa contenida sólo con agua)). Después de que se agregó la fase interna completa en la fase orgánica, la velocidad de agitación se incrementó a 1500 rpm para la homogenización final.

Para la polimerización convencional, el híbrido de cemento de emulsión de fase interna elevada (HIPECH) preparado se transfirió en los tubos de plástico, sellados y colocados en un horno durante 24 horas (aunque la polimerización se completó después de 3-4 horas) a 70°C para la polimerización de la fase orgánica. Para la polimerización exprés, se transfirió el híbrido de cemento de emulsión de fase interna elevada (HIPECH) preparado en un recipiente de vidrio. Las fibras de carbón (Toray™ M40B, 12000-50B) , que fueron ya sea sumergidos en un HIPECH líquido o se envolvieron alrededor del recipiente de vidrio o la tubería de acero se utilizaron como calentadores resistentes para iniciar el proceso de polimerización exprés. Aproximadamente 10-12W (Watts) se utilizaron para polimerizar un volumen HIPECH de 30 cm3. La polimerización, es decir el fraguado de la fase orgánica de HIPECH, se completó después de 80-90 minutos. Las propiedades del poliHIPECH (HIPECH polimerizado) se obtuvieron utilizando la polimerización exprés que se comparó con las muestras obtenidas utilizando el proceso de polimerización térmico convencional.

Ejemplo 3 Las muestras HIPE se prepararon obteniendo una mezcla de 24 mi de estireno, 24 mi de divinilbenceno, 12 mi de Hypermer™ 1031, y 0.54 g de azobisisobutironitrilo y agregando a la mezcla mediante adición por goteo, 20 mi de 0.5% de solución de cloruro de calcio bajo un esfuerzo cortante suficiente hasta emulsificar. Enseguida, una lechada de cemento preparada de 320 g de cemento Clase A y 120 g de agua se agregaron lentamente a la mezcla. Después de todo la lechada de cemento se agregó, el esfuerzo cortante se incrementó a aproximadamente 7000 rpm y la mezcla se mezcló durante 2 minutos. Las propiedades de las muestras de cemento HIPE se compararon con las muestras del cemento tradicional.

Una comparación de prueba involucró el análisis de cemento ultrasónico de cuatro muestras. La primera muestra incluyó cemento HIPE. La segunda muestra incluyó cemento HIPE con la adición de un retardador de fraguado (Bórax) . La tercera muestra incluyó cemento limpio y la cuarta muestra incluyó cemento limpio con la adición de un retardador de fraguado (Bórax) . Los resultados de estas pruebas se indicaron en la Figura 2. Los resultados también se indicaron en las tablas a continuación como sigue: Tabla 1 Análisis de Cemento Ultrasónico de Cemento HIPE psi = 6.89 kPa °F=29°C; 165°F=74°C; 158°F=70°C Tabla 2 Análisis de Cemento Ultrasónico de Cemento HIPE con Bórax psi = 6.89 kPa °F=26°C; 159°F=71°C; 158°F=70°C Tabla 3 Análisis de Cemento Ultrasónico de Cemento Clase A Limpio 1 psi = 6.89 kPa 100°F=38°C; 160°F=71°C; 159°F=71°C; 158°F=70°C Tabla 4 Análisis de Cemento Ultrasónico de Cemento Clase A Limpio con Bórax 1 psi = 6.89 kPa 76°F=24°C; 158°F=70°C Otra comparación de prueba involucró la prueba de trituración de cemento de 4 muestras. La primera muestra incluyó cemento HIPE. La segunda muestra incluyó cemento HIPE con la adición de un retardador de fraguado (Bórax) . La tercera muestra incluyó el cemento limpio y la cuarta muestra incluyó el cemento limpio con la adición de un retardador de fraguado (Bórax) . Los resultados de estas ' pruebas se indican en las Figuras 3 y 4. Los resultados también se indican en las tablas a continuación como sigue: Tabla 5 Análisis de Trituración del Cemento HIPE Tabla 6 Análisis de Tri'buración de Cemento HIPE con Bórax Tabla 7 Análisis de Trituración del Cemento Limp 1 pulgada = 25.3 mm 1 lbf = 4.45 N 1 Psi = 6.89 kPa Tabla 8 Análisis de Trituración del Cemento Limpio 1 pulgada = 25.3 mm 1 lbf = 4.45 N 1 Psi = 6.89 kPa El término "composición cementosa" como puede utilizarse aqui incluye pastas (o lechadas), morteros y fraguas, tales como fraguas cementosas de pozo petrolero, hormigón, y composiciones de cemento que incluyen un aglutinante de cemento hidráulico. Los términos "pasta" y "mortero" y "concreto" son términos de la técnica: las pastas son mezclas compuestas de un aglutinante de cemento hidratable (o hidráulico) (usualmente, pero no exclusivo, cemento Portland, cemento Masonry, cemento Mortar y/o yeso y también pueden incluir piedra caliza, lima hidratada, cenizas volantes, escoria de horno de estallido granulado y humo de sílice u otros materiales comúnmente incluidos en tales cementos) y agua; "morteros" son pastas adicionalmente que incluyen agregado fino (por ejemplo, arena) , y "concretos" son morteros adicionalmente que incluyen agregado grueso (por ejemplo, roca o grava triturada) . Las composiciones de cemento descritas en esta invención se forman mezclando cantidades requeridas de ciertos materiales, por ejemplo, un cemento hidráulico, agua y agregado fino y/o grueso, como puede requerirse para hacer una composición cementosa particular .

El término "acelerador" puede incluir cualquier componente, que reduce el tiempo de fraguado de una composición de cemento. Por ejemplo, el acelerador puede incluir sales álcali de metal alcalinotérreo, tales como sal de calcio. La sal de calcio puede incluir formato de calcio, nitrato de calcio, nitrito de calcio o cloruro de calcio.

El término "oxidizador" puede incluir cualquier componente que es capaz de degradar el retardador presente. Estos incluyen, pero no se limitan, a sales de zinc y alcalinotérreas de peróxido, perfosfato, perborato, percabonato; peróxido de calcio, perfosfato de calcio, perborato de calcio, peróxido de magnesio, perfosfato de magnesio, perfosfato de zinc, hipoclorito de calcio, persulfato de sodio, peróxidos orgánicos, hidroperóxidos orgánicos, hipoclorito de magnesio, y mezclas de los mismos.

El término "retardador" o "retardador de fraguado" puede incluir formas boronatadas o no boronatadas de ácido fosfónico, derivados de ácido fosfónico, lignosulfonatos, sales, azúcares, compuestos de carbohidrato, ácidos orgánicos, celulosas hidroxietiladas-carboximetiladas , co- o ter-polimeros sintéticos que incluyen grupos de ácido carboxilico y sulfonato, y/o compuestos de borato.

El término "fraguado" se utiliza aquí para referencia a un incremento en la resistencia mecánica de un fluido o suficiente lechada para realizar un resultado deseado, tal como restringir el movimiento de un articulo o impedir el flujo del fluido o la transferencia de presión a través de un fluido. Un cemento puede referirse como fraguado cuando puede restringir el movimiento de una tubería o impedir el flujo de fluido o transferencia de presión, con respecto de si el cemento se ha curado en una composición completamente sólida. Un fluido o lechada puede referirse como un fraguado cuando se ha condensado en un nivel suficiente que logra el resultado deseado, de modo que el aislamiento de una zona particular o restricción del flujo de fluido o transferencia de presión, con respecto a si ha alcanzado su consistencia final.

Dependiendo del contexto, todas las referencias aquí a la "invención" pueden en algunos casos referirse a ciertas modalidades específicas únicamente. En otros casos, puede referirse a la materia objeto citada en uno o más, pero no necesariamente todas las reivindicaciones. Mientras lo anterior se dirige a las modalidades, versiones y ejemplos de la presente invención, que se incluyen para permitir que una persona con experiencia ordinaria en la técnica a hacer y utilizar las invenciones cuando la información en esta patente se combina con la información disponible y la tecnología, las invenciones no se limitan a sólo estas modalidades particulares, versiones y ejemplos. Otras modalidades, versiones y ejemplos adicionales de la invención pueden inventarse sin apartarse del alcance básico de la misma y el alcance de la misma se determina por las reivindicaciones que siguen.

Mientras las composiciones y métodos se describen en los términos de "que comprende", "que contiene" o "que incluye" varios componentes o etapas, las composiciones y métodos pueden también "consistir esencialmente de" o "consistir de" los diversos componentes y etapas. Todos los números y márgenes descritos en lo anterior pueden variar poro alguna cantidad. Siempre que un margen numérico con un bajo límite y un límite superior se describe, cualquier número de cualquier margen incluido cae dentro del margen que se describe específicamente. En particular, cada margen de valores (de la forma, "de aproximadamente a a aproximadamente b" , o equivalentemente, "de aproximadamente a a b" , o equivalentemente de, "aproximadamente a-b") descritos aquí se entenderá para establecer cada número y margen abarcado dentro del margen más amplio de valores. También, los términos en las reivindicaciones tienen su plan, el significado ordinario a menos que se definan explícita y claramente de otra manera por la presente.

Claims (30)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Una composición de sellador, caracterizada porque comprende : una emulsión de una fase acuosa y una fase orgánica; en donde la fase orgánica es capaz de fraguar antes de que el fraguado de la fase acuosa someta a la composición de sellador a una fuente térmica.

2. La composición de sellador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza además porque comprende una fuente térmica.

3. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, se caracteriza porque la fase interna comprende una fase acuosa y la fase externa comprende una fase orgánica.

4. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 1, 2 ó 3, se caracteriza porque la fase acuosa comprende lechada de cemento.

5. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, se caracteriza porque la fase orgánica comprende un monómero.

6. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 5, se caracteriza porque el monómero es capaz de la polimerización para formar un componente polimérico.

7. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 6, se caracteriza porque somete la composición de sellador a una fuente térmica que inicia la polimerización del monómero.

8. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 6 ó 7, se caracteriza porque la fase acuosa se fragua dentro de la estructura del componente polimérico.

9. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 8, se caracteriza porque un iniciador inicia la polimerización del monómero para formar el componente polimérico.

10. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 9, se caracteriza porque el iniciador se selecciona para iniciar la alteración de la fase orgánica a una temperatura de al menos una porción del sondeo.

11. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 9 ó 10, se caracteriza porque el iniciador se selecciona del grupo que consiste de azo- iniciadores .

12. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 9 ó 10, se caracteriza porque el iniciador se selecciona del grupo que consiste de iniciadores de peroxi.

13. La composición ' de sellador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12, se caracteriza porque el monómero se selecciona del grupo que consiste de acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, metilestireno, estireno y metil metacrilato y combinaciones de los mismos .

14. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, se caracteriza porque la fase orgánica comprende una resina termofraguada .

15. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 14, se caracteriza porque somete la composición de sellador a una fuente térmica que inicia el fraguado de la resina termofraguada .

16. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, se caracteriza porque la composición de sellador además comprende un iniciador.

17. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 16, se caracteriza porque el iniciador inicia el fraguado de la fase orgánica.

18. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 17, se caracteriza porque el iniciador inicia el fraguado de la fase orgánica al alcanzar un umbral de temperatura.

19. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 9, 10, 16, 17 ó 18, se caracteriza porque el iniciador se selecciona del grupo que consiste de 2,2'-azobis (4 -metoxi-2 , 4 -dimetilvaleronitrilo) , 2 , 21 -azobis (2 , 4 -dimetilvaleronitrilo) , 2 , 21 -azobisisobutironitrilo, dimetil 2,2' -azobisisobutirato, 2,2' -azobis ( 2 -metilbutironitrilo) , 1, 1' -azobis (1-ciclohexanocarbonitrilo) , 2-(carbamoilazo) isobutironitrilo, 2,2' -azobis (2,4,4-trimetilpentano) , 2-fenilazo-2 , -dimetil-4-metoxivaleronitrilo, 2 , 2 ' -azobis ( 2 -metilpropano) , persulfatos, peróxido de benzoilo, peróxido de ter-butilo, y combinaciones de los mismos.

20. La composición de sellador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque la fase orgánica comprende un agente de reticulación.

21. La composición de sellador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque las dos fases son inmiscibles entre sí.

22. La composición de sellador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque la fase acuosa comprende un modificador de fraguado .

23. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 22, se caracteriza porque el modificador de fraguado se selecciona del grupo que consiste de un acelerador, un agente de oxidación, un retardador de fraguado, y combinaciones de los mismos.

24. La composición de sellador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque la fase interna está presente en la emulsión en cantidades desde aproximadamente 50% a aproximadamente 90% del volumen total de la emulsión.

25. La composición de sellador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque la fase externa está presente en la emulsión en cantidades de aproximadamente 10% a aproximadamente 50% del volumen total de la emulsión.

26. La composición de sellador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque la emulsión tiene un margen volumétrico de la fase interna a la fase externa de 9:1 a 1:1.

27. La composición de sellador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque somete la composición de sellador a una fuente térmica que altera la fase orgánica resultando en un incremento en la resistencia mecánica de la composición de sellador.

28. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 2, se caracteriza porque la fase orgánica comprende uno o más de un monómero y una resina termofraguada .

29. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 28, se caracteriza porque somete la composición de sellador a la fuente térmica que resulta en al menos una de la polimerización del monómero de fraguado de la resina, resultando en un incremento en la tensión mecánica de la composición de sellador.

30. La composición de sellador de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza además porque comprende una fuente térmica, y en donde: la fase acuosa comprende lechada de cemento; la fase orgánica comprende al menos uno de un monómero o una resina termofraguada; las fases acuosa y orgánica son inmiscibles entre sí; y una fuente térmica; y someter lá composición de sellador a la fuente térmica que resulta en al menos una de la polimerización de ¦ monómero o fraguar la resina, la cual resulta en un incremento en la resistencia mecánica de la composición de sellador.