MXPA01000247A - Composiciones de fluido de perforacion de emulsion de aceite y aceite invertido con propiedades antisedimentacion mejoradas. - Google Patents

Abstract

Esta invencion es de una composicion de fluido de perforacion que contiene un tixotropo liquido, el cual el tixotropo esta libre de solventes o cualquier otro diluyente, y esta en forma facilmente usable, liquida, vaciable a temperaturas ambiente, y que proporciona propiedades efectivas y eficientes reologicas cuando se usa en niveles bajos en tales composiciones. La invencion describe fluidos de perforacion nuevos, particularmente utiles como lodos de perforacion de petroleo o petroleo invertido, que se distinguen por propiedades antisedimentacion mejoradas, alta aceptabilidad ecologica, y al mismo tiempo buenas propiedades de almacenamiento y aplicacion. Un area importante de aplicacion para los nuevos sistemas de fluido de perforacion esta tanto en pozos marinos y submarinos para el desarrollo de depositos de hidrocarburos, el proposito de la invencion que es particularmente hacer disponible fluidos de perforacion industrialmente usables con propiedades antisedimentacion que proporcionan comportamiento satisfactorio en intervalos amplios de esfuerzo cortante y temperatura. En un aspecto especifico, la invencion proporciona una composicion de fluido de perforacion de emulsion de petroleo o petroleo invertido que contiene una o mas organoarcillas, y ademas contiene un aditivo que comprende el producto de reaccion de un compuesto que contiene nitrogeno alcoxilado o diamina, y uno o mas acidos policarboxilicos en una proporcion equivalente especifica.

Description

COMPOSICIONES DE FLUIDO DE PERFORACIÓN DE EMULSIÓN DE ACEITE Y ACEITE INVERTIDO CON PROPIEDADES ANTISEDIMENTACIÓN MEJORADAS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención de la presente se relaciona a fluidos de perforación mejorados también conocidos en la industria de servicio de aceites como lodos de perforación, y, en. particular, a fluidos de perforación del tipo de emulsión a base de aceite o aceite invertido en los cuales se dispersa agua en un medio a base de aceite. Tales composiciones de fluidos de perforación cuando se preparan en una planta de lodos son llamadas con frecuencia formulaciones de planta de lodos. Las formulaciones de plantas de lodos contienen materiales especiales para mejorar las propiedades de los fluidos de perforación tales como reología, por lo tanto proporcionan un fluido de perforación que es homogéneo y estable y que evita que el material pesado usado sedimente durante la transportación y almacenamiento. Una vez que se usa el fluido de perforación y se hace circular a través de un orificio de barreno este llega a ser conocido como un lodo de campo, indicando que el lodo contiene cortes de orificio de barreno y otros contaminantes. Los aditivos usados para mejorar las propiedades espe 'cificas de la formulación de planta de lodos no deben afectar adversamente el comportamiento del lodo mientras esté en el orificio de barreno. Sin embargo, estos materiales en una forma preferida también proporcionan propiedades benéficas originales y mejoran el comportamiento del lodo durante la circulación a través del orificio de barreno. La invención se dirige particularmente a proporcionar fluidos novedosos con propiedades reológicas y antisedimentación mejoradas; la antisedimentación es la capacidad de los fluidos para retener en suspensión su estructura, y transportar junto con el fluido una variedad de tipos de partículas sólidas, el más importante de los cuales son materiales pesados y cortes del orificio de barreno. Estas propiedades son particularmente valiosas cuando se emprende una perforación direccional no vertical. La presente invención se relaciona particularmente a las composiciones de fluidos de perforación o sistemas que contienen un aditivo líquido descrito que también reduce o elimina sedimentación del material pesado durante almacenamiento y transportación a la sondeadora y durante la operación de perforación. La presente invención implica más particularmente un fluido de perforación que contiene un aditivo mejorado el aditivo que está en la forma de un líquido, vaciable en temperaturas ambiente y que no necesita un solvente para lograr su estado líquido. Tal aditivo, cuando se incorpora bajo mezclado de esfuerzo cortante bajo tSpicamente encontrado en la planta de lodos en un fluido de perforación, proporciona una suspensión mejorada de agentes pesados y otros aditivos tanto durante almacenamiento, durante transporte a la sondeadora y durante uso en el orificio de barreno. Sorpresivamente el aditivo, descrito posteriormente ampliamente, trabaja en una modalidad más preferida en una forma sinergística y armoniosa con las organoarcillas en el fluido, para proporcionar un sistema que trabaja efectivamente en ambos esfuerzo cortante bajo y temperatura ambiente y en esfuerzo cortante alto y temperaturas elevadas. Composiciones de fluido de perforación Las operaciones de perforación de descubrimiento de brocas giratorias de la industria de petróleo de los Estados Unidos usa "lodos de perforación" o fluidos de perforación. Estos lodos son bombeados bajo presión descendente a través de la cadena grande de tubería de perforación, después a través del centro de la broca de perforación en el fondo del orificio, después de nuevo a través del anillo entre la parte externa de la cadena de tubería de perforación y hasta la pared del orificio de barreno a la superficie. Los fluidos de perforación a base de aceite, los portadores líquidos de los lodos, están comprendidos con frecuencia de aceites (diesel, poli alfa olefinas o mineral, propilenglicol, metilglicósida, y esteres y éteres modificados) y emulsiones invertidas de aceite en las cuales el agua se dispersa en un medio a base de aceite. Los lodos de perforación proporcionan un número de funciones interrelacionadas para satisfacer los requerimientos de la industria de aceites para un fluido de perforación comercial. Estas funciones pueden ser agrupadas como sigue: (1) El fluido debe suspender y transportar partículas sólidas a la superficie para tamizado y disposición. (2) Debe transportar una arcilla u otra substancia capaz de adherirse a y recubrir la superficie de orificio de barreno no cubierta, tanto (a) para excluir fluidos no deseados que pueden ser encontrados, tales como salmueras, por lo que se evita que se mezclen cpn y degraden el perfil reológico del lodo de perforación, así como también (b) para evitar la pérdida de presión del orifico descendente de pérdida de fluido debe el orificio de barreno atravesar un intervalo de material de formación poroso. (3) Debe mantenerse suspendido un agente pesado aditivo (para incrementar la gravedad específica del lodo) , generalmente baritas (un mineral de sulfato de bario, triturado a un tamaño particular fino) , de tal forma que la columna apmpleta del fluido de perforación no se interrumpe ante cavidades presurizadas encontradas de gas combustible, que de otra manera puede tender a reducir la presión del orificio descendente, así como también crear "soplado" en el cual el fluido e incluso el vastago del taladro son lanzados violentamente del pozo, con daños catastróficos resultantes, particularmente de incendios. (4) Debe lubricar constantemente la broca de perforación para promover la eficiencia de perforación y desgaste de broca de retardo. La capacidad de interrelación de estas funciones puede ser observada por el hecho de que los materiales no deseados a ser eliminados en la superficie pueden incluir no solamente "cortes" del material a través del cual se pasa la broca, sino también piezas de la misma broca de perforación, las baritas u otros materiales pesados, y partículas de substancias tales como gelificantes, gases disueltos, y sales creadas cuando otros constituyentes de fluido llegan a ser "gastados" bajo las altas temperaturas encontradas en pozos más profundos, y algunas veces fusionar en partículas aglomerantes. Cada substancia agrega para lograr una propiedad deseable, tal como lubricación o control de presión mejorada, resulta potencialmente en la última creación de un desecho a ser eliminado. Las propiedades antisedimentación de composiciones de fluido de perforación Un fluido de perforación ideal es un sistema tixotrópico. Es decir, (1) exhibirá baja viscosidad cuando se agita bajo esfuerzo cortante, tal como durante agitación o circulación (ya sea bombeando o de otra forma), pero (2) cuando la acción del esfuerzo cortante es parada, el fluido debe fijar o gelificar para sostener los cortes en su lugar, y debe llegar a gelificar relativamente rápido, alcanzando una concentración de gel suficiente antes de que los materiales suspendidos caigan cualquier distancia significativa y (3) este comportamiento debe ser casi totalmente reversible. Además, incluso cuando es un líquido de fluido libre, el fluido debe retener una viscosidad relativamente alta para portar toda la materia particulada no deseada desde el fondo del orifico a la superficie. Por otra parte, la interrupción a largo plazo de circulación, tal como cuando se ha lanzado fluido de perforación desde el orifico de barreno en un recipiente o tanque de sujeción de reposo, la estructura de gel debe ser tal para permitir que los cortes y otros particulados no deseados sedimenten en el tiempo de la fracción líquida. Un problema principal que confrontan los científicos y técnicos de la "química de lodos" es la p-roducción de fluidos de perforación, con las propiedades tixotrópicas necesarias discutidas anteriormente, los cuales a su vez deben poseer propiedades antisedimentación críticamente importantes. Las composiciones de perforación han implicado a lo largo de los años la atención de tanto científicos y técnicos, con resultados de varias mejoras hechas y patentadas. Las composiciones de estos varios fluidos pueden ser consideradas una "técnica negra" para muchos - en realidad tales fluidos y sus aditivos implican análisis químico, físico y reológico altamente complejos usando aparatos científicos avanzados y cálculos y modelado matemáticos intrincados. La "antisedimentación" implica consideraciones de aseguración de suspensión y control de materia ampliamente variada incluyendo materiales pesados durante transportación del fluido al sitio de perforación. Idealmente entalla la necesidad de una medición de control cuando la proporción de esfuerzo cortante y fuerza es alta, baja o no existente y requiere control de sinéresis y deposición de tales partículas en intervalos amplios de a) temperatura (de 0° a tan alto como 300°C), b) duraciones de tiempo, c) presiones (de solamente unas cuantas barras a aquellas ejercidas por una columna de fluido que puede extenderse por miles de pies) y d) direcciones de perforación (de vertical a horizontal). Se ha hecho una investigación por muchos años para un aditivo mejorado para modificar y controlar las propiedades de la suspensión de fluidos de perforación que pueden ser eficientes, fácilmente manejadas y fácilmente dispersables en un intervalo amplio de lodos de perforación, y usables bajo un intervalo amplio de condiciones. Fluidos de perforación de emulsión de aceite y aceite invertido Los fluidos de perforación y lodos están clasificados típicamente de acuerdo a su fluido base o fase continua, como lodos de base de agua y lodos de base de aceite. Los lodos de perforación pueden contener una mezcla de fluidos base, y son clasificados típicamente por el fluido base predominante o continuo, con el fluido presente en cantidades menores que llegan a ser la fase interna o emulsificada. El uso de fluidos de perforación a- base de aceite o aceite invertido o lodos en exploración de aceite se incrementa rápidamente debido a los requerimientos más demandados encontrados en los pozos profundos y/o no verticales y desviados de perforación. Comparados con los lodos de perforación a base de agua establecidos por más tiempo, ellos poseen un número de ventajas, incluyendo interacción reducida con formaciones de tierra, y lubricidad mejorada. Mientras que los fluidos de perforación y métodos de esta invención son particularmente útiles en sistemas de emulsión invertida, ellos también encuentran \ so en otros lodos a base de aceite. Los lodos a base de aceite pueden tener un aceite aromático o alifático, o una mezcla de aceites, como la fase continua. Estos aceites incluyen diesel, aceites mineral o sintético (PAO, esteres, éteres) . Ellos pueden estar comprendidos enteramente de aceite, o más comúnmente pueden contener agua en el intervalo de 5% hasta 50%. En este lodo, el agua llega a ser la fase interna, se emulsifica en el aceite, como una dispersión fina heterogénea y el sistema resultante es referido como un lodo de emulsión a base de aceite o de aceite invertido. Los fluidos de perforación de emulsión de aceite invertido son usados generalmente en todo el mundo y consisten de un sistema de tres fases: aceite, agua y sólidos particulados finos. La fase acuosa puede ser una salmuera. La adición de salmuera reduce el precio total del fluido, reduce el riesgo de combustión del aceite, y mejora la aceptación de agua del lodo. La salmuera de elección es comúnmente una solución acuosa de una sal inorgánica tal como cloruro de sodio o cloruro de calcio. Emulsificadores, agentes de peso, aditivos de pérdida de fluido, sales y numerosos aditivos diferentes pueden estar contenidos o dispersados en el lodo en la planta de lodos o durante uso para mejorar su comportamiento con respecto a una o más propiedades. Estos aditivos pueden ser orgánicos o inorgánicos en naturaleza. Cómo trabajan los lodos de perforación Como se indicó anteriormente, el fluido de perforación usado se bombea bajo presión descendente a través de la cadena de la tubería de perforación, a través del centro de la broca de perforación, después a través del anillo entre la parte externa del vastago del taladro y la pared del orificio de barreno, de nuevo a la superficie.

Esta circulación elimina constantemente los cortes del fondo instantáneo del orificio, y los eleva la distancia completa desde este fondo a la superficie para disposición. Tal distancia puede estar en los miles o diez mil pies. Los fluidos de perforación son diseñados para adelgazarse en esfuerzo cortante y poseen menos propiedades dinámicas cuando se hacen circular hacia abajo a la tubería de perforación y fuera de la broca, y para exhibir una recuperación a una viscosidad suficiente alta en proporción de esfuerzo cortante bajo para proporcionar propiedades antisedimentación superiores mientras se incrementan de nuevo a través del anillo. La presencia de cortes no eliminados en el fluido disminuirá las proporciones de penetración de perforación, con incremento resultante en los costos totales de perforación del pozo. Una vez en el anillo, los cortes, que pueden ser generalmente más densos que la fase continua del mismo lodo de perforación, tienden a sedimentar hacia ^ abajo bajo la influencia de la gravedad. Notar que esto significa que velocidad ascendente del fluido de perforación en el anillo debe ser superior a la proporción de sedimentación, para así traer los cortes a la parte superior del orificio. En cuanto el taladro corta en la tierra, los cortes se acumulan en cuanto continua la perforación y la profundidad del orificio se incrementa. Un fluido de perforación usado para portar estos cortes a la superficie para eliminación debe permitir que el taladro continúe funcionando, y el orifico del fondo incluso más profundo (donde el taladro está cortando) debe mantenerse limpio y libre de cortes todas las veces. En cuanto se hace más profundo el orificio, la cantidad total del fluido implicada se incrementará, y la diferencia entre las condiciones de la superficie y aquellas experimentadas en el orificio descendente se incrementará. Incluso cuando el taladro de martillo u otro sistema de perforación no giratorio se usa, un fluido de perforación o el equivalente es todavía necesario para eliminar los cortes del orifico de barreno y realizar las otras funciones descritas anteriormente realizadas normalmente en sistemas de perforación giratorios por fluidos de perforación. La perforación de hidrocarburos por pozos de explotación y producción ha sido hecha incrementadamente desde sondeadoras ubicadas en asientos de agua, con frecuencia llamadas perforación submarina. Tanto la perforación de mar profundo y agua de poca profundidad y agua salda emplean ya sea barcazas flotantes o sondeadoras fijos en alguna forma a la superficie sumergida de la tierra. Los cortes de perforación removidos del orificio de barreno deben ser ya sea descargados al cuerpo rodeante de agua o transportados a una ubicación remota; la fase líquida del fluido de perforación gastado debe ser dispuesta similarmente. La disposición de los cortes puede ser inhibida por la presencia de substancias dañinas adheridas a las partículas de corte, ya sea petróleo del fluido o un material encontrado en el orificio de barreno. Los cortes pueden ser limpiados en algún grado por el uso de tamices de vibración u otros dispositivos de separación mecánica, por técnicas de lavado, y por tratamientos químicos. Sin embargo, debido a la contaminación posible al ambiente, particularmente el ambiente marino, la disposición submarina de los fluidos de perforación así como también de los cortes es incrementadamente no deseada. Por lo que, ambos fluidos y los cortes son recolectados y transportados separadamente a sitios marinos para regeneración o disposición. Perforación Direccional Los requerimientos para fluidos de perforación con propiedades mejoradas han llegado a ser más complejos en la década pasada como un resultado de las mejoras en tecaología de perforación direccional, en la cual por lo menos una porción del pozo es perforado en un ángulo diferente al vertical. Tales pozos son también conocidos como pozos desviados. Los procedimientos para pozos de desviación han mejorado grandemente en los últimos años con la introducción de motores de orifico descendente más poderoso y confiables, y la introducción de técnicas mas exactas utilizando técnicas de cables de perforación así como también el último equipo de orifico descendente computarizado, sensible y de microrreducción, incluyendo mejoras en aparatos de sonido y transmisión de microondas. Estas técnicas son referidas colectivamente como técnicas de Perforación y medición (MWD) , ya que permiten obtener datos con relación a las condiciones del orificio descendente sin la necesidad de eliminar la cadena para taladrar. Hay, sin embargo, un número de problemas inherentes en este procedimiento para perforación direccional, que afectan los requerimientos antisedimentación de un lodo de perforación; es decir: (1) El anillo que porta el lodo con cortes a la superficie no es más vertical y se extiende en distancia contra los pozos verticales. (2) La gravedad en un orificio horizontal jala cortes, material pesado y materia particulada, no controlada por el fluido de perforación, a la parte del fondo del orificio (no en el fondo del orifico como en la perforación tradicional) y resulta en arrastre en la pared del orificio. (3) Las zonas de "desenrrollado" horizontal, en vista de su longitud substancial, son más susceptibles a los daños por formación de sedimentación y una pérdida resulante de eficiencia de flujo. (4) La cantidad del lodo de perforación requerida se incrementa ya que las distancias son mayores, y el tiempo requerido para los cortes para alcanzar la superficie de la tierra también se incrementa. Técnica anterior Dos patentes obtenidas por compañías relacionadas con la cesionaria describen aditivos de fluidos de perforación que no son organoarcillas. La Patente de los Estados Unidos No. 5,021,170 describe un gelificante de viscosidad para fluidos de barreno de pozos a base de petróleo que comprende una mezcla de una arcilla orgánica y un terpolímero de etileno/propileno/5-fenil-2-norborneno, sulfonado. La Patente de los Estados Unidos No. 4,486,316 muestra un fluido de perforación que comprende una dispersión acuosa de un látex polimerizado con emulsión comprendido de un interpolímero de un monómero de ácido carboxílico insaturado olefínicamente y por lo menos otro monómero polimerizable no carboxilado, el látex que es del tipo que sufre un incremento rápido en viscosidad ante la adición de una cantidad suficiente de un material básico. La Patente de los Estados Unidos No. 5,254,531 describe aditivos de amina básicos oleofílicos para lodos de perforación invertidos para regular la capacidad de fluido y de bombeado del lodo de perforación. La Patente describe agregar al lado, que contiene un aceite esterificado, un compuesto de amina básica que tiene un carácter oleofílico y solubilidad limitada en agua y que forma por lo mismo in situ en el lodo de perforación una sal soluble en aceite con el compuesto de. amina y un ácido carboxílico formado por hidrólisis del éster. La Patente de los Estados Unidos 4,781,730 describe una composición que contiene metal alcalino o alcalino terreo (con o sin un dispersante soluble en hidrocarburo) que se combina con el producto de reacción de un ácido carboxílico y una polihidroxialcanolamina, con el producto de reacción preferido que es un éster el cual se forma entre las porciones hidróxilo de la alcanolamina y el ácido carboxílico (anhídrido) . Las composiciones resultantes se discuten como útiles para protección de recesión de asieqto de válvula en motores de combustión interna. El producto de reacción del ácido carboxílico y la polihidroxialcanolamina actúa como un demulsificador para la composición que contiene el metal alcalino o alcalino terreo. La patente describe una composición que comprende una composición que contiene un metal alcalino soluble o dispersable en hidrocarburo o metal alcalino terreo, y el producto de reacción de un ácido polibásico y una polihidroxialcanolamina de la fórmula RN [AO)xH] [ (DO)yH] . El ácido polibásico puede ser ya sea un ácido o un anhídrido, y es preferentemente un ácido dicarboxílico. Como puede ser observado de la breve investigación anterior, la industria de fluidos de perforación ha buscado constantemente materiales, alternativamente referidos como espesantes, tixotropos, aditivos reológicos o agentes de control reológicos, que se usan para controlar las propiedades reológicas de composiciones de fluidos de perforación. Tales agentes de control reológicos deben proporcionar características reológicas y de viscosidad apropiadas a los sistemas de fluido de perforación en los cuales se usan. Dependiendo de la composición del sistema, los -fluidos hechos con estos espesantes pueden ser usados en una amplia variedad de fluidos de perforación a base de petróleo.

Las arcillas organofílicas han sido conocidas por mucho tiempo por ser útiles para espesar varios fluidos de perforación y se usan hoy en día en la mayoría de las composiciones del fluido de perforación. Las organoarcillas son productos muy bien conocidos y son el producto de reacción de arcilla smectita y aminas cuaternarias. Las patentes de los Estados Unidos de ejemplo que describen varios tipos comunes de tales arcillas orgánicamente modificadas son las Patentes de los Estados Unidos NO. 4,208,218; 4,410,364; 4,412,018; y 4,517,112 que se incorporan para referencia. Hay, sin embargo, desventajas con el uso de arcillas modificadas orgánicamente por espesar composiciones de fluido de perforación. La más importante de estas desventajas es que las organoarcillas provocan que el fluido incremento su viscosidad cuando se someten a esfuerzo _ cortante alto y se incremente la temperatura encontrada en un orificio de barreno. Esto provoca que el lodo llegue a ser muy espeso y mucho menos útil. Los espesantes reológicos sintéticos han sido usados e incluyen varias aminas y polímeros de ácido y anhídrido maleico en un intento para evitar el uso de organoarcillas. Dos patentes cedidas a Rheox Inc., cesionarias de las mismas muestran tales productos - la Patente de los Estados Unidos No. 5,034,444 a Han Bo Yun y la Patente de los Estados Unidos No. 5,710,110 a Murray Cooperman. Mientras que no hay técnicas de fluidos de perforación, la Patente de los Estados Unidos No. 5,034,444 describe una composición de recubrimiento que contiene un aditivo reológico el cual es el producto de reacción de un compuesto que contiene nitrógeno alifático alcoxilado o una diamina alifática con un ácido policarboxílico. La proporción molar de los dos ingredientes cubre un intervalo amplio véase la col. 8, líneas 10 a 15. Dos patentes cedidas de uno de los inventores de la presente, es decir la Patente de los Estados Unidos No. 5,723,653 y 5,510,452 y la Solicitud de Patente pendiente de los Estados Unidos no 09/023,064 presentada el 13 de Febrero de 1998 describe la química relacionada con la química descrita posteriormente en la presente del- aditivo líquido usado en las composiciones de fluido de perforación de esta invención. Desventajas de sistemas actuales Los agentes espesantes de organoarcilla para sistemas de perforación orgánicos son ahora preparados en forma sólida, y han sido producidos y usados como espesantes en forma seca, sólida. La dispersión es crítica para activación del espesante y la eficiencia de espesante es una función directa de dispersión en el sistema a ser espesado.

Los sproblemas asociados con el uso de espesantes sólidos, sin embargo, incluye pobre dispersibilidad cuando se agrega a sistemas orgánicos bajo condiciones de esfuerzo cortante bajo con frecuencia encontradas en la planta de lodos. Cuando se agrega a los sistemas, los espesantes sólidos por su naturaleza tienden a aglomerarse para formar grumos. La dispersión puede ser muy lenta, y puede afectar adversamente la eficiencia de operaciones de fabricación específicas. Particularmente en formulaciones que comprenden otros químicos e ingredientes, se requieren agitación extendida y periodos de envejecimiento antes de que se alcance incorporación apropiada y activación. Incluso cuando tales aditivos son suministrados como soluciones, son todavía difíciles de dispersar uniformemente, para evitar así la producción de áreas locales de concentración alta. Esta dificultad requiere que los usuarios • y formuladores desarrollen métodos empíricos sin purificar para estimar las propiedades reológicas finales de las formulaciones de fluido de perforación. Los fabricantes han investigado por mucho tiempo una forma rápida, efectiva y simple de incorporar tales espesantes en sistemas de perforación orgánicos. Para satisfacer este deseo, algunos espesantes y aditivos reológicos sólidos comerciales son ahora vendidos para composiciones de perforación como líquidos. Tales composiciones espesantes son preparadas sal disolver un aditivo reológico sólido en un solvente orgánico, que es un solvente Newtoniano. La razón para la utilización de tal solvente orgánico es menor a la viscosidad del aditivo reológico, el cual no es vaciable y sólido, para proporcionar facilidad de manejo como un líquido. La elección del tipo y porcentaje del solvente depende de la viscosidad deseada de la mezcla de composición espesante. Típicamente, la viscosidad de la mezcla de composición espesante vaciable debe ser menos a aproximadamente 250-300,000 cP (en 10 RPM con un viscosímetro de Brookfield RVT) de tal forma que es fácilmente vaciable del recipiente de almacenamiento como un líquido, y rápidamente incorporar en el sistema a ser espesado a temperatura ambiente. El solvente seleccionado para cada tal composición comercia tiene, hasta este momento, casi exclusivamente un solvente orgániGO volátil. Los intervalos de proporciones de 20% a 50% de aditivo reológico a 50%-80% de solvente son comunes para tales productos líquidos comerciales. Una composición espesante líquida que tiene poco o ningún COV contribuye con poco o cero COV al sistema a ser espesado, mientras que tiene la ventaja de ser vaciable. La fabricación de las composiciones del fluido de perforación que usan un espesante vaciable, el cual es un espesante substancialmente 100% activo, que contiene nada o muy poco solvente, ha sido percibido hasta ahora como que presenta dificultades técnicas descorazonantes que llevan a muchos científicos a concluir que esto puede ser imposible de alcanzar. Los aditivos reológicos deben proporcionar altos niveles de viscosidad o espesamiento, así como también propiedades antisedimentación a los sistemas, los cuales antes a tal adición son con frecuencia menos viscosos. Algunos sistemas, deben de hecho llegar a ser muy viscosos como un resultado de la adición. Los aditivos reológicos deben ser eficientes cuando se agregan en niveles de peso relativos muy pequeños y deben, por lo tanto, tener de capacidad, en tales niveles, de impartir incrementos significativos en viscosidad para volúmenes mucho mayores de sistemas de perforación orgánicos. Los aditivos reológicos de hecho con frecuencia deben impartir a los sistemas de fluidos de perforación en proporciones de esfuerzo cortante muy bajos un comportamiento que alcance aquel de un sólido que permanece en lugar en el orificio de perforación. Estos requerimientos llevan a los científicos a concluir erróneamente que tales aditivos deben por si mismos tener niveles de viscosidad muy altos, y que deben ser ya sea sólidos o similar a sólidos. En resumen, en la fabricación de fluidos de perforación de petróleo y emulsión a base de petróleo, a pesar de los numerosos tipos de aditivos reológicos conocidos en al técnica, la investigación realizada independiente y simultáneamente realizada hacia ambos espesantes líquidos activos al 100% que están en forma vaciable, bombeable y que son altamente eficientes y son fácilmente dispersables en la composición a ser espesada, además, hacia aditivos reológicos que no contienen COV que solucionan las deficiencias asociadas con los espesantes mezclados con solvente volátiles de la técnica anterior. Objetos de la invención Es un objeto especifico de la presente invención proporcionar un fluido de perforación de emulsión invertida que contiene organoarcillas y uno o más aditivos como se describe en la presente que tiene incremento de viscosidad muy rápido bajo condiciones de esfuerzo cortante bajo. Cuando se incorpora en un fluido de perforación fresco o nuevo la formación de viscosidad es efectiva en sólidos suspendidos tales como materiales pesados durante transporte a una sondeadora de perforación y proporciona un fluido de perforación durante uso en el orificio de barreno con propiedades incrementadas sobre un intervalo de temperatura y esfuerzo cortante alto. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un aditivo a un fluido de perforación de emulsión invertida, que puede contener o no contener una organoarcilla, el cual evita la sedimentación de los otros aditivos en el fluido de perforación, durante la transferencia del fluido de perforación de la planta de lodos al sitio de perforación. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un fluido de perforación usando un tixótropo reológico el cual el tixótropo es ya sea totalmente libre de solventes volátiles, o contiene una cantidad grandemente reducida de tales solventes, es fácilmente incorpor.ado en el fluido y está en una forma vaciable, bombeable en temperaturas ambiente. La invención describe nuevos fluidos de perforación, particularmente lodos de perforación invertidos de petróleo, que son distinguidos por propiedades antisedimentación mejoradas, aceptabilidad ecológica alta, y al mismo tiempo exhiben buen almacenamiento, transportación y propiedades de aplicación. Los fluidos de perforación de emulsión invertida se describen en amplitud en la Patente de los Estados Unidos No. 4,436,636, obtenida por NL Industries, Inc. Un predecesor de la cesionaria de la presente. Un área importante de aplicación para los nuevos sistemas de fluido de perforación está tanto en pozos submarinos o marinos para el desarrollo de depósitos de hidrocarburo, el propósito de la invención que es particularmente hacer disponible fluidos de perforación industrialmente usables con propiedades antisedimentación mejoradas en intervalos de temperaturas y esfuerzo cortante altos. El uso de los nuevos sistemas de fluidos de perforación tiene significado particular en el ambiente marino, pero no se limita a este campo. El nuevo sistema de lodos puede también ser puesto en uso en operaciones de perforación en tierra más allá de hidrocarburos, por ejemplo, en pozos geotérmicos, orificios de barreno para agua, pozos de disposición de inyección de desecho profundos, orificios geocientíficos y orificios de minería de extracción de solución tales como aquellos para sal común. Además a las organoarcillas y los aditivos descritos en la presente, el fluido de perforación de la invención puede contener otros aditivos que proporcionan otras propiedades, para obtener así propiedades de aplicación deseadas, tales como, por ejemplo, emulsificadores o sistemas emulsificadores, agentes pesados, aditivos -de prevención de pérdida de fluido y aditivos húmedos Esta invención es de un sistema de fluido de perforación que contiene un tixótropo líquido, el cual el tixótropo está libre de solventes o cualquier otro diluyente, está en forma fácilmente usable, líquida, vaciable en temperaturas ambiente, y proporciona propiedades reológicas efectivas y eficientes cuando se usan en bajos niveles en tales sistemas. En un aspecto especifico, la presente invención proporciona una composición de fluido de perforación de emulsión invertida de petróleo o petróleo, la cual contiene un aditivo reológico que comprende el producto de reacción de a) un compuesto que contiene nitrógeno alcoxilado o una diamina, y b) uno o más ácidos policarboxílicos. Este aditivo es líquido y vaciable en o cerca del material 100% activo sin la necesidad de un solvente orgánico, y proporciona reología y viscosidad aceptable a una gran variedad de sistemas orgánicos y otros en niveles bajos de uso. Ventajas y características adicionales de la invención, así como también el alcance, naturaleza y utilización de la invención, llegarán a ser aparentes para aquellos de experiencia ordinaria en la técnica de la descripción de la modalidad preferida de la invención indicada a continuación. Esta invención es una modalidad má-s preferida de un sistema de fluido de perforación que contiene además de una o más oganoarcillas un aditivo tixótropo/antisedimentación líquido específico. Cuando se incorpora tal tixótropo bajo condiciones de esfuerzo cortante alto en un fluido de perforación, tal como por dispositivos de mezclado de planta de lodos típica, se desarrolla suficiente viscosidad a sólido suspendidos tales como agentes pesados. Esta viscosidad incrementada es sostenible durante la transportación del fluido de perforación para permitir que un fluido homogéneo sea transportado desde una planta de lodos a una sondeadora de perforación. Las condiciones de orifico descendente de perforación, particularmente esfuerzo cortante alto como cuando se bombea un fluido a través de una broca y temperatura incrementada, reducen substancialmente la formación de viscosidad por los aditivos de la presente invención. Esto es un beneficio sorprendente ya que las arcillas organofílicas actualmente presentes usadas en fluidos de perforación de emulsión invertida tienden a formar la viscosidad cuando se someten a esfuerzo cortante y temperatura incrementada cuando se hacen circular a través de una broca. El incremento de la viscosidad para la organoarcilla acoplada con las pérdidas de viscosidad de los aditivos de la presente invención permite que el fluido de perforación mantenga una viscosidad constante con respecto a circular un nuevo lodo a través de la broca. La caída de viscosidad por los aditivos de esta invención sostienen reología plana y evita que el lodo llegue a ser excesivamente grueso y dificulte el bombeado, debido a la viscosidad incrementada proporcionada por la organoarcilla en esfuerzo cortante alto especialmente en agua fría. Si los aditivos definidos no proporcionan esta reducción de viscosidad, el lodo puede llegar a ser muy grueso.

Un aspecto de la presente invención se relaciona a composiciones de fluido de perforación que comprenden: a) formulación a base de fluido de perforación de petróleo invertido o petróleo que contiene una o más organoarcillas y; b) uno o más aditivos reológicos que cuando están libres de diluyente son vaciables en temperatura ambiente que comprenden el producto de reacción de: i) uno o más ácidos policarboxílicos; y ii) un químico seleccionado del grupo que consiste de uno o más compuestos que contienen nitrógeno alcoxilado líquido y poliéter diaminas que contienen > 2 grupos de hidrógeno activos; en donde la proporción de los - equivalentes de grupos de ácido carboxílico a los equivalentes de grupos de hidrógeno activos está entre 1.05 a 2.10. Es importante controlar la estequiometría de los reactivos con el fin de preparar poliamida terminada en éster de acuerdo a la invención. En la siguiente discusión con respecto a la estequiometría de reactivos, el término "equivalente" será usado, y se propone para tener sus significados estándares como se emplea en la técnica. Sin embargo, para claridad adicional, que nota que los equivalentes se refieren ai. número de grupos reactivos presentes en una cantidad molar de una molécula, de tal forma que un mol de un ácido dicarboxílico (por ejemplo, ácido sebácico) tiene dos equivalentes de ácido carboxílico. Adicionalmente, se enfatiza que el diácido tiene solo dos grupos reactivos (ambos ácidos carboxílicos) , y que la diamina tiene solo dos grupos reactivos (ambos ácidos carboxílicos), y que la diamina tiene solo dos grupos reactivos (preferentemente ambas aminas primarias) , y estos son preferentemente, aunque no necesariamente, los únicos materiales reactivos presentes en la mezcla de reacción. Las composiciones de la presente invención son fluidos de perforación que contienen aditivos de organoarcillas y, además, los aditivos más claramente definidos a continuación, que imparten efectivamente propiedades tixotrópicas a los sistemas que se utilizan. Estas propiedades son iguales o mejores que las conocidas previamente y son efectivas en intervalos amplios de esfuerzo cortante y temperatura. Cuando se usan, los aditivos no contienen solvente, o pueden contener opcionalmente solvente substancialmente reducido. El solvente orgánico u otro puede ser usado en menos de aproximadamente 25% en peso si es conveniente para cualquier fabricación o uso. Comparado con aditivos sólidos recientes descritos en la técnica, los aditivos reológicos de esta invención pueden ser incorporados en el sistema de perforación como líquidos. El compuesto a) , la formulación de base de fluido de peroración de petróleo invertido o petróleo, es ampliamente definido para significar cualquier combinación de químicos usados para preparar fluidos de perforación de emulsión inerte de petróleo y petróleo como es bien conocido en la industria. En la modalidad más preferida tal formulación base incluye una o más organoarcillas. Algunos químicos representativos con frecuencia contenidos en tal formulación base son agentes pesados, baritas, emulsificadores, aditivos d pérdida de fluido, aditivos anti fractura y sucesivamente. Los compuestos usados para el elemento b) i) , incluyen uno o más ácido o ácidos policarboxílicos. Tales ácidos pueden ser seleccionados de oligómeros de ácido dicarboxílico de ácidos grasos que tienen longitud de cadena de carbono de 16 a 20 átomos de carbono. Ejemplos de ácidos grasos son aquellos derivados de aceite de frijol de soya, aceite de maíz, aceite de semilla de lino, aceite de semilla de algodón, aceite de ricino, aceite de semilla kapok, aceite de cereal de arroz y mezclas de los mismos. Incluso además se prefieren oligómeros de ácidos grasos, que están substancialmente comprendidos del ácido graso dimerizado.

Estos son normalmente llamados "ácidos de dímero". Estos ácidos grasos dimerizados constituyen por lo menos 75% en peso de ácido dibásico. El ácido graso oligomerizado usado preferentemente puede también tener un contenido de monómero bajo tal como menos de aproximadamente 8% en peso. Los ácidos grasos dimerizados también pueden preferentemente tener un contenido de ácido polibásico bajo, tal como menos de aproximadamente 20% en peso. Los ácidos de dímero útiles son comercialmente disponibles bajo las marcas Empol dimer Acids de Henkel Corporation - Emery Group y Pripol dimer Acids de Uniqema International. Ejemplos preferidos útiles ilustrativos de ácidos de dímero son Pripol 1015, Pripol 1025, Empol 1008, Empol 1018, Empol 1016, y similares. El término "ácidos dicarboxílicos" también se usa para incluir ácidos dicarboxílicos substituidos con hidróxilo. Además de los ácidos dicarboxílicos, ácidos polibásicos, que contienen más de dos -grupos de ácido carboxílico son también usables. Ejemplos representativos de estos ácidos polibásicos son ácido trimelítico, ácido trimésico, ácido cítrico, ácido 1,2,3,4-butanotetracarboxílico y similares. Los ácidos polibásicos polimerizados, que contienen más de dos grupos de ácido carboxílico son también incluidos en la definición de ácidos polibásicos. Ácidos polibásicos polimerizados especialmente preferidos son ácidos grasos que tienen cadenas de carbono de 48 a 60. Los ácidos polibásicos poliméricos con 3 grupos de ácidos carboxílicos son conocidos como "ácidos de trímero".

Estos ácidos de trímero son comercialmente disponibles bajo la marca Empol de Henkel Corporation - Emery Group, Pripol de Uniqema International y Unidyme de Union Camm Corporation. Ejemplos representativos de estos ácidos de trímero son Pripol 1040, Empol 1043, Empol 1052 y Unidyme 60. Ácidos de trímero más preferidos son Pripol 1040 y Empol 1043, y el ácido de trímero más preferido es Pripol 1040. El Pripol 1040 está substancialmente comprendido (en peso) de ácido polibásico (67%), ácido dibásico y (31%), y ácido monobásico (2%) . La cantidad de los ácidos polibásicos tri y superiores seleccionados para uso pueden ser importantes. La cantidad de ácidos de trímeros y polibásicos deben preferentemente no ser excesivos. Los compuestos útiles para el elemento b) ii) incluyen compuestos que contienen nitró-geno alcoxilados líquidos que contienen > 2 grupos de hidrógeno activos tales como dioles de aminas alifáticas alcoxilados y dioles de amida alifática alcoxilados, que son líquidos a temperaturas ambiente. Estos compuestos pueden ser seleccionados normalmente de aminas tericarias con un grupo alquilo y preferentemente dos grupos hidroxialquilo o polioxialquileno unidos al átomos de nitrógeno y tienen una estructura química general representada por la siguiente fórmula (I): R, R, (CH-CH-O H I R«N I . - • - - (CH-CH-O)H I I ' 2 R3 donde: (1) Ri, el cual también proporciona otra de las funciones importantes de la invención, es un alquilo o alquenilo alifático de cadena lineal o ramificada pendiente o radical amido que tiene 6 a 40 átomos de carbono, preferentemente 8 a 20 átomos de carbono, y más preferentemente 10 a 18 átomos, de carbono. Especialmente preferido es donde Ra es ya sea Rn o Rn_ ?C=0 donde n es 12 a 18 átomos de carbono tal como coco, estearilo, soya, sebo, -sebo hidrogenado, oleilo y mezclas de los mismos. (2) R2 y R3 son seleccionados independientemente de hidrógeno o metilo. El grupo oxialquileno, el cual también proporciona una de las funciones importante de la invención, está representado por ~(CH»CH--0),H I I R2 R3 donde R2 y R3 son seleccionados independientemente de hidrógeno grupo metilo y z=x o y de la fórmula previa y el grupo oxialquileno es preferentemente etoxi, propoxi o una mezcla de los mismos. Por lo menos uno de x o y es por lo menos 1, preferentemente ambos x y y son por lo menos 1 y la suma de x + y es de 1 a 40, preferentemente 2 a 30, y más preferentemente 2 a 20. Ejemplos ilustrativos de tales dioles de amina alifática alcoxilados útiles en esta invención y representados por la fórmula (I) están disponibles bajo la marca Varonic, de Witco Corporation y Ethomeen de Akzo Chemie America, e incluyen polioxietileno (5) cocoamina, polioxietileno (10) cocoamina, polioxietileno (15) cocoamina, polioxietileno (5) octadecilamina, polioxietileno (10) octadecilamina, polioxietileno (15) octadecilamina, polioxietileno (5) tallowamina, polioxietilena- (15) tallowamina, polioxietileno (5) oleilamina, polioxietileno (15) oleilamina, polioxietileno (5) soyaamina, polioxietileno (10) soyaamina, polioxoetileno (15) soyaamina, en donde el número en paréntesis s la suma de x + y. Amidas alifáticas alcoxiladas útiles son también disponibles de Akzo chemie America bajo la marca Ethomid. El uso de uno o más compuestos que contienen nitrógeno alcoxilado líquido ayuda a hacer un aditivo reológico el cual es un líquido fácilmente vaciable o bombeable a temperaturas ambiente, pero el cual cuando se dispersa proporcionará viscosidad substancial al sistema a ser espesado. La presencia de una porción o porciones insaturadas de la cadena grasa en el compuesto alcoxilado líquido proporciona el beneficio adicional de disminuir el punto de fusión del aditivo reológico resultante, por lo que ayuda a asegurar un aditivo reológico líquido a temperatura ambiente. También útiles para el elemento son b) ii) poliglicolpoliaminas. Estas poliaminas contienen grupos amino primarios unidos a la terminación de la estructura de poliéter. Ellos son también conocidos, y referidos posteriormente en la presente, como polieterdiaminas. Las polieterdiaminas hacen una familia de productos que tienen estructuras de cadena principal de poliéter repetidas que conitenen óxido de propileno repetido, óxido de etileno o unidades de óxido de etileno/óxido de propileno mezclados tales como diaminas de polioxialquileno de la fórmula H2N-Rr-(OR2)--NH (ll) H2N-R1-(OR2)1--(OR3)b-(OR2)c--NH2 (lll) en donde Ri es el grupo alquileno, R2 y R3 son grupos etileno o propileno, x, a, b, y c indican un número de unidades repetidas de grupos de óxido de etileno y óxido de propileno. Estas unidades repetidas están representadas en un promedio de más de una vez. Las poliéterdiaminas pueden ser derivadas también de copolímeros aleatorios de la fórmula! H2N-Rr- -(OR2)a~(OR3)b- -OR4-NH2 (IV) c donde Ri y R4 son los grupos alquileno, R2 y R3 son grupos etileno o propileno, a, b y c son números enteros. Las polieterdiaminas conocidas en la marca como poliglicol poliaminas de varios pesos moleculares se venden bajo la marca "Jeffamines" por Huntsman Corporation, son también útiles. Ejemplos representativos de tales diaminas son Jeffamine D-230, Jeffamine D-400, Jeffamine D-2000, Jeffamine ED-600 y Jeffamine ED-900. Poliéterdiaminas adecuadas también incluyen condensados de urea de productos en- serie de Jeffamine-D de la fórmula H2N~R,--(OR,)n~NH~C~NH~(OR1)n~R,-.NH2 (v) ft donde Ri es el grupo alquileno y n está en el promedio 5.6, tal como Jeffamine DU-700. La Fórmula II y fórmula III representan poliéterdiaminas preferidas con pesos moleculares en el intervalo de 200-6000. De acuerdo a la presente invención una mezcla de diaminas se prefiere también de tal forma que los pesos moleculares efectivos promedio están en el intervalo de 300-2000. Polieterdiaminas más preferidas son Jeffamine D-400 y Jeffamine ED-6000. La poliéterdiamina más preferida de acuerdo a esta presente invención es Jeffamine D-400. Los compuestos reológicos usados en los fluidos de perforación de la invención hechos de acuerdo a esta invención son formados preferentemente como el producto de reacción de condensación de b) i) y b)ii). Es importante para esta invención que las porciones reactivas del compuesto b) i) estén en exceso estequiométrico de las porciones activas del compuesto b) ii) dentro de la proporción definida anterior en una cantidad de tal forma que el compuesto no reaccionado substancial b) ii) permanece después de que la reacción no se complete. Es importante notar en este aspecto por ejemplo que la proporción de los equivalentes de grupos de ácido carboxílico en componente b) i a los equivalentes de grupos de hidrógeno activos en el componente b)ii sea entre 1.05 y 2.1. El producto de reacción de b)i), y b)ii) resulta en un polímero con terminaciones que contienen unidades de ácido carboxílico y que funciona como un aditivo reológico y antisedimentación en una forma similar a aquella descrita previamente. El producto de esta reacción es un polímero líquido preferentemente con un peso molecular de <50,000 y más preferentemente de 2,000-15,000. Productos de peso,, molecular superior con frecuencia producen materiales sólidos. Los aditivos reológicos de la presente invención son preferentemente totalmente líquidos sin un diluyente y de un peso molecular que permite la capacidad de vaciado. El aditivo reológico útil puede ser preparado de acuerdo a la reacción de policondensación conocida. El orden de adición de los correactivos no es generalmente importante y estos pueden ser agregados ya sea en temperatura ambiente o a una temperatura de reacción. Por ejemplo, los reactivos pueden ser cargados en incrementos a un recipiente de reacción adecuado equipado con un agitador mecánico, un termómetro, un adaptador de Dean-Stark u otro recolector de agua y una entrada de nitrógeno. El recipiente que contiene los reactivos se calienta bajo una capa de nitrógeno. La reacción puede ser realizada bajo presión atmosférica o bajo vacío. La temperatura de reacción a ser usada en la síntesis puede ser variada, pero preferentemente está en el intervalo de temperatura ambiente a 300 °C bajo presión normal. Más preferentemente, la temperatura está en el intervalo de ambiente a 250°C, y más preferentemente de 120° a 220°C. El agua es eliminada como un condensado en cuanto progresa la reacción. Después de la completación de la reacción, se enfría el aditivo y se descarga. El aditivo reológico de la presente invención puede ser usado para espesar una variedad de composiciones de fluido de perforación a base de solvente y orgánicos. El aditivo es particularmente útil, por ejemplo, en composiciones de fluido de perforación a base de petróleo sintéticas y a base de solvente aromáticos y alifáticos de espesamiento, y puede ser usado también en composiciones a base de sustancias polares (cetonas, alcoholes, esteres) . Los aditivos reológicos líquidos son usados preferentemente en formulaciones de lodos de petróleo. Por el uso de cantidades pequeñas de estos aditivos líquidos junto con organoarcillas se obtienen las formulaciones de lodos de perforación mejoradas. Estos aditivos producen puntos de rendimiento superior, y reología de esfuerzo cortante superior, mientras que mantiene viscosidades plásticas relativamente constantes sobre un intervalo amplio de proporciones de temperaturas y esfuerzo cortante. Ya que el aditivo es un líquido reológico fácilmente vaciable o bombeado este puede ser incorporado muy fácilmente en una variedad de composiciones de fluido de perforación en varias etapas de su preparación. Este puede ser agregado en el inicio del procesamiento, durante el procesamiento, como operaciones de post agregado durante la perforación. La cantidad de aditivo reológico usado en una instancia específica se determina por factores numerosos, s.incluyendo el tipo de la composición de fluido de perforación a ser espesada, y el nivel de espesamiento deseado. Sin embargo, un intervalo general es de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 30 libras por barril de composición. En una base en peso, la cantidad del aditivo reológico es generalmente de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 10% en peso, preferentemente de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 8% en peso, más preferentemente de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 5% en peso y más preferentemente de aproximadamente 0.2% a aproximadamente 3% en peso del sistema a ser espesado. Los aditivos reológicos usados en la presente invención pueden ser sintetizados con o sin un catalizador. El catalizador, si se usa, puede ser seleccionado . de aquellos, que son usados normalmente para reacciones de condensación. Ejemplos de tales catalizadores incluyen, pero no se limitan a, ácido sulfúrico, ácido p-toluensulfónico, dilaurato de dibutilestaño, compuestos de tetraalquilestaño o titanio, hidruros de metal y similares. Un catalizador preferido es ácido p-toluensulfónico. El catalizador debe ser usado generalmente en una cantidad de aproximadamente 0.001 a 2.5 por ciento en peso en base al peso total de los reactivos . El aditivo útil en la presente invención puede ser fabricado con o sin un solvente orgánico. Ya que la forma del agente de control reológico es un líquido vaciable libre de diluyente libre de solvente, es preferible sintetizar el producto en un ambiente libre de solvente. Ya que el producto libre de solvente puede ser un líquido viscoso, puede ser apropiado usar un solvente en la etapa descendente durante la síntesis para hacer al producto más vaciable. Cuando se usa un solvente durante la síntesis, el tipo de solvente no es crítico excepto que no sea reactivo con los reactivos. Si es apropiado usar un solvente durante la síntesis, el mismo solvente usado en la composición del lodo de perforación en el cual el aditivo reológico puede ser incorporado puede ser preferido. Los solventes, si se usan, para sintetizar el aditivo reológico útil en los fluidos de perforación de esta invención son preferentemente solventes aromáticos, tales como tolueno, xileno, destilados de petróleo aromáticos y mezclas de los mismos, solvente alifáticos tales como hexano, heptano, ciciohexano y destilados de petróleo alifáticos y mezclas de los mismos. El más preferido de tales solventes son destilados de petróleo aromáticos tales como el vendido bajo la marca Aromatic 100 por Exxon Chemical Company. Puede ser empleada una combinación de solventes mientras los solventes sean compatibles con la adición a la formulación de lodos totales. El solvente debe generalmente ser usados de 0 a 25 por ciento en peso de la mezcla de reacción, más preferentemente O por ciento. s. Los aditivos reológicos útiles descritos son preferentemente libres de solventes (cero COV) o contener substancialmente solvente reducido (bajo COV) y ellos son de esta forma fácilmente incorporados con todos los fluidos de perforación incluyendo sistemas de aguas profundas independientemente de la especificación de COV. Ya que los aditivos reológicos son líquidos fácilmente vaciables, ellos son incorporados fácilmente en temperaturas de baja activación en casi todos los sistemas de fluidos de perforación. Los aditivos reológicos generalmente son usados en fluidos de perforación para proporcionar viscosidad necesaria para suspender material pesado y cortes en un fluido de perforación. La organoarcilla y el agente de viscosidad polimérica, por ejemplo, se agregan en la planta de lodos y en la sondeadora bajo condiciones de mezclado de esfuerzo cortante. En el laboratorio, tales organoarcillas y agentes de viscosidad polimérica se incorporan en el lodo de perforación usando mezcladoras Beach Hamilton o Multimezcladores . Típicamente, se agregan los materiales en velocidad baja a media para estimular las condiciones de mezclado de plantas de lodos. Los aditivos reológicos descritos para esta invención similarmente pueden ser agregados en cualquier punto en el procedimiento de mezclado, con la condición de que haya suficiente fluido base para asegurar buen mezclado. Los aditivos líquidos a ser usados en los fluidos de perforación de inventiva de esta invención pueden ser hechos usando una variedad de materiales y por una variedad de métodos ya sea descritos en la presente, o que serán obvios cuando se realice la descripción de esta patente. En la presente no se propone limitar los materiales o métodos de fabricación de tales aditivos por la descripción anterior. Los aditivos reológicos descritos en esta invención pueden ser agregados a un fluido base que consiste de salmuera y emulsificadores preferentemente antes de que se agreguen materiales pesados. El aditivo es mezclado entonces para distribuir uniformemente el material en el fluido de perforación. La mezcla es preferentemente a baja velocidad.

Después o antes de que se incorporen los aditivos reológicos, pueden ser incorporados otros aditivos incluyendo materiales pesados y aditivos de pérdida de fluido completando el fluido de perforación. Se define una formulación de perforación de base de petróleo invertido o aceite para ser todo en la composición de fluido de perforación excepto el aditivo reológico. Descripción de pruebas La presente invención se ejemplifica y se compara en los siguientes ejemplos. Sin embargo, los ejemplos no s. deben ser construidos como para limitar la invención. Ejemplo 1 Se cargan a un reactor de resina de 250 ml con un termómetro, un adaptador de Dean-Stark, un agitador mecánico y una entrada de nitrógeno, 33.76 gramos (0.08 moles, 0.16 equivalentes) Ethomeen C-15 y 70.13 gramos (0.12 moles, 0.24 equivalentes) Pripol 1015. Se calienta la mezcla a 200°C con agitación bajo un lecho de nitrógeno. Se empieza a eliminar el agua a 170°C. Después de una hora a 200°C, se toman alícuotas cada hora y se determina los valores de acidez y de amina. Se completa la reacción cuando el valor de acidez permanece constante. En el final de la reacción, se enfría el producto y se descarga. El análisis infrarrojo del producto indica la presencia de la banda éster a 1739.7 cm"1. El análisis de peso molecular con los métodos GPC contra - el estándar de poliestireno indica peso molecular promedio de 3375. Se diseña el producto en el Ejemplo 1. Ejemplos 2-9 Se usa el procedimiento general indicado en el Ejemplo 1, excepto que los reactivos se reemplazan como se indica en la Tabla 1. Todos los ejemplos son líquidos. Ejemplo 10 Se cargan a un reactor de resina de 250 ml equipado con un termómetro, un adaptador de Dean-Stark, un agitador mecánico y una entrada de nitrógeno, 40 ^gramos (0.1 moles) de Jeffamine D-400 y 85.05 gramos (0.15 moles) Empol 1004. Se calienta la mezcla a 200°C con agitación bajo un lecho de nitrógeno. Se empieza a eliminar agua a 170°C. Después de una hora a 200 °C, se toma alícuotas cada hora y se determinan los valores de acidez y de amina. Se completa la reacción cuando el valor de acidez permanece constante. En el final de la reacción, se enfrían los productos y se descargan. Ejemplo 11 A un reactor de 250 ml equipado con un termómetro, un adaptador de Dean-Stark, un agitador mecánico y una entrada de nitrógeno, se cargan 80 gramos (0.04 moles) Jeffamine D-2000 y 35.06 gramos (0.06 moles) de Pripol 1015. Se calienta la mezcla a 200°C con agitación bajo un lecho de nitrógeno. Se empieza a eliminar el agua a 170°C. Después de una hora a 200°C, se toma alícuotas durante una hora y se determinan los valores de acidez y de amina. Se completa la reacción cuando el valor de acidez permanece constante. En el final de la reacción, se enfrían y se descargan los productos. Tabla 1 * Los valores de acidez y la amina (mg KOH/g de muestra) indican que son para el producto final. EVALUACIONES DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN 1. Sistemas de lodos de perforación de agua profunda Todos los materiales preparados de acuerdo a los Ejemplos 1-11 se incorporan en la fórmula de tamizado de agua profunda estándar y un número de pruebas se realizan para demostrar la eficacia del aditivo reológico respectivo. La preparación y componentes de una fórmula de tamizado de agua profunda estándar se • describe en la Formulación A. Se miden las propiedades de fluido de perforación en los lodos iniciales (antes del enrollado en caliente) y después del enrollado en caliente a 150°F (66°C) y 300°F (149°C). Todas las propiedades de fluido de perforación, viscosidad, estabilidad eléctrica se miden en 120°F (49°C) . Se prueba la viscosidad en viscosímetros Fann y Brookfield LVT y se prueba la estabilidad eléctrica con un Probador de Estabilidad Eléctrica Modelo 23D de Fann. Después de que se toman las mediciones iniciales se enrollan en- caliente a 150°F (66°C) por 16 horas y se miden las propiedades de enrollado en caliente. Se miden los lodos en enrollado en caliente otra vez a 300°F (149°C) por otras 16 horas y se miden las propiedades de enrollado en caliente. Se observan los resultados para el grado de viscosidad de reducción después de cada enrollado en caliente. Los aditivos reológicos de la presente invención proporcionan formación de viscosidad alta inicial (antes del enrollado) con una gota en viscosidad después de cada ciclo de enrollado en caliente sucesivo. Se prepara la formulación de planta de lodo de acuerdo al procedimiento descrito en la Formulación A inmediatamente después de la adición de un aditivo reológico (véase con el ejemplo 1 comparativo) . Se evalúan las propiedades de fluido de perforación y se fijan en la Tabla 1 usando cada producto del ejemplo específico.- Formulación A Organoarcilla de Elementis Specialties, TABLA 1 EVALUACIÓN DE ADITIVO DE AGUA PROFUNDA EN IAO, 85/15 OWR, 12-PPG LODO INVERTIDO NIVEL DE ADITIVO REOLOGICO: 1.6 LIBRAS POR BARRIL TABLA 1 EVALUACIÓN DE ADITIVO DE AGUA PROFUNDA EN IAO, 85/15 OWR, 12-PPG LODO INVERTIDO NIVEL DE ADITIVO REOLOGICO: 1.6 LIBRAS POR BARRIL v Discusión de resultados Los aditivos reológicos útiles en la presente invención cuando se usan junto con organoarcillas producen incremento significativo y rápido en el Fann 6 y 3 rpm de viscosidad, de esta forma reduciendo/eliminando barita suspendida/sedimentada cuando se incorpora bajo condiciones de mezclado de esfuerzo cortante ultra bajo encontradas en una planta de lodos. Además, la viscosidad desarrollada por los aditivos reológicos disminuye con incremento en la temperatura y circulación en el pozo. Sin estar unido a alguna teoría, se cree que esto disminuye la contribución reológica de los aditivos al fluido de perforación mientras la contribución reológica de la organoarcilla se incrementa (la organoarcilla empieza a producir en cuanto se agita el lodo mientras se hace circular a través de la broca) proporcipnando viscosidad estable y plana. Esta falla en la viscosidad del aditivo mantiene reología plana y evita que el lodo llegue a ser excesivamente grueso y difícil de bombear, especialmente en agua fría. Si los aditivos reológicos no exhiben esta reducción en viscosidad el lodo llega a ser muy estable debido al incremento conocido en la viscosidad provocado por las organoarcillas bajo condiciones de esfuerzo cortante alto. La organoarcilla y los aditivos descritos trabajan sorpresivamente entre sí para proporcionar^ un perfil de viscosidad relativamente plano en un intervalo de esfuerzo cortante alto.

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES ^ 1. Una composición de fluido de perforación a base de petróleo o petróleo invertido caracterizado porque comprende: a) una formulación de base de fluido de perforación de petróleo o petróleo invertido que contiene una o más organoarcillas y; b) uno o más aditivos reológicos que cuando están libres de diluyente son vaciables en temperatura ambiente que comprenden el producto de reacción de condensación de: i) uno o más ácidos policarboxílicos; y ii) un químico seleccionado del grupo que consiste de uno o más compuestos que contienen nitrógeno alcoxilado líquidos y poliéterdiaminas que contienen > de 2 grupos hidrógeno activos; en donde la proporción de equivalentes de grupos de ácidos carboxílicos a los equivalentes de grupos de hidrógeno activos está entre 1.05 a 2.10.
2. 2. La composición del fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el quíimcio del subpárrafo b) se hace sin el uso de un solvente.
3. 3. La composición del fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el químico del subpárrafo b) ii) se selecciona del grupo que consiste de dioles de amina alifática alcoxiladaos y dioles de amida alifática alcoxilados.
4. 4. La composición de fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el químico del subpárrafo b)ii) es una amina terciaria con un grupo alquilo.
5. 5. La composición del fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la amina terciaria tiene dos grupos hidroxialquilo.
6. 6. La composición del fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el diol de amina se selecciona del grupo que consiste de Varonics, Ethomeens y Ethomids.
7. 7. La composición de fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el químico del subpárrafo b( ii) es una poliéter diamina.
8. 8. La composición de fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el ácido policarboxílico se selecciona del grupo que consiste de oligómeros de ácido dicarboxílico de ácidos grasos que tienen longitudes de cadena de entre 16 y 20 átomos de carbono y ácidos polibásicos que contienen más de dos grupos de ácido carboxílico.
9. 9. La composición de fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción del número de equivalentes de ácido policarboxílico del párrafo b) ii) a los grupos de hidrógeno activos del párrafo b) ii) está entre 1.5 y 2.0.
10. 10. La composición de fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la formulación de fluido de perforación contiene más de una organoarcilla .
11. 11. Una composición de fluido de perforación a base de petróleo invertido o petróleo: a) una formulación de base de fluido de perforación de petróleo o petróleo invertido que contiene una o mas organoarcillas y b) uno o más aditivos que comprenden el producto de reacción de i) uno o más ácidos polibásicos polimerizados que tienen una cadena de carbono de 48 a 60 átomos de carbono; y ii) uno o más dioles de amina alifática alcoxilados; en donde la proporción del número de equivalentes de b) i a los equivalentes b) ii está entre 1.05 a 2.10.
12. 12. La composición de fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la proporción del número de equivalentes del ácido policarboxílico del párrafo b) i) a los grupos activos de hidrógeno del párrafo b) ii) está entre 1.5 y 2. ^
13. 13. La composición de fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el ácido polibásico es uno o más ácidos de trímero.
14. 14. La composición de fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la formulación de fluido de perforación base contiene dos o más organoarcillas .
15. 15. Una composición de fluido de perforación a base de petróleo invertido caracterizada porque comprende: a) una formulación de base de fluido de perforación de petróleo invertida que contiene una o más organoarcillas y b) uno o más aditivos que comprenden el producto de reacción de: i) un químico seleccionado del grupo que consiste de ácidos de dímero y trímero; y ii) un químico seleccionado del grupo que consiste de Ethomeen C-15 y Jeffermine D-400. en donde la proporción de los equivalentes de los grupos reactivos en el componente b) i) usado a los equivalentes de grupos reactivos en la cantidad del componente b) ii) usado está entre 1.05 y 2.1.
16. 16. Una composición de fluido de perforación a base de petróleo o petróleo invertido caracterizada porque comprende <-. a) una formulación de base de fluido de perforación de petróleo o petróleo invertido y b) uno o más aditivos reológicos los cuales cuando están libre de diluyente son vaciables en temperatura ambiente que comprende el producto de reacción de condensación de: i) uno o más ácidos policarboxílicos; y ii) un químico seleccionado de grupo que consiste de uno o más compuestos que contienen nitrógeno alcoxilado líquidos, diaminas y poliéter diaminas que contienen > 2 grupos de hidrógeno activos; en donde la proporción de los equivalentes de grupos de hidrógeno activos está entre 1.05 a 2.10.
17. 17. La composición de fluido de perforación de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque la formulación base contiene una organoarcilla. . RESUMEN DE LA INVENCIÓN Esta invención es de una composición de fluido de perforación que contiene un tixótropo líquido, el cual el tixótropo está libre de solventes o cualquier otro diluyente, y está en forma fácilmente usable, líquida, vaciable a temperaturas ambiente, y que proporciona propiedades efectivas y eficientes reológicas cuando se usa en niveles bajos en tales composiciones. La invención describe fluidos de perforación nuevos, particularmente útiles como lodos de perforación de petróleo o petróleo invertido, que se distinguen por propiedades antisedimentación mejoradas, alta aceptabilidad ecológica, y al mismo tiempo buenas propiedades de almacenamiento y aplicación. Un área importante de aplicación para los nuevos sistemas de fluido de perforación está tanto en pozos marinos y submarinos para el desarrollo de depósitos de hidrocarburos, el propósito de la invención que es particularmente hacer disponible fluidos de perforación industrialmente usables con propiedades antisedimentación que proporcionan comportamiento satisfactorio en intervalos amplios de esfuerzo cortante y temperatura. En un aspecto específico, la invención proporciona una composición de fluido de perforación de emulsión de petróleo o petróleo invertido que contiene una o más organoarcillas, y además contiene un aditivo que comprende el producto d.e reacción de un compuesto que contiene nitrógeno alcoxilado o diamina, y uno o más ácidos policarboxílicos en una proporción equivalente específica.