MX2015001878A - Poliéteraminas alquiladas como agentes estabilizadores de arcilla. - Google Patents
Poliéteraminas alquiladas como agentes estabilizadores de arcilla.Info
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Abstract
La presente descripción proporciona fluidos para tratamiento de pozos a base de agua para utilizarse en el tratamiento formaciones subterráneas para prevenir el hinchamiento y/o migración de finos. El fluido para tratamiento de pozos a base de agua contiene una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcillas que consiste de una poliéteramina alquilada y un material lastrante. Además para inhibir el hinchamiento y/o migración, los fluidos para tratamiento de pozos a base de agua son térmicamente estables, son seguros toxicológicamente, y tienen excepcionales propiedades de manipulación.
Description
POLIÉTERAMINAS ALQUILADAS COMO
AGENTES ESTABILIZADORES DE ARCILLA
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente descripción se relaciona en general con fluidos para tratamiento de pozos y sus usos. Más específicamente, la presente descripción se relaciona con poliéteraminas alquiladas como agentes estabilizadores de arcilla en fluidos para tratamiento de pozos y los métodos para utilizar los mismos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La producción de hidrocarburos provenientes de formaciones subterráneas con frecuencia se lleva a cabo por la presencia de arcillas y otros finos que pueden migrar y tapar o restringir el flujo del producto de hidrocarburos. La migración de finos en una formación subterránea con frecuencia es el resultado del hinchamiento de las arcillas, la disolución de sales, y/o la alteración de los finos mediante la introducción de fluidos que son extraños para la formación. Típicamente, estos fluidos extraños (por ejemplo, el fluido para perforación, el fluido para fracturación o el fluido estabilizador) se introducen en la formación con el fin de completar y/o tratar la formación para estimular la producción de hidrocarburos, mediante por ejemplo, taladrar, fracturar, acidificar, o estabilizar el
pozo.
Los intentos por disminuir los efectos dañinos provocados por la introducción de un fluido extraño y el hinchamiento y migración de los componentes de las formaciones ha incluido la adición de uno o más diversos inhibidores para hidratación de esquisto y/o agentes estabilizadores en estos fluidos extraños. Estos funcionan con base en la sustitución de una especie catiónica en la retícula de la arcilla para un ión de sodio. La especie catiónica en general se selecciona de tal forma que su radio de hidratación sea menor que el del ion de sodio. Se cree que las moléculas de los inhibidores para hidratación de esquisto y los agentes estabilizadores compiten con las moléculas de agua por sitios reactivos. De esta forma, la posibilidad de hinchamiento y migración se reduce al mínimo cuando entra en contacto con la formación. Como resultado, se disminuye la probabilidad de desintegración de la formación y se inhibe el hinchamiento.
El cloruro de potasio se ha utilizado ampliamente como un inhibidor de esquisto/estabilizador de arcilla. En los métodos de estimulación, el cloruro de potasio con frecuencia se ha utilizado como un pre-relleno y/o se ha agregado a los métodos para estimulación acuosa para convertir la arcilla a una forma menos hinchable. Mientras que estas sales disminuyen la reducción de la permeabilidad
de la formación, con frecuencia son perjudiciales para el desempeño de los otros constituyentes del fluido extraño. Por ejemplo, una alta concentración de estas sales se requiere típicamente para la estabilización de la arcilla (típicamente del 6%). Estas sales además producen altos niveles de cloruro que son inaceptables ambientalmente. Otros inhibidores para hidratación de esquisto/agentes estabilizadores de arcilla conocidos, que se han utilizado incluyen, por ejemplo:
La WO 98/55733, que describe el uso de al menos una amina orgánica seleccionada de una diamina primaria con una longitud de cadena menor de 8 átomos de carbono y una alquilamina primaria con una longitud de cadena menor de 4 átomos de carbono:
La WO 05/058986, que muestra el uso de una sal de amina de una imida de un polímero de anhídrido maleico;
la WO 06/013595, que describe aductos de carboximetilcelulosa y una amina orgánica como inhibidores de esquisto sólido;
la WO 06/013597, que muestra el uso de 0.2-5% en peso de 1,2-diaminociclohexano para inhibir el hinchamiento de la arcilla;
la WO 06/136031, que muestra el uso de sales de amina que tienen diferentes pesos moleculares para que sean capaces de ser transportadas en microporos, mesoesporas y
macroesporas en la formación y lleva a cabo el intercambio catiónico en las mismas;
la WO 10/040223, que describe el uso de compuestos de diamina bis-tensioactivos para reducir el hinchamiento de la arcilla mientras se está llevando a cabo la perforación;
la patente de Estados Unidos No. 4,719,021, que muestra la incorporación de un complejo de metal polivalente/guanidina en un fluido para perforación para estabilizar la arcilla coloidal;
la patente de Estados Unidos No. 4,988,450, que describe polímeros de acetato de vinilo combinados con sales de potasio como un aditivo para que el lodo acuoso mejore la estabilidad del sondeo;
la patente de Estados Unidos No. 6,706,667, que describe un aditivo para estabilización de esquisto para los fluidos para perforación a base de agua entre los que se incluyen un polímero con base en un hidrocarburo olefínicamente insaturado con cadenas laterales basadas en óxido de alquileno;
las patentes de Estados Unidos Nos. 6,831,043 y 6,857,485, que muestran el uso de poliéteraminas como agentes para inhibición de la hidratación de esquisto;
la patente de Estados Unidos No. 7,192,907, que describe compuestos cuaternarios como agentes para
encapsulación de esquisto para inhibir al menos parcialmente, el hinchamiento y ayuda en la acción de los inhibidores convencionales de esquisto;
la patente de Estados Unidos No.7,514,392, que muestra el uso de derivados de bis-ciclohexilamina como inhibidores de la hidratación de esquisto;
la patente de Estados Unidos No.7,939,473, que describe hidroxialquilalquilaminas monocuaternarias o poli (trihidroxialquilalquilaminas cuaternarias) como aditivos para reducir el hinchamiento de la arcilla en pozos;
la patente de Estados Unidos No.8,026,198, que muestra el uso de derivados propilamina, dendrimeros hidrogenados de poli(propileni ina) y dendrimeros de doble poliamina como inhibidores para hidratación de esquisto;
la patente de Estados Unidos No. 8,220,565, que muestra el uso de un copolimero de guanidilo para estabilizar una formación subterránea; y
la patente de Estados Unidos No. 8,252,728, que muestra polímeros que contienen unidades estructurales hidroxiladas que son útiles para inhibir el hinchamiento de arcillas.
Existe una necesidad continua por el desarrollo de inhibidores para hidratación de esquisto/agentes estabilizadores de arcilla que prácticamente no tengan
olor, posean poca amenaza para el ambiente al eliminar prácticamente todos los cloruros, y son al menos tan efectivos como los agentes inhibidores de hidratación/estabilizadores de la téenica anterior más efectivos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente descripción proporciona un fluido para tratamiento de pozos a base de agua que se utiliza en un fluido en el fondo del pozo introducido en una formación subterránea que contiene materiales de arcilla subterránea que tienen una tendencia a exhibir hinchamiento y/o migración con exposición al agua. El fluido para tratamiento de pozos contiene una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada y un material lastrante.
En otro aspecto, la presente descripción proporciona un método para inhibir el hinchamiento y/o migración de los materiales de arcilla subterránea encontrados durante la perforación de una formación subterránea. El método incluye hacer circular en la formación subterránea un fluido para tratamiento de pozos a base de agua que contenga una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcilla que consiste en una poliéteramina alquilada y un material lastrante.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En el sentido en el que se utiliza en la presente, el término "que comprende" y derivados del mismo no se pretende que excluyan la presencia de cualquier componente, paso o procedimiento adicional, ya sea que el mismo se describa o no en la presente. Para evitar cualquier duda, todas las composiciones reivindicadas en la presente a través del uso del término "que comprende" pueden incluir cualquier aditivo o compuesto adicional, a menos que se establezca lo contrario. En contraste, el término "que consiste esencialmente de", si aparece en la presente, se excluye del alcance de cualquier mención subsiguiente de cualquier otro componente, paso o procedimiento, exceptuando aquellos que no sean esenciales para la funcionalidad y el término "que consiste de", si se utiliza, excluye cualquier componente, paso o procedimiento no descrito o listado específicamente. El término "o", a menos que se establezca de otra manera, se refiere a los miembros listados individualmente, así como en cualquier combinación.
Los artículos "uno" y "una" en el sentido en el que se utilizan en la presente, se refieren a más de uno (es decir, al menos uno) del objetivo gramatical del artículo. A manera de ejemplo, "una poliéteramina alquilada" significa una poliéteramina alquilada o más de
una poliéteramina alquilada.
Las frases "en una modalidad", "de acuerdo con una modalidad" y lo semejante en general se deben entender como la particularidad, estructura o característica particular, después las frases incluyen al menos una modalidad de la presente invención, y se puede incluir en más de una modalidad de la presente invención. De manera importante, estas frases no necesariamente se refieren a la misma modalidad.
Si la especificación establece un componente o característica "puede", "poder", "podría", o "debería" estar incluido o tener una característica, que el componente o característica particular no se requiere que esté incluido o tenga la característica.
La frase "formación subterránea", abarca áreas por debajo de la tierra expuesta y áreas por debajo de la tierra cubierta por agua, tales como un océano o agua dulce. El término "materiales de arcilla subterránea" incluye arena y/o arcillas que se hinchan, dispersan, desintegran o de otra manera se descomponen, demostrando con esto un aumento de volumen, en presencia de fluidos para tratamiento de pozos acuosos extraños, tales como los fluidos para perforación, los fluidos para estimulación, los fluidos para relleno con grava, etc. El término también incluye aquellas arenas y/o arcillas que se dispersan,
desintegran o de otra manera se descomponen sin hinchamiento real. Por ejemplo, las arcillas la cuales, en presencia de los fluidos para tratamiento de pozos acuosos extraños, se expanden y se pueden descomponer al tornarse no consolidadas, produciendo con esto partículas que migran en un sondeo también deben estar incluidas por el término.
El agente estabilizador de arcilla que consiste en una poliéteramina alquilada, como se define en la presente se puede utilizar como un sustituto de cloruro de potasio total cuando el cloruro de potasio se utiliza como un agente estabilizador de arcilla. Además, el agente estabilizador de arcilla que consiste en una poliéteramina alquilada se puede utilizar en los fluidos para tratamiento de pozos a base de agua y los métodos donde no se han utilizado tradicionalmente el cloruro de potasio u otras sales inorgánicas. En algunas modalidades, el agente estabilizador de arcilla consiste esencialmente en una poliéteramina alquilada y se puede utilizar en lós fluidos para tratamiento de pozos a base de agua junto con el cloruro de potasio. Cuando se combina con una fase continua acuosa y un material lastrante para producir un fluido para tratamiento de pozos a base de agua, el agente estabilizador de arcilla que consiste en una poliéteramina alquilada es capaz de reducir o eliminar sustancialmente el daño a una formación subterránea provocado por materiales
de arcilla subterránea hinchables y/o migrantes. La presencia del agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada se elimina o reduce la tendencia de los materiales de arcilla subterránea a hincharse y/o desintegrarse/migrar al contacto con el fluido para tratamiento de pozos a base de agua.
Esta inhibición y/o migración puede ser temporal o sustancialmente permanente dependiendo de la cantidad del fluido para tratamiento de pozos a base de agua utilizado para tratar la formación subterránea. De esta forma, otra ventaja de utilizar el agente estabilizador de arcilla descrito que consiste de poliéteramina alquilada se hace evidente por su capacidad para proporcionar una estabilización permanente de la arcilla. Los estabilizadores de arcilla temporales son materiales que protegen a la formación subterránea sólo durante el tratamiento de la formación con el fluido para tratamiento de pozos a base de agua. La migración de fluidos naturales sobre la formación subterránea a través del tiempo desplaza cationes extraños, invirtiendo con esto que la arcilla regrese a su forma de hinchamiento natural. Por el contrario, los estabilizadores permanentes de arcilla reducen al mínimo este hinchamiento cuando las arcillas se exponen a fluidos naturales a través del tiempo sin la necesidad de una adición continua del fluido para
tratamiento de pozos a base de agua.
Además de inhibir el hinchamiento y/o migración, los agentes estabilizadores de arcilla que consisten de una poliéteramina alquilada, descritos en la presente, también alcanzan otros beneficios. Por ejemplo, los agentes estabilizantes de arcilla que consisten de una poliéteramina alquilada son térmicamente estables, son más seguros toxicológicamente, y tienen mejores propiedades de manipulación. Por lo tanto, los agentes estabilizadores de arcilla que consisten de una poliéteramina alquilada se pueden utilizar ampliamente en operaciones de perforación con base en tierra, asi como operaciones de perforación en alta mar.
De esta forma, de acuerdo con una modalidad, se proporciona un fluido para tratamiento de pozos a base de agua que comprende una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada y un material lastrante.
El fluido para tratamiento de pozos a base de agua puede ser cualquier fluido capaz de suministrar el agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada en una formación subterránea. De esta forma, en una modalidad, el fluido para tratamiento de pozos a base de agua es un fluido para perforación, un fluido de perforación interna, un fluido para estimulación,
un fluido para fracturación, un fluido para acidificación, un fluido para reparación, un fluido para volver a trabajar un pozo o un fluido para relleno con grava.
De acuerdo con otra modalidad, la fase continua acuosa es cualquier fase fluida a base de agua que sea compatible con la formulación de un fluido para tratamiento de pozos y también sea compatible con los agentes estabilizadores de arcilla descritos en la presente. En una modalidad, la fase continua acuosa se selecciona de agua dulce, agua de mar, salmuera, una mezcla de agua y un compuesto orgánico soluble en agua y mezclas de los mismos. La cantidad de la fase continua acuosa deberá ser suficiente para formar un fluido para tratamiento de pozos a base de agua. En una modalidad, la cantidad de la fase continua acuosa puede variar de cerca del 100% del fluido para tratamiento de pozos a base de agua en volumen a menos del 30% del fluido para tratamiento de pozos a base de agua en volumen. En otra modalidad, la cantidad de la fase continua a base de agua es de aproximadamente 95% en volumen hasta aproximadamente 30% en volumen del fluido para tratamiento de pozos a base de agua. Todavía en otra modalidad, la cantidad de la fase continua a base de agua es de aproximadamente 90% en volumen hasta aproximadamente 40% en volumen del fluido para tratamiento de pozos a base de agua.
Como se analizó anteriormente, el fluido para tratamiento de pozos a base de agua también incluye un agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada. En una modalidad, la poliéteramina alquilada es un compuesto que tiene la fórmula (I):
en donde R es C2H4 o CH(CH)3CH2
R es una cadena recta o un grupo C a Cealquilo ramificado, y
x es un número entero de 1 hasta 3. En una modalidad, R es C2H4, y Ri es un grupo metilo, un grupo etilo, un grupo n-iso-propilo, un grupo n-propilo, n-iso-butilo o n-butilo. De acuerdo con modalidad, R es C2H4, y Ri es un grupo etilo, un grupo n-iso-propilo o un grupo n-propilo. En una modalidad ilustrativa de la presente descripción, el agente estabilizador de arcilla es un compuesto que tiene la fórmula (II) o un compuesto que tiene la fórmula (III) o un compuesto que tiene la fórmula
(IV):
(P)
En otra modalidad ilustrativa, de la presente descripción, el agente estabilizador de arcilla es un compuesto que tiene la fórmula (II) o un compuesto que tiene la fórmula (IV):
En general, el agente estabilizador de arcilla está presente en el fluido para tratamiento de pozos a base de agua en una cantidad suficiente para reducir cualquiera o ambos del hinchamiento con base en la hidratación superficial y/o el hinchamiento de base osmótica de los materiales de arcilla subterránea. La cantidad exacta del agente estabilizador de arcilla presente en un fluido para tratamiento de pozos a base de agua particular, se puede determinar mediante un método de ensayo y error para probar la combinación del fluido para tratamiento de pozos a base de agua y la formación de arcilla encontrada. En una
modalidad, la cantidad del agente estabilizador de arcilla de la presente descripción utilizado en los fluidos para tratamiento de pozos a base de agua varia entre aproximadamente 0.36 hasta 7.2 kg/m3 (aproximadamente 1 hasta 20 libras por barril (libras/bbl o ppb)) del fluido para tratamiento de pozos a base de agua. En otra modalidad, la cantidad del agente estabilizador arcilla presente en el fluido para para tratamiento de pozos a base de agua varia entre aproximadamente 0.72 hasta 6.48 kg/m3 (aproximadamente 2 hasta 18 ppb) del fluido para tratamiento de pozos a base de agua. Todavía en otra modalidad, la cantidad del agente estabilizador de arcilla presente en el fluido para tratamiento de pozos a base de agua varía entre aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.5% en volumen del fluido para tratamiento de pozos a base de agua.
El fluido para tratamiento de pozos a base de agua también contiene un material lastrante. El material lastrante aumenta la densidad del fluido para evitar rebotes y roturas. Los materiales lastrantes adecuados incluyen cualquier tipo de material lastrante que esté en forma sólida, forma particulada, suspendido en solución, o disuelto en la fase continua acuosa. En una modalidad, el material lastrante es sulfato de bario, barita, hematita, óxido de hierro, carbonato de calcio, carbonato de
magnesio, una sal orgánica, una sal inorgánica o mezclas de los mismos. La cantidad de material lastrante presente en el fluido para tratamiento de pozos a base de agua es una cantidad efectiva para prevenir los rebotes y roturas, esta cantidad cambia de acuerdo con la naturaleza de la formación bajo las operaciones de tratamiento. En una modalidad particular, el material lastrante se incluye en el fluido para tratamiento de pozos a base de agua a un nivel menor de 288 kg/m3 (800 ppb), por ejemplo, entre aproximadamente 1.08 hasta 270 kg/m3 (aproximadamente 5 ppb hasta 750 ppb) o entre aproximadamente 3.6 hasta 252 kg/m3 (aproximadamente 10 ppb hasta 700 ppb) del fluido para tratamiento de pozos a base de agua.
En otra modalidad, el fluido para tratamiento de pozos a base de agua contiene opcionalmente uno o más aditivos convencionales. Los ejemplos de estos aditivos incluyen, de manera enunciativa, materiales gelificantes, adelgazantes, agentes para controlar la pérdida de fluidos, agentes encapsulantes, bactericidas, disyuntores de gel, agentes espumantes, estabilizantes, lubricantes, intensificadores para la velocidad de penetración, desespumantes, inhibidores de corrosión, fluidos para circulación perdida, agentes para esteroidización anti broca, agentes neutralizantes, agentes para amortiguamiento de pH, tensioactivos, agentes de sostén, y arena para
relleno de grava.
Los ejemplos de materiales gelificantes incluyen, de manera enunciativa, bentonita, arcilla sepiolita, arcilla de atapulgita, polímeros y biopolímeros aniónicos de alto peso molecular.
Los ejemplos de adelgazantes incluyen, de manera enunciativa, lignosulfonatos, lignosulfonatos modificados, polifosfatos, taninas y poliacrilatos de bajo peso molecular.
Los ejemplos de agentes para controlar la pérdida de fluidos incluyen, de manera enunciativa, polímeros orgánicos sintéticos, biopolímeros y mezclas de los mismos, polímeros de lignita modificada, almidones modificados y celulosas modificadas.
Los ejemplos de agentes encapsulantes incluyen, de manera enunciativa, materiales sintéticos, materiales orgánicos, materiales inorgánicos, biopolímeros o mezclas de los mismos. El agente encapsulante puede ser aniónico, catiónico o no iónico por naturaleza.
El agente de arcilla estabilizante de la presente descripción y el material lastrante y los aditivos opcionales pueden estar mezclados con la fase continua acuosa para formar el fluido para tratamiento de pozos a base de agua. De esta forma, en otra modalidad, se proporciona un proceso para elaborar un fluido para
tratamiento de pozos a base de agua que comprende combinar un agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada, un material lastrante y aditivos opcionales con una fase continua acuosa.
En otra modalidad, se proporciona un método para inhibir el hinchamiento y/o migración de los materiales de arcilla subterránea encontrados durante la perforación de una formación subterránea. El método incluye hacer circular en la formación subterránea un fluido para tratamiento de pozos a base de agua que contenga una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcilla que consiste en una poliéteramina alquilada y un material lastrante. Todavía en otra modalidad, se proporciona un método para estabilizar una formación subterránea que incluye los pasos de poner en contacto la formación subterránea con el fluido para tratamiento de pozos a base de agua de la presente descripción. Poner en contacto con la formación subterránea se puede llevar a cabo, por ejemplo, al proporcionar el fluido para tratamiento de pozos a base de agua descrito en la presente a la formación subterránea antes, durante o después de la fracturación hidráulica o perforación.
Los materiales de arcilla subterránea que se pueden tratar efectivamente con el fluido para tratamiento de pozos a base de agua pueden tener varias formas, tales como partículas diminutas, similares a placa, similares a
tubo y/o similares a fibras que tengan un área superficial extremadamente grande. Los ejemplos incluyen minerales arcillosos del grupo de montmorillonita (esmectita) tales como montmorillonita, saponita, nontronita, hectorita y sauconita, el grupo de caolín tales como caolinita, nacrita, dickita y haloisita, el grupo mica hidratada tal como hidrobiotita, gluaconita, ilita y bramalita, el grupo clorita tal como clorito y camosita, minerales de arcilla que no pertenecen al grupo anterior, tal como vermiculita, atapulgita y sepiolita y variedades de capa mezclada de estos minerales de arcilla y grupos. Otros componentes minerales pueden estar asociados adicionalmente con la arcilla.
En otra modalidad, los materiales y el método para inhibir el hinchamiento y/o migración de los materiales de arcilla subterránea y la estabilización de la formación subterránea se puede proporcionar como un kit que incluye una cantidad suficiente del agente estabilizador de arcilla, el material lastrante y los aditivos opcionales para la mezcla en el sitio con la fase continua acuosa.
El resultado de la estabilización de la formación subterránea con el fluido para tratamiento de pozos a base de agua descrito en la presente es que los particulados del material de arcilla subterránea perdidos de la formación subterránea mediante el proceso de eliminar un producto de
hidrocarburo tienen hinchamiento reducido, tienen migración subterránea reducida, no reducen el flujo del producto de hidrocarburo, y/o no contaminan el producto de hidrocarburo. Sin el fluido para tratamiento de pozos a base de agua, los materiales de arcilla subterránea se pueden hinchar y/o migrar para inhibir o contaminar la producción de hidrocarburos. El efecto de estabilización se puede medir al comparar los pozos con y sin el fluido para tratamiento de pozos a base de agua o al comparar la magnitud de flujo de los fluidos (por ejemplo, petróleo, agua o gas natural) a través de muestras provenientes de la formación subterránea con y sin el fluido para tratamiento de pozos a base de agua.
Las formaciones subterráneas se pueden estabilizar al ponerlas en contacto con el fluido para tratamiento de pozos a base de agua. En una modalidad, los materiales de arcilla subterránea que se hinchan y/o la migración de finos se pueden reducir al poner en contacto la formación subterránea con un fluido para tratamiento de pozos a base de agua que comprende una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada, un material lastrante y aditivos opcionales.
En otra modalidad, una formación subterránea fracturada hidráulicamente con anterioridad se puede volver
a estabilizar al poner en contacto la formación subterránea fracturada hidráulicamente con un fluido para tratamiento de pozos a base de agua que comprende una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada, un material lastrante y aditivos opcionales. La formación subterránea fracturada hidráulicamente puede ser una formación subterránea fracturada hidráulicamente, por ejemplo, de la cual se hayan extraído hidrocarburos. De preferencia, la formación subterránea fracturada hidráulicamente es una formación que tiene un contenido de minerales que sea predominantemente arcilla, esquisto, arena, y/o una mezcla de los mismos.
Todavía en modalidad, el fluido para tratamiento en pozos a base de agua se puede utilizar en un método para limpieza por descarga de agua de un sondeo durante la perforación. El método incluye aplicar el fluido para tratamiento de pozos a base de agua a un cabezal porta-broca durante la perforación de una formación subterránea.
Todavía en otra modalidad, se proporciona un método para extraer petróleo de una formación subterránea que contenga petróleo, al proporcionar a través de un primer sondeo, un fluido para tratamiento de pozos a base de agua presurizado de la presente descripción y recuperar petróleo de la formación subterránea a través de un segundo sondeo. De preferencia, la formación subterránea se
fracturó hidráulicamente con anterioridad y el petróleo se extrajo con anterioridad.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar la invención, aunque no se pretende limitar el alcance de la misma.
Ejemplo 1
Las pruebas de Tiempo de Succión Capilar (CST) se midieron como una determinación de la capacidad de flujo relativo de una suspensión de roca de formación molida utilizada para formar un centro artificial. Se molió arcilla de bentonita de Wyoming y se agregó 5% en peso de la arcilla molida a un 95% en peso de harina de sílice para formar una muestra núcleo. Luego se colocaron 4 gramos de la muestra núcleo en 40 mi de un fluido para prueba (el fluido para prueba comprende el agente estabilizador de arcilla y agua) y se agitaron en un agitador magnético durante al menos 30 minutos. Luego se colocaron 5 mi de esta suspensión en un embudo metálico que contuvo papel filtro del instrumento CST y se registró el tiempo necesario para que la suspensión viajará hacia abajo una cierta distancia.
Aquí, los datos obtenidos de la prueba CST se reportan como un o
o de cambio obtenido de la ecuación:
( (CSTmuestra/CSTblanco) - 1 ) X 100 =
de cambio
donde CSTbianco es el tiempo CST para que el fluido de prueba (un 5% en peso de KC1 disuelto en agua) fluya la distancia requerida sin una muestra núcleo presente. Se probaron cuatro agentes estabilizantes de arcilla: Ejemplo 1 = 2-propanamina, NN'- [1,2-etandiilbis(oxi-2,1-etandiil)]bis-, (Estructura II); Ejemplo 2 = etanamina, NN'-[1,2-etandiilbis(oxi-2,1-etandiil)]bis-, (Estructura IV); Ejemplo Comparativo 3 JEFFAMINE® D-230 poliéteramina (Estructura I R =CH(CH3)CH2, R1 = H disponibles de Huntsman Petrochemical LLC) y Ejemplo Comparativo 4 = JEFFAMINE® SD-231 poliéteramina (Estructura 1 R = CH(CH3)CH2, R1 = 1-C3H7 disponible de Huntsman Petrochemical LLC). En algunos de los fluidos de prueba, la estabilización de la arcilla primero se neutralizó al poner en contacto 20 g del agente estabilizador de arcilla, con ya sea 0.5, 0.6 ó 2 moles de ácido acético glacial o HCl concentrado (37%). Los mismos se reportan más adelante como amina pura o concentración de sales:
Tabla 1
Nótese la interpretación de resultados. En las pruebas CST, los mejores químicos para control de arcillas provocan menos hinchamiento de la bentonita; de esta forma, la mejor solución fluye más rápido a través de la cubeta y se registraron los tiempos de flujo menor. Los números menores (tiempo y % de cambio) indican mejor control de la arcilla. Los números de cambio porcentual negativos se obtuvieron cuando la solución de prueba fluyó más rápido que la solución de referencia de KC1 al 5%. Los resultados para los químicos probados (Ejemplos 1 y 2) en general son significativamente mejores que los resultados para los químicos comparativos (Ejemplos comparativos 3 y 4). La línea uno en la tabla ilustra el efecto de hinchamiento en una solución no inhibida.
Aunque se realicen y utilicen las diversas modalidades de la presente invención que se han descrito en detalle anteriormente, se debé apreciar que la presente invención proporciona muchos conceptos inventivos aplicables que se pueden incorporar en una amplia variedad de contextos específicos. Las modalidades específicas analizadas en la presente son simplemente ilustrativas de las formas específicas para realizar y utilizar la invención, y no delimitan el alcance de la invención.
Claims (12)
1. Un fluido para tratamiento de pozos a base de agua caracterizado porque comprende una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada y un material lastrante.
2. El fluido para tratamiento de pozos a base de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fase continua acuosa se selecciona de agua dulce, agua de mar, salmuera, una mezcla de agua y un compuesto orgánico soluble en agua y mezclas de los mismos.
3. El fluido para tratamiento de pozos a base de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la poliéteramina alquilada es un compuesto que tiene la fórmula (I): tti (I) en donde R es C2H4, Ri es una cadena recta o un grupo Ci a C6alquilo ramificado, y x es un número entero de 1 hasta 3.
4. El fluido para tratamiento de pozos a base de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la poliéteramina alquilada es un compuesto que tiene la fórmula (II), o un compuesto que tiene la fórmula (III) o un compuesto que tiene la fórmula (IV): ).
5. El fluido para tratamiento de pozos a base de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad del agente estabilizador de arcilla presente en el fluido para tratamiento de pozos a base de agua varia entre aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.5% en volumen del fluido para tratamiento de pozos a base de agua.
6. El fluido para tratamiento de pozos a base de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material lastrante es sulfato de bario, barita, hematita, óxido de hierro, carbonato de calcio, carbonato de magnesio, una sal orgánica, una sal inorgánica o mezclas de los mismos.
7. El fluido para tratamiento de pozos a base de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende uno o más aditivos.
8. Un proceso para preparar un fluido para tratamiento de pozos a base de agua caracterizado porque comprende mezclar un agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada, un material lastrante y aditivos opcionales con una fase continua acuosa.
9. El fluido para tratamiento de pozos a base de agua producido de acuerdo con el proceso de conformidad con la reivindicación 8.
10. Un método para inhibir el hinchamiento y/o migración de materiales de arcilla subterránea encontrados durante la perforación de una formación subterránea caracterizado porque se hace circular en la formación subterránea un fluido para tratamiento de pozos a base de agua que comprende una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcilla que consiste en una poliéteramina alquilada y un material lastrante.
11. Un método para extraer petróleo de una formación subterránea que contenga petróleo, caracterizado porque comprende proporcionar a través de un primer sondeo, un fluido para tratamiento de pozos a base de agua presurizado que comprende una fase continua acuosa, un agente estabilizador de arcilla que consiste de una poliéteramina alquilada y un material lastrante y recuperar el petróleo de la formación subterránea a través de un segundo sondeo.
12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la formación subterránea se fracturó hidráulicamente con anterioridad y el petróleo se extrajo con anterioridad.
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