MX2013012179A - Uso de metilhidroxietilcelulosa como aditivo para cemento. - Google Patents

Abstract

La celulosa metilhidroxietilcelulosa se puede utilizar como un aditivo en lechadas de cemento en el tratamiento de pozos para evitar o reducir la presencia de canalización de gases. Además de actuar como un aditivo para control de gases, la metilhidroxietilcelulosa controla la pérdida de fluidos, reduce al mínimo la pérdida de fluidos y estabiliza la espuma durante la cementación del pozo.

Description

USO DE METILHIDROXIETILCELULOSA COMO ADITIVO PARA CEMENTO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con el uso de metilhidroxietilcelulosa (MHEC) como un aditivo para composiciones de cemento. La MHEC se puede utilizar como un aditivo de aplicación general para utilizarse para evitar y/o controlar la canalización de gases, controlar la pérdida de fluidos, reducir al mínimo el fluido libre, mejorar la estabilidad de la lechada y/o estabilizar la espuma.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Durante la construcción de un pozo que penetra una formación subterránea, típicamente se utiliza una barrena giratoria para perforación a través de la formación subterránea para formar un sondeo. Una vez que se haya perforado el sondeo, se hace bajar una tubería o entubado en el sondeo. Una lechada cementosa y un fluido de desplazamiento, tal como un lodo de perforación o agua, se bombea hacia abajo del interior de la tubería o entubado y de regreso a la parte exterior de la tubería o entubado a través del espacio anular entre el exterior de la tubería o entubado y el sondeo. La lechada cementosa luego se deja fraguar y endurecer .

Una función primaria del proceso de cementación es restringir el movimiento de fluidos entre la formación subterránea y unir y soportar el entubado. Además, el cemento ayuda a proteger el entubado de la corrosión, evitar explosiones al sellar rápidamente las formaciones, proteger el entubado de cargas de choque en la perforación de pozos más profundos, sellar la circulación perdida o zonas de atraco y formar un tapón en un pozo que será abandonado. Las operaciones de cementación proporcionan además un aislamiento zonal de la formación subterránea y ayudan a evitar el deterioro o erosión del sondeo. Además de su uso en pozos petrolíferos y gaseosos, las lechadas cementosas se pueden utilizar para cementar tuberías o entubado dentro de pozos geotérmicos, pozos de agua, pozos de inyección, pozos de desecho y pozos de almacenamiento.

Además de aislar selectivamente áreas particulares del sondeo de otras áreas del sondeo, las lechadas cementosas se pueden utilizar además para otros fines. Por ejemplo, los cementos se pueden utilizar para operaciones correctivas para reparar el entubado y/o alcanzar el aislamiento de la formación, así como para sellar perforaciones, reparar fugas del entubado (incluyendo fugas de áreas dañadas del entubado) , tapar o sellar la sección inferior de un sondeo, Las lechadas cementosas para utilizarse en estas aplicaciones contienen cementos hidráulicamente activos que se fraguan y desarrollan resistencia a la compresión debido a una reacción de hidratación. Las propiedades físicas del cemento fraguado se relacionan con la estructura amorfa de rayos x de los hidratos de silicato de calcio formados durante la hidratación. Por ejemplo, los cementos Portland convencionales forman una red de entrelazado de, por ejemplo, silicato tricalcio, silicato dicalcio, hidratos de ferrita y aluminio tetracalcio, intercalados con cristales de sulfato de calcio e hidróxido de calcio. Estos cristales se interconectan para formar una estructura de entrelazado que proporciona tanto resistencia a la flexión como un grado de resiliencia .

La canalización de gases en una composición de cemento es un problema común en la industria petrolífera y gasífera. Cuando una lechada cementosa se coloca primero en la corona circular de un pozo petrolífero o gasífero, es el fluido hidráulico el que ejerce presión hidrostática en los costados del pozo. Inicialmente, la presión hidrostática de la composición de cemento es demasiado grande para mantener los gases que se están presentando naturalmente dentro del yacimiento in situ. Aunque a medida que la lechada de la composición de cemento se fragua, continúa a través de una etapa de transición que cambia de liquido a sólido. Durante esta etapa de transición, la composición de cemento ejerce cada vez menos presión hidrostática sobre el pozo. Es decir, que en esta etapa de transición la composición de cemento es susceptible a la formación de gas que ingresa en el revestimiento de cemento. El gas que ingresa en el revestimiento de cemento produce trayectorias rellenas con el gas. A medida que se endurece el cemento, las trayectorias se convierten en canales en la composición de cemento endurecido. La canalización en una composición de cemento debilita la estructura.

Otro problema común en la cementación de pozos es la pérdida de fluidos líquidos provenientes de la lechada cementosa en zonas porosos de baja presión en la formación que circunda la corona circular del pozo. La pérdida de fluidos (líquido y/o gas) es indeseable debido a que puede dar por resultado en la deshidratación de la lechada cementosa. Además, puede provocar la formación de tortas de filtro gruesas de sólidos de cemento. Estas tortas de filtro pueden tapar el sondeo. Además, la pérdida de fluidos puede dañar las formaciones sensibles. Por lo tanto, se desea una mínima pérdida de fluidos para proporcionar un mejor aislamiento zonal y reducir al mínimo el daño a la formación por la invasión de fluidos.

El control de gases en los cementos de peso ligero, en especial a bajas temperaturas, también ha sido un problema industrial durante varios años debido a que los sistemas de aditivos que en general se utilizan o emplean son más adecuados para cementos más pesados o de mayor densidad.

Los aditivos comunes utilizados para controlar la pérdida de fluidos y la migración de gases de la lechada hacia la formación permeable porosa incluyen hidroxietilcelulosa (HEC) , carboximetilhidroxietilcelulosa (CMHEC) , ácido acrilamidometilpropansulfónico (AMPS) , polietileniminas , látex de caucho de estireno-butadieno y alcohol polivinilico . Además, los aditivos de microparticulas , tales como, humo de sílice, se pueden utilizar en combinación con estos aditivos para hacer que la composición de cemento sea menos permeable. Estos materiales funcionan bien, sin embargo, en las composiciones de cemento que tengan una alta densidad de cemento y una baja proporción de agua a cemento. Entre menor sea la densidad de cemento y mayor sea la proporción de agua a cemento, mayor será la cantidad de aditivos solubles en agua o formadores de películas que se requieran para reducir la migración de gases a un nivel aceptable y mantener la canalización a un mínimo. Entre mayor sea la densidad del cemento, por lo tanto, mayor será la cantidad de aditivos tradicionales que se requieran.

Esta cantidad aumenta hasta un punto en que tenga un costo prohibitivo para las composiciones de cemento de menor densidad.

Por lo tanto, se han buscado aditivos alternativos para controlar la pérdida de fluidos y la migración de gases.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La metiletilhidroxicelulosa (MHEC) se puede utilizar en la cementación de pozos, incluyendo pozos petrolíferos, gasíferos, de agua, de inyección, de desecho, de almacenamiento y geotérmicos . El uso de MHEC en las lechadas de cemento evita y/o reduce la presencia de canalización de gases. Además, la MHEC controla la pérdida de fluidos, reduce al mínimo el fluido libre, mejora la estabilidad de la lechada y estabiliza la espuma.

En una modalidad, la MHEC se utiliza en lechadas de cemento como un agente para control de gases.

En una modalidad, la MHEC se utiliza en lechadas de cemento como un agente para control de fluidos libres o un extendedor para las lechadas de cemento de baja densidad.

En otra modalidad, la MHEC se utiliza en lechadas de cemento como un estabilizante de espuma.

En otra modalidad, la MHEC se utiliza en lechadas de cemento para retardar el efecto sobre los tiempos de espesamiento en la lechada.

En otra modalidad, la MHEC se utiliza en lechadas de cemento para impartir múltiples efectos y de esta forma sirve como un aditivo de aplicación general. Como tal, la MHEC puede reemplazar a diversos aditivos convencionalmente presentes en las lechadas de cemento. La colocación óptima de una lechada cementosa en el sondeo por lo tanto, se puede efectuar mediante el uso de un aditivo de usos múltiples, tal como MHEC en la lechada de cemento.

La MHEC se puede agregar a la lechada cementosa en forma seca, en forma seca suspendida, en fluidos portadores a base de aceite, o en forma seca mezclada en un medio de base acuosa .

El uso de MHEC en lechadas de cemento proporciona un diseño económico de los sistemas de cemento y reduce las potenciales incompatibilidades entre las combinaciones de aditivos en la lechada de cemento y simplifica las operaciones en el campo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para comprender de manera más completa los dibujos a los que se hace referencia en la descripción detallada de la presente invención, se presenta una breve descripción de cada dibujo, en los cuales: La figura 1, es una gráfica que muestra los resultados de las pruebas de modelo de gases para una lechada cementosa que contiene metilhidroxietilcelulosa (MHEC) ; y La figura 2, es una gráfica que muestra los resultados de las pruebas de modelo de gas para una lechada cementosa que contiene hidroxietilcelulosa (HEC) .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las MHEC se puede utilizar en una mezcla de cemento (1) para evitar la presencia de canalización de gases y/o migración de gases durante la cementación de un pozo; (2) como un extendedor reductor de densidad; (3) para controlar la pérdida de fluidos, (4) para reducir al mínimo o limitar el fluido libre y mejorar la estabilidad de la lechada y/o (5) estabilizar la espuma dentro de la lechada cementosa. Por ejemplo, se ha encontrado que la MHEC controla la canalización de gases, reduce al mínimo el fluido libre, mejora la estabilidad de la lechada y estabiliza la espuma a temperaturas de hasta aproximadamente 180°C.

Las lechadas cementosas pueden tener una densidad menor o igual a 2.03 kg/1 (17.0 libra por galón (ppg) ) y típicamente menos o igual a 1.79 kg/1 (15.0 ppg). En otra modalidad, la lechada de cemento puede ser una lechada con densidad ultra-baja, típicamente que varía entre aproximadamente 1.55 kg/1 (13.0 ppg) hasta aproximadamente 0.71 kg/1 (6.0 ppg) o menos.

La canalización de gases se presenta cuando la presión hidrostática ejercida por la columna de cemento disminuye a una presión por debajo de la presión de poro de un yacimiento que porte petróleo o gas. La disminución de presión dentro de la columna de cemento es debido a pérdidas del volumen de cemento debida a la hidratación y de la pérdida de fluido a los estratos permeables. Estos efectos provocan que el cemento se auto-soporte y por lo tanto sea incapaz de transmitir una presión hidrostática total del fluido. La migración de gases puede comprometer seriamente la integridad hidráulica del revestimiento de cemento y puede provocar problemas de seguridad en la superficie debido a la falta de aislamiento zonal. La canalización de gases se reduce y/o minimiza mediante el uso de MHEC en la mezcla de cemento .

Ya que la migración de gases dentro de un sondeo se puede presentar en una variedad de circunstancias de presión en el fondo del pozo, se ha encontrado que la densidad de la lechada de cemento se puede reducir utilizando MHEC. La reducción en la densidad de la lechada de cemento con frecuencia se requiere para colocar la lechada en el pozo sin exceder la presión de fractura de formación. La MHEC en la mezcla de cemento de esta forma puede funcionar como un extendedor de cemento y ayudar a disminuir la densidad de la lechada, permitiendo con esto que se utilice para una lechada de menor densidad. La MHEC permite la adición de agua sin comprometer la estabilidad y el control de fluido libre del sistema .

La MHEC además controla la pérdida de fluidos lo cual es importante para controlar el tiempo de viscosidad y espesamiento de una composición de cemento. El fluido se puede perder de las composiciones de cemento cuando el filtrado de cemento, la fase fluida de la composición de cemento, se infiltra en las paredes permeables de la formación. Cuando el filtrado de cemento se mueve al interior de las paredes permeables, una capa de sólidos se deposita en la pared. Bajo presión diferencial, las lechadas de cemento perdidas se filtran hacia las formaciones permeables. La pérdida del filtrado proveniente de la lechada puede impactar la capacidad de colocar el cemento debido a la deshidratación y posterior viscosificación de la lechada. La pérdida de fluido, ya sea internamente para la hidratación, o externamente debido a la pérdida de fluidos, reduce la capacidad del cemento para transmitir una presión hidrostática total hasta un punto donde el cemento se torne autosuficiente e incapaz de controlar la presión del poro de formación. Cuando se presenta esto, el cemento es susceptible al movimiento de gas u otros fluidos en la corona circular entre el entubado y la formación.

La MHEC en la lechada reduce al mínimo el fluido libre, lo cual mejora la estabilidad de la lechada. El fluido libre es agua que se separa de la composición de cemento después de que se coloca en el sondeo. El fluido libre tiende a migrar dentro de la columna de cemento debido a que el fluido libre es menos denso que las partículas en la composición de cemento. Reducir al mínimo el fluido libre en la composición de cemento hace que la densidad de la parte superior de la columna de la composición de cemento sea igual a cercana a la del fondo de la columna de tal forma que sea homogénea, mientras que el fluido libre provoca que la columna de la composición de cemento sea ligera en la parte superior y muy pesada en la parte inferior.

El brote de agua sobrenadante es fluido libre que se ha separado de una lechada de cemento. Controlar el brote de agua sobrenadante de una lechada con MHEC, limita así las posibles trayectorias para los fluidos de formación para que penetren a través del revestimiento de cemento y provoquen la canalización, en especial bajo condiciones desviadas.

La presencia de la MHEC en la lechada además puede funcionar como un estabilizante cuando se introduce al cemento un agente de espumación y gas, tal como nitrógeno. Estos gases algunas veces se agregan a una composición de cemento que contiene un tensioactivo o un agente espumante para crear espuma que reduce adicionalmente la densidad del sistema. La espuma que se crea es básicamente una serie de burbujas en proximidad cercana entre si. Estos materiales tienden a ser inestables y se fusionan en burbujas mucho mayores y por último se rompen. La MHEC estabiliza la espuma, manteniendo las burbujas de espuma a aproximadamente el mismo diámetro y produciendo una espuma mucho más homogénea.

Los materiales cementosos, adecuados para utilizarse en la lechada cementosa, incluyen materiales con propiedades hidráulicas, tales como el cemento hidráulico, escoria y combinaciones de cemento hidráulico y escoria (escoriamento) , que son bien conocidos en la técnica. El término "cemento hidráulico" se refiere a cualquier cemento inorgánico que se endurezca o fragüe debido a la hidratación. En el sentido en el que se utiliza en la presente, el término "hidráulicamente activo" se refiere a las propiedades de un material cementoso que permitan que el material se fragüe de una manera similar al cemento hidráulico, ya sea con o sin activación adicional. Los materiales cementosos hidráulicamente activos también pueden tener cantidades menores de extendedores tales como bentonita, gilsonita y los materiales cementosos se utilizaron ya sea sin ninguna arena apreciable o material agregado o mezclado con un material de relleno granular tal como arena, piedra caliza molida, y lo semejante. También se pueden emplear intensificadores de resistencia, tales como polvo de sílice o harina de sílice. Los cementos hidráulicos, por ejemplo, incluyen cementos Portland, cementos alumínicos, cementos puzolánicos, cementos de cenizas volantes, y lo semejante. De eta forma, por ejemplo, cualquiera de los cementos tipo pozo petrolero de la clase "A-II", - como se listan en la API Spec 10, (Ia ed. , 1982), son cementos hidráulicos adecuados. Además, el material cementoso puede incluir arena/harina de sílice y/o agentes lustrantes entre los que se incluyen hematita o barita .

El mezclado de agua se utiliza con la composición de cemento seco para producir una lechada bombeable fluida de consistencia adecuada. API Spec 10, Segunda edición, junio de 1984, que se conoce en la industria del cemento, describe un aparato y método mejorados para medir la consistencia de las lechadas de cemento en los términos de unidades Bearden de consistencia (Be) . Una lechada bombeable se debe medir en la variación de aproximadamente 2-20 Be y de preferencia en la variación de aproximadamente 5 hasta 11 Be. Las lechadas más delgadas de aproximadamente 5 Be tenderán a tener mayor sedimentación de partículas y generación de fluido libre. Las lechadas más espesas de aproximadamente Be se tornan cada vez más difíciles de mezclar y bombear.

Dependiendo de la lechada particular y las condiciones destinadas de uso, el mezclado de agua se utiliza en la lechada de la presente invención en la variación de aproximadamente 30 hasta 150 por ciento en peso con base en el peso seco del cemento y de preferencia en la variación de aproximadamente 35 hasta 90 por ciento en peso.

La lechada cementosa de la invención puede contener además los aditivos convencionales utilizados en la cementación de un sondeo gasífero o petrolífero, tal como agentes de suspensión o tixotrópicos , aditivos para retrogresión de resistencia, reductores de permeabilidad, materiales lastrantes y agentes anti-sedimentación, etc.

La combinación de la lechada y MHEC produce una lechada que exhibe baja pérdida de fluidos, mínimo fluido libre, excelente soporte de sólidos, y un control inesperado de la migración de gases. La baja pérdida de fluidos se lleva a cabo al establecer una torta de filtro de baja permeabilidad en presencia de presión diferencial contra un medio permeable. La baja pérdida de fluidos para un cemento de peso ligero es menor de 500 ce por 30 minutos utilizando la prueba para pérdida de fluidos API. La baja pérdida de fluido para un cemento que tenga más de aproximadamente 1.67 kg/1 (14 libras por galón) de densidad es menor de aproximadamente 50 ce por 30 minutos utilizando una prueba de pérdida de fluido API.

La determinación de la cantidad de MHEC agregar a una lechada de cemento para crear el diseño hermético a gases descrito en la presente se puede basar en los parámetros de un pozo particular, tales como presión y temperatura. En una modalidad, en la lechada se utiliza entre aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 1.50 por ciento en peso de cemento (BWOC) de la MHEC.

Se puede determinar una cantidad preferida de MHEC para los parámetros particulares de temperatura y presión de un pozo particular al hacer correr una serie de pruebas descritos e incorporados como referencia en la presente. En primer lugar, para producir diseños herméticos a gases utilizando el aditivo de aplicación general de esta invención, es necesario agregar suficiente aditivo para disminuir la pérdida de fluidos API a nivel por debajo de aproximadamente una velocidad de 500 cm3/30 min para una composición de cemento de baja densidad o aproximadamente una velocidad de 50 cm3/30 min para una composición de cemento de alta densidad. Una prueba para determinar la pérdida de fluido API se puede encontrar en API Recommended Practice 10B, vigésima segunda edición, diciembre de 1997, y se incorpora en la presente como referencia.

También se agrega convenientemente suficiente MHEC para reducir al mínimo el contenido de fluido libre del diseño hermética a gases por debajo de aproximadamente 0.2 mi. Una prueba para determinar el contenido de fluido libre de un cemento se puede encontrar en API Recommended Practice 10B, vigésima segunda edición, diciembre de 1997 y se incorpora en la presente como referencia. Es necesario agregar una cantidad suficiente de aditivo de tal forma que el diseño hermético a gases exhiba una sedimentación mínima. Una prueba para determinar la sedimentación se puede encontrar en API Recommended Practice 10B, vigésima segunda edición, diciembre de 1997, y se incorpora en la presente como referencia. Para los diseños para control de gas, la máxima densidad deseable diferencial entre la muestra en la parte superior y la muestra en la parte inferior, como se describe en API Recommended Practice 10B, vigésima segunda edición, diciembre de 1997, no debe ser mayor de 23.96 g/1 (0.2 lb/gal). Una vez que se determina esta cantidad particular de aditivo dará por resultado en: un nivel de pérdida de fluido API por debajo de aproximadamente una velocidad de 500 cc/30 min; un contenido de fluido libre del diseño hermético a gases por debajo de aproximadamente 0.2 mi, y una mínima sedimentación, la prueba de modelo de flujo de gases, como se describe en la presente se puede realizar para determinar la pérdida de fluidos, el tiempo de transición, y la permeabilidad para resistir las intrusiones de gases.

La lechada puede contener además un retardador de fraguado para retardar el tiempo de fraguado de la composición de cemento. Estos retardadores de fraguado son particularmente útiles cuando la composición de cemento está expuesta a altas temperaturas subterráneas. Además de ser capaz de retardar el tiempo de fraguado de la composición de cemento, el retardador también funciona para extender el tiempo en que la composición de cemento permanezca bombeable después de que la composición de cemento se mezcla y se coloca en el pozo. Cuando está presente, el retardador de fraguado puede estar presente en una cantidad entre aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 5 por ciento de BWOC. Los retardadores de fraguado adecuados incluyen glucoheptonatos , tales como glucoheptonato de sodio, glucoheptonato de calcio y glucoheptonato de magnesio; sulfonatos de lignina, tales como lignosulfonato de sodio y lignosulfonato de calcio-sodio; gluconatos de ácidos glucónicos, tales como gluconato de sodio, gluconato de calcio y gluconato de calcio-sodio; fosfonatos, tales como la sal de sodio del ácido fosfónico EDTA; azúcares, tales como sacarosa, ácidos hidroxicarboxilicos, tales como ácido cítrico, y lo semejante, así como sus combinaciones.

MHEC (y aditivos de cementación opcionales) se pueden agregar a las composiciones de cemento mediante cualesquiera métodos conocidos por alguien con experiencia normal en la técnica. Un método preferido para agregar el aditivo de esta invención al cemento es a través de sistemas de aditivos líquidos. A las composiciones de cemento se pueden agregar aditivos de base acuosa y de base oleosa al inyectar o colocar el aditivo en depósitos de desplazamiento en una unidad de cementación. Se puede dejar que el aditivo caiga en el agua para mezcla, se disperse, y luego se utiliza para mezclarlo con el cemento. Otro método preferido es agregar los aditivos en forma seca de esta invención al mezclarlos en seco con el cemento en una instalación para embolsar cemento. La mezcla de cemento seco y aditivo luego se puede utilizar para formar una lechada.

La MHEC difiere principalmente de otros aditivos utilizados comúnmente debido a que controla el gas anular. Sin embargo, se puede utilizar estrictamente como un aditivo para pérdida de fluidos o como un extendedor. Por ejemplo, la MHEC se puede utilizar como un extendedor para reducción de densidad, debido a que permite el uso de una mayor cantidad de agua disminuyendo con esto la densidad de la composición de cemento. Además, la MHEC se puede utilizar estrictamente para controlar la pérdida de fluidos de la composición de cemento que es la parte integral de cualquier fenómeno para control de migración de gases o proceso dentro de la composición de lechada de cemento. Debido a que la MHEC reduce al mínimo el fluido libre y mejora la estabilidad de la lechada (parámetros importantes para combatir a la migración de gases) , es particularmente útil como un cemento de usos múltiples. Todas sus muchas funciones, contribuyen a la capacidad para controlar la migración de gases. No se requiere de agregar extendedores, aditivos para pérdida de fluidos, y agentes para controlar los fluidos libres por separado cuando se está utilizando la MHEC en la mezcla de cemento.

Los siguientes ejemplos son ilustrativos de algunas de las modalidades de la presente invención. Otras modalidades dentro del alcance de las reivindicaciones en la presente serán evidentes para alguien experto en la técnica a partir de la consideración de la descripción establecida en la presente. Se pretende que la especificación, junto con los ejemplos, se considere solamente ilustrativa, con el alcance y espíritu de la invención que se indicarán mediante las reivindicaciones más adelante.

Todos los porcentajes mostrados en los ejemplos se proporcionan en los términos de unidades en peso, excepto como se pudiera indicar de otra manera.

EJEMPLOS Ejemplos 1-13. Se prepararon lechadas cementosas con una densidad deseada al mezclar cemento Portland puro Joppa Clase H, mezclado opcionalmente con cenizas volátiles, con agua de grifo a temperatura ambiente. A la lechada se agregó metilhidroxietilcelulosa (MHEC) y, opcionalmente, lignosulfonato de sodio ("SLS") como retardador de fraguado. (Las lechadas comparativas también se prepararon utilizando, en lugar de MHEC, HEC de uno de los tres proveedores.) La lechada resultante se mantuvo agitada con agitación ocasional. El contenido de fluido libre de las lechadas se determinó de acuerdo con los procedimientos en API Recommended Practice 10B-2, Primera edición, julio de 2005. La cantidad de pérdida de fluidos determinó a una temperatura designada de acuerdo con los procedimientos en API Recommended Practice 10B, vigésima segunda edición, diciembre de 1997, incorporada en la presente como referencia. Se tomaron lecturas con un lector de viscosidad estándar API en un viscosimetro Fann 35, a 48.88°C (120°F), 71.11°C (160°F) o 170°C. Los resultados se tabulan en la Tabla I: Tabla 1 5 15 La Tabla I, ilustra que se obtuvieron resultados mejorados cuando se utilizó MHEC en las lechadas de cemento. En particular, la Tabla I establece una menor pérdida de fluidos con una lechada de cemento que contiene MHEC en comparación con la lechada de cemento que contiene HEC que contiene con mínimo fluido libre.

Ejemplos 14-16. Las lechadas cementosas de densidad 1.86 kg/l (15.6 ppg) se prepararon al mezclar a temperatura ambiente 50/50 (v/v) una mezcla de cenizas volátiles/cemento Joppa Cement II con agua de grifo. A la lechada se agregó una mezcla de dispersante de polinaftalensulfonato al 0.2% de BWOC (disponible comercialmente como CD-32 de Baker Hughes Incorporated) y 0.88 litros (0.2 galones por saco (gps) ) de una sal de amonio de un agente espumante con sulfato de alcohol etoxilado, disponible comercialmente como FAW-20 de Baker Hughes Incorporated. Además, a una lechada se agregó BWOC MHEC al 0.2% y a otra lechada se agregó HEC BWOC al 0.2%. La estabilidad de la espuma se determinó iniciando a una densidad de 1.86 kg/l (15.6 ppg) y disminuyó el espumado a 1.38 kg/l (11.6 ppg). Los resultados se muestran en la Tabla II. Además, la densidad del cemento curado se determinó en un tubo de sedimentación BP a 48.88°C (120°F) y los resultados se muestran en la Tabla III, más adelante. Las pruebas se condujeron de acuerdo con el protocolo establecido en API Recommended Practice 10B-2 e ISO 10426-2.

Tabla II Tabla II Ejemplos 16-17. Se prepararon lechadas cementosas teniendo una densidad de 1.79 kg/1 (15.0 ppg) al mezclar cemento Portland Jope Clase H y cenizas volátiles (50:50 v/v) con agua de grifo a temperatura ambiente. A una lechada se agregó metilhidroxietilcelulosa (MHEC) y a la segunda lechada se agregó hidroxietilcelulosa (HEC) . Además se agregó lignosulfonato de sodio ("SLS") como retardador de fraguado a una de las lechadas de acuerdo con la siguiente Tabla IV: Tabla IV El volumen de gas y la presión de poro de las lechadas cementosas se determinaron durante un periodo de tiempo prolongado. Estos se determinaron mediante un modelo de flujo de gas que se utilizó para simular la configuración del pozo donde la corona circular cementada está entre la arena con gas presurizado y una zona permeable de baja presión. (En una configuración típica de pozos donde la lechada cementosa en la corona circular entre el entubado y la formación, el cemento se expone a una zona de gas bastante permeable y una zona permeable de menor presión. La presión hidrostática sobre el cemento sin fraguar evita que se presente la intrusión de gases. Durante la hidratación del cemento, se alivió la presión hidrostática y la presión del poro de cemento puede disminuir por debajo de la presión del depósito de gases y permite que el gas penetre en la columna de cemento. El gas puede penetrar a la superficie del pozo u otra zona permeable menor presurizada . ) Un cilindro de acero inoxidable de 7.62 cm (3 pulgadas) de diámetro exterior por 25.4 cm (10 pulgadas) de largo contuvo la lechada cementosa. Un tamiz de acero inoxidable con malla (325/60) o un núcleo se ajustó en el fondo de la celda de prueba. Un regulador de retro-presión conectado a la unidad inferior representa la zona permeable con menor presión. La parte superior del cilindro consistió de una disposición de cabezal que permite la introducción de la presión en la parte superior del pistón que estimula la presión hidrostática . También, un pistón móvil ajustado con un tamiz de malla 325 o un núcleo representó la formación de alta presión. El modelo para flujo de gases está disponible comercialmente de Baker Hughes Incorporated como el Número de Parte 51030-2. La presión de poro y el peso del gas de la temperatura de la lechada de 150 °C se determinaron durante un periodo de tiempo y se demostraron mediante las gráficas mostradas en la figura 1 (la lechada del Ejemplo 16) y la figura 2 (la lechada del Ejemplo Comparativo 17) en donde el volumen de gas es la cantidad de gas que ingresa a las celdas desplazando el filtrado. Para llevar a cabo una prueba exitosa, este volumen debe ser menor al volumen de filtrado. La presión de poro del cemento es la presión registrada por el transductor ubicado en un costado de la celda de prueba. A medida que se fragua el cemento, pierde la capacidad de transmitir una presión hidrostática mensurable al transductor. A media que el cemento se fragua, disminuye la presión del poro de cemento. Si se presenta comunicación de gases a través de la columna de cemento, la presión del poro de cemento aumentará después de una declinación inicial. Una presión de poro que disminuye continuamente indica un flujo de gas cero a través de la columna de cemento. Por lo tanto, las figuras demuestran el control de migración de gases de la lechada que contiene MHEC contra la HEC.

A partir de lo anterior, se observará que se pueden efectuar muchas variaciones y modificaciones sin apartarse del verdadero espíritu y alcance de los conceptos novedosos de la invención. Se pretende que la especificación, junto con los ejemplos, se considere únicamente ilustrativa, con el alcance y espíritu de la invención que se indicará mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (20)

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

1. Un método para cementar una tubería o entubado en un sondeo caracterizado porque comprende: (a) introducir en el sondeo una lechada cementosa que comprende metilhidroxietilcelulosa (MHEC) , en donde la MHEC está presente en la lechada cementosa en una cantidad suficiente para reducir o prevenir la presencia de canalización de gases en el sondeo durante la cementación de la tubería o entubado ; y (b) permitir que la lechada se endurezca a una masa sólida.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la densidad de la lechada cementosa es menor o igual a aproximadamente 2.03 kg/l (17 ppg) .

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la densidad de la lechada cementosa es menor o igual a aproximadamente 1.55 kg/l (13.0 ppg).

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad de MHEC en la lechada cementosa está entre aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 1.50 por ciento en peso del cemento.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad de pérdida de fluidos de la lechada cementosa es menor de aproximadamente 500 cm3/30 minutos, API Spec 10b.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad de contenido de fluido libre de la lechada cementosa es menor o igual a aproximadamente 0.2 mi, API Spec 10b.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la MHEC está suspendida en aceite antes de introducir la MHEC a la lechada cementosa.

8. Un método para cementar una tubería o entubado en un sondeo caracterizado porque comprende introducir en el sondeo una lechada cementosa que comprende metilhidroxietilcelulosa (MHEC) , en donde la MHEC está presente en la lechada cementosa en una cantidad suficiente para al menos uno de los siguientes: (a) reducir o prevenir la presencia de canalización de gases en el sondeo durante 'la cementación; (b) controlar la pérdida de fluidos durante la cementación ; (c) reducir al mínimo el fluido libre durante la cementación; o (d) mejorar la estabilidad de la lechada durante la cementación.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la cantidad de pérdida de fluidos de la lechada cementosa es menor de aproximadamente 500 cm3/30 minutos, API Spec 10b.

10. "El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la cantidad de contenido de fluido libre de la lechada cementosa es menor o igual a aproximadamente 0.2 mi, API Spec 10b.

11. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la densidad de la lechada cementosa es menor o igual a aproximadamente 2.03 kg/l (17 ppg) .

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la densidad de la lechada cementosa es menor o igual a aproximadamente 1.55 kg/l (13.0 ppg).

13. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la cantidad de MHEC en la lechada cementosa es entre aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 1.50 por ciento en peso de cemento.

14. Un método para cementación dentro de un pozo de gasífero o petrolífero y para controlar la pérdida de fluidos durante la cementación, el método caracterizado porque comprende: bombear en el pozo una lechada cementosa que comprende agua, cemento y MHEC; y permitir que la lechada se endurezca a una masa sólida .

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la cantidad de pérdida de fluido de la lechada cementosa es menor de aproximadamente 500 cm3/30 minutos, API Spec 10b.

16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la cantidad del contenido de fluidos libre de la lechada cementosa es menor o igual a aproximadamente 0.2 mi, API Spec 10b.

17. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la cantidad de MHEC en la lechada cementosa está entre aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 1.50 por ciento en peso del cemento.

18. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el cemento en la lechada cementosa es cemento Portland.

19. Un método para reducir la presencia de canalización de gases durante la cementación de un pozo, caracterizado porque comprende introducir en el pozo una lechada cementosa que comprende cemento Portland y metiletilhidroxicelulosa (MHEC) .

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la cantidad de MHEC en la lechada cementosa está entre aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 1.50 por ciento en peso del cemento.