MX2015004261A - Materiales de ponderacion de alta densidad para las operaciones de mantenimiento del campo del petroleo. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con un fluido de tratamiento del pozo de perforación que comprende uno o más materiales de ponderación de alta densidad seleccionados del grupo que consiste de materiales que contienen tungsteno, materiales que contienen bismuto y materiales que contienen estaño.

Description

MATERIALES DE PONDERACION DE ALTA DENSIDAD PARA LAS OPERACIONES DE MANTENIMIENTO DEL CAMPO DEL PETROLEO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta descripción se relaciona con el mantenimiento en un campo de petróleo. Más específicamente, esta descripción se relaciona con el mantenimiento de fluidos y métodos para elaborar y usar los mismos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los depósitos subterráneos de recursos naturales, tales como gas, agua y petróleo crudo, se recuperan comúnmente perforando pozos hasta las formaciones subterráneas de la toma o las zonas que contienen tales depósitos. Se emplean varios fluidos en la perforación y preparación de un pozo y una formación subterránea adyacente para la recuperación del material del mismo. Por ejemplo, un fluido de perforación o "lodo" se circula usualmente a través de un pozo de perforación conforme es perforado para enfriar la barrena, mantener los depósitos confinados a sus respectivas formaciones durante el proceso de perforación, contrabalancear la presión de formación y transportar los cortes de perforación a la superficie.

Las operaciones de producción de pozos diseñadas para recuperar recursos naturales, emplean un número de fluidos de mantenimiento con propiedades muy especificas para cada aplicación individual. Existe una necesidad actual de materiales útiles para ajustar las propiedades de los fluidos de mantenimiento para satisfacer alguna necesidad del usuario y/o proceso.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se describe en la presente un fluido de tratamiento de un pozo de perforación, que comprende uno o más materiales de ponderación de alta densidad, seleccionados del grupo que consiste de materiales que contienen tungsteno, materiales que contienen bismuto y materiales que contienen estaño.

De hecho, lo anterior ha representado ampliamente las características y ventajas téenicas de la presente invención, para que pueda entenderse mejor la siguiente descripción detallada de la invención. Se describirán a continuación las características y ventajas adicionales de la invención, las cuales forman parte del objetivo de las reivindicaciones de la invención. Debería apreciarse, por los experimentados en la técnica, que la concepción y las modalidades especificas descritas pueden usarse fácilmente como una base para modificar o diseñar otras estructuras para llevar a cabo los mismos propósitos de la presente invención. También debería tenerse en cuenta por los experimentados en la técnica, que tales construcciones no se alejan del espíritu y alcance de la invención, como se establece en las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Para un entendimiento más completo de la presente descripción, y las ventajas de la misma, se hace referencia ahora a la siguiente breve descripción, tomada en conjunto con las figuras anexas y la descripción detallada.

Las figuras 1, 2 y 3 son gráficas de la viscosidad de suspensión como una función del tiempo para las muestras del ejemplo 4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se describen en la presente fluidos de mantenimiento de pozos de perforación que comprenden un material de ponderación de alta densidad (HDWM). Como se usa en la presente, un "fluido de tratamiento de pozo de perforación" (WTF) se refiere a un fluido diseñado y preparado para resolver un pozo de perforación especifico o una condición de depósito. Los fluidos de tratamiento del pozo de perforación se usan en una variedad de operaciones del pozo de perforación, que incluyen, por ejemplo, el aislamiento o control del gas o agua de depósito, preparación de un pozo de perforación o una formación subterránea penetrada por el pozo de perforación para la recuperación de material de la formación, para el depósito de material en la formación, o combinaciones de los mismos. Se entenderá que la "formación subterránea" abarca las áreas debajo de la tierra expuesta o las áreas debajo de la tierra cubiertas por agua, tal como agua de mar u océano.

El WTF puede comprender una suspensión de cemento, un fluido de perforación, un fluido de terminación, un fluido de reoperación, un fluido de fracturación, un fluido de barrido, o cualquier otro fluido de tratamiento de un pozo de perforación apropiado. En una modalidad, los WTFs que contienen un HDWM del tipo descrito en la presente, pueden tener alguna densidad deseada de usuario y/o proceso, mientras que contienen una cantidad reducida de un material de ponderación cuando se compara con un WTF bastante similar que carece de un HDWM del tipo descrito en la presente. Los HDWMs, su uso en los WTFs y las ventajas de los mismos se describen en mayor detalle en la presente.

En una modalidad, el HDWM comprende cualquier material que tiene un valor de gravedad especifica (SG) mayor de aproximadamente 5.0, alternativamente, mayor de aproximadamente 5.2, o alternativamente mayor de aproximadamente 5.5. La SG es una cantidad adimensional·, y se define como la relación entre la densidad del material y la densidad del agua, en donde ambas densidades se han medido bajo las mismas condiciones de presión y temperatura. A menos que se especifique lo contrario, los valores de SG se dan para las mediciones tomadas a presión atmosférica (1.013xl05 Pa) y una temperatura de 20°C y pueden determinarse de acuerdo con el método de matraz de Le Chatelier, como se muestra en API 13A 7.3.

En una modalidad, el HDWM comprende un material que se presenta naturalmente. Alternativamente, el HDWM comprende un material sintético. Alternativamente, el HDWM comprende una mezcla de un material que se presenta naturalmente y un material sintético.

De acuerdo con una modalidad, el HDWM comprende un material que contiene tungsteno. Ejemplos no limitantes de los materiales que contienen tungsteno apropiados para el uso en la presente descripción incluyen scheelita, wolframita, polvo metálico de tungsteno, y otros óxidos metálicos de tungsteno (por ejemplo, cuproscheelita Cu2(W04)(0H)2) o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el HDWM comprende materiales que contienen bismuto. Ejemplos no limitantes de los materiales que contienen bismuto apropiados para el uso en esta descripción incluyen bismutinita, bismita, polvo metálico de bismuto y otros óxidos o sulfuros metálicos de bismuto, o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el HDWM comprende materiales que contienen estaño. Ejemplos no limitantes de los materiales que contienen estaño apropiados para el uso en esta descripción incluyen casiterita, romarquita, estaño metálico, óxidos o sulfuros metálicos de estaño, o combinaciones de los mismos.

En una modalidad, el HDWM excluye o está sustancialmente libre de minerales que contienen galena y/o que contienen plomo. Alternativamente, galena y/o plomo pueden estar presentes en el HDWM en una cantidad menor de aproximadamente 1% en peso del HDWM.

En una modalidad, el HDWM comprende scheelita, también conocida como scheelerz. Scheelita apropiada para el uso como un HDWM en esta descripción puede ser un mineral de tungstato que se presenta naturalmente, scheelita sintética, o una combinación de las mismas. La scheelita pura tiene la fórmula química CaW04 y se conoce como tungstato de calcio. La scheelita tiene una SG que oscila de aproximadamente 5.9 a aproximadamente 6.1 y una dureza que oscila de aproximadamente 4.5 a aproximadamente 5 en la escala Mohs. La dureza en la presente se refiere a la dureza al rayado, la cual se define como la capacidad de un material para resistir la deformación plástica permanente cuando está en contacto con un objeto puntiagudo. La escala Mohs es una escala de dureza al rayado relativa con valores que oscilan de 1 a 10, en donde el talco se define como el material menos duro (es decir, más suave) con un valor de 1, y el diamante se define como el material más duro con un valor de 10.

En una modalidad, el HDWM comprende cuproscheelita, el cual es un mineral de tungstato que se presenta naturalmente, y puede encontrarse ya sea solo o en combinación con la scheelita. La cuproscheelita tiene la fórmula química Cu2(W04)(OH)2 y también se conoce como cuprotungstita. La cuproscheelita tiene una SG que oscila de aproximadamente 5.4 a aproximadamente 7 y una dureza que oscila de aproximadamente 4 a aproximadamente 5 sobre la escala Mohs.

En una modalidad el HDWM comprende wolframita, el cual es un mineral tungstato que se presenta naturalmente. La wolframita tiene la fórmula química (Fe,Mn)W04, y es un tungstato de hiero y manganeso que es una combinación de ferberita (Fe2+)W04 y hubnerita (Mn2+)W04. La wolframita tiene una SG que oscila de aproximadamente 7.0 a aproximadamente 7.5 y una dureza que oscila de aproximadamente 4 a aproximadamente 4.5 sobre la escala Mohs.

En una modalidad, el HDWM comprende metal de tungsteno en la forma de polvo, el cual se describe con el símbolo químico W, y el número atómico 74, y se encuentra naturalmente en combinación con otros elementos. Por ejemplo, el tungsteno metálico puede encontrarse en minerales, tales como scheelita y wolframita, de los cuales puede aislarse y purificarse usando las metodologías apropiadas. El tungsteno metálico en polvo tiene una SG de aproximadamente 19.25 y una dureza de aproximadamente 7.5 sobre la escala Mohs.

Las impurezas típicas para los materiales que contienen tungsteno incluyen casiterita, topacio, fluorita, apatita, turmalina, cuarzo, andrádita, diopsida, vesuvianita, tremolita, bismuto, pirita, galena, esfalerita, arsenopirita, molibdeno y elementos de tierras raras que comprenden praseodimio, neodimio y similares. Como puede entenderse por un experimentado en la téenica, la SG global del HDWM no se dictamina por las impurezas presentes en un HDWM que comprende materiales que contiene tungsteno. Alternativamente, las impurezas no están presentes en una cantidad suficiente para ser responsables de la SG global del HDWM. En una modalidad, los materiales que contienen tungsteno se tratan para reducir y/o eliminar una o más de estas impurezas.

En una modalidad, el HDWM comprende bismutinita, la cual es un mineral de bismuto que se presenta naturalmente. La bismutinita pura tiene la fórmula química Bi2S3 y también se conoce como sulfuro de bismuto. La bismutinita tiene una SG que oscila de aproximadamente 6.8 a aproximadamente 7.25 y una dureza que oscila de aproximadamente 2 a aproximadamente 2.5 sobre la escala Mohs.

En una modalidad, el HDWM comprende bismita, la cual es un mineral de bismuto que se presenta naturalmente. La bismita pura la fórmula química BÍ2O3 y también se conoce como trióxido de bismuto. La bismita tiene una SG que oscila de aproximadamente 8.5 a aproximadamente 9.5 y una dureza que oscila de aproximadamente 4 a aproximadamente 5 sobre la escala Mohs.

En una modalidad, el HDWM comprende metal de bismuto en la forma de polvo, el cual se describe con el símbolo químico Bi, y el número atómico 73, y es un mineral que se presenta naturalmente. El polvo de metal de bismuto tiene una SG de aproximadamente 9.78 y una dureza que oscila de aproximadamente 2 a aproximadamente 2.5 sobre la escala Mohs. El polvo de metal de bismuto comercialmente disponible se extrae usualmente del bismuto nativo, pero es de hecho un subproducto del minado y refinado de otros metales, tales como plomo, cobre, estaño, plata y oro.

Las impurezas típicas para los materiales que contienen bismuto incluyen aiquinita, arsenopirita, estanita, galena, pirita, calcopirita, turmalina, wolframita, casiterita, cuarzo y antimonio. Como puede entenderse por un experimentado en la téenica, la SG global del HDWM no se dictamina por las impurezas presentes en un HDWM que comprende materiales que contienen bismuto. Alternativamente, las impurezas no están presentes en una cantidad suficiente para ser responsables para la SG global del HDWM. En una modalidad, los materiales que contienen bismuto se tratan para reducir y/o eliminar una o más de estas impurezas.

En una modalidad, el HDWM comprende casiterita, la cual es un mineral de estaño que se presenta naturalmente. La casiterita pura tiene la fórmula química Sn02 y también se conoce como óxido de estaño (IV). La casiterita tiene una SG que oscila de aproximadamente 6.8 a aproximadamente 7.1 y una dureza que oscila de aproximadamente 6 a aproximadamente 7 sobre la escala Mohs.

En una modalidad, el HDWM comprende romarquita, la cual es un mineral de estaño que se presenta naturalmente. La romarquita pura tiene la fórmula química SnO y también se conoce como óxido de estaño (II). La romarquita tiene una SG de aproximadamente 6.4 y una dureza que oscila de aproximadamente 2 a aproximadamente 2.5 sobre la escala Mohs.

En una modalidad, el HDWM comprende estaño metálico, el cual se describe con el símbolo químico Sn, y el número atómico 50, y es un mineral que se presenta naturalmente. El estaño se encuentra comúnmente en dos formas alotrópicas, estaño a y estaño b. Como se usa en la presente, el término "estaño" se refiere al alótropo metálico de estaño b. El estaño metálico tiene una SG de aproximadamente 7.3 y una dureza de aproximadamente 2 sobre la escala Mohs. El estaño metálico comercialmente disponible usualmente no se extrae del estaño nativo, sino que es un producto de la refinación de otros minerales, tal como casiterita.

Las impurezas típicas para los materiales que contienen estaño incluyen cuarzo, pegmatitas, granito, turmalina, topacio, fluorita, calcita, apatita, wolframita, molibdenita, herzenbergita, arsenopirita, bismuto, antimonio y plata. Como puede entenderse por un experimentado en la téenica, la SG global del HDWM no se dictamina por las impurezas presentes en un HDWM que comprende materiales que contienen estaño. Alternativamente, las impurezas no están presentes en una cantidad suficiente para ser responsables de la SG global del HDWM. En una modalidad, los materiales que contienen estaño se tratan para reducir y/o eliminar una o más de estas impurezas .

En una modalidad, los HWDMs del tipo descrito previamente en la presente, están comercialmente disponibles en la forma sólida y/o pulverizada y pueden caracterizarse por una distribución de tamaño de partícula que pasa a través de un tamiz de malla 200 (75 micrómetros). El tamaño de malla se refiere al número de aberturas por pulgada lineal (por ejemplo, malla 200) a través del cual las partículas pasan. De esta manera, las partículas caracterizadas por un tamaño de partícula de malla 200, son capaces de pasar a través de un tamiz que tiene una abertura de aproximadamente 75 micrómetros, es decir, todas las partículas que tienen como la dimensión más larqa 75 micrómetros o menos pasan a través de las aberturas del tamiz. Alternativamente, en una modalidad, el HDWM puede caracterizarse por una distribución de tamaño de partícula que oscila de aproximadamente 300 micrómetros (es decir, malla 50) a aproximadamente menos de aproximadamente 3 micrómetros, alternativamente de aproximadamente 75 micrómetros (es decir, malla 200) a aproximadamente 20 micrómetros (es decir, malla 635) . Alternativamente, en otra modalidad, el HDWM puede caracterizarse por un tamaño de partícula que oscila de aproximadamente 20 micrómetros a aproximadamente 0.001 micrómetros, alternativamente de aproximadamente 5 micrómetros a aproximadamente 0.01 micrómetros, o alternativamente, de aproximadamente 3 micrómetros a aproximadamente 0.1 micrómetros, y tales partículas de sub-20 micrómetros pueden ser benéficas en algunos casos, por ejemplo, que tienen menos tendencia a sedimentar en el fluido de perforación. En una modalidad, los HDWMs se dimensionan de modo que las partículas de HDWM pasarían a través del equipo de control de sólidos sobre un aparejo de perforación (por ejemplo, tamices de malla 200) que se usan típicamente para remover sólidos grandes, tal como corte de perforación, mientras que se permite que permanezcan suspendidas partículas más pequeñas en el fluido de perforación, lo que puede ser benéfico para impartir algunas propiedades deseadas al fluido.

Un agente ponderal que comprende un HDWM del tipo descrito en la presente, puede incluirse en cualquier WTF que emplea convencionalmente materiales ponderales, tales como suspensiones de cemento, fluidos de perforación de pozos de perforación, fluidos de terminación, y similares.

En una modalidad, el WTF comprende una suspensión de cemento. Las suspensiones de cemento apropiadas para el uso en las operaciones de mantenimiento de pozos de perforación, comprenden típicamente un material cementoso, un fluido acuoso, un material ponderal y cualquiera de los aditivos que pueden ser necesarios para modular las propiedades de la suspensión de cemento.

En una modalidad, el material cementoso comprende un aglomerante de cemento hidráulico. El término "aglomerante de cemento hidráulico", como se usa en la presente, se refiere a una sustancia que fragua y endurece independientemente y puede unir a otros materiales entre sí. Ejemplos de tales aglomerantes de cemento hidráulico incluyen mezclas de cemento Portland, cementos de cal Pozzolan, cementos de escoria, cementos de aluminato de calcio, cementos naturales, cementos de geopolímero, cementos microfinos y cementos de tipo de peso ligero de molienda fina. Posteriormente, la descripción hará referencia a suspensiones de cemento o composiciones de cemento que comprenden un aglomerante de cemento hidráulico, aunque se entenderá que también se contemplan las composiciones de cemento que comprenden otros tipos de materiales cementosos. El material cementoso puede estar presente en la suspensión de cemento en una cantidad que oscila de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 90% en peso, alternativamente, de aproximadamente 15% en peso a aproximadamente 80% en peso, o alternativamente de aproximadamente 20% en peso a aproximadamente 75% en peso, con base en la masa del aglomerante de cemento hidráulico en la suspensión total.

Puede usarse cualquier fluido acuoso apropiado en la preparación de la suspensión de cemento. Como se usa en la presente, la frase "fluido acuoso" se entiende que incluye agua dulce, agua salada, agua de mar o salmuera. El fluido acuoso está presente en la suspensión de cemento en una cantidad suficiente para formar una suspensión que puede bombearse en el fondo de la perforación. Las concentraciones típicas del fluido acuoso presente en la suspensión de cemento pueden oscilar de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 300% en peso de cemento, alternativamente de aproximadamente 20% en peso a aproximadamente 150% en peso o alternativamente de aproximadamente 30% en peso a aproximadamente 100% en peso. En una modalidad, la cantidad de agua y la cantidad de material cementoso pueden seleccionarse para proporcionar características deseadas del usuario final, tales como dureza del cemento, tiempo de sedimentación, viscosidad de bombeo, tiempo de bombeo, y similares.

La cantidad de HDWM usada en una suspensión de cemento es cualquier cantidad efectiva para producir las características de usuario y/o proceso deseadas para la suspensión de cemento, tal como densidad. En una modalidad, el HDWM puede estar presente en la suspensión de cemento en cantidades que oscilan de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 150% en peso de cemento, alternativamente de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 125% en peso, o alternativamente de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 100% en peso. En una modalidad, la densidad de una suspensión de cemento puede ser mayor de aproximadamente 16 libras por galón (ppg) 1.92 kg/L), alternativamente, mayor de aproximadamente 18 ppg (2.16 kg/L) o alternativamente mayor de aproximadamente 20 ppg (2.40 kg/L) . La densidad de un material que puede comprender un WTF se define como la relación entre su masa y unidad de volumen.

La densidad puede determinarse de forma práctica midiendo la masa de un volumen predeterminado de material y dividiendo la masa por el volumen, en donde la masa y el volumen se han medido bajo las mismas condiciones de presión y temperatura. A menos que se especifique lo contrario, los valores de la densidad se dan para las mediciones tomadas a presión atmosférica (1.013 xlO5 Pa) y una temperatura de 20°C, y se expresan en ppg. La masa y el volumen pueden medirse por un experimentado ordinario en la téenica usando un balance de lodo o en un densitómetro automatizado en linea.

La cantidad de HDWM presente en la suspensión de cemento o cualquier WTF se basa en el uso de los HDWMs comercialmente disponibles del tipo descrito en la presente, los cuales contienen típicamente alguna cantidad de impurezas.

En una modalidad, el WTF comprende un fluido de perforación también conocido como un lodo de perforación. En una modalidad, el fluido de perforación comprende un lodo a base de agua, un lodo a base de aceite, una emulsión o una emulsión invertida.

En una modalidad, el WTF es un lodo a base de agua (WBM). Como se usa en la presente, un WBM incluye fluidos que están comprendidos sustancialmente de fluidos y/o emulsiones acuosas, en donde la fase continua es un fluido acuoso. Los WBMs también pueden comprender un agente ponderal, y típicamente, contienen además arcillas o polímeros orgánicos y otros aditivos conforme sea necesario, para modificar las propiedades del fluido para satisfacer alguna necesidad del usuario y/o proceso. En algunas modalidades, la cantidad de fluido acuoso presente en el WTF (por ejemplo, fluido de perforación) se maximiza con relación a los componentes restantes del WTF, con la cantidad mínima de los componentes restantes seleccionados e incorporados, de modo que el WTF tiene las propiedades requeridas necesarias para un tratamiento de pozo de perforación dado.

El fluido acuoso usado para preparar el WBM puede ser agua dulce, agua de mar o salmuera. En una modalidad, la salmuera incluye cualquiera de las soluciones salinas acuosas para el uso en las operaciones del campo del petróleo. En una modalidad, el fluido acuoso está presente en el WBM en cantidades que oscilan de aproximadamente 60% a aproximadamente 99%, alternativamente de aproximadamente 70% a aproximadamente 98%, o alternativamente de aproximadamente 75% a aproximadamente 95% con base en el volumen del WBM.

En una modalidad, el WBM es un fluido de perforación en emulsión que comprende un fluido no acuoso (fase discontinua) dispersa en una fase acuosa (fase continua). El fluido no acuoso puede comprender fluidos oleaginosos del tipo descrito en la presente. La fase acuosa puede comprender cualquiera de los fluidos acuosos descritos previamente en la presente, tales como agua dulce o agua salada. Tales fluidos acuosos pueden estar presentes en un fluido de perforación en emulsión en una cantidad que oscila de aproximadamente 50% a aproximadamente 99%, alternativamente de aproximadamente 70% a aproximadamente 95%, o alternativamente de aproximadamente 75% a aproximadamente 95%, mientras que los fluidos no acuosos pueden estar presentes en una cantidad que oscila de aproximadamente 1% a aproximadamente 50%, alternativamente de aproximadamente 5% a aproximadamente 30%, o alternativamente de aproximadamente 5% a aproximadamente 25%, con base en el volumen de la fase liquida.

La cantidad del HDWM usado en el WBM (por ejemplo, acuoso, emulsión) es cualquier cantidad efectiva para producir las características del usuario y/o proceso deseadas para el lodo de perforación, tal como densidad. En una modalidad, el HDWM puede estar presente en el WBM en una cantidad de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 80% en peso, alternativamente de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 75% en peso, o alternativamente de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 70% en peso, con base en la masa total del WBM. El WBM resultante puede tener una densidad mayor de aproximadamente 8.3 ppg (1 kg/L), alternativamente mayor de aproximadamente 9 ppg (1.08 kg/L), o alternativamente mayor de aproximadamente 10 ppg (1.20 kg/L).

En una modalidad, el WTF comprende un lodo a base de aceite (OBM). El OBM puede incluir fluidos que están comprendidos completa o sustancialmente de fluidos no acuosos y/o emulsione invertidas, en donde la fase continua es un fluido no acuoso. Los OBMs también pueden comprender un agente de ponderación, y típicamente, además contienen arcillas o polímeros orgánicos y otros aditivos, conforme sea necesario, para modificar las propiedades del fluido para satisfacer alguna necesidad del usuario y/o proceso.

En varias modalidades, los fluidos no acuosos contenidos dentro del OBM comprenden uno o más hidrocarburos líquidos, uno o más químicos orgánicos insolubles en agua, o combinaciones de los mismos. El fluido no acuoso, por ejemplo, puede comprender combustible diesel, aceite mineral, una d efina, un éster orgánico, un fluido sintético, d efinas, queroseno, fueloil, parafinas lineales o ramificadas, acétales, mezclas de petróleo crudo o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el fluido no acuoso es un hidrocarburo sintético. Ejemplos de los hidrocarburos sintéticos apropiados para el uso en esta descripción incluyen, sin limitación, a-olefinas lineales, polialfaolefinas (no hidrogenadas o hidrogenadas), olefinas internas, ésteres o combinaciones de los mismos. Los fluidos no acuosos pueden estar presentes en una cantidad de aproximadamente 50% a aproximadamente 99%, alternativamente de aproximadamente 70% a aproximadamente 95%, o alternativamente de aproximadamente 75% a aproximadamente 95%, con base en el volumen de OBM.

En una modalidad, el OBM comprende menos de aproximadamente 10% de fluidos acuosos (por ejemplo, agua) por peso total del OBM, alternativamente menos de aproximadamente 5% de fluidos acuosos, alternativamente, menos de aproximadamente 1% de fluidos acuosos, alternativamente menos de aproximadamente 0.1% de fluidos acuosos, alternativamente el OBM está sustancialmente libre de fluidos acuosos.

En una modalidad, el OBM es un fluido de perforación de emulsión invertida, que comprende un fluido acuoso (fase discontinua) disperso en una fase no acuosa (fase continua). El fluido acuoso puede comprender cualquiera de los fluidos acuosos descritos previamente en la presente, tales como agua dulce o agua salada. La fase no acuosa puede comprender fluidos oleaginosos del tipo descrito previamente en la presente. Tales fluidos no acuosos pueden estar presentes en un fluido de perforación de emulsión invertida en una cantidad que oscila de aproximadamente 50% a aproximadamente 99%, alternativamente de aproximadamente 70% a aproximadamente 95%, o alternativamente de aproximadamente 75% a aproximadamente 95%, mientras que los fluidos acuosos pueden estar presentes en una cantidad que oscila de 5 aproximadamente 1% a aproximadamente 50%, alternativamente de aproximadamente 5% a aproximadamente 40%, o alternativamente de aproximadamente 10% a aproximadamente 30% con base en el volumen de la fase liquida.

La cantidad de HDWM usada en un OBM (por ejemplo, 0 emulsión invertida, no acuosa) es cualquier cantidad efectiva para producir las características de usuario y/o proceso deseadas para el lodo de perforación, tal como densidad. En una modalidad, el HDWM puede estar presente en el OBM en una cantidad de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 80% 5 en peso, alternativamente de aproximadamente 5% a aproximadamente 75% en peso, o alternativamente de aproximadamente 75% en peso a aproximadamente 95% en peso, con base en el peso total del OBM. El OBM resultante que comprende un HDWM del tipo descrito en la presente, puede 0 tener una densidad mayor de aproximadamente 8 ppg (0.96 ’ kg/L), alternativamente mayor de aproximadamente 9 ppg (1.08 kg/L), o alternativamente mayor de aproximadamente 10 ppg (1.20 kg/L).

En algunas modalidades, el WTF puede comprender aditivos como se consideren apropiados por una persona experimentada en la téenica, para mejorar las propiedades del fluido. Estos aditivos pueden variar dependiendo del uso destinado del fluido en el pozo de perforación. En una modalidad, el WTF es una suspensión de cemento del tipo descrito en la presente y puede incluir aditivos, tales como agentes de ponderación, agentes de pérdida de fluido, fibras de vidrio, fibras de carbono, cuentas de vidrio huecas, cuentas de cerámica, agentes de suspensión, agentes de acondicionamiento, retardantes, dispersantes, suavizantes de agua, inhibidores de oxidación y corrosión, bactericidas, adelgazantes, y similares. En una modalidad, el WTF es un fluido de perforación del tipo descrito en la presente y puede incluir arcillas, polímeros orgánicos, viscosificantes, inhibidores de escala, aditivos de pérdida de fluido, reductores de fricción, adelgazantes, dispersantes, agentes de estabilidad de temperatura, aditivos de control de pH, reductores de calcio, materiales de control de esquisto, emulsificantes, surfactantes, bactericidas, desespumantes, y similares. Estos aditivos pueden incluirse de manera simple o en combinación. Los métodos para introducir estos aditivos y sus cantidades efectivas son conocidos por un experimentado en la técnica.

En una modalidad, el uso de un HDWM del tipo descrito puede permitir que la densidad de la suspensión de cemento alcance valores mayores de aproximadamente 16.5 ppg (1.98 kg/L), alternativamente mayor de aproximadamente 20 ppg (2.40 kg/L), o alternativamente mayor de aproximadamente 22 ppg (2.64 kg/L). Estas suspensiones pueden caracterizarse además por contener una mayor cantidad de aglomerante de cemento hidráulico cuando se compara con una suspensión de cemento de densidad similar que carece de un HDWM del tipo descrito en la presente. Como se entenderá por un experimentado en la téenica, con la ayuda de esta descripción, para aumentar la densidad de la suspensión de cemento, se agregan agentes de ponderación a la composición. Convencionalmente, la adición de los agentes de ponderación se compensa mediante la remoción de alguna cantidad del aglomerante de cemento hidráulico y/o agua. De esta manera, conforme aumenta la densidad deseada para alguna meta del usuario y/o proceso, las suspensiones de cemento que comprenden los agentes ponderales convencionales, tendrán una reducción concomitante en la cantidad de aglomerante de cemento hidráulico y/o agua presente. La reducción en la cantidad de aglomerante de cemento hidráulico presente en la suspensión de cemento puede impactar negativamente las operaciones de mantenimiento del pozo de perforación en una variedad de maneras, tales como haciendo un reto controlar el tiempo de espesamiento (tiempo de sedimentación) de la suspensión de cemento, impactando negativamente las propiedades reológicas de la suspensión de cemento, y/o disminuyendo el esfuerzo de compresión del cemento. Conforme aumenta la concentración de los sólidos, el control de las propiedades del fluido, (es decir, suspensión de cemento) también llega a ser un reto. Las suspensiones de cemento que comprenden un HDWM del tipo descrito en la presente, pueden requerir menores cantidades de agentes de ponderación y, en consecuencia pueden tener un aumento en aglomerante de cemento hidráulico y/o contenido de agua comparado con las suspensiones de cemento de densidades similares preparadas en ausencia de un HDWM del tipo descrito en la presente, tal como, por ejemplo, un cemento que tiene la misma densidad y todos los otros componentes idénticos, con la excepción de que el material de ponderación comprende hematita o barita.

En una modalidad, una suspensión de cemento que comprende un HDWM del tipo descrito en la presente, puede tener un contenido de aglomerante de cemento hidráulico que es mayor de aproximadamente 1%, alternativamente mayor de aproximadamente 5%, o alternativamente mayor de aproximadamente 10%, cuando se compara con una composición de suspensión de cemento de densidad similar que carece de un HDWM del tipo descrito en la presente o que comprende un agente de ponderación convencional. En algunas modalidades, la cantidad de aglomerante de cemento hidráulico presente en la composición de cemento que comprende un HDWM del tipo descrito en la presente, es mayor que la de un cemento bastante similar que tiene una densidad idéntica.

En un lodo de perforación que usa los agentes de ponderación convencionales, tal como barita o ilmenita, mientras que puede haber densidades alcanzables para los lodos de perforación de aproximadamente 22 ppg (2.64 kg/L), como un asunto práctico, las densidades iguales que o mayores de aproximadamente 19 ppg (2.28 kg/L) son difíciles de alcanzar y mantener. Conforme aumenta la concentración de los sólidos, llega a ser más y más difícil controlar las propiedades del fluido, (es decir, el fluido de perforación). En una modalidad, el uso de un HDWM puede permitir que la densidad del lodo de perforación alcance valores iguales que o mayores de aproximadamente 19, 20, 21, 22, 23 ó 24 ppg (2.28, 2.40, 2.52, 2.76 ó 2.88 kg/L).

Un problema asociado con el uso en los lodos de perforación de los agentes de ponderación convencionales, tales como hematita e ilmenita es su abrasividad. Para los propósitos de esta descripción, la abrasividad es directamente proporcional a la dureza del material sobre la escala Mohs, es decir, a menor suavidad del material, menos abrasivo es. En una modalidad, los HDWMs descritos en la presente tienen una dureza Mohs menor que la de un agente ponderal convencional, tal como hematita e/o ilmenita, y como resultado, el lodo de perforación puede exhibir una abrasividad reducida. La reducción en la abrasividad del fluido de perforación puede reducir la cantidad de desgaste ejercido sobre el equipo de mantenimiento del campo de petróleo por el fluido de perforación, por ejemplo, puede reducir el desgaste sobre la barrena de perforación.

En una modalidad, los HDWMs con tamaños de partícula menores de aproximadamente 20 micrómetros, pueden usarse ventajosamente en algunas aplicaciones de fluido de perforación. Sin desear limitarse por la teoría, las partículas extremadamente pequeñas (es decir, en el intervalo de décimos de micrómetros y nanómetros) tienen una menor tendencia a sedimentar en un fluido cuando se comparan con partículas de tamaño más grande (por ejemplo, mayor que aproximadamente 20 micrómetros). En una modalidad, los HDWMs apropiados para tales aplicaciones comprenden tamaños de partícula que oscilan de aproximadamente 1 nm a aproximadamente 20 micrómetros, alternativamente de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 10 micrómetros, o alternativamente de aproximadamente 100 nm a aproximadamente 1 micrómetro.

Como se describió previamente en la presente, el uso de los HDWMs del tipo descrito en la presente, resulta en que se use menos agente ponderal para alcanzar alguna densidad de usuario y/o proceso deseada. En algunas modalidades, el uso de menores cantidades de un agente ponderal proporciona al operador la capacidad de suplementar el WTF (por ejemplo, OBM, suspensión de cemento, WBM) con cantidades aumentadas de los materiales componentes o con la inclusión de diferentes componentes, conforme sea necesario, para satisfacer algún objetivo del usuario y/o proceso. Por ejemplo, un WBM que comprende un HWDM del tipo descrito en la presente, puede formularse para tener un contenido de fluido acuoso (por ejemplo agua) que se aumenta en más de aproximadamente 2.5% en peso cuando se compara con un WBM de densidad similar que carece de un HDWM del tipo descrito en la presente, alternativamente, mayor de aproximadamente 5% en peso, alternativamente mayor de aproximadamente 10% en peso, alternativamente mayor de aproximadamente 15% en peso o alternativamente mayor de aproximadamente 20% en peso. Alternativamente, el aumento descrito en el contenido de fluido acuoso puede observarse para un WBM del tipo descrito, cuando se compara con un WBM que tiene una composición y densidad idéntica con la excepción de que el material ponderal no es un HDWM del tipo descrito en la presente.

En otra modalidad, un OBM que comprende un HWDM del tipo descrito en la presente, puede formularse para tener un contenido de fluido no acuoso que se aumenta en más de aproximadamente 1% en peso, alternativamente mayor de aproximadamente 5% en peso, alternativamente mayor de aproximadamente 50% en peso o alternativamente mayor de aproximadamente 100% en peso, cuando se compara con un OBM de densidad similar que carece de un HDWM del tipo descrito en la presente. Alternativamente, el aumento descrito en el contenido de fluido no acuoso puede observarse para un OBM del tipo descrito en la presente, cuando se compara con un OBM que tiene una composición y densidad idéntica, con la excepción de que el material ponderal no es un HDWM del tipo descrito en la presente.

En algunas modalidades, aumentos similares en la cantidad de fluido acuoso para un WBM o fluido no acuoso para un OBM se observan en los WTFs que comprenden un HDWM del tipo descrito en la presente, cuando se compara con una composición bastante similar de densidad idéntica que comprende un agente ponderal convencional. Los agentes ponderales convencionales de la presente se refieren a los agentes ponderales empleados de manera rutinaria en los WTFs e incluyen barita, hematita, ilmenita, carbonatos, tales como carbonatos de calcio y dolomita, y similares.

Los HDWMs del tipo descrito en la presente emplean ventajosamente una cantidad menor de agente ponderal para alcanzar una densidad similar, cuando se comparan con un agente ponderal convencional. Como se entenderá por un experimentado en la téenica con la ayuda de esta descripción, el grado de la reducción observada en la cantidad del agente de ponderación usado cuando se emplea un HDWM del tipo descrito en la presente, dependerá de la naturaleza del agente de ponderación que se usó previamente. En una modalidad, un HDWM del tipo descrito en la presente puede proporcionar una reducción en la cantidad de material de ponderación usado para alcanzar la misma densidad de WTF, que oscila de aproximadamente 1% a aproximadamente 75%, alternativamente de aproximadamente 3% a aproximadamente 50% o alternativamente de aproximadamente 5% a aproximadamente 25% cuando se compara con el uso de un agente de ponderación convencional.

Sin desear limitarse por la teoría, las reducciones en la cantidad de material de ponderación requerida para alcanzar alguna densidad deseada del usuario y/o proceso, pueden permitirse la inclusión de una cantidad aumentada de otros materiales en el WTF, que mejoran las propiedades mecánicas y/o físicas del WTF. En una modalidad, el WTF que comprende un HDWM del tipo descrito en la presente, exhibe características reológicas mejoradas cuando se compara con un WTF bastante similar de densidad idéntica o similar que carece de un HDWM del tipo descrito en la presente.

En una modalidad, el WTF es un fluido de perforación (por ejemplo OBM), que comprende un HDWM del tipo descrito en la presente. En tales modalidades, el WTF puede caracterizarse por una viscosidad plástica reducida; un punto de cedencia reducido; y una resistencia de gel reducida a 10 segundos: resistencia de gel a 10 minutos, cuando se compara con los valores obtenidos con un WTF bastante similar que comprende un material de ponderación convencional. La viscosidad plástica (PV) es una propiedad de flujo absoluta que indica la resistencia al flujo de ciertos tipos de fluidos y es una medida del esfuerzo cortante, mientras que el punto de cedencia (YP) se refiere a la resistencia del fluido de perforación al flujo inicial, o representa el esfuerzo requerido para iniciar el movimiento del fluido. Prácticamente, el YP se relaciona con la fuerza de atracción entre las partículas coloidales en el lodo de perforación. La resistencia del gel es una medición estática en la que la medición se determina después de que los fluidos han sido estáticos durante un intervalo de tiempo definido. Durante este tiempo, se alcanza un equilibrio dinámico basado en las interacciones interfaciales difusionales, el cual también determina la estabilidad del fluido o la capacidad para suspender los cortes. La viscosidad plástica, el punto de cedencia y la resistencia del gel pueden determinarse por análisis reométrico Fann 35.

En una modalidad, el WTF comprende un HDWM del tipo descrito en la presente, el cual podría usarse en cualquier operación del campo del petróleo apropiada. En particular, el WTF que comprende el HDWM del tipo descrito en la presente puede introducirse en un pozo de perforación y usarse para dan mantenimiento al pozo de perforación de acuerdo con los procedimientos apropiados.

Por ejemplo, cuando el uso destinado del WTF es una suspensión de cemento, la suspensión de cemento puede adicionarse al pozo de perforación para asegurar la carcasa alrededor del ánulo o asegurar una carcasa dentro de una carcasa más grande. Alternativamente, las suspensiones de cemento pueden usarse para taponar ciertas características en la formación del fondo de la perforación, tales como sellar la formación para prevenir la pérdida del fluido de perforación. Alternativamente, la suspensión de cemento puede usarse en la cementación por exprimido para consolidar las estructuras de cemento ya existentes en el pozo de perforación. La suspensión de cemento puede exhibir propiedades particulares, tales como alta capacidad de bombeo que permitiría viajar a lo largo de las distancias a través del ánulo. Una vez que la suspensión de cemento se introduce en el pozo de perforación a la profundidad/distancia deseada, el cemento puede fraguarse y endurecerse de modo que puede superar las condiciones de presión del fondo de la perforación para las operaciones de mantenimiento del campo del petróleo subsecuentes.

En una modalidad, la suspensión de cemento que comprende el HDWM se prepara en el sitio del pozo. Por ejemplo, el HDWM puede mezclarse con los otros componentes de la suspensión de cemento y luego bombearse al fondo de la perforación.

En una modalidad, el uso destinado del WTF es como un fluido de perforación (por ejemplo, OBM) el cual podría usarse en cualquier operación del campo del petróleo apropiada. En particular, el fluido de perforación que comprende un HDWM del tipo descrito en la presente, puede desplazarse en un pozo de perforación y usarse para dar mantenimiento al pozo de perforación con los procedimientos apropiados. Por ejemplo, el fluido de perforación puede circularse a través de un vástago de perforación hueco o un resorte de perforación y sacarse a través de una barrena de perforación anexada al mismo, mientras que se gira el vástago de perforación para, de esta manera, perforar el pozo de perforación. El fluido de perforación fluirá hacia la superficie para llevar los cortes de perforación hacia la superficie, y depositar una torta de filtrado en las paredes del pozo de perforación. El espesor de la torta de filtrado será dependiente de la naturaleza de la formación y los componentes del fluido de perforación. El HDWM puede incluirse en el fluido de perforación antes de que el fluido sea colocado en el fondo de la perforación en una modalidad de una sola corriente. Alternativamente, el HDWM puede mezclarse con los otros componentes del fluido de perforación durante la colocación en el pozo de perforación, por ejemplo, en un proceso de dos corrientes, en donde una corriente comprende el HDWM y una segunda corriente comprende los otros componentes del fluido de perforación. En una modalidad, el fluido de perforación que comprende el HDWM se prepara en el sitio del pozo. Por ejemplo, el HDWM puede mezclarse con los otros componentes del fluido de perforación y luego colocarse en el fondo de la perforación. Alternativamente, el fluido de perforación que comprende el HDWM se prepara fuera del sitio y se transporta al sitio de uso antes de colocarse en el fondo de la perforación.

Las siguientes son modalidades adicionales de los conceptos descritos en la presente.

Una primera modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación que comprende uno o más materiales de ponderación de alta densidad seleccionados del grupo que consiste de materiales que contienen tungsteno, materiales que contienen bismuto y materiales que contienen estaño.

Una segunda modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación de la primera modalidad, que comprende uno o más materiales que contienen tungsteno seleccionados del grupo que consiste de tungsteno metálico, scheelita, wolfra ita y cuproscheelita.

Una tercera modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación de la primera o la segunda modalidad, que comprende uno o más materiales que contienen bismuto seleccionados del grupo que consiste de bismuto metálico, bismutinita y bismita.

Una cuarta modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación de una de la primera a la tercera modalidades, que comprende uno o más materiales que contienen estaño, seleccionados del grupo que consiste de estaño metálico, casiterita y romarquita.

Una quinta modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación de una de la primera o la cuarta modalidades, en donde el fluido de tratamiento se formula como un fluido de perforación o una composición de sellado fraguable.

Una quinta modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación de la quinta modalidad, en donde el fluido de tratamiento del pozo de perforación se formula como un fluido de perforación que comprende (i) uno o más líquidos seleccionados del grupo que consiste de un líquido acuoso y un líquido oleaginoso y (ii) una cantidad efectiva de un material de ponderación de alta densidad, de modo que el fluido de tratamiento del pozo de perforación tiene una densidad mayor de aproximadamente 9 ppg (1.08 kg/L).

Una séptima modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación de una sexta modalidad, en donde el fluido de tratamiento es un lodo de perforación a base de agua o un lodo de perforación a base de aceite.

Una octava modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación de cualquiera de la primera a la séptima modalidades, en donde el material de ponderación de alta densidad está presente en una cantidad de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 80% en peso, con base en el peso total del fluido de tratamiento.

Una novena modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación formulado como una composición de sellado fraguadle que comprende (i) una cantidad efectiva de un aglomerante de cemento hidráulico para formar una composición fraguadle, (ii) una cantidad efectiva de un fluido acuoso para formar una suspensión que se puede bombear y (iii) una cantidad efectiva de uno o más materiales de ponderación de alta densidad, de modo que la suspensión tiene una densidad mayor que aproximadamente 16.5 ppg (1.98 kg/L), en donde uno o más materiales de ponderación de alta densidad se seleccionan del grupo que consiste de materiales que contienen tungsteno, materiales que contienen bismuto y materiales que contienen estaño.

Una décima modalidad, la cual es un fluido de tratamiento del pozo de perforación de la novena modalidad, que comprende uno o más aglomerantes de cemento hidráulico seleccionados del grupo que consiste de mezclas de cemento Portland, cementos de cal Pozzolan, cementos de escoria, cementos de aluminato de calcio, cementos naturales, cementos de geopolimero, cementos microfinos y cementos de tipo de peso ligero de molienda fina.

Una undécima modalidad, la cual es el fluido de tratamiento del pozo de perforación de la novena o décima modalidad, en donde el material de ponderación de alta densidad comprende un material con una gravedad especifica mayor de aproximadamente 5.5.

Una décimo segunda modalidad, la cual es el fluido de tratamiento del pozo de perforación de la décima modalidad que comprende uno o más materiales que contienen tungsteno seleccionados del grupo que consiste de tungsteno metálico en la forma pulverizada y un óxido metálico de tungsteno.

Una décimo tercera modalidad, la cual es el fluido de tratamiento del pozo de perforación de la décimo segunda modalidad que comprende uno o más óxidos metálicos de tungsteno seleccionado del grupo que consiste de scheelita, wolframita y cuproscheelita.

Una décimo cuarta modalidad, la cual es el fluido de tratamiento del pozo de perforación de la décima modalidad, que comprende uno o más materiales que contienen bismuto seleccionados del grupo que consiste de bismuto metálico en la forma pulverizada, un óxido metálico de bismuto y un sulfuro metálico de bismuto.

Una décimo quinta modalidad, la cual es el fluido de tratamiento del pozo de perforación de la décima modalidad, que comprende uno o más materiales que contienen bismuto, seleccionados del grupo que consiste de bismutinita y bismita.

Una décimo sexta modalidad, la cual es el fluido de tratamiento del pozo de perforación de la décima modalidad que comprende uno o más materiales que contienen estaño, seleccionados del grupo que consiste de estaño metálico, un óxido metálico de estaño y un sulfuro metálico de estaño.

Una décimo séptima modalidad, la cual es el fluido de tratamiento del pozo de perforación de la décima modalidad que comprende uno o más materiales que contienen estaño, seleccionados del grupo que consiste de caseterita y romarquita.

Una décimo octava modalidad, la cual es el fluido de tratamiento del pozo de perforación de una de la primera a la décimo séptima modalidades, en donde el material de ponderación de alta densidad se caracteriza por una distribución de tamaño de partícula de igual que o menor de aproximadamente malla 200 (75 mm).

Una décimo novena modalidad, la cual es el fluido de tratamiento del pozo de perforación de una de la primera a la décimo octava modalidades, en donde el material de ponderación de alta densidad está presente en una cantidad de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 150% en peso, con base en el peso total del fluido de tratamiento del pozo de perforación.

Una vigésima modalidad la cual es un método que comprende colocar el fluido de tratamiento del pozo de perforación de cualquier reivindicación anterior en un pozo de perforación.

EJEMPLOS En general, habiéndose descrito la descripción, los siguientes ejemplos se dan como modalidades particulares de la descripción y para demostrar la práctica y ventajas de la misma. Se entiende que los ejemplos se dan a manera de ilustración y no se destinan para limitar la especificación o las reivindicaciones de cualquier manera.

EJEMPLO 1 Se investigó la cantidad y el volumen del agente de ponderación necesario para alcanzar una densidad WBM de 18 ppg (2.16 kg/L). Cada muestra contuvo agua, 10 libras por barril (lbs/bbl) (28.5 kg/m3) de bentonita, 1.5 lbs/bbl (4.3 kg/m3) de polímero DRISPAC, y 1 lbs/bbl (2.85 kg/m3) de desfloculante CF DESCO. El polímero DRISPAC es un modificador de viscosidad basado en un polímero de celulosa polianiónico y el desfloculante CF DESCO es un desfloculante a base de tanino libre de cromo, los cuales están comercialmente disponibles en Chevron Philips Chemical Company LP. Para cada tabla, los componentes de cada WBM se presentan junto con la densidad y la gravedad específica de cada componente. La cantidad de material necesario (peso en libras) por barril (bbl) de volumen blanco total final se da en cada tabla. Se calculó la cantidad de material (peso en libras) necesaria para preparar 1,000 barriles (bbls) (159 m3) de 18 ppg (2.16 kg/L) de WBM y también se presenta la cantidad de material (volumen en barriles) para alcanzar el volumen blanco y la densidad. La Tabla 1 proporciona los valores para un WBM usando barita como un material de ponderación, mientras que para las Tablas 2, 3 y 4, la barita se reemplaza con scheelita, wolfra ita y polvo metálico de tungsteno respectivamente. La scheelita, wolframita y polvo metálico de tungsteno se obtienen de las fuentes comerciales que procesan la mena ya sea por un proceso de gravedad o flotación de espuma .

En forma breve, durante la flotación de espuma, una mena mineral se mezcla/agita completamente purgando aire en una suspensión acuosa que contiene un surfactante, y la parte superior de la suspensión se decanta y colecta como el concentrado de flotación de espuma.

Tabla 1 Tabla 2 Tabla 3 Tabla 4 Los resultados indican que para alcanzar la misma densidad para 1,000 bbls (159 m3) de un WBM (es decir, 18 ppg (2.16 kg/L)), cuando se usa barita, el material ponderal se requirió en una cantidad de 522,181 lbs (236,857 kg) el cual tuvo un volumen de 352.20 bbls (56.0 m3). Sin embargo, cuando se usó un HDWM del tipo descrito en la presente, se requirió una cantidad reducida de material para alcanzar la misma densidad (18 ppg (2.16 kg/L)), resultando en una reducción significativa en la masa y el volumen del material ponderal usado en la preparación del WBM. Por ejemplo, cuando se usa scheelita como el material de ponderación, el WBM solamente requirió 484,199 lbs (219,629 kg) (243.64 bbls (38.7 m3)), mientras que el uso de wolframita y polvo metálico de tungsteno requirió 465,309 lbs (211,061 kg) (189.65 bbls (30.2 m3)) y 420,775 lbs (190,860 kg) (62.36 bbls (9.9 m3)) respectivamente. Bajo las mismas condiciones, cuando se sustituye un HDWM para la barita, el volumen de agua que podría usarse en el lodo de perforación se aumentó de 632.56 bbls (100.6 m3) en el caso de la barita a 741.12 bbls (117.8 m3) en el caso de la scheelita, a 795.11 bbls (126.4 m3) en el caso de la wolframita, y a 922.40 bbls (146.6 m3) en el caso del polvo metálico de tungsteno. Los resultados indican que el uso de un HDWM permite usar más agua por unidad de fluido de perforación, cuando se comparó con la barita, lo cual puede ser deseable en el diseño de una composición de lodo de perforación .

EJEMPLO 2 Se investigó la cantidad y el volumen del material de ponderación necesario para alcanzar una densidad de WBM de 12 ppg (1.144 kg/L). Específicamente, se compararon la barita y un HDWM que comprende ya sea scheelita, wolframita o polvo metálico de tungsteno. Para cada tabla, los componentes de cada WBM se presentan junto con la densidad y la gravedad específica de cada componente. La cantidad de peso de material en libras por bbl de volumen blanco total final se proporciona en cada tabla. Se calculó la cantidad de material, en libras, para preparar 1,000 barriles (bbls) (159 m3) de un W B de 12 ppg (1.44 kg/L) y también se presenta la cantidad de material, volumen en barriles, para alcanzar el volumen y la densidad blanco. La Tabla 5 proporciona la información para la preparación de 1,000 bbls (159 m3) de un WBM de 12 ppg (1.44 kg/L) usando barita como un material de ponderación, mientras que para las Tablas 6, 7 y 8, la barita se reemplaza con scheelita, wolframita y polvo metálico de tungsteno, respectivamente.

Tabla 5 Tabla 6 Tabla 7 Tabla 8 Los resultados indican que para alcanzar la misma densidad para 1,000 bbls (159 m3) de lodo de perforación (es decir, 12 ppg (1.44 kg/L)), cuando se usó barita, el material ponderal se requirió en una cantidad de 192,346 lbs (87,247 kg) el cual ocupó un volumen de 129.73 bbls (20.6 m3). Sin embargo, cuando se usó un HDWM del tipo descrito en la presente, se requirió una cantidad reducida de material de ponderación para alcanzar la misma densidad (12 ppg (1.44 kg/L)), resultando en una reducción significativa en la masa y el volumen del material de ponderación usado en la preparación del WBM. Por ejemplo, cuando se usa scheelita como el material de ponderación, se usaron 178,355 lbs (80,901 kg) (89.74 bbls (14.27 m3)), mientras que el uso de wolframita y polvo metálico de tungsteno requirió 171,397 lbs (69.86 bbls (11.10 m3)) y 154,993 lbs (22.97 bbls (3.65 m3)), respectivamente. Bajo las mismas condiciones, cuando se sustituye un HDWM del tipo descrito en la presente por barita, el volumen de agua que podría usarse para el lodo de perforación se aumentó de 855.03 bbls (135.94 m3) en el caso de la barita a 895.02 bbls (142.30 m3) en el caso del concentrado de scheelita, a 914.90 bbls (145.46 m3) en el caso de la wolframita, y a 961.79 bbls (152.91 m3) en el caso del polvo metálico de tungsteno. Los resultados presentados en la Tabla 2 indican que el uso de un HDWM del tipo descrito en la presente, permite usar más agua por unidad de fluido de perforación, cuando se comparó con la barita, lo cual puede ser deseable en el diseño de una composición de lodo de perforación.

EJEMPLO 3 Se investigó la reología de un WBM que comprende un HDWM del tipo descrito en la presente. Específicamente, se estudió el efecto de sustitución de la barita con scheelita sobre la reología del fluido de un WBM. Cada uno de los materiales de ponderación (es decir, barita y scheelita) se usaron para preparar WBMs que tienen una densidad de 12ppg (1.44 kg/L) ó 18 ppg (2.16 kg/L). Además, cada una de las cuatro muestras, designadas Muestras 1-4, contuvieron 10 g de bentonita con un volumen de 5.774 cc, 1 g de polímero DRISPAC con un volumen de 0.629 cc, y 1 g de desfloculante CF DESCO con un volumen de 0.625 cc. El volumen de agua y la masa del material de ponderación se calcularon para cada muestra y los resultados se muestran en la Tabla 9.

Tabla 9 *Se hacen comparaciones con la composición del fluido cuando se usa barita como un material de ponderación.

Las muestras 1 y 2 usaron barita como el material de ponderación, mientras que las muestras 3 y 4 usaron un HDWM del tipo descrito en la presente, scheelita. El uso de scheelita en lugar de barita condujo a un aumento de 4.71% en el volumen de agua que podria usarse en el WBM para el lodo de perforación de 12 ppg (1.44 kg/L) y 17.21% para el lodo de perforación de 18 ppg (2.16 kg/L). El uso de scheelita en lugar de barita también condujo a una disminución en la cantidad del material de ponderación requerido para alcanzar la densidad blanco (es decir, 12 ppg (1.44 kg/L) ó 18 ppg (2.16 kg/L)) de 7.29%, que correspondió a una disminución en el volumen del material de ponderación de 30.84%.

Se realizaron pruebas de reologia en las muestras 1-4 usando un viscosimetro Fann 35 (en la configuración de resorte de factor 2X para la muestra 2), bajo condiciones ambientales de presión y temperatura. Las muestras se probaron para su reologia inicial después del mezclado (Tabla 10) o después de haber envejecido durante 16 horas (Tabla 11). Ambas tablas 10 y 11 proporcionan las lecturas del viscosimetro Fann a 3, 4, 100, 200, 300 y 600 rpm, la viscosidad plástica (PV) cP y el punto de cedencia (YP) lbs/ft2 de las muestras.

Tabla 10 En donde Q es la deflexión dual del reómetro, es decir, la rotación de la oscilación.

Tabla 11 Los resultados demuestran que las propiedades del lodo de perforación, tales como PV (viscosidad plástica), cP, YP (punto de cedencia) lbs/100 ft2 (Pa) y geles (concentraciones de gel lbs/100 ft2 (Pa) a 10 segundos, y 10 minutos) disminuyó más bien notablemente ya que el material de ponderación se sustituyó de barita en las muestras 1 y 2 a scheelita en las muestras 3 y 4. La única excepción es el YP para la scheelita a 16 h para el lodo de perforación de 12 ppg (1.44 kg/L), en donde el valor es el mismo para la barita a 16 h para el lodo de perforación de la misma densidad. Además, los valores de PV y YP fueron muy estables después de envejecer durante 16 horas. Las concentraciones del gel fueron significativa y benéficamente menores en las muestras que contienen un HDWM del tipo descrito en la presente (es decir, muestras 3 y 4).

EJEMPLO 4 Se determinaron los efectos de la adición de un HDWM del tipo descrito en la presente sobre una suspensión de cemento. Específicamente, se estudió el efecto de la sustitución de hematita, con polvo metálico de tungsteno o scheelita sobre la reología de la suspensión de cemento. Se prepararon tres suspensiones de cemento, cada una con una densidad de 17.94 ppg (2.15 kg/L) y un volumen de suspensión total de 600 mL. La suspensión de cemento 1 (CS1) contuvo hematita como el material de ponderación, la suspensión de cemento 2 (CS2) contuvo polvo metálico de tungsteno como el HDWM, y la suspensión de cemento 3 (CS3) contuvo scheelita como el HDWM. Las suspensiones de cemento se prepararon a 73°F (22.8°C), temperatura a la cual la densidad del agua usada para los cálculos es de 8.3248 ppg (1.0 kg/L). El peso del cemento usado se ajustó para mantener el volumen de la suspensión de cemento a 600 mL. Se usó cemento de clase G en los tres casos. Además, las muestras contuvieron las cantidades indicadas de polvo DIACEL RPM y el aditivo dispersante de cemento líquido, el aditivo de la pérdida de fluido de cemento en polvo DIACEL FL, el aditivo retardante de cemento en polvo DIACEL HTR-100, polvo de DIACEL HTR-200 y/o aditivo antiespuma de cemento liquido DIACEL ATF. El aditivo dispersante de cemento liquido y en polvo DIACEL RPM es un aditivo dispersante de cemento, el aditivo de pérdida de fluido de cemento en polvo DIACEL FL es un aditivo de pérdida de fluido de cemento no retardante, aditivo retardante de cemento en polvo DIACEL HTR-100 y polvo de DIACEL HTR-200 son aditivos retardantes de cemento a alta temperatura, y el aditivo antiespuma de cemento liquido DIACEL ATF es un aditivo antiespuma de cemento liquido, todos los cuales están comercialmente disponibles en Chevron Philips Chemical Company LP. La cantidad de agua desionizada usada se calculó para las tres suspensiones de cemento como sigue: 7.245 gal/SK (galones por saco de cemento) (22.78% en peso) para CS1, 6.671 gal/SK (24.18% en peso) para CS2, y 6.671 gal/SK (22.67% en peso) para CS3. En todos los tres casos, el aditivo antiespuma de cemento liquido DIACEL ATF de aditivo liquido se usó a 0.05 gal/SK (0.16, 0.18 y 0.17% en peso para CS1, CS2, CS3 respectivamente), resultando en los fluidos totales usados por saco de cemento como sigue: 7.295 gal/SK para CS1, 6.721 gal/SK para CS2 y 6.721 gal/SK para CS3 (22.94, 24.36, 22.84% en peso para CS1, CS2 y CS3 respectivamente) . En los tres casos, el peso de un saco de cemento fue de 94 lbs/SK (42.6 kg). El rendimiento se calculó para las tres composiciones de suspensión de cemento como sigue : 1.97 ft3/SK (0.0558 m3/SK) para CS1, 1.71 ft3/SK (0.0484 m3/ SK) para CS2 y 1.83 ft3/SK (0.0518 m3/SK) para CS3.

Tabla 12 Tabla 13 Tabla 14 La cantidad de cada componente usado en la preparación de las suspensiones de cemento también se calcularon como el porcentaje en peso de cemento y los datos se exhiben en la Tabla 15 para CS1, en la Tabla 16 para CS2 y en la Tabla 17 para CS3.

Tabla 15 Tabla 16 Tabla 17 Los resultados indican que cuando el material ponderal, hematita, se sustituyó con un HDWM del tipo descrito en la presente, la cantidad de material ponderal necesario disminuyó de 70% en peso de cemento para la hematita a 54.1% en peso de cemento para la scheelita, y a 37.8% en peso de cemento para el polvo metálico de tungsteno. La cantidad de cemento incluida en la suspensión se aumentó de 458 g para CS1, el cual contuvo hematita como un material de ponderación a 528 g para CS2 y a 495 g para CS3, que contuvo polvo metálico de tungsteno y scheelita, respectivamente. Mientras que la cantidad de agua es prácticamente la misma para CS1 (293.85 g) y CS3 (292.45 g), el uso de polvo metálico de tungsteno que tiene una SG alta (19.25) también permitió un aumento de la cantidad de agua a 311.95 g, junto con el aumento en la masa. El uso de HDWMs del tipo descrito en la presente como los materiales de ponderación con una alta SG, permite que sea adicionado más cemento a la suspensión para alcanzar un volumen de suspensión igual con la misma densidad.

Las pruebas de reologia se realizaron en cada una de las tres suspensiones de cemento a 80°F (26.7°C) y los resultados se presentan en la Tabla 18. Las pruebas de reologia se realizaron usando un viscosimetro Fann 35, equipado con un resorte de torsión F2.

Tabla 18 Los resultados demuestran el mejoramiento en la reología de la suspensión, como se evidencia por la viscosidad •· - -·'·* plástica inferior cuandC^-^ ^tjaees^ gf^ ^^ l material ,d¾ ponderación convencional con el HDWM.

El tiempo de espesamiento para cada suspensión de cemento también se determinó usando un Consistómetro Bearden de alta presión/alta temperatura. En la presente, el tiempo de espesamiento se refiere a la duración que una suspensión de cemento permanece en un estado fluido y es capaz de bombearse. En todos los casos, el tiempo de espesamiento se determinó usando una temperatura estática de orificio de fundo (BHST) 445°F (230°C) y una temperatura de circulación de orificio de fondo (BHCT) de 356°F (180°C). La temperatura se aumentó de aproximadamente 80°F (26.7°C) a la BHCT (356°F) (180°C). La presión se aumentó de la temperatura inicial Pi = 750 psi (5,170 kPa) a la presión final Pf = 11,000 psi (75,842 kPa). El instrumento se programó para elevar la temperatura y la presión durante un periodo de 70 minutos. Los tiempos de espesamiento para cada una de las suspensiones de cemento se presentan en la Tabla 19 y se grafican en la Figura 1 para CS1, en la Figura 2 para CS2 y en la Figura 3 para CS3.

Tabla 19 BC(1) es la lectura de la viscosidad inicial. POD es el punto de salida y se refiere al tiempo en el que la lectura de la consistencia se observó que aumentaba bruscamente. Bc representa la Unidad de Consistencia Bearden, la cual es un parámetro adimensional·. Los resultados demuestran que los tiempos de espesamiento fueron mucho más largos para las suspensiones de cemento preparadas con un HDM del tipo descrito en la presente, como el material de ponderación (10 h 2 min para CS2 con base en el polvo metálico de tungsteno, y 9 h 45 min para CS3 con base en la scheelita) cuando se comparó con suspensiones de cemento que usan hematita como el material de ponderación (2 h 59 min para CS1). Estos resultados demuestran que el tiempo de espesamiento no se acortó adversamente. Los ejemplos muestran los efectos del agua adicional y la latitud de diseño adicional.

Sin una elaboración adicional, se cree que un experimentado en la téenica puede, usando la descripción en la presente, usar la presente invención a su grado más alto. Mientras que se han mostrado y descrito los aspectos inventivos preferidos, pueden hacerse modificaciones de la misma por un experimentado en la técnica sin apartarse del espíritu y las enseñanzas de la invención. Las modalidades y ejemplos descritos en la presente son sólo ejemplares, y no se pretende que sean limitantes. Muchas variaciones y modificaciones de la invención descrita en la presente son posibles y están dentro del alcance de la invención. Cuando se establezcan expresamente los intervalos o limitaciones numéricas, estos intervalos o limitaciones expresados deberían entenderse que incluyen intervalos o limitaciones iterativos de magnitud similar, que caen dentro de los intervalos o limitaciones establecidos expresamente (por ejemplo, de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 incluye 2, 3, 4,, etc., más de 0.10 incluye 0.11, 0.12, 0.13, etc.). El uso del término "opcionalmente" con respecto a cualquier elemento de una reivindicación, se entiende que significa que se requiere el elemento objetivo, o alternativamente, que no se requiere. Ambas alternativas están dentro del alcance de la reivindicación. El uso de términos más amplios, tales como comprende, incluye, que tiene, etc., deberían entenderse que proporcionan soporte para términos más estrechos, tales como que consiste de, que consiste esencialmente de, comprendido sustancialmente de, etc.

Por lo tanto, el alcance de la protección no se limita por la descripción establecida anteriormente, sino que se limita solamente por las siguientes reivindicaciones, incluyendo tal alcance todas las equivalentes del asunto relacionado de las reivindicaciones. Cada una de las reivindicaciones se incorpora en la especificación como una modalidad de la presente invención. De esta manera, las reivindicaciones son una descripción adicional y son una adición a las modalidades preferidas de la presente invención. Las descripciones de todas las patentes, solicitudes de patente y publicaciones citadas en la presente, se incorporan por referencia, al grado que proporcionan detalles ejemplares, de procedimiento y otros suplementarios a los establecidos en la presente.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Fluido de tratamiento de pozo de perforación, caracterizado porque comprende uno o más materiales de ponderación de alta densidad seleccionados del grupo que consiste de materiales que contienen tungsteno, materiales que contienen bismuto y materiales que contienen estaño.

2. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende uno o más materiales que contienen tungsteno seleccionados del grupo que consiste de tungsteno metálico, scheelita, wolframita y cuproscheelita.

3. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque comprende uno o más materiales que contienen bismuto seleccionados del grupo que consiste de bismuto metálico, bismutinita y bismita.

4. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende uno o más materiales que contienen estaño seleccionados del grupo que consiste de estaño metálico, casiterita y romarquita.

5. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluido de tratamiento se formula como un fluido de perforación o una composición de sellado fraguable.

6. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el fluido de tratamiento del pozo de perforación se formula como un fluido de perforación que comprende (i) uno o más líquidos seleccionados del grupo que consiste de un líquido acuoso y un líquido oleaginoso y (ii) una cantidad efectiva de un material de ponderación de alta densidad, de modo que el fluido de tratamiento del pozo de perforación tiene una densidad mayor de aproximadamente 9 ppg (1.08 kg/L).

7. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el fluido de tratamiento es un lodo de perforación a base de agua o un lodo de perforación a base de aceite.

8. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de ponderación de alta densidad está presente en una cantidad de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 80% en peso, con base en el peso total del fluido de tratamiento.

9. Fluido de tratamiento del pozo de perforación formulado como una composición de sellado fraguable, caracterizado porque comprende (i) una cantidad efectiva de un aglomerante de cemento hidráulico para formar una composición fraguable, (ii) una cantidad efectiva de un fluido acuoso para formar una suspensión gue se puede bombear y (iii) una cantidad efectiva de uno o más materiales de ponderación de alta densidad, de modo que la suspensión tiene una densidad mayor que aproximadamente 16.5 ppg (1.98 kg/L), en donde uno o más materiales de ponderación de alta densidad se seleccionan del grupo que consiste de materiales que contienen tungsteno, materiales que contienen bismuto y materiales que contienen estaño.

10. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende uno o más aglomerantes de cemento hidráulico seleccionado del grupo que consiste de mezclas de cemento Portland, cementos de cal Pozzolan, cementos de escoria, cementos de aluminato de calcio, cementos naturales, cementos de geopolimero, cementos microfinos y cementos de tipo de peso ligero de molienda fina.

11. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 9 o la reivindicación 10, caracterizado porque el material de ponderación de alta densidad comprende un material con una gravedad especifica mayor de aproximadamente 5.5.

12. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende uno o más materiales que contienen tungsteno seleccionados del grupo que consiste de tungsteno metálico en la forma pulverizada y un óxido metálico de tungsteno.

13. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende uno o más óxidos metálicos de tungsteno seleccionados del grupo que consiste de scheelita, wolframita y cuproscheelita.

14. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende uno o más materiales que contienen bismuto seleccionados del grupo que consiste de bismuto metálico en la forma pulverizada, un óxido metálico de bismuto y un sulfuro metálico de bismuto.

15. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende uno o más materiales que contienen bismuto seleccionados del grupo que consiste de bismutinita y bismita.

16. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende uno o más materiales que contienen estaño seleccionados del grupo que consiste de estaño metálico, un óxido metálico de estaño, y un sulfuro metálico de estaño.

17. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende uno o más materiales que contienen estaño seleccionados del grupo que consiste de casiterita y romarquita.

18. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de ponderación de alta densidad se caracteriza por una distribución de tamaño de partícula de igual que o menor de aproximadamente malí 200 (75 pm).

19. El fluido de tratamiento del pozo de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de ponderación de alta densidad está presente en una cantidad de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 150% en peso con base en el peso total del fluido de perforación del pozo de perforación .

20. Método, caracterizado porque comprende colocar el fluido de perforación del pozo de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en un pozo de perforación.