MX2015000557A - Viscosificante de baja toxicidad y metodos de uso del mismo. - Google Patents

Abstract

Se describen las composiciones viscosificantes que tienen toxicidad reducida que son utilizadas en fluidos de tratamiento en operaciones subterráneas; los métodos incluyen la provisión de tales fluidos de tratamientos que incluyen una composición viscosificante y un fluido base acuoso, la composición viscosificante incluye hidroxietilcelulosa, aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona, y aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol, soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento sobre la hidroxietilcelulosa, en donde la proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona está en un intervalo de aproximadamente 1:2 a aproximadamente 2.6:1 y el método incluye la colocación del fluido de tratamiento en una formación subterránea.

Description

VISCOSIFICANTE DE BAJA TOXICIDAD Y MÉTODOS DE USO DEL MISMO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a las composiciones viscosificantes empleadas en los fluidos de tratamiento y el uso de tales fluidos de tratamiento en operaciones subterráneas, y más particularmente, a los fluidos de tratamientos viscosificados que tienen toxicidad reducida.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las composiciones que contienen celulosas modificadas, tales como hidroxietilcelulosa (HEC), carboximetilcelulosa, metilcelulosa y etilcelulosa pueden ser utilizadas para viscosificar los fluidos acuosos tales como salmueras pesadas comúnmente empleadas como fluidos de servicio en pozos de sondeo, si la celulosa modificada es adecuadamente formulada. Por ejemplo, una mezcla de HEC, un agente de solvatación, el cual es un agente que prehidrata HEC, y un diluyente que es un agente de no solvatación para HEC pueden ser utilizados para viscosificar las salmueras pesadas, es decir, salmueras que tienen una densidad mayor de aproximadamente 1.40 kg/litro (11.7 libras por galón) (ppg), y más en general, de aproximadamente 1.44 kg/litro (12.0 ppg) hasta aproximadamente 2.30 kg/litro (19.2 ppg). Se ha indicado también que en una composición viscosificante que REF. 253439 contiene HEC, ciertos compuestos aminados y un líquido orgánico, el cual no prehidrata el HEC, pueden ser útiles en la viscosificación de salmueras pesadas a temperaturas ambientales.

Un problema que surge con las composiciones viscosificantes convencionales, especialmente en el contexto de los fluidos de tratamientos de salmuera, es la toxicidad esperada, asociada con los diversos aditivos empleados en las composiciones viscosificantes. Por ejemplo, HEC ha sido formulado en una composición viscosificante que comprende éteres de monoalquilo de etilenglicol. Los éteres de monoalquilo de etilenglicol son conocidos como tóxicos y en numerosas jurisdicciones ha sido prohibido su uso o están en proceso de ser prohibidos.

Además de los problemas de toxicidad, otras composiciones viscosificantes, tales como aquellas basadas en goma de xantano, carecen de características robustas de control de pérdida de fluido, requeridas de un fluido no peligroso. Además, la pérdida de fluido típica o los agentes de control de la infiltración que pueden ser utilizados para mejorar la pérdida de fluido en fluidos de tratamientos basados en goma de xantano, tales como almidón, mica, cascarillas de nuez dura y similares son demasiado permanentes, y pueden interferir con la producción del pozo después de la completación. La goma guar, otro biopolímero viscosificante, ha sido indicado como dañino para las formaciones, y ha perdido aceptación como un aditivo viseosificante viable en fluidos de tratamientos de pozos de sondeo.

El carbonato de calcio finamente dividido (piedra caliza) combinado con fluidos basados en HEC o polioxietileno han sido utilizados como composiciones viscosificantes con propiedades de pérdida de fluido favorables. La desventaja del carbonato de calcio como un agente de selladura de pérdida de fluido, no obstante, es que éste debe ser disuelto con ácido antes de que el pozo pueda ser puesto en producción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a las composiciones viscosificantes empleadas en fluidos de tratamiento, y el uso de tales fluidos de tratamientos en las operaciones subterráneas, y más particularmente, a los fluidos de tratamientos viscosificados que tienen toxicidad reducida.

En algunas modalidades, la presente invención proporciona los métodos que comprenden proporcionar fluidos de tratamientos que incluyen composiciones viscosificantes y fluidos base acuosos, las composiciones viscosificantes comprenden hidroxietilcelulosa, aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona, y aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico soluble en agua de un propilenglicol que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento observable sobre la hidroxietilcelulosa, en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2 -pirrolidona comprende un intervalo de aproximadamente 1 : 2 a aproximadamente 2 . 6 : 1 y el metodo comprende la colocación del fluido de tratamiento en una formación subterránea .

En otras modalidades , la presente invención proporciona los fluidos de tratamientos que comprenden una composición viscosif icante y un fluido base acuoso, la composición viscosificante comprende hidroxietilcelulosa, aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de 2 -pirrolidona, y aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol, soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento observable sobre la hidroxietilcelulosa, en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona comprende un intervalo de aproximadamente 1 : 2 a aproximadamente 2 . 6 : 1.

En otras modalidades adicionales , la presente invención proporciona los fluidos de tratamientos que comprenden una composición viscosificante y un fluido base de salmuera, la composición viscosificante que comprende hidroxietilcelulosa, aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de 2 -pirrolidona, y aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento observable sobre la hidroxietilcelulosa, en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2 -pirrolidona comprende un intervalo de aproximadamente 1 : 2 a aproximadamente 2 . 6 : 1 .

En otras modalidades adicionales , la presente invención proporciona los metodos que comprenden proporcionar un fluido de tratamiento que comprenden una composición viscosif icante y un fluido base acuoso, la composición viscosif icante comprende hidroxietilcelulosa, aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de 2 -pirrolidona, y aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento observable sobre la hidroxietilcelulosa, en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona comprende un intervalo de aproximadamente 1:2 a aproximadamente 2.6 :1, y el método comprende la colocación del fluido de tratamiento en una formación subterránea como parte de una operación de tratamiento o de co pletación.

Las características y ventajas de la presente invención serán más fácilmente aparentes para aquellas personas de experiencia ordinaria en la técnica después de una lectura de la descripción de las modalidades preferidas siguientes .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las siguientes figuras son descritas para ilustrar ciertos aspectos de la presente invención, y no deben ser consideradas como modalidades exclusivas. La materia de interés descrita es susceptible a modificaciones, alteraciones, combinaciones y equivalentes considerables en la forma y función, como serán aparentes para aquellas personas de experiencia ordinaria en la téenica y que tengan el beneficio de esta descripción.

La Figura 1 es una gráfica que muestra la prueba del toxicante de referencia estándar (SDS, por sus siglas en Inglés) con A. Bahia como una medida inicial de la salud de la población de A. Bahia .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a las composiciones viscosificantes empleadas en los fluidos de tratamiento, y el uso de tales fluidos de tratamientos en las operaciones subterráneas, más particularmente a los fluidos de tratamiento viscosificados que tienen toxicidad reducida.

Entre las numerosas ventajas, la presente invención proporciona las composiciones viscosificantes que pueden ser adecuadas para el uso con una gran cantidad de fluidos de tratamientos, incluyendo salmueras pesadas (incluso salmueras que contienen bromuro) que pueden ser empleadas en operaciones de tratamiento y completación de pozos, mientras que se reduce la toxicidad asociada con las composiciones viscosificantes convencionales.

Además, las composiciones viscosificantes de la invención pueden exhibir características de pérdida de fluido benéficas y tendencia reducida a provocar daño a la formación. Las composiciones viscosificantes de la presente invención pueden ser fácilmente solubilizadas en ácido y pueden contener poco o nada de hidrocarburo de petróleo para evitar la infiltración. Cuando son empleados en fluidos de tratamiento, las composiciones viscosificantes de la presente invención pueden ser útiles en (1) operaciones de limpieza mientras moletea o se ensancha el fondo del pozo, (2) como parte de una salmuera utilizada en operaciones de empaquetamiento con grava, o (3) formulados como parte de un fluido espaciador.

Otra característica valiosa de las composiciones viscosificantes de la presente invención es que los materiales similares a arcilla organofílicos, no son necesarios para formular ciertos fluidos de servicio al pozo. Tales materiales que contienen arcilla son indeseables en fluidos de servicio de pozo claros, utilizados para operaciones de tratamiento o de completación. También, ya que las composiciones viscosificantes de la presente invención son esencialmente no acuosas, son eliminados los problemas asociados con la oxidación de los contenedores utilizados para transportar y almacenar los agentes espesantes.

En algunas modalidades, la presente invención proporciona los métodos que comprenden proporcionar los fluidos de tratamiento que incluyen las composiciones viscosificantes y los fluidos base acuosos, las composiciones viscosificantes que comprenden hidroxietilcelulosa, aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona, y aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol soluble en agua, que no tiene sustancialmente efecto de hinchamiento observable sobre la hidroxietilcelulosa. En algunas de tales modalidades, la proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona puede estar en un intervalo de aproximadamente 1:2 a aproximadamente 2.6:1. Los métodos comprenden además la colocación del fluido de tratamiento en una formación subterránea.

Las composiciones viscosificantes de la presente invención pueden utilizar un polímero hidrofílico tal como hidroxietilcelulosa (HEC) para proporcionar el efecto viscosificante. Los polímeros de HEC en particular, son válidos como agentes viscosificantes no dañinos, y pueden ser utilizados no modificados fuera de anaquel. Otros polímeros hidrofílicos pueden ser empleados en lugar del HEC, incluyendo, sin limitación, metilcelulosa, etilcelulosa y similares. La elección exacta del polímero hidrofílico alternativo puede ser gobernada por propiedades tales como la buena solubilidad en ácido y la compatibilidad con salmueras, junto con el impacto no dañino requerido, sobre la formación. Los polímeros de HEC son materiales sólidos, en partículas, que son solubles en agua dispersables en agua, y que después de la solución o la dispersión en un medio acuoso incrementan la viscosidad del medio. Los polímeros de HEC son en general materiales no iónicos, solubles en agua, de alto rendimiento, producidos mediante el tratamiento de la celulosa con hidróxido de sodio, seguido por la reacción con óxido de etileno. Cada unidad de anhidroglucosa en la molécula de celulosa tiene tres grupos hidroxilos reactivos. El número promedio de moles del óxido de etileno que se enlazan covalentemente a cada unidad anhidroglucosa en la celulosa, es llamado moles del sustituyente combinado. En general, entre mayor sea el grado de sustitución (DS, por sus siglas en Inglés), mayor es la solubilidad en agua, así como mayor es la viscosidad cuando es agregado a un fluido acuoso. En algunas modalidades, es preferible utilizar los polímeros de HEC que tienen un grado de sustitución tan alto como sea posible, por ejemplo, un DS de al menos 1.0, o un DS de al menos 2.0, o un DS de al menos 2.5.

Además del HEC, las composiciones viscosificantes de la presente invención también contienen 2-pirrolidona y un éter monoalquílico de propilenglicol. Sin estar comprometidos por alguna teoría, la 2-pirrolidona puede servir al menos dos funciones. La primera función puede ser "activar" el HEC al hacerlo más accesible al agua. La función secundaria puede ser hinchar el HEC proporcionando volumen hinchado al polímero, ayudando a prevenir el empaquetamiento del HEC en los recipientes. De manera similar, el éter monoalquílico puede también servir al menos dos funciones. Primeramente éste puede servir como un fluido diluyente/portador. En segundo lugar, éste puede funcionar como un dispersante, que dispersa rápidamente el HEC en salmueras, para prevenir la formación de glóbulos poliméricos parcialmente humectados denominados "ojos de pescado". Los éteres monoalquílicos de propilenglicol, útiles en las composiciones de la presente invención, son aquellos éteres que son solubles en agua o miscibles en agua y sustancialmente no ejercen efecto de hinchamiento sobre el HEC.

Para fines de determinación, si un éter dado para el uso en las composiciones de la presente invención, con base en el grado de hinchamiento, puede ser utilizada la siguiente prueba: dos partes en peso del éter líquido se mezclan con una parte en peso del HEC en un recipiente sellable, y la mezcla se deja reposar en un estado quieto en el recipiente sellado por un periodo de aproximadamente una semana. Si el éter que es probado no tiene sustancialmente efecto de hinchamiento observable sobre el HEC, existirá éter líquido libre en el recipiente después de un periodo de una semana. La cantidad de líquido puede ser sustancialmente todo el líquido excepto aquella cantidad comprometida en la humectación del polímero de HEC. Como se utiliza en la presente, "sustancialmente ningún efecto de hinchamiento observable" significa que el grado de hinchamiento es menor de aproximadamente 1 %. Esta cantidad de hinchamiento puede ser observada visualmente, sin la ayuda de instrumentación. Los ejemplos no limitantes de los éteres adecuados dentro del alcance de la presente invención incluyen el éter monobutílico de propilenglicol (2-butoxipropanol), éter isobutílico de propilenglicol (2-(2-butoxietoxi)-propanol), y similares. Cualquier propilenglicol miscible en agua es útil. Una variedad de éteres de monoalquilo puede ser útil en la práctica de la presente invención y puede estar limitado únicamente por la falta de solubilidad o miscibilidad suficiente en agua. En algunas modalidades, el éter monoalquílico de propilenglicol comprende uno seleccionado del grupo que consiste de éter n-propílico de propilenglicol, éter metílico de dipropilenglicol, y éter metílico de tripropilenglicol.

A pesar de las similitudes en la estructura química, los éteres de propilenglicol son en general mucho menos tóxicos que los éteres de etilenglicol. Se ha mostrado que los éteres de etilenglicol son tóxicos para las células que se dividen rápidamente, tales como de los testículos y la médula ósea y son toxinas reproductivas. Estos tetratógenos animales conocidos, y se sabe que provocan toxicidad hematológica, embrionaria, fetal y materna.

Aunque muy similares en estructura química, los éteres de propilenglicol no muestran la toxicidad de los éteres de etilenglicol. Sin estar comprometidos por alguna teoría, se ha indicado que la diferencia en la toxicidad entre los éteres de propilenglicol y los éteres de etilenglicol pueden ser más probablemente debida a diferentes vías metabólicas. Los éteres de etilenglicol pueden ser metabolizados a través de un alcohol-deshidrogenasa para formar el ácido alcoxiacético, un metabolito tóxico. En contraste, el éter de propilenglicol puede ser degradado a través del sistema de enzimas microsomales en un cuerpo, para formar metabolitos relativamente inocuos tales como el propilenglicol.

En algunas modalidades, los métodos de la invención pueden emplear composiciones viscosificantes en las cuales la proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona comprende un intervalo de aproximadamente 1:2 a aproximadamente 2.6:1. En modalidades particulares, las composiciones viscosif icantes de la presente invención utilizan HEC en una proporción en peso del polímero de HEC a la 2-pirrolidona de menos de aproximadamente 2.6:1 y en el intervalo de aproximadamente 1:2 hasta aproximadamente 2.6:1, incluyendo cualquier proporción entre éstos. Las composiciones deseables, las cuales son líquidos vaciables, y que efectivamente viscosificarán los medios acuosos, pueden ser producidas a partir de las composiciones que contienen desde aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 25 % en peso del polímero de HEC, desde aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona y desde aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso del éter monoalquílico de etilenglicol.

En algunas modalidades, los métodos de la invención emplean fluidos de tratamiento que comprenden además al menos una sal soluble en agua de un ión metálico multivalente. En algunas de tales modalidades, al menos una sal soluble en agua de un ión metálico multivalente comprende uno seleccionado del grupo que consiste de cloruro de calcio, bromuro de calcio, cloruro de zinc, bromuro de zinc y combinaciones de los mismos. De este modo, tales fluidos de tratamiento comprenden salmueras pesadas con una densidad mayor de aproximadamente 1.40 kg/1 (11.7 ppg), en particular densidades en un intervalo de aproximadamente 1.43 kg/1 (12.0 ppg) hasta aproximadamente 2.29 (19.2 ppg).

En algunas modalidades, los métodos de la invención emplean los fluidos de tratamiento que comprenden además glicerina. En algunas modalidades, los métodos de la invención emplean los fluidos de tratamientos que comprenden además un aditivo seleccionado del grupo que consiste de sólidos inertes, agentes de control de pérdida de fluido, auxiliares de la dispersión, inhibidores de la corrosión. agentes gelificantes, tensioactivos, materiales particulados, consolidantes, materiales particulados de grava, materiales de circulación perdida, desespumantes, reductores del filtrado, aditivos de control de pH, desintegradores, biocidas, reticuladores, estabilizadores, agentes quelantes, inhibidores de la incrustación, inhibidores de hidrato gaseoso, solventes mutuos, oxidantes, reductores, floculantes, reductores de la fricción, agentes de estabilización de arcilla, inhibidores del control de esquisto, y cualquier combinación de los mismos.

Mientras que un número de modalidades descritas en la presente se refieren a las salmueras pesadas viscosificadas que pueden ser típicamente empleadas en operaciones de completación y de tratamiento, se entiende que cualquier fluido de tratamiento de pozo tal como los fluidos de perforación, completación y estimulación incluyendo, pero no limitados a, píldoras, lodos de perforación, fluidos de limpieza de pozo, fluidos de tratamiento, fluidos espaciadores, fluidos de empaquetamiento de grava, fluidos acidificantes, fluidos de fracturación, y similares, pueden ser preparados utilizando el fluido de tratamiento de la presente invención que comprende las composiciones viscosificantes descritas en la presente. En consecuencia, un ejemplo de un método de la presente invención es un método de uso de un fluido de tratamiento en una formación subterránea, que comprende introducir un fluido de tratamiento que comprende una composición viscosificante, de acuerdo con las modalidades descritas en la presente, dentro de la formación subterránea, en donde el fluido comprende un fluido base y la composición viscosificante. Los pasos adicionales incluyen la perforación, completación y/o estimulación de una formación subterránea utilizando el fluido de tratamiento; y/o la producción de un fluido, por ejemplo, un fluido hidrocarburo tal como petróleo o gas, desde la formación subterránea. En algunas modalidades, los métodos de la invención emplean los fluidos de tratamientos descritos en la presente como fluidos de tratamiento. En algunas modalidades, los métodos de la invención emplean los fluidos de tratamientos que son formulados como fluidos de completación. En algunas modalidades, los métodos de la invención emplean los fluidos de tratamiento que son formulados como fluidos de perforación. En algunas modalidades, los métodos descritos en la presente pueden estar basados en tierra, mientras que en otras modalidades, los métodos descritos en la presente pueden estar basados en altamar.

En algunas modalidades, la presente invención proporciona los fluidos de tratamientos que comprenden las composiciones viscosificantes y los fluidos base acuosos, la composición viscosif icante comprende hidroxietilcelulosa, aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de 2- pirrolidona; y aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico soluble en agua de propilenglicol, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento observable sobre la hidroxietilcelulosa, en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona puede estar en un intervalo de aproximadamente 1:2 a aproximadamente 2.6:1. En algunas de tales modalidades, el éter monoalquílico de propilenglicol comprende uno seleccionado del grupo que consiste de éter n-propílico de propilenglicol, éter metílico de dipropilenglicol, y éter metílico de tripropilenglicol.

En algunas modalidades, los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden ser formulados con una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona que comprende un intervalo de aproximadamente 2:6:1 hasta aproximadamente 1:2, o en donde la hidroxietilcelulosa está presente en un intervalo de aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 25 % en peso.

En algunas modalidades, los fluidos de tratamientos de la invención comprenden además al menos una sal soluble en agua de un ión metálico multivalente. Por ejemplo, en algunas modalidades, al menos una sal soluble en agua de un ión metálico multivalente comprende uno seleccionado del grupo que consiste de cloruro de calcio, bromuro de calcio, cloruro de zinc, bromuro de zinc y combinaciones de los mismos. En algunas de tales modalidades, los fluidos de tratamientos de la presente invención pueden tener densidades en un intervalo de aproximadamente 1.43 kg/1 (12.0 ppg) hasta aproximadamente 2.29 kg/1 (19.2 ppg).

En algunas modalidades, la presente invención proporciona los fluidos de tratamientos que comprenden composiciones viscosificantes y fluidos base de salmuera, la composición viscosif icante comprende hidroxietilcelulosa, aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona, y aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento observable sobre la hidroxietilcelulosa, en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona puede estar en un intervalo de aproximadamente 1:2 a aproximadamente 2.6:1. En algunas modalidades, los fluidos de tratamiento comprenden salmueras pesadas viscosificadas, particularmente aquellas utilizadas para los fluidos de servicio acuosos, es decir, fluidos de completación y tratamiento, y son elaborados a partir de salmueras que tienen una densidad mayor de aproximadamente 1.40 kg/1 (11.7 ppg), y en algunas modalidades, de aproximadamente 1.43 kg/1 (12 ppg) hasta aproximadamente 2.29 kg/1 (19.2 ppg). En algunas modalidades, las salmueras pesadas comprenden soluciones acuosas de sales seleccionadas del grupo que consiste de cloruro de calcio, bromuro de calcio, cloruro de zinc, bromuro de zinc y mezclas de los mismos. En general, en la formulación de los fluidos de servicio acuosos utilizando salmueras pesadas, la composición viscosificante puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 1.42 kg/1 (0.5 ppb) hasta aproximadamente 8.55 kg/1 (3 ppb), calculado como HEC activo.

En algunas modalidades, los métodos de la presente invención comprenden la provisión de fluidos de tratamientos que comprenden una composición viscosificante y un fluido base acuoso, la composición viscosificante comprende hidroxietilcelulosa, aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona, y aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 60 % en peso de éter monoalquílico de propilenglicol, soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento observable sobre la hidroxietilcelulosa, en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona puede estar en un intervalo de aproximadamente 1:2 a aproximadamente 2.6:1, y el método comprende colocar el fluido de tratamiento en una formación subterránea como parte de una operación de tratamiento o de completación. En algunas de tales modalidades, el fluido base acuoso es una salmuera.

Mientras que las composiciones viscosificantes de la presente invención son útiles como agentes viscosificantes o suspensores en numerosos sistemas que requieren aumento de la viscosidad, éstas pueden encontrar utilidad particular en la preparación de fluidos de servicio acuosos y, más particularmente, fluidos de servicio acuosos elaborados a partir de medios acuosos que contienen sales solubles tales como, por ejemplo, una sal soluble de un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un metal del Grupo IB, un metal del Grupo IIB, así como sales solubles en agua de amoniaco y otros cationes. Las composiciones viscosificantes pueden ser particularmente útiles en la preparación de salmueras pesadas viscosificadas, es decir, soluciones acuosas de sales solubles de cationes multivalentes, por ejemplo, zinc y calcio.

Para facilitar un mejor entendimiento de la presente invención, se dan los siguientes ejemplos de modalidades preferidas o representativas. De ninguna manera, los siguientes ejemplos deben ser considerados como limitantes, o para definir el alcance de la invención.

EJEMPLOS El Ejemplo I proporciona el procedimiento general para preparar las composiciones viscosificantes. El Ejemplo II muestra una composición ejemplar que utiliza éter de etilenglicol más tóxico para fines de comparación. En los Ejemplos III-VII siguientes, diversas composiciones viscosificantes que emplean éteres de propilenglicol fueron seleccionados para caracterizar su reología. En los Ejemplos II-VII, las composiciones fueron probadas mediante la medición del tiempo para viscosificar una mezcla de invierno de CaBr2/ZnBr2 a 1.917 g/cm3 (16 libra/galón). La concentración de prueba del polímero de HEC fue de 4.28 kg/m3 (1.5 libra/bbl) de material activo, que fue de 21.38 kg/m3 (7.5 lb/bbl) como se recibió (1.5/0.2). La formulación de salmuera de prueba fue 0.10175 m3 de CaBr2 a 1.70 g/cm3 + 0.05724 m3 de CaBr2/ZbBr2 a 2.3 g/cm3 (0.6400 bbl de CaBr2 a 14.2 libra/galón + 9.3600 bbl de CaBr2/ZnBR2 a 19.2 libra/galón).

El perfil de viscosidad fue medido en un periodo de 1 hora utilizando un reómetro Fann 35A. El reómetro estuvo equipado con una combinación de rotor-balancín-resorte de torsión. La salmuera de prueba fue colocada sobre el reómetro y agitada a 600 rpm y se agregaron 1.5 gramos (0.053 onzas) del ingrediente activo, (7.5 gramos de HEC (0.265 onzas) del producto real), a la salmuera mientras se agitaba sobre el reómetro. Conforme el producto se dispersaba, la viscosidad se incrementó. La viscosidad a 600 y 300 rpm fue medida cada 15 minutos por 1 hora. Después de una hora, la salmuera viscosificada fue girada en un horno agitador a 65°C (150°F) para lograr la viscosidad completa. Después de la agitación toda la noche (aproximadamente 16 horas) y después de enfriar la muestra hasta la temperatura ambiente , la viscosidad fue nuevamente medida . La viscosidad a 600 rpm despues de la hora inicial de mezclado fue dividida entre la viscosidad a 600 rpm después de agitar toda la noche. Este valor es utilizado como una medida de la eficiencia de viscosificación del producto.

EJEMPLO I Procedimiento General: Este ejemplo utiliza la mezcla de compuestos mostrados enseguida en la Formulación I y es proporcionada como un procedimiento ejemplar para preparar las composiciones viscosificantes de acuerdo con las modalidades descritas en la presente. Arcosolv TPM (éter metílico de tripropilenglicol, Lyondell Basell) y Pyrol (2-pirrolidona) fueron combinados y mezclados por aproximadamente 30 segundos. El mezclado fue llevado a cabo en un mezclador Caframo aproximadamente a 700 rpm. Se agregó luego BARAVIS® (polímero basado en HEC, Halliburton, Duncan OK) y la mezcla se dispersó rápidamente sin grumos. El mezclado fue continuado hasta que había ocurrido el espesamiento suficiente. Después de 2 horas, el polímero de HEC se había hinchado y después de 3 horas el producto relativamente delgado fue vaciado dentro de un recipiente. Después de reposar toda la noche no existió empaquetamiento y estuvo presente un aceite superior ligero. Después de endurecimiento por 3 días existió una capa superior de aceite de 1.27 cm (1/2 pulgada) que se había separado.

Formulación I EJEMPLO II La Formulación II fue preparada como en el Ejemplo I utilizando la mezcla de Butilo (éter butílico de etilenglicol) en lugar de TPM.

Formulación II La composición viscosificante de la Formulación II fue agregada a una formulación de mezcla de invierno a 9.917 g/cm3 (16.0 lb/gal) mostrada en la Tabla I siguiente y se tomaron las mediciones de viscosidad. Los resultados de las mediciones de viscosidad se resumen en la Tabla II.

Tabla I Tabla II Estos resultados indican que 46.6 % del potencial de viscosidad es alcanzado después de 1 hora 600 RPM (75/161).

EJEMPLO III La composición viscosificante de la Formulación III fue mezclada sobre un mezclador Caframo por una hora. El TPM, la glicerina y el Pyrol fueron combinados y mezclados por 5 minutos. Se agregó luego BARAVIS® y la composición viscosificante fue mezclada por 1 hora. Después de reposar toda la noche, no existió empaquetamiento y únicamente se observó una ligera separación de aceite superior. La formulación tuvo una consistencia moderada y fue muy vaciable. Después del reposo por 3 días existió una separación superior de aceite de aproximadamente 6.3 mi (1/4 pulgada) los resultados de la reología se muestran en la Tabla Illa y Tabla Illb.

Formulación III Tabla Illa Estos resultados indican que 95.9 % del potencial de viscosidad es alcanzado después de 1 hora 600 RPM (162/169).

Tabla IIIb EJEMPLO IV Siguiendo el procedimiento general composición viscosificante de la formulación IV siguiente, se proporcionó una mezcla que se gelificó significativamente. El mezclado fue detenido después de 30 minutos y la mezcla se dejó reposar toda la noche. La muestra fue todavía agitable, pero ligeramente granulosa y seca. Después del reposo por 3 días, se había separado una capa de aceite de aproximadamente 3 mm (1/8 de pulgada). Los resultados de la reología se muestran en la Tabla IV.

Formulación IV Tabla IV Estos resultados indican que 62.5 % del potencial de viscosidad es alcanzado después de 1 hora a 600 RPM (100/160).

EJEMPLO V Siguiendo el procedimiento general con la composición viscosificante de la Formulación V siguiente, después de 30 minutos la muestra se viscosificó. La velocidad fue incrementada desde 700 hasta 1050 rpm. Después de una hora de agitación la consistencia fue considerada excelente y la mezcla fue muy vaciable. Después de reposar 3 días, existió una capa superior de aceite de aproximadamente 3 mm (1/8 de pulgada) que se había separado, pero la mezcla fue todavía fácilmente vaciable. Existió casi una capa superior de aceite de 12 mm (1/2 pulgada) que se había separado después de 5 días. Los resultados de la reología se muestran en la Tabla V.

Formulación V Tabla V Estos resultados indican que 35.3 % del potencial de viscosidad es alcanzado después de 1 hora a 600 RPM (59/167).

EJEMPLO VI Siguiendo el procedimiento general con la composición viscosificante de la Formulación VI siguiente, la mezcla fue mezclada en un mezclador Caframo. Después de 30 minutos, la muestra se espesó y no se agitó bien, pero fue todavía vaciable. Después de una hora de mezclado la muestra estuvo espesa. No existió casi separación de aceite superior después de 24 horas. Los resultados de la reología se muestran en la Tabla VI.

Formulación VI Tabla VI Estos resultados indican que 62.6 % del potencial de viscosidad es alcanzado después de 1 hora a 600 RPM (102/163).

EJEMPLO VII Siguiendo el procedimiento general con la composición viscosificante de la Formulación VII siguiente, la mezcla fue mezclada en un mezclador Caframo. La mezcla se espesó aproximadamente una hora después sin observar demasiado espesamiento. El mezclado continúo de la mezcla más allá de 1 hora. Se separó una capa de aceite de aproximadamente 3 mm (1/8 de pulgada después de 24 horas, pero todavía la mezcla fue vaciable y fluible. Los resultados de la reología se muestran en la Tabla Vlla y fueron repetidos en la Tabla Vllb Formulación VII Tabla VI la TABLA VI Ib Estos resultados indican que 38.8 % y 48.1 % (Tablas Vlla y VlIIb, respectivamente) del potencial de viscosidad es alcanzado después de 1 hora a 600 RPM en las dos corridas .

EJEMPLO VIII Este Ejemplo muestra un estudio de LC5o a 96 horas con el organismo A. Bahía que demuestra la toxicidad reducida de los éteres de propilenglicol con relación a los éteres de etilenglicol.

Las pruebas en las Tablas IX-XI siguientes fueron conducidas con un lodo base genérico en presencia y ausencia de la composición viscosificante ejemplar de la formulación VI en el EJEMPLO VI anterior. Los métodos y los materiales utilizados para realizar esta prueba cumplieron con los Métodos de Prueba de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, de Marzo de 1993, Prueba de Toxicidad de Fluidos de Perforación, Apéndice 2 de la Subparte A 40 C.F.R. Parte 435-Reglamento para la Subcategoría de Altamar de Categoría de Fuente de Punto de Extracción de Petróleo y Gas, 58 FR No.41, 12507-12511.

Las muestras de fluidos de perforación fueron mezcladas perfectamente a 1000 rpm. Las muestras fueron luego combinadas con agua de mar sintética filtrada a una proporción volumen a volumen de 1:9 (fluido de perforación a agua de mar sintética, respectivamente) en recipientes de plástico de 3.785 litros (1 galón). Las mezclas resultantes fueron agitadas por cinco minutos utilizando agitadores magnéticos. Durante este tiempo, el pH fue ajustado a 7.8 (+/- 0.2) utilizando 6N HCl o NaOH 5N, como fuera necesario.

Las mezclas se dejaron sedimentar por una hora y la preparación se decantó del lodo sedimentado dentro de otro recipiente de plástico. El pH y el oxígeno disuelto de cada preparación fueron medidos. El pH de cada preparación fue nuevamente ajustado a 7.8 (+/- 0.2) como se describe anteriormente, si era necesario.

La temperatura, la salinidad el oxígeno disuelto y el pH de cada concentración de prueba fueron medidos diariamente. El número de A. bahía supervivientes fue determinado a la terminación de la prueba. El valor de LC50 a las 96 horas (la concentración de las preparaciones letal para 50 % de los organismos A. bahía y al final de las 96 horas) fue determinado estadísticamente o mediante observación. Los resultados para las tres preparaciones se muestran en las Tablas IX-XI siguiente.

Tabla IX. Preparación 1: Lodo Genérico sin Formulación VI presente Tabla X. Preparación 2: Lodo Genérico + la Formulación VI a 3.56 kg/m3 (1.25 lb/bbl) Tabla XI. Preparación 3: Lodo Genérico + la Formulación VI a 5.70 kg/m3 (2.00 libra/bbl) Los resultados de prueba indican que cada una de las Preparaciones 1-3 estuvo a más de 1,000,000 ppm, lo cual es mayor que el límite actual permitido de NPDES del Golfo de México al tiempo de la presentación de 30,000 ppm (Permiso General Final de NPDES para Fuentes Nuevas y Existentes y Nuevos Descargadores en la Subcategoría de Altamar de la Categoría de Extracción de Petróleo y Gas para la Porción Occidental de la Placa Continental Externa del Golfo de México (GMG290000), Octubre 2007). Estos resultados también se comparan favorablemente a la toxicidad de los valores de LC5o del éter de etilenglicol que son de 559,900 a 3.56 kg/m3 (1.25 libra/bbl y de 106,700 a 5.70 kg/m3 (2.0 libra/bbl). La Figura 1 muestra un diagrama de control para la prueba de LC50 a las 96 horas con Americamysis bahía . El diagrama indica la salud general de la población de los sujetos de prueba antes de la prueba de 96 horas e indica si la población está dentro de los límites de supervivencia esperados en su ambiente de reserva o de almacenamiento.

Por lo tanto, la presente invención está bien adaptada para alcanzar los fines y ventajas mencionados, así como aquellos que son inherentes en la presente. Las modalidades particulares descritas anteriormente son ilustrativas únicamente, ya que la presente invención puede ser modificada y practicada de maneras diferentes pero equivalentes aparentes para aquellos expertos en la téenica que tengan el beneficio de las enseñanzas de la presente. Además, no se pretenden limitaciones a los detalles de construcción o diseño mostrados en la presente, diferentes a los que se describen en las reivindicaciones siguientes. Es por lo tanto evidente que las modalidades ilustrativas particulares descritas anteriormente puedan ser alteradas, combinadas o modificadas, y que todas las variaciones tales son consideradas dentro del alcance y espíritu de la presente invención. La invención descrita ilustrativamente en la presente puede ser practicada adecuadamente en ausencia de cualquier elemento que no sea específicamente descrito en la presente y/o cualquier elemento opcional descrito en la presente. Mientras que las composiciones y los métodos son descritos en términos de "que comprende", "que contiene" o "que incluye" diversos componentes o pasos, las composiciones y los métodos pueden también "consistir esencialmente de" o "consistir de" los diversos componentes y pasos. Todos los números e intervalos descritos anteriormente pueden variar en cierta cantidad. Siempre que se describa un intervalo numérico con un límite inferior y un límite superior, cualquier número y cualquier intervalo incluido que caiga dentro del intervalo es específicamente descrito. En particular, cada intervalo de valores (de la forma, "de aproximadamente a, a aproximadamente b", o, equivalentemente, "de aproximadamente a, a b", o, equivalentemente, "de aproximadamente a-b") descrito en la presente, debe entenderse que describe cada número e intervalo abarcado dentro del intervalo más amplio de valores. También, los términos en las reivindicaciones tienen su significado ordinario y común a no ser que se defina explícitamente y claramente de otro modo por parte del solicitante. Además, los artículos indefinidos "un", "uno" o "una", como se utilizan en las reivindicaciones, son definidos en la presente para dar a entender uno o más de un elemento que éste introduce. Si existe algún conflicto en los usos de una palabra o término de esta descripción y uno o más documentos de patente o de otro tipo que puedan ser incorporados por referencia, deben ser adoptadas las definiciones que sean consistentes con esta descripción.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (22)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método, caracterizado porque comprende: proporcionar un fluido de tratamiento que comprende una composición viscosificante y un fluido base acuoso, la composición viscosificante comprende: hidroxietilcelulosa; aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona; y aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol, soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento sobre la hidroxietilcelulosa; en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona comprende un intervalo de 1:2 a aproximadamente 2.6:1; y colocar el fluido de tratamiento en una formación subterránea.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido de tratamiento comprende además al menos una sal soluble en agua y un ión metálico multivalente.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque al menos una sal soluble en agua de un ión metálico multivalente comprende uno seleccionado del grupo que consiste de cloruro de calcio, bromuro de calcio, cloruro de zinc, bromuro de zinc y combinaciones de los mismos.

4. El método de conformidad con la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el fluido de tratamiento tiene una densidad mayor de aproximadamente 1.40 kg/litro (11.7 libras por galón).

5. El método de conformidad con la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el fluido de tratamiento tiene una densidad en un intervalo de aproximadamente 1.44 kg/litro (12 libra por galón hasta aproximadamente 2.30 kg (19.2 libras por galón).

6. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la hidroxietilcelulosa está presente en un intervalo de aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 25 % en peso.

7. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el éter monoalquílico de propilenglicol comprende uno seleccionado del grupo que consiste de éter n-propílico de propilenglicol, éter metílico de dipropilenglicol y éter metílico de tripropilenglicol.

8. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fluido de tratamiento comprende además glicerina.

9. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fluido de tratamiento comprende un fluido de tratamiento.

10. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fluido de tratamiento comprende un fluido de completación.

11. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fluido de tratamiento comprende un fluido de perforación.

12. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fluido de tratamiento comprende un aditivo seleccionado del grupo que consiste de un sólido inerte, un agente de control de pérdida de fluido, un auxiliar de la dispersión, un inhibidor de la corrosión, un agente de gelificación, un tensioactivo, un material particulado, un consolidante, un material particulado de grava, un material de circulación perdida, un desespumante, un reductor del filtrado, un aditivo de control de pH, un desintegrador, un biocida, un reticulador, un estabilizador, un agente quelante, un inhibidor de la incrustación, un inhibidor de hidrato gaseoso, un solvente mutuo, un oxidante, un reductor, un floculante, un reductor de la fricción, un agente de estabilización de arcilla, un inhibidor de control de esquisto, y cualquier combinación de los mismos.

13. Un fluido de tratamiento, caracterizado porque comprende una composición viscosificante y un fluido base acuoso, la composición viscosificante comprende: hidroxietilcelulosa; aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona; y aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol, soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento sobre la hidroxietilcelulosa; en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona comprende un intervalo de 1:2 a aproximadamente 2.6:1.

14. El fluido de tratamiento de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona comprende un intervalo de aproximadamente 2.6:1 a aproximadamente 1:2.

15. El fluido de tratamiento de conformidad con la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque la hidroxietilcelulosa está presente en un intervalo de aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 25 % en peso.

16. El fluido de tratamiento de conformidad con la reivindicación 13, 14 o 15, caracterizado porque el éter monoalquílico de propilenglicol comprende uno seleccionado del grupo que consiste de éter n-prop£lico de propilenglicol. éter metílico de dipropilenglicol y éter metílico de tripropilenglicol.

17. El fluido de tratamiento de conformidad con la reivindicación 13, 14, 15 o 16, caracterizado porque comprende además al menos una sal soluble en agua y un ión metálico multivalente.

18. El fluido de tratamiento de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque al menos una sal soluble en agua de un ión metálico multivalente comprende uno seleccionado del grupo que consiste de cloruro de calcio, bromuro de calcio, cloruro de zinc, bromuro de zinc y combinaciones de los mismos.

19. El fluido de tratamiento de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el fluido de tratamiento tiene una densidad en un intervalo de aproximadamente 1.44 kg/litro (12 libra por galón) hasta aproximadamente 2.30 kg/litro (19.2 libras por galón).

20.Un fluido de tratamiento, caracterizado porque comprende una composición viscosificante y un fluido base de salmuera, la composición viscosificante comprende: hidroxietilcelulosa; aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona; y aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol, soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento sobre la hidroxietilcelulosa; en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona comprende un intervalo de 1:2 a aproximadamente 2.6:1.

21. Un método, caracterizado porque comprende: proporcionar un fluido de tratamiento que comprende una composición viscosificante y un fluido base acuoso, la composición viscosificante comprende: hidroxietilcelulosa; aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de 2-pirrolidona; y aproximadamente 10 % a aproximadamente 60 % en peso de un éter monoalquílico de propilenglicol, soluble en agua, que sustancialmente no tiene efecto de hinchamiento sobre la hidroxietilcelulosa; en donde una proporción en peso de la hidroxietilcelulosa a la 2-pirrolidona comprende un intervalo de 1:2 a aproximadamente 2.6:1; y colocar el fluido de tratamiento en un pozo de sondeo de un pozo de Altamar como parte de una operación de tratamiento o completación.

22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el fluido base acuoso es una salmuera.