TRATAMIENTO DE UN POZO CON UN LIQUIDO ENCAPSULADO Y PROCEDIMIENTO PARA LA ENCAPSULACIÓN DE UN LÍQUIDO
CAMPO DE LA INVENCION La producción dé hidrocarburos requiere típicamente una variedad de tratamientos químicos. Normalmente inyectados en el fondo de la perforación, los productos químicos tratan las formaciones o porciones del pozo. Cuando se inyectan los productos químicos en estado líquido, el operador debe de compensar por dilución de los productos químicos para el tratamiento por medio del fluido portador. Adicionalmente, ciertos productos químicos de tratamiento para pozos tales como ácidos, requieren el uso de procedimientos de seguridad para proteger en campo al personal y al ambiente. Varios productos químicos y fármacos son comúnmente encapsulados como un medio para controlar la liberación del material encapsulado . La tecnología normal está provista para la encapsulación, de sólidos, geles/coloides y líquidos congelados. Los líquidos de fluencia libre tales como agua o ácidos minerales no son normalmente encapsulados en forma líquida. Por el contrario, la encapsulación de los líquidos de fluencia libre requieren generalmente la absorción del líquido sobre un sólido antes de la encapsulación. La invención descrita en la presente proporciona un
método para encapsular fluidos de fluencia libre. De conformidad con la invención, los productos químicos para el tratamiento de fluidos de fluencia libre son encapsulados para prevenir la dilución de los productos químicos por el fluido portador y para minimizar las consecuencias ambientales y de seguridad. Además, el método de la invención permite la colocación de los productos químicos para el tratamiento del pozo en la localización deseada en el fondo de la perforación sin reacción o liberación prematura de los productos químicos. La presente invención es particularmente útil para atacar con ácido una zona de producción fracturada. Después de fracturar una zona de producción, el operador del pozo comúnmente ataca con ácido la superficie de la factura para mejorar la velocidad de producción de hidrocarburos. El proceso de atacar con ácido involucra la inyección de un ácido al fondo de la perforación a través de la tubería de producción que se extiende en línea en la fractura. Preferiblemente, el ácido penetra la extensión completa de la fractura. Una vez en la fractura, el ácido reacciona con la superficie de la roca en la fractura creando canales en la superficie de la roca. Después de la liberación de la presión sobre la zona fracturada, los canales resultantes, proporcionan unas vías de circulación con lo que aumenta el flujo de hidrocarburos desde la zona de producción hasta la
perforación. De conformidad con la invención, el ácido usado en el proceso de ataque ácido puede liberarse de una manera diluida y con cuidado y afectuosamente hacia el medio ambiente en la localización exacta en donde se desea el ataque del ácido . La invención logra también otras ventajas. Por ejemplo, en prácticas del arte previo, el ácido impacta dañinamente al entubado y a la linea para tubos . El tratamiento repetido con ácido puede requerir una reoperación o refinalización del pozo para reemplazar aquellas porciones de la linea de tubos dañadas por el ácido . Encapsular el ácido de conformidad con la invención permite la inyección de ácido sin exponer la linea de tubos al efecto corrosivo del ácido. Adicionalmente, por ejemplo, el ácido encapsulado puede ser descargado profundamente en la fractura antes de liberarlo. El proceso de tratamiento de pozos de la invención también mejora los resultados y los costos de otros productos químicos para el tratamiento de pozos. Por ejemplo, la encapsulación permite la liberación controlada de productos químicos para el tratamiento de pozos en una localización deseada del fondo de la perforación. Por consiguiente, en donde el operador usó previamente una gran cantidad de productos químicos para compensar la dilución o la reacción durante el transporte, el operador puede ahora reducir la cantidad de
productos químicos usados. Así, cuando se añade un beneficio, el operador conservará recursos, ahorrará dinero y reducirá el riesgo asociado con el manejo de productos químicos en la ubicación del pozo. SUMARIO DE IA INVENCION La invención actual proporciona un método para encapsular un líquido en una membrana semi-permeable. El método primero encapsula material sólido en una membrana semi-permeable para formar una cápsula. Se coloca la cápsula en un líquido capaz de pasar a través de la membrana y de disolver el sólido. Se deja que el sólido se disuelva en dicho líquido. La cápsula permanece en el líquido por un periodo de tiempo suficiente para permitir que las fuerzas directrices del gradiente de concentración desplacen substancialmente a todo el sólido disuelto desde la cápsula. La cápsula resultante contiene primeramente el líquido. La actual invención proporciona también un método alternativo para encapsular un líquido en una membrana semi-permeable. Este método encapsula un sólido en una membrana semi-permeable para formar una cápsula. La cápsula se coloca en un primer líquido capaz de atravezar la membrana y de disolver el sólido. Subsecuentemente, la cápsula que contiene una solución de sólido y el primer líquido es puesto en contacto con un segundo líquido. La
concentración y/o el volumen del segundo líquido que se pone en contacto con la cápsula, en comparación con el volumen de la solución en la cápsula, crea un ambiente en el cual las fuerzas directrices del gradiente de concentración removerán substancialmente toda la solución del primer líquido y el sólido d la cápsula. Como un resultado, la cápsula contiene primeramente el segundo líquido . La presente invención también proporciona un método para tratar una región en el fondo de un pozo con productos químicos o aditivos para un buen tratamiento. El método encapsula un sólido en una membrana semi-permeable para formar una cápsula. Se coloca la cápsula en un líquido capaz de atravezar la membrana semi-permeable y de disolver el sólido. Se deja al sólido disolver en el líquido. La cápsula permanece en el líquido por un período de tiempo suficiente para permitir las fuerzas directrices del gradiente de concentración desplazar substancialmente todo el sólido disuelto desde dentro de la cápsula. La cápsula resultante contiene primeramente el líquido. El líquido que contiene la cápsula es colocado en el fondo de la perforación en un punto preseleccionado. Después de la colocación, el líquido encapsulado es liberado. Adicionalmente la presente invención proporciona un método alternativo para tratar la región del fondo de la
perforación. Este método encapsula un sólido en una membrana semi-permeable para formar una cápsula. La cápsula es colocada en un primer liquido capaz de atravesar la membrana y de disolver el liquido. Subsecuentemente, la cápsula que contiene una solución de sólido y el primer liquido, es puesta en contacto con un segundo liquido. La concentración y/o el volumen del segundo liquido que contacta a la cápsula, en comparación con el volumen de la solución en la cápsula, crea un ambiente en el cual las fuerzas conductrices del gradiente de concentración removerán substancialmente toda la solución de primer liquido y sólido desde la cápsula. Como un resultado, la cápsula contiene primeramente el segundo liquido. Después de la colocación en la localización deseada, el segundo liquido es liberado desde las cápsulas. Adicionalmente, la presente invención proporciona un método para atacar con ácido una superficie de fractura localizada en una zona de producción subterránea. El método se proporciona para fracturar hidráulicamente una formación subterránea para producir una formación fracturada que tenga al menos una superficie de fractura. Después de fracturar la formación, se inyectan las cápsulas de ácido líquido en la formación fracturada, mientras que la presión hidráulica se mantiene sobre la formación. Típicamente se usa, un fluido portador para transportar las cápsulas al
fondo de la perforación en la formación fracturada. Después de que las cápsulas se depositan en la formación fracturada, la presión hidráulica es liberada desde la formación. La caída de presión hidráulica permite que cierre la formación y triturar las cápsulas con lo cual se libera el ácido líquido. Subsecuentemente, el ácido reacciona con y ataca la superficie de la fractura. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una exploración FTIR de GOlpanol PAP sin usar y una exploración del fluido obtenido desde las cápsulas del Ejemplo 3. La figura 2, es un análisis infrarrojo del fluido obtenido desde las cápsulas del Ejemplo 4. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Como se usa en la presente, el término "región del fondo de la perforación" incluye la porción subsuperficial de la perforación, cualquiera de las zonas de producción subsuperficiales y asociadas al equipo con el pozo operando. El término "líquido de fluencia libre" describe generalmente una substancia en una fase líquida, capaz de atravesar una membrana semi-permeable . Ejemplos de líquidos de fluencia libre incluyen ácidos y agua. El término "líquido" incluye líquidos de un componente único así como también soluciones multi-componentes . I. Métodos de Encapsular un Líquido
La presente invención proporciona métodos para encapsular fluido de fluencia libre en una membrana semipermeable. En general, este aspecto de la invención proporciona un método para encapsular fluidos capaces de atravesar una membrana semi-permeable . Una lista no-exclusiva de líquidos adecuados para encapsulación, de conformidad con la invención, incluye: agua, ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido fórmico, ácido acético, ácido sulfámico, ácido cítrico, ácido glicólico, ácido maleico, ácido fumárico, alcoholes, tioles, ácido polifosfónico, polifosfonato, inhibidores de incrustación, inhibidores de corrosión, fertilizantes, productos farmacéuticos, detergentes, retardadores y aceleradores de fraguado del cemento, aditivos de alimentos, pesticidas, tinturas, pigmentos, pinturas, feromonas, dimetil formamida, acetona, acetonitrilo, éteres, perfumes, agentes reticuladores e iniciadores de polimerización. Las membranas semi-permeables adecuadas para uso en la presente invención pueden ser formadas desde materiales que incluyen pero no se limitan a: aceite vegetal total o parcialmente hidrogenado, tales como triestearina, látex, gelatinas, carrageninas, polietileno, polipropileno, poliisobutileno, un copolimero de cloruro de vinilo y cloruro de vinilideno, un copolimero de cloruro de
vinilideno y un éster de un ácido carboxílico insaturado o un copolimero de etileno y un ácido carboxílico insaturado.
Los métodos de la presente invención usan un sólido encapsulado en una membrana semi-permeable como un material inicial. Una lista no limitante de sólidos adecuados para uso en la invención incluye: sales minerales tales como cloruro de sodio y cloruro de potasio, cloruro de calcio, sulfatos metálicos, nitratos metálicos, tales como nitrato de calcio y sulfato de calcio, ácido cítrico, metales pulverizados tales como cobre y aluminio, sales orgánicas tales como sales metálicas de ácidos carboxílicos, citratos o formiatos, alcoholes tales como alcoholes etoxilados, mono-, di- y polisacáridos, hidróxido de sodio, y bi-fluoruro de amonio . Son bien conocidos los procesos para encapsular sólidos. Por ejemplo, sólidos encapsulados adecuados para uso en la presente invención están fácilmente disponibles de Balchem Corporation, P.O Box 175, Slate Hill, NY 10973 (Balchem) . Actualmente, Balchem comercializa ácido cítrico encapsulado bajo la marca de fábrica CAP-SHURE®. Balchem comercializa varias formas de CAP-SHURE , las cuales son adecuadas para usar en la presente invención. Tres versiones disponibles actualmente son CAP-SHURE CITRIC ACID C-165-85, CAP-SHURE® CITRIC ACID C-165-63 y CAP-SHURE® CITRIC ACID C-150-50. Cada producto tiene una membrana
semi-permeable formada desde aceite vegetal parcialmente hidrogenado. La membrana semipermeable tiene un punto de fusión que varía desde 59 °C a 70 °C. en el producto C-165-85, la membrana comprende 13- 17 % en peso de la cápsula total. El producto C-165-63 tiene una membrana que comprende 35-39 % en peso del peso total de la cápsula y en el producto C-150-50, la membrana comprende 48-52 % en peso de la cápsula total. El C-l 65-85 tiene un tamaño de partícula en donde no más de 2 % de las partículas son retenidas en un tamiz de malla # 20 (ÜSSS) . El C-165-63 tiene un tamaño de partícula en donde no más de 2 % de las partículas son retenidas en un tamiz de malla # 16 (ÜSSS) . El C-150-50 tiene un tamaño de partícula en donde no más de 2 % de las partículas son retenidas en un tamiz de malla # 10 (USSS) . Por consiguiente, en cada caso aproximadamente 98 % de las partículas pasan a través de los tamices respectivos. Otros sólidos encapsulados comercializados por Balchem, adecuados para usar en la presente invención incluyen cloruro de sodio y ácido fumárico, comercializados bajo la marca Bakeshure FT. Halliburton Company también comercializa sólidos encapsulados adecuados para usar como materiales iniciales en la presente invención que incluyen sólidos encapsulados comercializados en asociación con las marcas "Optiflo II", "Optiflo III", "Optiflo HTE" y "Optiflo LT" .
Las etapas, materiales y parámetros de proceso necesarios para proporcionar el liquido encapsulado deseado son como sigue: A. Intercambio Sólido/ Liquido Un método para encapsular un liquido de conformidad con la presente invención comprende las etapas de: 1) colocar un sólido encapsulado en el liquido a ser encapsulado; 2) permitir al liquido penetrar la membrana semi-permeable y subsecuentemente disolver el sólido; y, 3) mantener suficiente volumen y concentración del liquido para establecer el gradiente de concentración necesario para conducir substancialmente todo el sólido desde el interior de la cápsula al exterior. Este método produce una cápsula que contiene substancialmente solamente liquido. Preferiblemente, la concentración final del liquido en la cápsula será mayor de 50 % de la concentración del liquido usado durante el proceso de intercambio. Por ejemplo, si se usa una solución al 30 % de HC1 para disolver el sólido, entonces la cápsula contendrá una solución de al menos 15 % de HC1. La transferencia de sólido substancialmente completa desde el interior al exterior de la cápsula es un resultado de las fuerzas conductrices del gradiente de concentración. La principal de las "fuerzas conductrices del gradiente de concentración", describe la transferencia de átomos, iones
y moléculas a través de una membrana semi-permeable debido a la difusión desde una región concentrada a una región substancialmente diluida. Este fenómeno se basa en la primera ley de la difusión de Fick, descrita por la fórmula: J = (dC/dx) . en la fórmula, J es el movimiento o flujo de una substancia en la dirección que elimina el gradiente de concentración (dC/dx) . La velocidad del movimiento es proporcional a la magnitud, X, del gradiente. El gradiente de difusión puede describirse por osmosis o diálisis, dependiendo del tamaño de la substancia difusora y el tamaño de poro de la membrana. La temperatura, gradiente de concentración, constantes de difusión, espesor de membrana y área de membrana afectaran las velocidades de permeación y de difusión. En la presente invención, el volumen de liquido preferido sobre el exterior de la cápsula es suficientemente grande como para disolver y sacar substancialmente todo el sólido al exterior de la cápsula. Si es necesario para lograr el intercambio completo, cambios múltiples de la solución de baño, grandes volúmenes de liquido para la cápsula o continuo reemplazo del liquido deseado, promoverán el intercambio hacia el término . El periodo de tiempo y la temperatura necesaria para cada una de las etapas en la presente invención variará dependiendo de la solubilidad del sólido encapsulado, la
porosidad de la membrana semi-permeable, la concentración del liquido y la temperatura. En general, la temperatura para llevar a cabo el intercambio puede variar desde aproximadamente la temperatura ambiente hasta ligeramente inferior a la del punto de fusión de la membrana semipermeable. El periodo de tiempo necesario para el intercambio puede calcularse con base en los parámetros de temperatura, el tamaño de poro de la membrana y solubilidad del sólido en el liquido. En esta modalidad de la presente invención, el sólido encapsulado debe de ser soluble en el liquido a ser encapsulado. Adicionalmente, el material para encapsular debe de tener un tamaño de poro suficiente para permitir la penetración por el liquido y la transferencia del sólido disuelto al exterior de la cápsula. Adicionalmente, la concentración y/o volumen de liquido debe de ser suficiente para permitir que las fuerzas conductrxces del gradiente de concentración conduzcan substancialmente todo el material sólido al exterior de la cápsula. Finalmente, la temperatura y el periodo de tiempo necesario para terminar el intercambio de material sólido hacia el liquido variará dependiendo de la composición del material sólido, la concentración y el volumen del liquido y el tamaño de poro del material encapsulador . Un experto en la materia tendrá la comprensión requerida de los parámetros de solubilidad y
de las membranas semi-permeables necesaria para establecer fácilmente estos parámetros de operación. Ejemplo 1 - Encapsulacion en Etapa Unica de un Acido Mineral Este ejemplo demuestra la etapa única, proceso de intercambio sólido/liquido para encapsular un ácido mineral. El proceso requiere un sólido soluble en el ácido mineral deseado, como el sólido encapsulado. en este caso, un ácido cítrico encapsulado, comercializado por Balchem bajo el nombre comercial de CAP-SHURE proporciona un material inicial adecuado. Veintidós gramos de CAP-SHURE® 165-85 y 75 gramos del ácido clorhídrico grado reactivo ("HC1") (aproximadamente 37.8 ) se combinaron en una jarra de vidrio. Se añadió a esta mezclaO.l mi del dispersante Sperse-All-M disponible de la Halliburton Company. Después de mezclar, casi todo el material de ácido cítrico encapsulado permaneció en el fondo de la jarra. Unas cuantas cápsulas flotaron después de mezclar; no obstante, estas cápsulas fueron probablemente dañadas. Después de 16 días a temperatura ambiente, la mayoría de las cápsulas permanecieron en el. fondo de la jarra. Se filtraron las cápsulas, se enjuagaron con agua y luego se enjuagaron con acetona. Después de secar, se intentó de exprimir el ácido afuera de las cápsulas aplicando fuerza mecánica. Aunque las cápsulas
estuvieron húmedas, se produjo líquido insuficiente para el análisis. Por consiguiente, cápsulas individuales se colocaron sobre una superficie exterior de calcita y se trituraron. Después de triturar, se observó la producción de C02 y burbujeo sibilante, indicando la presencia de ácido. No obstante, la falta de flotabilidad indica que las cápsulas probablemente no estuvieron llenas con ácido. Este ejemplo demuestra que el HC1 penetrará el material de encapsulación y disolverá el ácido cítrico. La concentración y/o el volumen del ácido clorhídrico que se pone en contacto con el sólido encapsulado crea un ambiente en el cual el gradiente de concentración favorece la eliminación del ácido cítrico del interior de la cápsula. Ejemplo 2 - El Calentamiento Mejora la Eficiencia de Intercambio en el Proceso de Intercambio de Etapa Unica. Este ejemplo demuestra la eficiencia de intercambio mejorada, lograda por calentamiento de las cápsulas durante el proceso de intercambio. Se combinaron en una jarra de vidrio 19.6 gramos de CAP-SHURE® C165-85, 0.1 mi del surfactante Sperse-All-M y 87.6 gramos de HCl (grado reactivo 36.63 %) . La mezcla resultante se calentó por tres días a 52 °C (125 °F) . al final de los tres días, aproximadamente 50 % de las cápsulas flotaron. Las cápsulas que flotaron se decantaron, se aislaron usando un embudo buchner, se lavaron con agua
destilada, se lavaron con acetona, y se dejaron secar al aire. Después de secar, las cápsulas se colocaron en una jeringa de vidrio de 5 ce y el liquido se forzó mecánicamente a salir de las cápsulas por triturado. La concentración final de HCl retirado de las cápsulas fue de 23.85 %. Asi, las cápsulas contuvieron 65 % del HCl presente en la solución inicial de HCl. este ejemplo demuestra que el calentamiento de las cápsulas mejora la disolución del ácido cítrico en el HCl y mejora la velocidad de intercambio, aunque la concentración de HCl en la cápsula se ha reducido, la concentración es suficiente para aplicaciones en el fondo de pozos tales como atacar con ácido una superficie de fractura. Ejemplo 3 - Encapsulación en Etapa Unica de un Inhibidor de Corrosión. Se combinaron en una jarra de vidrio, veintiún gramos de CAP-SHURE® C 165-85 y 38.4 gramos de un alcohol propargilico propoxilado. El alcohol propargilico propoxilado (número CAS 7732-18-5) es un inhibidor de corrosión disponible de BASF bajo la marca comercial Golpanol PAP. Inicialmente, las cápsulas permanecieron en el fondo de la jarra. Después de reposar a temperatura ambiente por 17 días, las cápsulas flotantes se aislaron usando un embudo buchner, se lavaron con acetona y se secaron. Las cápsulas secas se colocaron en una jeringa de
vidrio de 5 ce y se trituraron con el émbolo. Después de triturar, se colectó un fluido ligeramente amarillo y se analizó usando análisis FTIR. Por comparación se analizó también una muestra de Golpanol PAP sin usar (amarillo obscuro), usando análisis FTIR. En la figura 1, es la Exploración A generada por la muestra sin usar de Golpanol PAP y en la figura 1, la Exploración B es la exploración generada por el fluido obtenido de las cápsulas. Una comparación de las exploraciones FTIR indica que el fluido obtenido de las cápsulas es Golpanol PAP. Los picos extra encontrados a aproximadamente 2070 y 1727 cm-1 en la Exploración B son probablemente debidos al encapsulante. Asi, la presente invención proporciona un mecanismo adecuado para encapsular compuestos orgánicos útiles como inhibidores de corrosión. Mientras que los ejemplos anteriormente expuestos describen la encapsulación de un ácido mineral y de un inhibidor de corrosión, el proceso de la invención trabajará igualmente bien con cualquier sistema sólido/liquido en el cual el sólido es soluble en el liquido y en el cual la solución de sólido disuelto en el liquido deseado parará a través de la membrana semipermeable. Por ejemplo, el ácido cítrico es también soluble en una solución de ácidos fosfóricos o ésteres tales como ácido fosfónico o polifosfonato, productos químicos comunes
para el tratamiento de pozos usados para prevenir la precipitación de incrustación en las paredes interiores de una linea entubada. Por consiguiente, el método anteriormente descrito será capaz de producir cápsulas que contengan ácido polifosfónico o polifosfonato . Las variables de temperatura y tiempo de tratamiento variarán dependiendo del sólido encapsulado, el liquido deseado y el tamaño de poro deseado del material encapsulador; no obstante. Uno familiarizado con las velocidades de disolución del sólido en el liquido determinará fácilmente las condiciones de operación apropiadas con solamente experimentación mínima. B . Intercambio Sólido/Liquido & Intercambio
Liquido/Liquido Una modalidad alternativa de la presente invención comprende las etapas de: 1) colocar un sólido encapsulado en un primer líquido capaz de disolver el sólido; 2) dejar el primer líquido disolver el sólido; 3) colocar las cápsulas que contienen la solución del primer líquido y el sólido en un segundo líquido; y 4) mantener suficiente volumen y/o concentración del líquido para establecer el gradiente de concentración necesario para conducir substancialmente todo el sólido desde el interior de la cápsula al exterior. El producto resultante es una cápsula que contiene substancialmente solamente el segundo líquido.
En este proceso, el liquido inicial puede ser, por ejemplo, agua, ácido clorhídrico/ ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido fórmico, ácido acético, ácidos sulfámicos, ácido cítrico, ácido glicólico, ácido maleico, ácido fumárico, inhibidores de corrosión, inhibidores de incrustación, fertilizantes, productos farmacéuticos, detergentes, retardadores y aceleradores del fraguado de cemento, aditivos para alimentos, pesticidas, tinturas, pigmentos, pinturas, feromonas y perfumes. El segundo líquido usado en la etapa 3) variará dependiendo del fluido inicial, en general, el segundo líquido puede incluir, por ejemplo: agua, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido fórmico, ácido acético, ácidos sulfámicos, ácido cítrico, ácido glicólico, ácido maleico, ácido fumárico, alcoholes, troles, ácido polifosfónico, polifosfonato, inhibidores de incrustación, inhibidores de corrosión, fertilizantes, productos farmacéuticos, detergentes, retardadores y aceleradores del fraguado de cemento, aditivos para alimentos, pesticidas, tinturas, pigmentos, pinturas, feromonas, dimetil formamida, acetona, acetonitrilo, éteres, perfumes, agentes reticuladores e iniciadores de polimerización. El término iniciadores de polimerización incluye, pero no se limita a peróxidos tales como peróxido de benzoilo, ácidos de Lewis y compuestos de
nitrilos . Los agentes reticuladores incluyen compuestos tales como titanatos, boratos y zirconatos que se usan comúnmente en la materia. De conformidad con esta modalidad, la etapa 2) puede ser detenida antes para remover substancialmente todo el sólido de la cápsula. Preferiblemente, la etapa 2) procede al menos hasta que la solución resultante alcanza el equilibrio entre el sólido y el primer liquido. La cápsula que contiene una solución del primer liquido y el sólido disuelto serán transferidos al segundo liquido. No obstante, si puede tener lugar una reacción indeseable entre el segundo liquido y el sólido, la etapa 2) puede ser dejada progresar hasta el punto en el cual las fuerzas conductrices del gradiente de concentración han removido substancialmente todo el sólidos de la cápsula. Como en el intercambio sólido/liquido descrito en conexión con la primera modalidad expuesta anteriormente, el periodo de tiempo y la temperatura necesaria para cada una de las etapas anteriores variará dependiendo de la solubilidad del sólido encapsulado, la porosidad de la membrana semi-permeable, la concentración del liquido, la temperatura y la concentración del segundo liquido. En general, la temperatura para llevar a cabo el intercambio puede variar desde aproximadamente la temperatura ambiente hasta ligeramente inferior a la del punto de fusión de la
membrana semi-permeable . Para el intercambio sólido/liquido, el periodo de tiempo requerido puede calcularse con base a los parámetros de la temperatura, el tamaño de poro de la membrana y la solubilidad del sólido en el liquido. El periodo de tiempo necesario para el intercambio liquido/liquido puede calcularse con base en la temperatura, tamaño de poro, velocidad de difusión, gradiente de concentración y los coeficientes de repartición de los dos líquidos. Adicionalmente, si es necesario para lograr el intercambio completo, cambios múltiples de la solución del baño, grandes volúmenes de liquido para la cápsula o reemplazo continuo del líquido deseado promoverán el intercambio hacia el término. Una ventaja de esta modalidad particular de la invención es la capacidad para encapsular un líquido incapaz de disolver el sólido encapsulado. En tales casos, el primer líquido es seleccionado por su capacidad para disolver el sólido y su miscibilidad con el segundo líquido. Cuando se usa agua como el primer líquido, este proceso también permite recuperar y reciclar el sólido desde el primer líquido. Otra ventaja del proceso de intercambio líquido/ líquido es la capacidad de desacoplar la primera etapa de intercambio de la segunda etapa de intercambio en el tiempo y el espacio. Otra ventaja del proceso líquido/líquido es una reducción en el tiempo total
para proporcionar el liquido encapsulado deseado en comparación con el proceso únicamente liquido. Ejemplo 4 - Intercambio en Dos Etapas de Acido Cítrico por Metanol El ácido cítrico tiene una baja constante de solubilidad en metanol. Por consiguiente, un intercambio sólido/líquido de metanol por ácido cítrico tomará una cantidad de tiempo desordenada y puede no dar como resultado el intercambio completo de metanol por ácido cítrico. Para obtener metanol encapsulado, el método preferido será el proceso de intercambio sólido/líquido & líquido/líquido de la presente invención. Como es bien sabido, el ácido cítrico es muy soluble en agua y el metanol es miscible con agua. Por consiguiente, el método de intercambio sólido/líquido & líquido/líquido de la presente invención proporcionará un mecanismo para encapsular metanol en un período de tiempo razonable. Se sumergieron inicialmente, cápsulas que contienen ácido cítrico (CAP-SHÜRE® C 165-85) , en agua a temperatura ambiente por un período de tiempo suficiente para intercambiar completamente el ácido cítrico por agua. Aproximadamente 10 mi de cápsulas llenas de agua, en volumen, fueron colocadas en un cilindro graduado de 250 mi que contenía metanol. El nivel de metanol se llevó hasta la marca de 250 mi del cilindro graduado. Una capa rosa de
cápsulas presuntamente defectuosas en la superficie del metanol. La mayoría de las cápsulas permanecieron en el fondo del cilindro. Durante las siguientes 24 horas, el cilindro graduado se invirtió periódicamente. Después de aproximadamente 24 horas, algunas de las cápsulas se decantaron y se aislaron usando un embudo buchner. Las cápsulas separadas se enjuagaron con acetona y se secaron al aire. El fluido removido de las cápsulas se analizaron usando análisis infrarrojo. La exploración resultante, proporcionada en la figura 2, se correlaciona bien con metanol grado reactivo excepto por algunos picos de agua adicionales que probablemente resultaron de concentraciones en trazas de agua remanente en las cápsulas . Ejemplo 5 - Intercambio en Dos Etapas de Acido Cítrico por Acido clorhídrico El siguiente es un ejemplo del proceso por intercambio sólido/líquido & intercambio líquido/líquido para producir una cápsula que contenga ácido clorhídrico Se obtuvo ácido cítrico sólido encapsulado en aceite vegetal hidrogenado de Blachem. Una cantidad suficiente de cápsulas se colocó en agua corriente para formar una suspensión. La suspensión se mantuvo por varios días hasta alcanzar el equilibrio que se puso en evidencia por las cápsulas que tenían un densidad menor que la de la fase acuosa. El equilibrio del proceso se aceleró por
calentamiento de la suspensión; no obstante, la etapa de calentamiento puede omitirse. El agua resultante que contenia las cápsulas se transfirió a una solución de HC1 concentrada (31.45 %) . Las cápsulas se mantuvieron en el HCl concentrado por 24 horas. Después de la remoción del HCl, las cápsulas se lavaron con agua desionizada y se secaron. Cuando se rompieron sobre una superficie exterior de calcita, se observó .que el liquido liberado reaccionó con la calcita exterior lo que demuestra la encapsulación del HCl. Como un control, cápsulas obtenidas de la suspensión de agua previamente a la transferencia del HCl, fueron rotas para liberar el fluido contenido, sobre la superficie exterior de calcita. El fluido liberado de estas cápsulas no reaccionó con la calcita exterior. II. Métodos de Tratar Químicamente un Región en el
Fondo de un Pozo. La presente invención también proporciona métodos para tratar químicamente una región en el fondo de un pozo. Una lista no exclusiva de productos químicos y aditivos comunes para el tratamiento de pozos incluye, agentes decapantes ácidos, inhibidores de incrustación, inhibidores de corrosión, biocidas, inhibidores de parafina y asfalteno, eliminadores de H2S, eliminadores de oxígeno, desemulsificantes, estabilizadores de arcillas; surfactantes, agentes acidificantes y mezclas de los
mismos . La liberación controlada . en el fondo de la perforación de estos productos químicos mejora significativamente su funcionamiento. El proceso de tratar químicamente un pozo de conformidad con la presente invención implica encapsular los productos químicos de tratamiento de pozos deseados de conformidad con alguno de los métodos descritos en la sección precedente de esta descripción. Después de la encapsulación, las cápsulas de productos químicos para el tratamiento de pozos se mezclan con un fluido portador capaz de transportar las cápsulas a una localización deseada en el fondo de la perforación. Fluidos portadores adecuados para usar en la presente invención incluyen fluidos fracturadores así como también fluidos acidificantes, fluidos gelatinizados o no gelatinizados, fluidos para filtros de grava, fluidos de terminación y fluidos de reoperación. Los métodos usados actualmente para mezclar sólidos y suspensiones en la cabeza de pozo proporcionarán mezclado satisfactorio de las cápsulas y del fluido portador. Por ejemplo, dispositivos tales como procesadores de suspensiones y mezcladoras son adecuadas para mezclar las cápsulas con el fluido portador. El mezclado se logrará típicamente alimentando las cápsulas al mezclador o procesador por medio de un alimentador de hélice o desde un tanque de almacenamiento de líquido que
contenga una suspensión de cápsulas. Si se desea, las cápsulas pueden suspenderse ya sea en un portador en gel o un fluido inerte diseñado para prevenir la sedimentación. Para asegurar una concentración consistente de cápsulas a través del gel o del fluido inerte, la gravedad específica de 1 o del fluido inerte sería aproximadamente la gravedad específica de las cápsulas. Alternativamente, las cápsulas pueden también ser suspendidas vía agitación mecánica en pre-mezclador familiar para los expertos en la materia de fractura hidráulica. En la práctica, un procesador o mezclador de suspensión usa una bomba excoriadora para el extremo de succión. Las cápsulas entran a la bomba excoriadora ya sea vía un sistema de hélice o tanque de retención. Después de mezclar con el gel para fracturar u otro fluido, la suspensión final entra en el lado de succión de baja presión de la rejilla de la bomba de alta presión y sale vía las líneas de descarga de alta presión conectadas al montaje de cabeza de pozo. La Patente de los Estados Unidos No. 5,799,734, incorporada a la presente como referencia, describe un método para preparar una suspensión que contenga material en partículas tales como arena recubierta de resina, perlas de vidrio, partículas de cerámica y los similares. El método descrito por la patente ' 734 también proporcionará
un medio satisfactorio para preparar una suspensión de liquido encapsulado. Después de mezclar con un fluido portador, las cápsulas son inyectadas al fondo de la perforación en una localización deseada en el pozo. Los expertos en la materia de tratamiento de pozos están familiarizados con las técnicas usadas para la inyección de productos químicos y partículas en la porción del pozo deseada. Por ejemplo, un proceso para fracturar típico, coloca primero un espaciador en la línea tubular justo debajo de la formación fracturada. Después de la colocación del espaciador, el fluido fracturador es bombeado a las velocidades de fractura en la formación objetivo. El espaciador actúa para iniciar la fractura enfocando la presión del fluido sobre la formación deseada. Después de fracturar la formación, tiene lugar típicamente el ataque con ácido de la fractura. Así, el fluido portador que contiene las cápsulas llenas de ácido podrían entonces ser iniciadas en el pozo. Durante la inyección de las cápsulas que contienen ácido, la fractura hidráulica probablemente continuará creciendo. Preferiblemente, las cápsulas viajarán la extensión de la fractura. Fugas de fluido portador no ácido en las fracturas de rocas y poros concentran las cápsulas en donde hay necesidad de determinar la reacción. De esta manera, la reacción tiene lugar en donde es más necesaria.
En el proceso de ataque ácido, la liberación del ácido encapsulado tiene lugar después de colocar las cápsulas en la localización deseada. Acidos adecuados para encapsulación y ataque ácido incluyen pero no se limitan a ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico y mezclas de los mismos. Típicamente, en el caso de ataque ácido, la liberación del ácido de las cápsulas tiene lugar cuando se retira de la fractura la presión hidráulica. Después de la remoción de la presión hidráulica de la fractura, se cerrará la fractura y se triturarán las cápsulas. El ácido liberado reacciona con la superficie de la fractura formando canales. Estos canales proporcionan los pasajes necesarios para incrementar la producción de hidrocarburos desde la formación productora. El aislamiento del fluido encapsulado desde el fluido portador y el ambiente del fondo de la perforación por medio del proceso de encapsulación de la invención aporta varias ventajas. Por ejemplo, usar productos químicos encapsulados para el tratamiento de pozos permite el mezclado de compuestos normalmente incompatible en el fluido portador. Así, la presente invención permite el transporte de un compuesto ácido a un ámbito en el fondo de la perforación por medio de un fluido portador que tiene un pH neutro o básico sin impactar dañinamente ya sea al fluido portador o al ácido. Adicionalmente, la presente
invención proporciona un mecanismo para llevar a cabo una reacción química en el ámbito del fondo de la perforación entre dos compuestos líquidos. Específicamente, uno o más de los compuestos pueden ser encapsulados separadamente y colocados en el fluido portador. Después de la colocación de los líquidos en el fondo de la perforación, los líquidos son liberados de las cápsulas y se les deja reaccionar. Adicionalmente, el método de la invención proporciona un medio para transportar los productos químicos para el tratamiento del pozo a la localización deseada sin dilución en el fluido portador. Como un beneficio adicional, en ocasión del transporte de productos químicos corrosivos tales como ácidos minerales, el fluido portador no se comporta como un ácido. Agentes mej oradores de viscosidad y/ u otros aditivos pueden añadirse al fluido portador sin reducir la concentración de los productos químicos o aditivos para el tratamiento del pozo. Como un beneficio adicional, en ocasión del transporte de productos químicos corrosivos tales como ácidos minerales, el fluido portador no se comportará como un ácido. Así, la presente invención mejora el uso económico del producto químico o ácido objetivo específico. Una lista no limitante de mecanismos adecuados para liberar el fluido encapsulado incluye : un cambio en el pH, triturado, ruptura, disolución de la membrana semi-
permeable, difusión y o fundido térmico de la membrana encapsulado a. Por ejemplo, el ataque ácido de una superficie de fractura típicamente sigue a la formación de la fractura. Preferiblemente, las cápsulas que contienen el ácido se inyectarán en la formación con el fluido fracturador. este proceso coloca el ácido en contacto directo con la superficie de la fractura. Después de la remoción de la presión hidráulica de la fractura, la fractura se cerrará y se triturarán las cápsulas. El ácido liberado reacciona con la superficie de la fractura formando canales, estos canales proporcionan los pasajes necesarios para aumentar la producción de hidrocarburos desde la formación productora. Cuando se desea la liberación térmica del fluido, un modelo de disminuir el frío de la fractura se prepara para diseñar o predecir los efectos de disminuir térmicamente el frío y de profundidad efectiva de transporte antes de lograr la liberación térmica del líquido. En una modalidad de liberación por difusión, gráficas de la fracción liberada Vs. el tiempo proporcionan las velocidades de liberación necesarias para calcular la velocidad de bombeo, tiempo de bombeo o período de interrupción para lograr el punto de liberación de líquido deseado. Ejemplo 6 - Ataque Acido a una Fractura de Pozo con Acido Encapsulado
EL método de inyectar una cápsula que contiene ácido y el ataque ácido a una fractura de pozo será discutido para ejemplificar la presente invención. Mientras que la discusión siguiente se enfoca sobre el ataque ácido, el método de inyectar productos químicos y aditivos para el tratamiento del pozo no se limita a la inyección de un ácido . El ataque con ácido a una fractura de pozo de conformidad con la presente invención requiere de un ácido encapsulado en una membrana semi-permeable . Los procesos descritos previamente producirán cápsulas que contengan un ácido, adecuarlo tal como . HCl . La encapsulación de HCl de conformidad con los métodos descritos en la presente puede tener lugar ya sea en la localización del pozo o en otro sitio. En cada uno de los casos, después de la encapsulación^ el operador mezcla el HCl encapsulado con el fluido portador deseado antes de la inyección al fondo de la perforación. Si se desea pueden añadirse surfactantes para ayudar a dispersar y conducir las cápsulas.. Al ernativamente,. fluidos espumados o gelatinizados pueden también usarse para transportar las cápsulas . Debido al aislamiento del HCl del fluido portador, pueden añadirse componentes adicionales, según sea necesario, para asegurar el transporte completo del HCl a
través de La. extensión de la fractura a ser atacada por el ácido. Por ejemplo, la adición de mej oradores de viscosidad incrementará la viscosidad del fluido portador y mejorará la capacidad de bombeo. La capacidad de bombeo mejorada promoverá el transporte de las cápsulas al extremo de la fractura. Alternativamente, el fluido portador puede también. repetir.se como el fluido f acturados en cada caso, a pesar de la alta concentración de ácido disperso en él, el fluido portador no actuará como un ácido y tendrá generalmente un pH entre aproximadamente 4 y aproximadamente 11 »5. Después del transporte a la localización deseada, el operador libera el HC1 por cualquiera de los diferentes métodos que incluyen pero no se limitan a: liberar la presión sobre la fractura ocasionando el cierre y la trituración de la cápsula; disolución de la membrana semipermeable por medio de otros productos químicos en el fondo de La perforacLón, disolución o ruptura de la membrana debido a un cambio en el pH; cambiar la presión estática en el fondo de la perforación conduciendo a la ruptura de la membrana; difusión; y/o, fundido de la membrana encapsuladora^ Después de liberar el ácidoA reacciona con la superficie de fractura para crear canales y pasajes adicionales para la producción de petróleo. Mientras que la presente invención se ha descrito con
respecto a Los ejemplos, otxas modalidades de la presente invención serán obvias para los expertos en la materia. Asi, la especificación anteriormente expuesta se considera ejemplar con el alcance y espíritu verdadero de la in.venci.0n que se indica por medio de las reivindicaciones siguientes .