MXPA04006964A

MXPA04006964A - Composicion para la perdida de circulacion.

Info

Publication number: MXPA04006964A
Application number: MXPA04006964A
Authority: MX
Inventors: Shaarpour Mano
Original assignee: Halliburton Energy Serv Inc
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-12-06
Also published as: NO20043334L; US7534744B2; AR038126A1; US20030132000A1; CA2472090A1; EP1466073A1; WO2003062594A1; EP1466073B1; US20060178275A1; US7066285B2; BR0306512A; CA2472090C

Abstract

Se proporciona una composicion y metodo mejorados para prevenir o aliviar la perdida de circulacion durante la perforacion de pozos de sondeo en formaciones subterraneas, y particularmente la perforacion de pozos de petroleo y gas. El metodo es adecuado para pozos horizontales y direccionales asi como pozos verticales. La composicion de la invencion comprende una mezcla sinergica de material elastico, angular, basado en carbon y un polimero sintetico cristalino, hinchable en agua. El metodo emplea la composicion de la invencion para prevenir la perdida de circulacion.

Description

COMPOSICION PARA LA PERDIDA DE CIRCULACION CAMPO DE LA INVENCION La presente invención pertenece a métodos y composiciones para prevenir o aliviar la pérdida de fluidos de perforación en una formación subterránea durante al perforación de pozos de sondeo en la formación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION En la industria del petróleo y gas, un problema común en la perforación de pozos o pozos de sondeo en formaciones subterráneas es la pérdida de circulación (de fluidos, como lodos de perforación) en pozo o pozo de sondeo durante la perforación. Esa pérdida de fluidos típicamente va hacia las fracturas inducidas por presiones de lodo excesivas en fracturas abiertas preexistentes, o hacia aberturas grandes con resistencia estructural en la formación. Ha sido usada o propuesta una gran variedad de materiales en intentos por aliviar la pérdida de circulación. Generalmente, esos materiales pueden ser divididos en 4 tipos o categorías: materiales fibrosos, como neumáticos de automóviles triturados o aserrín; materiales laminares, como trozos de madera y láminas de mica; materiales granulares, como cáscaras de nuez molidas; y suspensiones, cuya fuerza o resistencia se incrementa con el tiempo después de la colocación, como cemento hidráulico. Otro tipo de suspensión que espesa en el fondo del pozo se produce, típicamente, dispersando una poliacrilamida en el agua y emulsificando a continuación la dispersión en un aceite mineral parafínico, usando típicamente una poliamina como emulsificante . Comúnmente se agrega bentonita a esa suspensión donde esta permanece en la fase externa u oleosa de la suspensión. A velocidades cortantes normales, la bentonita raramente está del todo en contacto con el agua, de modo que la suspensión permanece relativamente delgada mientras está siendo bombeada hacia abajo por la tubería de perforación. A velocidades constantes mayores como las que prevalecen en el trépano, la emulsión se rompe y la bentonita se mezcla con el agua. La reticulación por la poliacrilamida da como resultado una masa semisólida que espesa aún más con la bentonita cuando es bombeada hacia fisuras y fracturas en la formación para bloquear la pérdida de circulación. Aunque existen muchos materiales y composiciones y han sido propuestos para preven-i r- a pérdida de circulación, sigue existiendo la necesidad de composiciones y métodos más versátiles y mejores para prevenir la pérdida de circulación.

SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención proporciona una composición mejorada para prevenir o aliviar la pérdida de fluidos de perforación o circulación en un pozo de sondeo que penetra una formación subterránea. La composición está comprendida de una mezcla de material particulado basado en carbono y un polímero sintético cristalino hinchable en agua, pero no soluble en agua. El material particulado basado en carbón es preferiblemente elástico y es preferiblemente angular. Los materiales basados en carbón preferidos comprenden partículas de carbón graficadas elásticas y partículas de carbón no graficadas. Los polímeros sintéticos preferidos comprenden poliacrilamida . Los polímeros más preferidos comprenden una forma cristalizada deshidratada de la poliacrilamida degradada que se hidrolizará fácilmente después de la exposición a agua o fluidos basados en agua. Esa hidrolización puede ser retardada por las sales en el agua, como con el uso de salmuera o la adición de cloruro de calcio por ejemplo. El método de la invención usa la composición de la invención para prevenir o aliviar la pérdida de fluido de perforación u otra circulación de fluido en un pozo de sondeo que penetra una formación subterránea . En el método, la composición es proporcionada preferiblemente en una "pildora" pesada o no pesada para introducirse en el pozo de sondeo. Esas "pildoras" típicamente comprenden la composición mezclada con una pequeña cantidad de fluido de perforación o salmuera. La cantidad de esa composición usada en esa pildora dependerá del tamaño de la fractura, abertura o zona de pérdida de circulación subterránea a ser tratada. Pueden ser usadas pildoras o tratamientos múltiples si es necesario. Preferiblemente la perforación se detiene mientras la pildora que comprende la composición de la invención es introducida en y se hace circular en el pozo de sondeo. La composición de la invención entrará en las zonas de pérdida de circulación o poros o porciones fracturadas de la formación donde prevendrá o retardará la entrada de fluidos de perforación u otros fluidos del pozo de sondeo .

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION De acuerdo a la presente invención, puede ser obtenido un material con sinergia inesperada y pérdida de circulación mejorada combinando dos materiales o composiciones que previamente sea sabido son efectivos para prevenir o aliviar la pérdida de circulación, pero que individualmente no son tan efectivos como la combinación. Los dos componentes que afectan la sinergia son un material basado en carbono elástico, angular y un polímero cristalino hinchable en agua pero no soluble en agua . El material basado en carbón preferido preferiblemente tiene un tamaño de partícula que es aproximadamente 95% mayor que una malla 200 y aproximadamente 100% menor que una malla 40. El material basado en carbón preferido es preferiblemente una composición doble de partículas de carbón grafitico elásticas y partículas de carbono graficado, donde preferiblemente la cantidad de partículas de carbón grafitico elásticas excede la cantidad de partículas de carbón no grafitadas o en cualquier caso donde la composición total es elástica. Las partículas de carbón o materiales basados en carbón son consideradas elásticas para los propósitos de la presente invención si al menos aproximadamente 20% del volumen cuando es aplicada una presión de compactación de 703 kgf/cm2 (10,000 psi) . Un material basado en carbón más preferido se encuentra disponible comercialmente como STEELSEALMR, disponible de Halliburton Energy Services, Inc. en Houston. ?? ?? E.U.A.

Los polímeros sintéticos preferidos comprenden pol iacrilamida . Los polímeros más preferidos comprenden una forma cristalizada, deshidratada de poliacrilamida degradada que se hidrolizará fácilmente después de la exposición a agua o fluidos basados en agua. Esa hidrolización puede ser retardada por sales en el agua, como con el uso de salmuera o la adición de cloruro de calcio, por ejemplo. Un polímero cristalino más preferido que se encuentra comercialmente disponible es el DIAMOND SEALMR, también disponible de Halliburton Energy Services, Inc. en Houston, Texas, E.U.A. El STEELSEALMR tiene particular altamente empaquetadas que pueden expandirse y contraerse bajo compresión en poros y fracturas de una formación subterránea sin ser desalojadas o colapsar debido a cambios en diferencias de presión. Se sabe que el STÉELSEALMR es útil como un aditivo de pérdida de circulación para fluidos de perforación sintéticos y basados en petróleo para detener las pérdidas .de circulación en formaciones porosas y fragmentadas. También se sabe que el SEELSEALMR es efectivo en fluidos basados en agua y acuosos como un aditivo para la pérdida de circulación y como lubricante sólido para la reducción de tracción y arrastre. El DIAMOND SEALHR es un polímero sintético 100% cristalino que tiene la capacidad de absorber cientos de veces su propio peso en agua. Por ejemplo, en agua corriente, el DIAMOND SEALMR puede hincharse 215 dm3 por kg (3.5 pies cúbicos por libra). Las partículas del DIAMOND SEALMR están dimensionadas de modo que al menos aproximadamente 96% pasa a través de una malla 5 (4.0 mi) . Se sabe que el DIAMOND SEALMR es efectivo para mitigar la pérdida de circulación, particularmente a la perforación horizontal y direccional, y que puede estabilizar pozos de sondeo en formaciones no consol idadas . La composición de la presente invención comprende combinaciones de STEELSEALMR y DIAMOND SEALMR que son más efectivas para aliviar o prevenir la pérdida de circulación que cualquiera de esos componentes individualmente, de acuerdo a lo demostrado por los siguientes datos de prueba. Además, la composición de la invención es efectiva sin la adición de material de refuerzo u otras fibras. Además, la composición de la invención puede proporcionar puentes efectivos a través de fracturas problemáticas, aún más grandes. Se probaron varias concentraciones de STEELSEALMR y DIAMOND SEALM como se muestra en la Tabla 1. Esos dos componentes fueron mezclados jiint-ng y entonces agregados a 6.3 kilogramos por barril (kpb) (14 libras por barril) (ppb) de lodo con agua corriente y se mezcTaron durante 5 minutos en un multimezclador . El lodo fue entonces probado en HPHT a 93.3°C (200°F) con una hora de calor de lámpara y una diferencia de presión de 35.15 kgf/cm2 (500 psi) usando un disco de 190 micrómetros . El filtrado relativo fue entonces recolectado y medido. TABLA I Como se usa aqu ppb= libras por barril, kpb= kilogramos por barril y ppm= partes por millón observa una mayor reducción en el filtrado (indicando buen desempeño como material para la pérdida de circulación) con la combinación anterior y por encima del desempeño de cualquier material solo. El desempeño refleja una sinergia sorprendente en la combinación que no es sugerida por o evidente de solo combinar el desempeño de cualquier material usado solo. Como se demuestra en los datos experimentales anteriores, pueden ser agregados otros materiales o componentes a la combinación de los componentes de la invención. Por ejemplo, puede ser agregado glioxal para facilitar la preparación de los componentes. Además, los datos muestran que la composición de la invención es efectiva a temperaturas altas, particularmente las temperaturas típicamente encontradas a profundidades de pozos de sondeo inmediatas de menos de aproximadamente 4572 metros (15,000 pies). Esas profundidades intermedias son donde ocurre típicamente la mayor pérdida de circulación, si no es que toda, durante la perforación para la recuperación de hidrocarburos . En la composición de la invención, la cantidad más preferida de STEELSEALMR a DIAMOND SEALMR es de aproximadamente 90:10 aunque intervalos de STEELSEALMR de aproximadamente 31.7 kilogramos por barril (kpb) (70 libras por barril (ppb) ) hasta aproximadamente 40.8 kpb (90 ppb) y_ de DIAMOND SEALMR de aproximadamente 0.91 kpb (2 ppb) hasta aproximadamente 4.54 kpb (10 ppb) también son preferidas. La composición de la invención puede ser usada en, agregada a o mezclada en cualquier fluido o lodo de perforación acuoso basado en agua, incluyendo por ejemplo salmueras y fluidos acuosos que comprenden sales así como agua corriente. De acuerdo al método de la invención, la composición es usada como un material para la pérdida de circulación. Es decir, una pildora o tapón que comprende la composición de la invención es introducido en el pozo de sondeo y se deja circular a través del pozo de sondeo al menos hasta la zona que necesite tratamiento para la pérdida de circulación o hasta la zona donde se cree que sea probable que ocurra la pérdida de circulación. La composición de la invención se deja entonces entrar a esa zona. Esa zona puede ser o puede comprender, o incluir sin limitación, fracturas y formaciones porosas. En esa zona, la composición de la invención reduce, elimina o previene la entrada de fluido de perforación y/u otros fluidos del pozo en la zona. La descripción anterior de la invención pretende ser una descripción de las modalidades preferidas. Pueden hacerse varios cambios en los detalles de la composición y el método descrito sin apartarse del alcance pretendido de esta invención de acuerdo _a La definido por las reivindicaciones anexas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiéndose descrito la invención como antecede , se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:
REIVINDICACIONES 1. Un material o composición para la pérdida de circulación, caracterizado porque comprende una mezcla de un material particulado basado en carbono y un polímero sintético cristalino, hinchable en agua, pero no soluble en agua. 2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el material particulado basado en carbón comprende partículas elásticas .
3. La composición de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el material particulado basado en carbón comprende partículas de carbón grafitado y partículas de carbón no grafitado.
4. La composición de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque las partículas de carbón grafitado son elásticas y el material basado en carbón comprende más partículas de carbón grafitado que partículas de carbón no grafitado.
5. La composición de conformidad con la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, caracterizada porque el polímero comprende poliacrilamida.
6. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el polímero es degradado.
7. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el material basado en carbón comprende de 31.7 a 40.8 kilogramos (70 a 90 libras) por barril de la mezcla.
8. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el polímero comprende de 0.908 a 4.54 kilogramos (2 a 10 libras) por barril de la mezcla.
9. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque comprende además glioxal.
10. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque comprende además un alcohol .
11. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque comprende además un material pesado.
12. Un fluido de perforación caracterizado porque comprende un material o composición para la pérdida de circulación de conformidad con cualquier de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Un método para prevenir o aliviar la pérdida 3e circulación de fluido de perforación en un pozo de sondeo que perfora una formación subterránea, caracterizado porque el método comprende tratar el pozo de sondeo con el material o composición de pérdida de circulación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
14. Un método para prevenir o aliviar la pérdida de circulación de fluidos en un pozo de sondeo que penetra una formación subterránea, el método se caracteriza porque comprende agregar al fluido de perforación un material o composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, y permitir que el aditivo entre a la zona de pérdida de circulación de la formación.
15. Un método para tratar la pérdida de circulación de fluidos en un pozo de sondeo que penetra una formación subterránea, el método se caracteriza porque comprende introducir en el pozo de sondeo .un material o composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, y permitir que la composición entre a la zona de pérdida de circulación de la formación.
16. El método de conformidad con La_ reivindicación 15, caracterizado porque el pozo de sondeo es horizontal o direccional .
17. El método de conformidad con la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque el pozo de sondeo tiene una temperatura subterránea de 93.3°C (200°F) o menos.