MXPA04000638A

MXPA04000638A - Metodos para barrenar y completar pozos petroleros.

Info

Publication number: MXPA04000638A
Application number: MXPA04000638A
Authority: MX
Inventors: L Todd Bradley
Original assignee: Halliburton Energy Serv Inc
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2004-07-28
Also published as: EP1441104A1; US7021383B2; AU2003268587A1; CA2453648C; BRPI0400051A; AU2003268587B2; NO20035663D0; US20040140094A1; NO20035663L; US20040163814A1; CA2453648A1; US6877563B2; AR042838A1; NO326543B1

Abstract

Se proveen metodos para barrenar y completar pozos a agujero abierto y metodos para remover la torta de filtro constituida por un agente gelificante y carbonato de calcio. Un metodo de la invencion para remover a la torta de filtro constituida por un agente gelificante y carbonato de calcio de las paredes de un pozo a agujero abierto esta constituido basicamente por los pasos de poner en contacto la torta de filtro con una solucion para limpieza de accion retardada constituida por agua y un ester de formiato y remover del pozo la solucion para limpieza.

Description

METODOS PARA BARRENAR Y COMPLETAR POZOS PETROLEROS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al barrenado y terminado de pozos a agu ero abierto en zonas o formaciones productoras suaves.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los pozos barrenados en zonas o formaciones productoras de tipo arenisca, carbonato y similares por lo general se completan a agujero abierto, es decir, sin un entubamiento de cemento o forro instalado en el mismo. Se utilizan fluidos para barrenado especiales conocidos en la técnica como "fluidos para uso durante el barrenado" para barrenar dichos pozos para reducir al mínimo el daño a la permeabilidad de las zonas o formaciones productoras. Uno de dichos fluidos para uso durante el barrenado particularmente apropiado utilizado hasta hoy en día consiste esencialmente de agua, un agente gelificante y carbonato de calcio. El fluido para uso durante el barrenado forma una torta de filtro en las paredes del pozo la cual previene o reduce la pérdida de fluido durante el barrenado, y después de completar el barrenado, estabiliza el pozo durante operaciones de acabado subsiguientes tales como colocar un paquete de grava en el pozo. Después de lograr la operación de acabado en el pozo, se debe retirar la torta de filtro que permanece en las paredes del pozo. Esto se puede lograr poniendo en contacto la torta de filtro con una solución acida acuosa. Sin embargo, el uso de una solución ácida acuosa es peligroso para el personal y con frecuencia ocasiona corrosión en las piezas tubulares y similares. Además, la solución ácida acuosa puede reaccionar rápidamente en el punto inicial de contacto con el pozo con lo cual se crea una zona de pérdida de fluido en la cual se pierde el resto del ácido dejando intacta y en su lugar la mayor parte de la torta de filtro. Por lo tanto, existe la necesidad de soluciones para limpieza mejoradas para remover la torta de filtro que contiene carbonato de calcio de los pozos a agujero abierto.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se proveen métodos para barrenar y completar pozos a agujero abierto los cuales cumplen con las necesidades descritas anteriormente y superan las deficiencias de la técnica antecedente. Un método de la presente invención está constituido básicamente por los siguientes pasos. Se barrena un pozo a agujero abierto en una zona o formación de producción utilizando un fluido para barrenado constituido por agua, un agente gelificante y carbonato de calcio con el cual se forma una torta de filtro en las paredes del pozo la cual estabiliza al pozo durante las operaciones de acabado subsiguientes. Se efectúa una operación de acabado en el pozo y después se retira la torta de filtro de las paredes del pozo poniendo en contacto la torta del filtro con un fluido para limpieza de acción retardada constituido por agua y un éster de formiato que disocia la torta de filtro. Los objetivos, características y ventajas de la presente invención serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica después de una lectura de la siguiente descripción de las modalidades preferidas .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Como se mencionó anteriormente, barrenado de pozos a agujero abierto en zonas o formaciones formadas a partir de arenisca suave, carbonato o similares, se utilizan fluidos especiales para uso durante el barrenado los cuales son menos dañinos a la permeabilidad que los fluidos para barrenado convencionales. Un fluido para uso durante el barrenado particularmente apropiado está constituido por agua, un agente gelificante y carbonato de calcio. La torta de filtro formada en las paredes del pozo a agujero abierto utilizando el fluido para uso durante el barrenado antes mencionado produce daño mínimo a la permeabilidad de la formación y estabiliza el pozo, es decir, evita el desprendimiento y similares, durante las operaciones de acabado subsiguientes. El agua en el fluido para barrenado puede ser agua dulce o agua salada. Los ejemplos de agentes gelificantes que se pueden utilizar incluyen, pero no se limitan a, xantano, almidón, carboximetilcelulosa , escleroglucano y mezclas de los mismos. De éstos, se prefiere una mezcla de xantano y almidón. Cuando se utiliza una mezcla de los agentes gelificante xantano y almidón, la relación de xantano a almidón en la mezcla está en el intervalo de 1:3 hasta 1:11 aproximadamente. Cuando se utiliza xantano sólo, éste por lo general está presente en el fluido para barrenado en una cantidad que varía desde 0.25% hasta 0.6% aproximadamente en peso de agua en el mismo. Cuando se utiliza una mezcla de xantano y almidón, ésta de preferencia está presente en el fluido para barrenado en una cantidad en el intervalo de 1% hasta 3% aproximadamente en peso de agua en el mismo. El carbonato de calcio en el fluido para barrenado generalmente está presente en el mismo en una cantidad en el intervalo de 10% hasta 25% aproximadamente en peso de agua en el mismo. Aunque se pueden incluir diversas operaciones de acabado subsiguientes en el pozo a agujero abierto después que se completa el barrenado, el acabado utilizado más comúnmente es un paquete de grava. En las operaciones de empaque de grava, se llevan partículas de grava sólida tales como arena clasificada al interior del pozo en el cual se va a colocar un paquete de grava. Una vez que la grava se coloca en la zona, si el fluido portador ha sido viscosificado , la viscosidad se disocia de modo tal que el fluido portador retorne a la superficie. El paquete de grava funciona como un filtro para separar a los sólidos de la formación de los fluidos producidos al tiempo que permite que los fluidos producidos fluyan hacia y a través del pozo. Después de completar la operación de acabado, se retira la torta de filtro en las paredes del pozo de conformidad con la presente invención poniendo en contacto la torta de filtro con un fluido para limpieza de acción retardada constituido por agua y en éster de formiato. Los ejemplos de esteres de formiato que se pueden utilizar de conformidad con la presente invención incluyen, pero no se limitan a, monoformiato de et ilenglicol , diformiato de etilenglicol , diformiato de dietilenglicol , monoformiato de glicerilo, diformiato de glicerilo, triformiato de glicerilo, diformiato de trietilenglicol y esteres de formiato de pentaeritritol . De estos se prefieren el monoformiato de etilenglicol y el diformiato de dietilenglicol. El éster de formiato utilizado se incluye en el fluido para limpieza en una cantidad en el intervalo de 5% hasta 25% aproximadamente en peso del agua en el mismo. El agua en el fluido para limpieza puede ser agua dulce o agua salada. El término "agua salada" se utiliza en la presente invención para indicar soluciones salinas no saturadas y soluciones salinas saturadas incluyendo salmueras y agua de mar.

La acción del éster de formiato en el fluido para limpieza es retardada, es decir, el éster no se disocia mediante hidrólisis para producir ácido fórmico sino hasta después que el fluido para limpieza ha sido colocado en el pozo horizontal. El ácido fórmico producido reacciona con el carbonato de calcio y con otros componentes de la torta de filtro con lo cual la torta de filtro se remueve de las paredes del pozo. Debido a que el ácido fórmico se produce in situ lentamente, el pH nunca alcanza niveles tan bajos como pudiera ser el caso de una solución acuosa de ácido fórmico que se bombee hacia el interior del pozo. Además, a medida que se produce el ácido fórmico, éste reacciona con el carbonato de calcio de la torta de filtro y el formiato de calcio formado de esta manera tiene un efecto amortiguador en el fluido, inhibiendo de esta manera también el desarrollo de pH bajo y el riesgo de corrosión de los tubulares metálicos o de otras piezas metálicas en el pozo. Un método de esta invención para remover a la torta de filtro, constituida por un agente gelificante y carbonato de calcio, de las paredes de un pozo a agujero abierto está constituido por los siguientes pasos. La torta de filtro se pone en a contacto con un fluido para limpieza de acción retardada constituido por agua y un éster de formiato. Después de esto, se retira del pozo al fluido para limpieza. Los componentes del fluido para limpieza y sus cantidades son las mismas que se describieron anteriormente. El fluido para limpieza también puede incluir opcionalmente un disociador de agente gelificante para reducir la viscosidad del agente gelificante en la torta de filtro, un agente tensioactivo para humectar con agua los sólidos humectados con aceite en la torta de filtro y un inhibidor de corrosión para evitar la corrosión de los tubulares metálicos y similares. Los ejemplos de disociadores de agente gelificante que se pueden utilizar en el fluido para limpieza incluyen, pero no se limitan a, agentes oxidantes y enzimas encapsuladas tales como alfa-amilasa (degrada el almidón) , beta-amilasa (degrada la celulosa) y lipasa (degrada otros agentes gelificantes ) . Los ejemplos de agentes tensioactivos que se pueden utilizar incluyen, pero no se limitan a, agentes tensioactivos no iónicos tales como alcoholes de ácido graso etoxilados y derivados de alcohol de ácido graso alcoxilados. Los ejemplos de inhibidores de corrosión que se pueden utilizar incluyen, pero no se limitan a, derivados del ácido acetilénico, mezclas de aminas poliméricas/polioxietileno y mezclas de aminas y compuestos tipo tio. Un método preferido de esta invención para barrenar y completar un pozo a agujero abierto está constituido por los pasos de: (a) barrenar el pozo a agujero abierto utilizando un fluido para barrenado constituido por agua, un agente gelificante y carbonato de calcio con lo cual se forma una torta de filtro en las paredes del pozo la cual estabiliza el pozo durante operaciones de acabado subsiguientes; (b) efectuar una operación de acabado subsiguiente en el pozo; y después (c) remover la torta de filtro de las paredes del pozo poniendo en contacto la torta de filtro con un fluido para limpieza de acción retardada constituido por agua y un éster de formiato que disuelva la torta de filtro. Un método preferido de esta invención para remover a la torta de filtro constituida por un agente gelificante y carbonato de calcio de las paredes de un pozo a agujero abierto está constituido por los pasos de: (a) poner en contacto la torta de filtro con un fluido para limpieza de acción retardada constituido por agua y un éster de formiato; y (b) remover del pozo el fluido para limpieza . Con el fin de ilustrar adicionalmente los métodos de esta invención, se proveen los siguientes ej em los .

JEMPLO 1 Se exponen tortas de filtro constituidas por agua, un agente gelificante a base de almidón y carbonato de calcio a soluciones de ásteres de formiato y se dejan remojar durante 24 a 48 horas a una temperatura agujero abajo típica de 65.5°C. Después se evalúa el grado de limpieza. El método experimental utilizado es el siguiente. Se equipa una celda de temperatura y presión altas con un disco de cerámica de 5 mieras como el medio poroso. La celda se llena con agua, se sella y se presuriza a 7.03 kg/cm2 manométricos y se mide la velocidad de descarga a través del disco de cerámica para obtener una indicación de la permeabilidad original del disco. Después se forma una torta de filtro en el disco a una temperatura de 65.5°C y a una presión diferencial de 21.09 kg/cm2 durante 30 minutos. Después se enjuaga la solución de sobrenadante y la celda se llena con una solución de éster de formíato constituida por agua que contiene 3% de cloruro de potasio disuelto en la misma, una mezcla de monoformiato de etilenglicol y diformiato de monoetilenglicol o diformiato de dietilenglicol , alfa-amilasa (enzima para almidón) para degradar el agente gelificante a base de almidón y un agente tensioactivo de tipo alcohol de ácido graso etoxilado. Después se deja que los contenidos de la celda se remojen durante 24 a 48 horas a 65.5°C sin que se aplique ninguna presión. Después de esto se retira el fluido en la celda y la celda se llena con agua, se sella y se presuriza a 7.03 kg/cm2 y de nuevo se mide la velocidad de descarga para obtener una indicación de la permeabilidad del disco después que se retira la torta de filtro, es decir, una indicación del grado de remoción de la torta de filtro . Los componentes utilizados y sus cantidades se indican en el siguiente cuadro I junto con la velocidad de descarga inicial de 200 mililitros de agua a través del disco de cerámica antes de colocar la torta de filtro sobre el mismo y la velocidad de descarga de 200 mililitros de agua después que la torta de filtro se pone en contacto con la solución de éster de forraiato.

CUADRO I Prueba No. solución de cloruro de 5___4 _27 4 5__ 4 _27 4 _27 4 _27 4 527 4 527 4 s2?_4 ... 4 potasio al 3-s mililitroc Mezcla de monoformiato de etilenglicol y _ -2 S . s2_. _ S2 S . 52 S diformiato de etilenglicol, mililitros Diformiato de dietilenglicol, - 52.5 - 52.5 - 52.5 - 52.5 - 52.5 mililitros Alfa-amilasa {enzima 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 para almidón) Agente tensioactivo de tipo alcohol de ácido 1.16 1.16 1.16 1.1G 1.16 1-16 1.16 1.16 1.16 1.16 graso etoxilado, mililitros Velocidad de descarga inicial , segundos/200 mililitros Duración del remojo, horas Velocidad de descarga fina1 , egundos/200 mililitros A partir del cuadro I se puede observar que la velocidad de descarga antes de colocar la torta de filtro en el disco de cerámica y la -velocidad de descarga después de colocar la torta de filtro en el disco de cerámica y de removerla son muy similares lo que indica que la torta de filtro es disuelta sustancialmente por el fluido para limpieza con éster de formi ato de esta invención , EJEMPLO 2 repite el procedimiento descrito ejemplo 1 excepto que la solución para limpieza está constituida por agua que contiene 3% de cloruro de potasio, diformiato de dietilenglicol , alfa-amilasa y un agente tensioactivo de tipo alcohol de ácido graso etoxilado. Los componentes del fluido para limpieza y los resultados de las pruebas de capacidad de inyección se indican en el siguiente cuadro II.

CUADRO II Prueba No. 1 2 3 4 5 6 7 Solución de cloruro de 527.4 527.4 527.4 527.4 527.4 527.4 527.4 potasio al 3%, mililitros Diformiato de dietilenglicol , 52 52 52 52 52 52 52 mililitros Alfa-amilasa, mililitros 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 Agente tensioactivo de tipo alcohol de ácido 0.17 0.17 graso etoxilado. 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 mililitros Velocidad de descarga inicial, segundos/200 36 11 25 13 20 21 25 mililitros Duración del remojo, 64 48 24 16 16 8 horas 8 Velocidad de descarga final, segundos/200 37 12 27 13 39 27 37 mililitros A partir del cuadro II se puede observar que la solución para limpieza de esta invención obtiene excelentes resultados.

EJEMPLO 3 Se repiten las pruebas indicadas en el ejemplo 2 excepto que se incluye en el fluido para limpieza un inhibidor de corrosión basado en una mezcla de ácido tioglicólico y alquilaminas etoxiladas . El inhibidor de corrosión se puede conseguir comercialmente bajo el nombre comercial "MSA III™" de Halliburton Energy Services, Inc. de Duncan, Oklahoma. Los componentes en el fluido para limpieza y los resultados de prueba se indican en el siguiente cuadro III.

CUADRO III Prueba Ho. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Solución fie cloruro de potasio al 3% 527.4 527.4 527.4 527.4 527.4 527.4 527.4 527.4 527.4 mililitros Diformiato de dietilenglicol, 52 52 52 52 52 52 52 52 52 mililitros Alfa-amilasa, 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 mililitros 0.12 0.12 Agente tensioactivo, 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 mililitros 0.17 0.17 Inhibidor de 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 corrosión, mililitros Velocidad de descarga inicial, segundos/200 13 17 11 25 37 15 25 22 25 mililitros Duración del remojo, 16 16 8 8 48 48 16 horas 16 8 Velocidad de descarga final, segundos/200 14 17 22 40 48 15 42 28 90 mililitros A partir del cuadro III se puede observar que el fluido para limpieza de esta invención el cual incluye un inhibidor de corrosión también logra excelentes resultados.

EJEMPLO 4 Se repite el procedimiento de prueba del ejemplo 2 excepto que las pruebas se conducen a una temperatura de 135°C y se omite la amilasa debido a que la temperatura de prueba supera la estabilidad térmica de la enzima. Los resultados de las pruebas se indican en el siguiente cuadro IV.

CUADRO IV Prueba No. 1 2 3 4 Solución de cloruro de potasio al 527.4 527.4 527.4 527.4 3%, mililitros Diformiato de dietilenglicol, 52 52 52 52 mililitros Agente tensioactivo, mililitros 0.17 0.17 0.17 0.17 Inhibidor de corrosión, mililitros Velocidad de descarga inicial, 18 25 11 13 segundos/200 mililitros Duración del remojo, horas 16 16 8 8 Velocidad de descarga final, 18 25 17 15 segundos/200 mililitros A partir del cuadro IV, se puede observar que el fluido para limpieza de la presente invención logra excelentes resultados a 135 °C.

Por lo tanto, la presente invención está bien adaptada para efectuar los objetivos y obtener los fines y ventajas mencionados así como aquellos que están inherentes en la presente invención. Aunque los expertos en la técnica pueden hacer numerosos cambios, dichos cambios quedan abarcados dentro del campo de esta invención como queda definido por las reivindicaciones anexas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. - Un método para barrenar y completar un pozo a agujero abierto que comprende los pasos de: (a) barrenar el pozo a agujero abierto utilizando un fluido para barrenado constituido por agua, un agente gelificante y carbonato de calcio con lo cual se forma una torta de filtro en las paredes del pozo la cual estabiliza el pozo durante operaciones de acabado subsiguientes; (b) efectuar una operación de acabado subsiguiente en el pozo; y después (c) remover la torta de filtro de las paredes del pozo poniendo en contacto dicha torta de filtro con una solución para limpieza de acción retardada constituido por agua y un éster de formiato que disuelva dicha torta de filtro. 2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho éster de formiato en dicha solución para limpieza se selecciona del grupo que consiste de monoformiato de monoetilenglicol, diformiato de monoetilenglicol , diformiato de dietilenglicol , monoformiato de glicerilo, diformiato de glicerilo, triformiato de glicerilo, diformiato de triet ilengl icol y esteres de formiato de pentaeritritol y mezclas de los mismos. 3. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho éster de formiato en dicha solución para limpieza es diformiato de dietilenglicol. 4. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el agua en dicha solución para limpieza se selecciona del grupo que consiste de agua dulce y agua salada. 5. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho éster de formiato está presente en dicha solución para limpieza en una cantidad en el intervalo de 4% hasta 60% aproximadamente en peso del agua en la misma. 6. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el agua en dicho fluido para barrenado se selecciona del grupo que consiste de agua dulce y agua salada. 7. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho agente gelificante en el fluido para barrenado se selecciona del grupo que consiste de xantano, almidón, carboxi-metilcelulosa , escleroglucano y mezclas de los mi smos . 8. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho agente gelificante es xantano. 9. - El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque dicho xantano está presente en el fluido para barrenado en una cantidad en el intervalo de 0.25% hasta 0.6% aproximadamente en peso del agua en el mismo. 10. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho agente gelificante es una mezcla de xantano y almidón. 11. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la relación de xantano a almidón en dicha mezcla está en el intervalo de 1:3 hasta 1:11 aproximadamente. 12. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque dicha mezcla de xantano y almidón está presente en dicho fluido para barrenado en una cantidad en el intervalo de 1.0% hasta 3.0% aproximadamente en peso del agua en el mismo. 13. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho carbonato de calcio está presente en dicho fluido para barrenado en una cantidad en el intervalo de 10% hasta 25% aproximadamente en peso del agua en el mismo . 14. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha operación de acabado es colocar un paquete de grava en dicho pozo. 15.- Un método para remover a la torta de filtro constituida por un agente gelificante y carbonato de calcio de las paredes de un pozo a agujero abierto que comprende los pasos de: (a) poner en contacto dicha torta de filtro con una solución para limpieza de acción retardada constituida por agua y un éster de formiato; y (b) remover del pozo a dicha solución para limpieza . 16. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque dicho éster de formiato en dicha solución para limpieza se selecciona del grupo que consiste de monoformiato de etilenglicol , diformiato de etilenglicol , diformiato de dietilenglicol , monoforraiato de glicerilo, diformiato de glicerilo, triformiato de glicerilo, diformiato de triet ilenglxcol , esteres de formiato de pent eritritol y mezclas de los mismos. 17.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque dicho éster de formiato en dicha solución para limpieza es diformiato de dietilenglicol . 18. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el agua en dicha solución para limpieza se selecciona del grupo que consiste de agua dulce y agua salada. 19. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque dicho éster de formiato está presente en dicha solución para limpieza en una cantidad en el intervalo de 5% hasta 40% aproximadamente en peso del agua en la misma. 20. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque dicho agente gelificante se selecciona del grupo que consiste de xantano, almidón, carboximetilcelulosa, escleroglucano y mezclas de los mismos. 21. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque dicho agente gelificante es xantano. 22. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque dicho agente gelificante es una mezcla de xantano y almidón. 23. - El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la relación de xantano a almidón en dicha mezcla está en el intervalo de 1:3 hasta 1:11 aproximadamente.