MX2013015034A

MX2013015034A - Fluidos de perforacion de base hidrocarburos que contienen fosfato de cesio.

Info

Publication number: MX2013015034A
Application number: MX2013015034A
Authority: MX
Inventors: K Howard Siv; John Downs
Original assignee: Cabot Specialty Fluids Inc
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2014-02-17
Also published as: US20140138160A1; GB2505615A8; MX344900B; WO2013003192A1; GB2505615A; NO20131736A1; CA2840201A1; CN109609105A; GB2505615B; AU2012275755B2; MY161089A; DK201370796A; US9777208B2; CA2840201C; CN103827251A; GB201322505D0; AU2012275755A1; BR112013033518A2

Abstract

Se describe un fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos en donde el fluido de perforación contiene fosfato de cesio. El fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos puede tener, por ejemplo, una fase externa que contiene fluido de hidrocarburos y una fase interna que contiene fosfato de cesio. El fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos puede contener además al menos un emulsionante o tensoactivo, y opcionalmente otros ingredientes. La presente invención puede permitir que los fluidos de perforación de base hidrocarburos estén esencialmente libres de sólidos y se puedan usar sin problemas de corrosión y/o daño a la formación, por ejemplo, debido al uso del fosfato de cesio en una fase interna del fluido de perforación de base hidrocarburos. La presente invención también se refiere a fluidos de terminación basados en hidrocarburos para operaciones de perforación las cuales contienen fosfato de cesio.

Description

FLUIDOS DE PERFORACIÓN DE BASE HIDROCARBUROS QUE CONTIENEN FOSFATO DE CESIO CAMPO DE LA INVENCIÓN La. presente invención se refiere a la recuperación de hidrocarburos y a. la industria de perforación, y más particularmente se refiere a fluidos de perforación de base hidrocarburos y otros fluidos usados para recuperar hidrocarburos, los, cuales contienen fosfato de. cesio y usos de los mismos en ' las operaciones . de recuperación de hidrocarburos, . tales como la perforación y/o terminación de un pozo para la . recuperación de hidrocarburos u otros materiales .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En las operaciones de perforación, tales como la perforación que . se presenta en. operaciones de ¦ campos petroleros, tales como las que se efectúan en tierra firme , o costa afuera usando, plataformas petroleras, los fluidos de perforación se diseñan/formulan para servir' a diversas funciones. Estas funciones incluyen actuar como un lubricante para la barrena de perforación para reducir el desgaste y la fricción durante la perforación, y también para sellar' la superficie de . la . formación al formar una torta ; filtro . En el fluido de. perforación, están presentes típicamente agentes para lubricación asi como materiales densificantes, con objeto de alcanzar una densidad que tipicamente produce, una presión superior, a la presión circundante en el agujero- del pozo. Además, el. fluido de perforación también contiene tipicamente un agente de pérdida de fluidos o de sellado, tal como carbonato de calcio para cementar el poro, especialmente polisacáridos y otros polímeros, con objeto de formar la torta filtro sobre la superficie de la formación del agujero del pozo. Además, cuando los fluidos de perforación se usan durante la perforación, ¦ el fluido de perforación también contendrá finos de la perforación, tal como finos de lutitas y 'areniscas. ·' . . .'·.

En la-¦¦ industria 'de perforación, típicamente se usan lodos base agua (WB s) , lodos de base aceite (OBMs) , o lodos de base sintética (SBMs) en operaciones de perforación de pozos. Los lodos base agua típicamente, tienen una fase continua de agua dentro de la cual se incorporan típicamente arcillas y otros productos químicos para crear¦ una mezcla homogénea. Los lodos de perforación formulados como lodos base agua son generalmente menos costosos, pero pueden no tener capacidades operativas adecuadas para condiciones más extremas de perforación, tal como perforación de poz.os profundos, pozos de. álta presión/alta, temperatura, y los similares. Los lodos de base aceite típicamente incluyen una fase continua la cual comprende un aceite de hidrocarburos (o aceite sintético en el caso de SBMs) , una fase discontinua la cual típicamente . comprende una solución acuosa, .y emulsionantes. Típicamente, uno o más de otros agentes o aditivos, tal como para control de peso . o densidad, suspensión, humectación del . aceite, lubricación, pérdida de fluidos o de filtración, y control de , reología, también · se incluyen en los lodos de base aceite.

Una vez que las operaciones de perforación se han terminado, . el pozo se prepara típicamente para las operaciones de terminación por lo que el lodo usado para perforación se desplaza a menudo por un .'fluido de terminación. Los fluidos' de terminación típicamente son fluidos transparentes de base agua y se. formulan a la misma densidad como el lodo usado para perforar el pozo, con objeto ele retener la presión hidráulica sobre el agujero, del pozo. Existen diversos, métodos para terminar, un pozo, entre los cuales están las terminaciones en agujero abierto y sistemas de cribado empacados con grava. Los fluidos transparentes són típicamente .. salmueras basadas en halogenur.os tal como bromuro de calcio, cloruro de calcio, y bromuro de zinc; o salmueras de base orgánica tal como los fluidos de. base formiato.

. . En la perforación de un pozo de petróleo o gas, el uso de fluidos de perforación de base hidrocarburos debería tener las ventajas inherentes que tiene un fluido de fase externa en contacto con la formación. Sin embargo, una severa desventaja para el fluido de perforación convencional de base hidrocarburos es. que deben agregarse , materiales densificantes, tales como barita, carbonato de calcio, c hematita para incrementar la densidad del fluido. . Estos sólidos, de material densificante pueden inducir dañó a la formación a las formaciones . productoras. Además, algunos lodos de base aceite convencionales han ' usado.. salmueras de cloruros alcalinos.; El uso de . sales, de cloruros alcalinos puede dar . lugar a un aumento en las consideraciones reglamentarias, o resultar en alta conductividad, o interferir con la sensibilidad de los registros de inducción durante la perforación exploratoria, o tener otros inconvenientes.

Asi, los inventores actuales, han determinado que hay la necesidad de proporcionar fluidos de perforación y de terminación de base hidrocarburos que usen ¦ una salmuera diferente, y que estén preferiblemente libres '.de sólidos o que tengan bajos sólidos en los contenidos en el fluido de perforación, con objeto de evitar las desventajas . antes mencionadas .

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un. aspecto de la presente invención es proporcionar fluidos y lodos de perforación' de base hidrocarburos los cuales . comprenden fosfato de cesio.

Otro aspecto de la presente invención es proporcionar fluidos y lodos dé perforación de base hidrocarburos los cuales contienen fosfato de cesio . en una fase interna de los mismos .

Un aspecto, adicional de la presente invención es proporcionar fluidos y lodos de perforación de base hidrocarburos los cuales . contienen fosfato de - cesio en una fase interna de los mismos, que estén libres de sólidos o contengan bajas cantidades de sólidos en los fluidos de perforación.

Otro aspecto de la presente invención es proporcionar fluidos de perforación de base hidrocarburos que contengan fosfato de cesio, que- sean emulsiones invertidas, estables adecuadas para uso como fluidos de perforación bajo un amplio intervalo de condiciones de perforación, tal como, en pozos profundos, pozos de alta temperatura/presión, u otras condiciones de perforación.

Un aspecto adicional de la presente invención es proporcionar fluidos de perforación de base hidrocarburos los cuales pueden ser ajustados por medio de la formulación de salmueras para tener una variedad dé densidades diferentes con objeto de ser útiles en una variedad de situaciones de perforación dependiendo de la profundidad de la perforación y/u otras variables.

Un aspecto adicional de la presente invención es proporcionar fluidos de terminación basados en. hidrocarburos para operaciones de perforación los cuales contienen fosfato de cesio .

Aspectos y ventajas adicionales de la presente invención se establecerán . en parte, en la descripción que sigue, y en parte serán evidentes de la descripción,, o pueden aprender.se por la práctica de la' presente invención. Los objetivos y otras ventajas de la presente invención se realizarán ¦ y alcanzarán por medio de los elementos y combinaciones particularmente ¦ señaladas en la ¦¦ descripción y reivindicaciones anexas.

Para lograr, estas y otras ventajas, y de acuerdo, con los propósitos de' la. presente invención, como se abarcan . y describen ampliamente en la presente, la presente invención se refiere a un fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos el cuál comprende fosfato, de. cesio. El fluido., o lodo de perforación de' base hidrocarburos puede comprender, por ejemplo, una fase externa que contiene fluido de base hidrocarburos y una fase interna que contiene' fosfato de cesio. El fluido de base hidrocarburos puede contener además al menos un emulsionante o tensoactivo. [La presente invención puede . permitir . que .los fluidos de perforación estén esencialmente libres de sólidos y/o. puedan' usarse .. sin problemas de corrosión y/o daño a la formación, por ejemplo, debido al uso del fosfato de cesio en una fase interna de un fluido.de perforación . de base hidrocarburos. Los fluidos de perforación de base hidrocarburos ..de. la presente invención pueden contener además otros ingredientes. Fosfatos alcalinos adicionales, agente, humectantes, hidrocarburos, materiales sólidos, densificantes, agentes de sellado o para pérdida de fluidos,, agentes de. control de filtración, y/o . polímeros para controlar además l viscosidad y/u otros aditivos convencionales pueden estar opcionalmente presentes para propósitos de la presente invención.

La presente invención además se refiere a un método para perforar un pozo que comprende perforación de un pozo, en la presencia del fluido de perforación, antes- mencionado de base hidrocarburos de la presente invención.

La presente invención además se refiere a un método para minimizar o. eliminar sólidos en un fluido de perforación de base hidrocarburos . al¦ sustituir al. menos una porción del material densificante de sólidos con. fosfato de. cesio.

Se entiende que, tanto la descripción general anterior y la siguiente descripción detallada son solamente ej emplares .y explicativas y. se pretenden para proporcionar una explicación adicional de la presente invención, como se reclama.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención se refiere a fluidos o- lodos de base hidrocarburos para uso . en las operaciones de recuperación de hidrocarburos y los cuales, comprenden fosfato dé cesio. Los fluidos, o lodos · pueden ser un fluido de perforación, fluido de terminación, fluido de reparación, fluido de fractura, fluido de empacado, y/u otro fluido, útil en operaciones de . perforación y/o agujero del pozo para recuperación de hidrocarburos (por ejemplo, recuperación de petróleo-, recuperación de gas). Por ejemplo, . el . fluido de perforación de. . base ¦ hidrocarburos puede usarse en-, la perforación de un pozo para recuperación de hidrocarburos tal como petróleo y/o gas. Los fluidos de perforación de la presente invención -pueden usarse en otras operaciones de perforación donde se usen fluidos de perforación,, tal como operaciones con fluido de terminación. Se entenderá que los fluidos de perforación, como se describen a continuación, abarcan asi, para propósitos de la presente invención, todos los tipos de fluidos .usados en agujeros .· del pozo .y formaciones subterráneas para .¦ la recuperación de hidrocarburos, que incluye, pero no se limita a, fluidos de perforación usados durante la etapa de perforación, fluidos de terminación, fluidos de reparación, fluido de' fracturas, fluidos de empacado,, y lo similar.

Los fluidos o lodos de perforación de base hidrocarburos pueden comprender una fase orgánica externa (continua), y una fase acuosa interna. (discontinua) la cual contiene fosfato de cesio. Los fluidos o lodos de perforación . de base hidrocarburos pueden contener una fase externa que comprende un fluido de hidrocarburos, .una fase interna que comprende fosfato de cesio, y adicionalmente al menos un tensoactivo o emulsionante. El al menos un tensoactivo o emulsionante, si se usa, puede estar presente en una Ínterfaz de las fases externa e interna,, tal como para promover la formación y/o estabilidad de . la emulsión. Los fluidos o lodos de perforación de base, hidrocarburos puede basarse,- por ejemplo, en emulsiones de. fluido de hidrocarburos externas/acuosa interna (referida : en la presente Como "invertidas" ó "emulsión invertidas") . La fase acuosa interna de los fluidos o lodos de . perforación de base hidrocarburos puede comprender, por ejemplo, un fluido con base en una salmuera de fosfato de cesio.

Como una opción, un fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos el cual contiene el fosfato de cesio puede ser hecho con muy bajo contenido de sólidos o contenido cero de sólidos (libre de sólidos) . El formiato de cesio, por ejemplo, puede alcanzar una densidad ligeramente arriba de 1.6. g/cm3 cuando se usa en lodos de base aceite. El fosfato de cesio puede tener una densidad, po ejemplo, de al menos alrededor de 0.48 g/cm3 superior al formiato de cesio, y puede producir lodos dé base hidrocarburos libres de: sólidos que pueden tener una densidad arriba de alrededor de 2 g/cm3 u otros valores. Como una opción, salmueras de, muy alta densidad pueden formarse con fosfato de cesio las cuales pueden reemplazar al menos en parte, materiales densificantes que de otra manera pueden usarse o necesitarse en los fluidos de perforación de base hidrocarburos. Los fluidos de perforación de base . hidrocarburos los cuales contienen fosfato de cesio pueden proporcionar otras ventajas, tal como propiedades lubricantes mejoradas que. puedan permitir la perforación de pozos más profundos, y/o la provisión de mayor estabilidad, de temperatura que los lodos base agua., .o combinaciones de estas ventajas. El fosfato de cesio puede ser soluble en agua bajo condiciones comunes de manejo y perforación. Por ejemplo, la salmuera de base, en el fosfato de cesio puede mantenerse establemente . en la fase interna de los fluidos o lodos de perforación de base hidrocarburos antes de y/o' durante operaciones de perforación. Los fluidos o lodos de perforación de base hidrocarburos de la presente invención pueden usarse como emulsiones., invertidas estables, por ejemplo, en donde las . fases internas y externas no tienden a separarse después de la formación. Ya que la salmuera que contiene fosfato de cesio puede "usarse y mantenerse en la fase interna de fluidos de perforación de base hidrocarburos,; los problemas de corrosión, o daño a la formación pueden reducirse o evitarse. Además, los fluidos de perforación d base hidrocarburos de la presente Invención pueden . ser preparados conveniente . y económicamente en formatos libres de sólidos o de bajos sólidos con métodos y equipo de mezclado accesibles de alto esfuerzo cortante, con preocupaciones reducidas o evitadas acerca de tratar con contenidos de partículas sólidas duras o abrasivas.

Como se establece, el fluido de perforación, de. base hidrocarburos puede contener, por ejemplo, un fluido de hidrocarburos como una fase externa y fosfato de cesio en una fase', interna de . salmuera. Como se usa en . la presente, "fosfato de cesio". puede referirse, por ejemplo, a cualquiera de fosfato diácido, de cesio, fosfato mónoácido de cesio, pirofosfato diácido de cesio, trifosfato de cesio, o cualesquiera mezclas de los mismos. Las fórmulas empíricas ilustrativas que se usan para estas formas de fosfato, de cesio son, por ejemplo, CSH2PO , CS2HPO4 , C S2H2P2O7 , , y CS3PO4, respectivamente . ·.¦ Estas, formas de fosfato de cesio pueden usarse individualmente o mezclarse en cualesquiera relaciones. Como una opción, el "fosfato de cesio" puede ser una mezcla, por ejemplo, de fosfato, diácido de cesio y fosfato monoácido de . cesio, en cualesquiera relaciones de mezclado de los mismos. En soluciones acuosas o salmueras, las. sales de fosfato de cesio pueden disociarse,, por ejemplo, en cationes Cs+ y aniones fosfato.- El fosfato dé cesio se puede sintetizar, por ejemplo, por métodos, conocidos. El fosfato 'de cesio se puede sintetizar, por' ejemplo., al usar reacciones de neutralización de base-ácido conocidas entre una solución de hidróxido de metal alcalino, una solución de hidróxido de cesio (CsOH) en este caso, y un ácido fuerte, tal como ácido, ortofosfórico (H3PO4) . El metal de cesio es un . liquido¦ a, o cerca de, la temperatura ambiente, y es altamente reactivo con aire (oxigeno), humedad, y agua- fría. Como se . conoce¦ generalmente , el metal de cesio . puede reaccionar vigorosamente con agua para formar una solución incolora de. hidróxido . de cesio (CsOH) y gas hidrógeno. El monohidrato de. hidróxido de cesio (CsOH-H20) también: está comercialme.nte disponible, ' : lo cual, como se conoce, puede ser disuelto en agua destilada para proporcionar una solución de CsOH. Las soluciones de CsOH son fuertemente básicas debido al hidróxido disuelto. Una solución de hidróxido de cesio puede, reaccionar con un ácido fosfórico diluido . (por ' ejemplo, . alrededor ' de 3N) para producir producios de fosfato de cesio y agua. .Esta reacción se ilustra, por ejemplo, por la siguiente ecuación en donde los reactivos se usan en cantidades equimolares: CsOH(aq.) + H3P04(aq. .? CsH2P04(aq.) + H20.(.i).

El fosfato monoácido de cesio (CS2HPO4) puede ' ser producido, por ejemplo, al ajustar. la reacción anterior en donde un exceso molar del hidróxido de cesio sé usa para al menos parte de la reacción. Estos productos de salmuera se pueden usar como son, o se pueden recuperar y aislar como material cristalino, y volverse a disolver en agua cuando se desee para formar, salmueras para uso en los fluidos de perforación de '. la presente invención. El pirofosfato diácido de cesio (CS2H2P2O7) puede ser producido al disolver pirofosfato de cesio (por1, ejemplo, producido al hacer ignición del fosfato monoácido de cesio) en una solución de ácido acético glacial en agua, y calentar la solución con agitación y luego enfriar para precipitar el producto de pirofosfato diácido de cesio. Estos productos precipitados pueden recuperarse y usarse para la preparación de¦ salmueras cuando se desee. El método de síntesis de fosfatos de cesio adecuados para uso .en . fluidos de . perforación¦ de base hidrocarburos de. la presente invención no se limita a ninguna trayectoria de reacción en particular. Los fosfatos de cesio pueden ser cornercialmente obtenidos.

La salmuera de fosfato de cesio '. puede usarse sola o mezclarse con otras salmueras en los fluidos de perforación de base hidrocarburos de la presente invención . La salmuera de fosfato de cesio puede ser mezclada con al menos una salmuera diferente p.ara ajusfar densidad o por otras razones. La salmuera, diferente puede ser, por ejemplo, una salmuera de metal alcalino diferente, por ejemplo, un fosfato de metal alcalino diferente, o un monocarboxilato.de metal alcalino, o un tungstato de metal alcalino, o algunas combinaciones de los mismos. Las sales de metales alcalinos típicamente son fácilmente solubles en agua excepto las sales de litio. La salmuera diferente al .fosfato de cesio puede incluir uno o más compuestos de metal alcalino, por. ejemplo, formiato de cesio, acetato de cesio, formiato de potasio., formiato de sodio, fosfato de , .potasio, fosfato de sodio, fosfato de rubidio, y/o tungstato de cesio, o cualesquiera combinaciones de los mismos. Las relaciones de mezclado' de estas . salmueras que incluyen fosfato de cesio no se limitan particularmente. Una mezcla de salmueras la cual incluye fosfato de cesio puede proporcionar una salmuera combinada la cual . puede permanecer estable en una emulsión invertida y. la cual puede tener ..una . densidad ^global adecuada, u otra propiedad relacionada con el desempeño para .las operaciones de perforación. Combinaciones de salmuera diferentes que incluyen fosfato de cesio se pueden usar para, "marcar" diversas densidades en los fluidos de perforación de base hidrocarburos. , .

Como se establece,' el fosfato de cesio puede ser soluble en agua y puede formar salmueras de muy alta densidad. Cuando se usa para producir una fase acuosa interna de' los fluidos o lodos de perforación de base hidrocarburos, la , concentración del fosfato de cesio puede ser, por ejemplo, cualquier valor hasta la saturación completa. El limite superior del componente de la sal del fosfato de' cesio en las salmueras puede depender en parte en la solubilidad del fosfato de cesio en agua. La salmuera de fosfato de cesio puede ser menos que completamente saturada en el , fluido ..de perforación de base hidrocarburos. La fase interna del fluido' de perforación de hidrocarburos puede contener el fosfato de cesio en. una cantidad de al menos alrededor de 5% en peso, o al menos alrededor de 10% en peso, o al menos, alrededor de 20% en peso, o al menos alrededor de 30% en peso, o al menos alrededor de 40% en peso, o al menos 50%. en peso, o al menos 60% en peso, o ai menos 70% en peso,- o desde alrededor de 10% hasta alrededor de 99% en peso, o desde alrededor .de 20% hasta alrededor de 97.5%· en peso, o, desde alrededor de 30% hasta alrededor de 95% en peso, o desde alrededor de 40% hasta alrededor de 90% en peso, o desdé alrededor de 50% hasta alrededor de 85% en peso, o . desde alrededor de 60% hasta alrededor de..8.0% en peso, u otras cantidades, con base en el peso total de la fase interna.

Dependiendo de. la operación particular de perforación, y las razones de estabilidad de la emulsión, economía, y otros factores, una fase, acuosa interior que contiene fosfato de cesio del fluido de perforación de base hidrocarburos puede comprender, por ejemplo, desde alrededor de 99%. en peso hasta alrededor de 1% en peso de fosfato de cesio (sobre una base de sólidos) y desde alrededor de 1% en peso hasta alrededor de 99% en peso de agua, o desde alrededor de 95% en peso hasta alrededor de 10% en. peso de fosfato de cesio (sobre una base de sólidos) y . desde alrededor de desde alrededor de 5% en peso hasta alrededor de. 90% en. peso de agua, o desde alrededor de 85% en peso hasta alrededor de 20% en peso de fosfato de cesio (sobre una base de sólidos), y desde alrededor de 15% en peso hasta alrededor de 80% en peso de agua, o desde alrededor de 80% en peso hasta alrededor de 40% en peso de fosfato de cesio (sobre una base de sólidos), y desdé, alrededor de 20% en. eso hasta alrededor de .60% en peso de agua, o desde. alrededor de 80% en. peso hasta^ alrededor de 60% en peso de fosfato de. cesio (sobre una base de sólidos) y I"7 desde alrededor de 20% en peso hasta alrededor de 40% en peso de agua, u otras cantidades.

. . Las salmueras de fosfato de cesio. puede. ser proporcionadas,, por ejemplo, las cuales, tienen una densidad de al menos alrededor de .1.9 g/cm3,- o al ; menos, alrededor de 2.0 g/cm3, o al menos alrededor de 2.1 g/cm3, o al menos alrededor de 2.2 g/cm3, O' al menos alrededor de 2.3. g/cm3,. o al menos alrededor de 2.4 g/cm3, o al menos alrededor de.2.5 g/cm3, o al menos' alrededor de 2.6 g/cm3, o al menos alrededor de 2.65 g/cm3, o . desde . alrededor de 1.9 g/cm3 hasta alrededor de 2.75 g/cm3, o desde alrededor de 2.0 g/cm3 hasta alrededor de .2.7 g/cm3, o desde alrededor de 2.05, g/cm3 hasta alrededor de .2.68 g/cm3, o desde alrededor de 2.1 g/cm3 hasta alrededor de 2.65. g/cm3, o desde alrededor de 2.2 g/cm3 hasta alrededor dé 2.6 g/cm3, o desde alrededor de 2.3 g/cm3 hasta . alrededor de 2.5 g/cm3, u otros valores de densidad. Estas densidades pueden aplicar a combinaciones de' salmueras de fosfato de cesio con otras sales metálicas.

Aunque la fase, interna del fluido, de perforación de base hidrocarburos se muestra que incluye el fosfato de cesio y agua, la fase interna no necesariamente se limita a fases acuosas internas, con tal de. que un medio fluido usado para fosfato de cesio y. algunos otros componentes de la fase interna se puedan emulsionar con fluido de hidrocarburos para proporcionar emulsiones invertidas, en donde el fosfato de cesio puede estar sustancial o completamente contenido en una fase interna (discontinua) del fluido de perforación multi-fásico resultante.

La fase externa de los fluidos de perforación de base hidrocarburos puede comprender un aceite básico u otros fluidos de hidrocarburos que impartan propiedades similares en los. fluidos dé perforación. El fluido de hidrocarburos puede ser, por ejemplo, un aceite de base oleaginosa. Ejemplos de los. fluidos de hidrocarburos incluyen, pero no se limitan a, aceite diesel tal como' aceite diesel número 2, aceites minerales, petróleo crudo, keroseno, asi como otros fluidos de hidrocarburos convencionales . Los fluidos de hidrocarburos usados en lodos convencionales de base aceite pueden usarse como la fase externa, de los fluidos de perforación de hidrocarburos de la presente invención. Fluidos sintéticos, · tales como aquellos usados en SBMs convencionales, también pueden usarse como el material.de la fase externa de los fluidos de perforación de base hidrocarburos de la- presente invención. Los : fluidos sintéticos convencionales que pueden usarse incluyen, por ejemplo, éteres, ésteres, oligómeros de definas, o mezclas de estos materiales ¿ Los fluidos sintéticos pueden ser, por ejemplo, (a) ésteres, los cuales son líquidos solubles en aceite sintético hechos por la reacción de un ácido graso (por ejemplo, un ácido graso vegetal) con un..alcohol; (b) éteres y poliéteres, tal como una mono-éter, di-éter o mezcla hecha por condensación y oxidación parcial de alcoholes; (c) hidrocarburos parafínicos, tal como poli-alfa-olefinas los cuales son hidrocarburos no aromáticos de cadena lineal los cuales típicamente se . hacen por polimerización de etileno; (d) alquilado detergente el cual se denomina también alquil benceno lineal, que es benceno al cual un hidrocarburo saturado se ha unido, y (e) mezclas de estos , fluidos de hidrocarburos sintéticos. Más- específicamente,- los fluidos sintéticos pueden comprender, por ejemplo, aceites sintéticos (tal como aceites parafínicos, aceites de definas, aceites vegetales, y lo similar). Un ejemplo no limitativo de aceite sintético que puede usarse es IA-35 de Integrity Industries.. Estos fluidos sintéticos son solubles en aceites y normalmente altamente .lubricantes y pueden tener muchas de las características de. los aceites indicados usados en OBMs convencionales. Como será evidente, esta invención' puede usarse en lodos de base aceite OBM's) y lodos, que tienen estas bases sintéticas ' (SBM's), las cuales' se refieren conjuntamente en .la presente como fluidos .- o lodos de perforación de base, hidrocarburos. Combinaciones de diversos fluidos de base aceite o fluidos de lodos sintéticos pueden usarse para los fluidos de hidrocarburos que forman la fase externa de los fluidos de perforación de. base hidrocarburos de la presente invención.

Los fluidos de perforación de base hidrocarburos pueden cubrir todas las concentraciones de agua en donde una fase externa de hidrocarburos y fase acuosa interna, que contienen el fosfato de cesio. puede ser proporcionadas. Diversas relaciones del fluido, de hidrocarburos a la solución de base acuosa antes descrita pueden usarse, por ejemplo, tal como r.atios de desde alrededor de 99% en volumen . de fluido de hidrocarburos: alrededor de 1% solución de base . acuosa . a desde alrededor de 1% en volumen de . fluido de hidrocarburos : alrededor de ¦ 99% -.en volumen de solución de base acuosa;, o alrededor de 95% en volumen de fluido de hidrocarburos: alrededor de 5% solución de base acuosa a desde alrededor de 60% en volumen de fluido de hidrocarburos: alrededor de 40% en volumen de solución de base acuosa;, o desde alrededor de 90% en volumen de fluido.de hidrocarburos: alrededor de 10% solución de base acuosa hasta alrededor de 55% en volumen de fluido de hidrocarburos:, alrededor de 45% en volumen de solución de base . acuosa, u otras relaciones. Más específicamente, lós fluidos y lodos de perforación hechos con estos fluidos de hidrocarburos y salmueras que contienen fosfato de cesio puede ser emulsiones invertidas, con, por ejemplo, los cuales contienen agua (todas las fuentes) desde alrededor de 1% hasta alrededor de 50% en volumen, o desde alrededor de 3% hasta alrededor de 40% en volumen, o desde alrededor de 5% hasta alrededor de 20% en volumen, u otros volúmenes, con base en el volumen total del fluido de perforación. Como se establece, el agua puede formar una solución de. base acuosa la cual contiene el fosfato de cesio como una fase interna (discontinua) en el fluido de hidrocarburos . que forma una fase externa de la emulsión invertida .

Como se establece, el fosfato de cesio puede ser al menos parcial o totalmente emulsionado, como una fase interna dentro, del fluido de base hidrocarburos del fluido de perforación. La fase interna .del fluido de perforación . de base hidrocarburos puede contener, por ejemplo, al menos alrededor de 75% en peso, o al menos alrededor de 90% en peso, o al menos alrededor de 95% en peso, o al menos alrededor de 97.5% en peso, .o al menos alrededor de 99% en peso hasta 10.0% en. peso de la cantidad total de fosfato de cesio presente en el fluido de perforación , de . base hidrocarburos. Como otra opción, el fosfato de cesio puede estar presente en el fluido . de perforación de. base hidrocarburos en una cantidad de desde alrededor de 1% hasta alrededor de 99% en peso, o desde alrededor , de 5%. hasta alrededor de 95% en peso, o desde alrededor . de 10% hasta alrededor de 90% en peso, o desde alrededor de 15% hasta alrededor de 85% en peso, ? desde alrededor de 25% hasta alrededor de 80% en peso, o de.sde alrededor de 30% hasta alrededor de 75% en peso, o desde ' alrededor dé. 40%. hasta alrededor de 70% en peso, u otras cantidades, con base en el peso total del fluido de perforación.

Como una opción,, además de la fase interna de salmuera y fluido de hidrocarburos de la fase externa, el fluido de perforación de base hidrocarburos puede incluir uno o más tensoactivos , agentes humectantes, organoarcillas , viscosificantes , agentes de pérdida de fluidos, y/o polímeros, o algunas combinaciones, de los mismos. El fluido de. perforación puede contener. un ... material sólido densificante. Otros, ingredientes usados en los. fluidos de perforación de base aceite o de base sintética- opcionalmente pueden usarse con el fluido o lodos de perforación de base hidrocarburos de la presente invención. Además de los ingredientes opcionales, el resto del fluido de perforación puede ser agua u: otras soluciones acuosas. La mayoría del agua u otra solución acuosa puede formar parte de la fase interna del fluido de perforación. Por ejemplo, al menos 50%, o al menos 75%, o. al menos 30%, o al menos 95%, o al menos 98.%,. o al menos 99% en peso o volumen del agua total en el fluido, de perforación puede estar presente en la fase' interna del mismo .

Cuando el fluido de perforación de base hidrocarburos está en la forma de una emulsión invertida que comprende un fluido de hidrocarburos como la fase externa y una solución de base acuosa¦ que contiene al menos un fosfato de cesio como una fase interna, al menos un emulsionante o tensoactivo puede estar presente con objeto de producir y/o mantener una emulsión de los ingredientes. Esencialmente cualquier emulsionante (s). o .tensoactivo (s) capaz de formar una emulsión entre el fluido de hidrocarburos y la solución de base acuosa pueden usarse para propósitos de la presente invención. Como se establece anteriormente, al menos parte . del emulsionante (s) o ' tensoactivo (s) agregado puede estar presente en la interfaz de las fases internas ,y externas de los fluidos de . perforación de basé.. hidrocarburos. El emulsionante ( s ) b . tensoactivo (s) puede ser, por ejemplo, un ácido de dimero y. trímero, imadazolina, aceite de resina vegetal líquida (tálJ di), o combinaciones dé los mismos. Ejemplos incluyen, pero no se limitan a,¦ un ácido de dimero- y trímero tal como Witco DTA 350, imadazolina, aceite de resina vegetal líquida (tall oil) (ácido esteárico), Integrity Synvert IV, Integrity Synvert TWA, y lo similar. Cualquier cantidad de tensoactivo o emulsionante puede, usarse para formar la emulsión tal como, por ejemplo, desde alrededor de 1 hasta alrededor de 30 libras (0.454 a .13.62 kg) de tensoactivo/emulsionante por barril, o desde alrededor de 3 hasta alrededor de 25 libras (1.36 a 11.35 kg) de tensoactivo/emulsionante por barril, desde alrededor de '5 hasta alrededor, de 20 libras . (2.27 a 9.08 kg) de tensoactivo/emulsionante por barril, u otras cantidades, en donde un barril tiene alrededor de 42 galones (159. litros) .

Otros ingredientes' opcionales que pueden estar presentes en los luidos de perforación de la presente . invención incluyen, por ejemplo,, un agente de control de filtración o materiales de cementación de poro tal como Gilsonite, y lo similar. Estos agentes ; de control de filtración pueden usarse en . cantidades convencionales.

Otros ingredientes que pueden estar presentes n los fluidos de perforación de la presente invención incluyen materiales sólidos, densificantes- tal como barita, hematita, y/o carbonato de calcio. .El carbonato de calcio puede ser obtenido comercialmenté, por ejemplo, como Baroid Baracarb 50. Estos materiales sólidos densificantes pueden usarse si se . desea. La cantidad de material sólido densificante, que es opcional, puede ser desde alrededor de 0.5 libras (0.227 kg) por barril hasta alrededor de 500 libras. (227 kg) por barril. Como se establece, el uso del fosfato de cesio en la fase interna de los fluidos de perforación de base hidrocarburos puede reducir o eliminar la necesidad de. materiales sólidos densificantes.

Otro ingrediente opcional en los fluidos de perforación de la presente invención es un agente humectante . el cual puede ser útil en emulsionar los fluidos de fosfato de cesio con los fluidos externos de base hidrocarburos. Un ejemplo de un agente . humectante adecuado es, por . ejemplo, . Integrit.y Synvert TWA. Cantidades convencionales '.pueden usarse en combinación con los emulsionantes antes descritos con objeto de lograr las emulsiones deseadas de los fluidos de fosfato con los fluidos externos de base hidrocarburos.

Otros ingredientes que ' opcionalmente pueden estar presentes incluyen, pero no se limitan a, otros productos de fluidos de perforación tal como polímero (s) para agregar viscosidad, arcillas hidrofilicas , arcillas organofílicas , aditivos de control de pérdida de fluidos., arcillas tratadas con amina, arcillas tratadas. tales que proporcionen viscosidad en fluidos no acuosos, y lo similar. Estos otros ingredientes opcionales pueden usarse en cantidades convencionales conocidas para aquellos . expertos en la técnica .

Como se establece, el fosfato de cesio que está presente como parte de la solución de base acuosa de la fase; interna puede no estar completamente saturado en la solución de base acuosa de manera de permitir que ¦ cualesquiera componentes restantes solubles en agua se solubilicen preferiblemente en la solución junto con el fosfato de cesio. Asi, . el fosfato de cesio que está presente en la¦ solución de base acuosa de . la fase interna puede estar presente, por ejemplo, en .· una cantidad de menos de 80% en peso, con base en la base de solución de base acuosa, y puede ser, por ejemplo, desde alrededor de 60% hasta alrededor de 80% en peso, con base en la base de solución de base acuosa..., Otra ventaja, de . la · presente invención puede ser la capacidad de ajustarse de la densidad del fluido de perforación a una. densidad deseada. Como se establece, esto se puede hacer especialmente con la introducción de una combinación, de fosfato de cesio con una sal de metal diferente, tal como, fosfato de potasio. Como un ejemplo, una porción de la. fase interna de base acuosa del fluido de perforación de base . hidrocarburos puede contener fosfato de cesio, ¦ el cual, como se establece, puede tener una densidad de desde alrededor de 1.9 g/cm3 hasta alrededor de 2.75 g/cm3. Este intervalo . de . densidad puede ajustarse, por ejemplo, con la introducción de fosfato de potasio u otro fosfato alcalino de densidad inferior, u otra sal metálica, , tal como un fosfato de metal alcalino soluble en agua de menor . densidad.

Como, una opción, la combinación de fosfato de .cesio con una ¦ sal alcalina que tiene una densidad inferior resulta en una salmuera de combinación que tiene una densidad menor que aquella del fosfato dé cesio, y que. puede proporcionar una densidad global de salmuera, por ejemplo, que esté entre las densidades de las. sales componentes individuales. .Por ejemplo, cuando se. incluye de 0 a 100% en peso de fosfato de potasio en la . porción de fase interna, de basé acuosa del fluido de perforación, de base hidrocarburos, la densidad de la porción global de base acuosa, del fluido de perforación puede estar en el intervalo, por ejemplo, desdé alrededor de 1.2 g/cm3 hasta alrededor de 2.4 g/cm3, u- otros valores, tal como dependiendo de las proporciones . relativas, de las salmueras constituyentes. Asi, la densidad del fluido de perforación se puede "registrar" esencialmente para cubrir la densidad necesaria por el fluido dé . perforación para usarse en . la . perforación, del . agujero del pozo a las profundidades apropiadas. Para intervalos inferiores de densidad, el fosfato de sodio puede ser agregado al fosfato dé cesio, asi, "registrando" fluidos de perforación de menor densidad.

Asi, los fluidos de perforación de base hidrocarburos de la presente invención hacen posible alcanzar una variedad de diferentes densidades y minimizar o eliminar por completo el material sólido densificante que está presente en los fluidos de perforación convencionales.

Los fluidos de perforación de base hidrocarburos de la presente invención puede ser introducidos dentro del agujero del pozo por cualquier, técnica convencional tal como, pero no se limita a, bombearse dentro dé la tubería de perforación. Además, . los fluidos de perforación de base hidrocarburos pueden ser recuperados al usar técnicas convencionales.

Los fluidos de perforación de base hidrocarburos de la presente invención pueden ser preparados al mezclar todos los componentes juntos. .Cuando se prepara una emulsión, típicamente, los componentes pueden ser mezclados juntos tal como por esfuerzo cortante con objeto de asegurar una dispersión que es preferiblemente uniforme con respecto a los componentes. Un mezclador de alto esfuerzo cortante estático o en línea, por ejemplo, puede usarse para emulsionar los componentes del fluido de' perforación de base hidrocarburos para formar una fase externa que comprende .el fluido de hidrocarburos y una fase interna que. contiene el agua y componentes solubles en agua que incluyen fosfato de cesio. Los mezcladores- .de -alto esfuerzo cortante, se' conocen generalmente y están comercialmente disponibles para emulsificación de aceites de hidrocarburos y salmueras, los cuales pueden adaptarse para preparar las emulsiones invertidas de los fluidos de perforación de base hidrocarburos de la presente invención. Como una opción, un mezclador comercial de alto esfuerzo cortante que puede usarse puede . ser, por ejemplo, un mezclador tipo rotor/estator Silverson de alto esfuerzo cortante/emulsionante, tal como un mezclador en linea Silverson de Alto esfuerzo cortante usado en una base de recirculación o u sistema de mezclado modificado Silverson Flashblend (Silverson Machines, Inc., East Longmeadow, MÁ, U. S .A. ) .

. ' Por ejemplo, un aceite de. . hidrocarburos típico parafínico tal como ESCAID 110, que tiene una densidad de 0.803 g/cm3 (6.7 lb/galón) y una solución de fosfato de cesio que tiene una densidad de al menos alrededor de 1.9 g/cm , por ejemplo, cuando. se combina en una relación en peso de 1:1 y por la adición de un 'emulsionante o una serie . de emulsionantes mezclados por corte, los fluidos ' juntos pueden producir una emulsión- o microemulsión que tiene una fase invertida que contiene, fosfato de cesio o (fase interna) y una fase externa de aceite. La densidad de la -mezcla combinada de este ejemplo puede ser adecuada para operaciones de perforación y/o fluidos de terminación.

Opcionalmente , .. los fluidos o lodos de perforación de base hidrocarburos de . la presente invención pueden contener al menos un ácido. El ácido puede ser, por ejemplo, un ácido soluble- en agua que contiene al menos un grupo carboxilico, tal .como, un ácido, fórmico o un derivado ácido .de los mismos. Otros ejemplos de .'ácidos que pueden^ usarse incluyen, pero · no se limitan a, ácido acético, ácido ascórbico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido ftálico, ácido glicólico, y combinaciones de los- mismos. El ácido puede estar presente en diversas cantidades tal como desde alrededor de 1% en peso o menos hasta alrededor de 25% en peso o más con base en el peso del fluido, de perforación de base, hidrocarburos. La presencia del ácido, tiene la capacidad de ajustar el pH del fluido de perforación así como proporcionar otros beneficios al fluido de perforación de base, hidrocarburos. Cuando está presente un ácido, por ejemplo, el fosfato de cesio puede estar presente en cualquier cantidad ; molar, tal ' como una cantidad de alrededor de 3 M. Similarmente , el ácido, cuando está presente, puede estar presente en cualquier cantidad molar, y puede estar presente, por ejemplo, en una cantidad de desde alrededor de 2.2 hasta alrededor de 15. M. El p'H del fluido de. perforación de base, hidrocarburos puede ser cualquier pH .

Los solicitantes . incorporan específicamente los contenidos completos de todas las . referencias citadas en esta descripción. Además, ' cuando se da una cantidad, concentración, u otro valor o parámetro ya sea como un intervalo,, intervalo preferido, . o una . lista de valores superiores preferidos y valores inferiores preferidos, estos se entiende como que. describe específicamente todos los intervalos formados a ,partir de cualquier par de cualquier límite de intervalo superior o valor preferido, y cualquier límite de intervalo inferior o valor preferido, independientemente de si se describen por separado lós intervalos. Donde se menciona en la presente un intervalo de valores numéricos, a menos que se establezca de otra manera, él intervalo se pretende que incluya los' puntos finales de los mismos, y todos los enteros y fracciones dentro del intervalo, No se pretende que el alcance de la invención se limite . a los. valores específicos mencionados cuando se define un intervalo. · ¦ Otras modalidades de la presente invención serán evidentes para aquellos expertos en la técnica a partir de la consideración de la presente especificación y práctica de la presente invención- aquí descrita. Se pretende que la presente especificación y ejemplos se consideren solamente como ejemplares con un alcance y espíritu real de la invención que se indica por las siquientes reivindicaciones y equivalentes de las mismas .

Claims

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

1. Un fluido o lodo de, perforación de base hidrocarburos caracterizado porque comprende fosfato de cesio .

2. El . fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos de' conformidad con la ; reivindicación 1, caracterizado porque comprende una fase externa que comprende un fluido de hidrocarburos y una. fase interna . que comprende dicho fosfato de cesio.

3. El fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos de .conformidad con la ' reivindicación 2, caracterizado porque dicha fase .interna comprende una salmuera que contiene dicho fosfato de-' cesio que tiene una densidad de al menos alrededor de 1.9 g/cm .

4. El fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque . dicha fase interna comprende una salmuera que contiene dicho fosfato de cesio que tiene una densidad de desde alrededor de 2.0 g/cm3 hasta . alrededor de 2.7 g/cm3.

5. El fluido .. o lodo ' de perforación . de base hidrocarburos, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho fosfato de cesio está menos que completamente saturado en dicha fase interna de dicho fluido de perforación de base hidrocarburos.

6. El fluido .o lodo de perforación de base hidrocarburos de- conformidad con la reivindicación. 2, caracterizado porque el fosfato de cesio comprende al menos alrededor de 5% en peso de dicha fase interna.

7. El fluido . o lodo de perforación de base hidrocarburos de conformidad con la reivindicación .2., caracterizado porque el fosfato de cesio comprende desde alrededor de 60% hasta alrededor de 80% en peso. de dicha fase interna.

8. El ¦ fluido o lodo de. perforación de base hidrocarburos de : conformidad con la reivindicación. ,2, caracterizado además porque comprende al menos un emulsionante o, tensoactivo .

9. El fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque ' comprendé al menos un emulsionante o. tensoactivo el cual es un ácido de uimero y trímero, imadazolina, aceite de resina vegetal . líquida (tall oil) , o combinaciones de los mismos.

10. El fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos de , conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el fluido de hidrocarburos es aceite diesel, aceite mineral, aceite sintético, o cualesquiera combinaciones de los mismos.

11. El fluido . o lodo de perforación de base hidrocarburos de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicha fase interna además comprende agua en una cantidad de al menos alrededor, de 1% en peso con base en el peso de dicha fase interna.

12. El fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos de . conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende al; menos, un. material sólido densificante, al menos un aditivo para pérdida de fluidos, al menos un agente humectante, al menos una organoarciila, al menos un agente dé control de filtración, al menos un polímero, o' cualesquiera combinaciones de los mismos .

13.. El fluido o lodo de perforación, de base hidrocarburos de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque- comprende, al menos una sal diferente de metal alcalino a partir de dicho fosfato de cesio .

14. El ; fluido o lodo de '. perforación, de base hidrocarburos de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende al menos un fosfato de metal alcalino diferente del fosfato de ' cesio, un monocarboxilato de metal alcalino, un tungstatp . de metal alcalino, o cualesquiera combinaciones de los mismos.

15. El fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos de. conformidad con la 'reivindicación .2, caracterizado además porque comprende una combinación de fosfato, de cesio que tiene una primera densidad de salmuera y al menos una sal de. metal alcalino diferente de. dicho fosfato de cesio que tiene una segunda densidad de salmuera inferior a la primera densidad de salmuera, en donde la combinación de salmueras tiene una tercera densidad de salmueras que tiene un valor entre la primera y segunda densidades de salmuera.

1.6. Un método para' perforar un pozo caracterizado porque comprende la perforación de dicho pozo en la presencia del fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos de conformidad con la reivindicación 1. ¦

17. Un método para perforar un pozo caracterizado porque comprende la perforación de dicho, pozo en. la presencia del fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos de conformidad con la reivindicación 2.

18. Un método para recuperar hidrocarburos de un agujero del pozo, caracterizado porque comprende utilizar un fluido . de base, aceite que tiene, una , fase . interna que comprende fosfato de cesio.

19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque dicho fluido de base aceite es. un fluido de perforación, fluido de terminación, fluido de reparación, fluido de fractura, o un fluido de. empacado.

20. Un método, para reducir el contenido de material densificante de sólidos en un fluido o lodo de perforación de base hidrocarburos que comprende una fase externa y una fase interna caracterizado porque comprende substituir, al menos una porción de dicho material sólido densificante con fosfato de cesio.