MXPA06002814A - Metodos para incremetar la fuerza de consolidacion de materiales en particulas revestidos con resina. - Google Patents

Metodos para incremetar la fuerza de consolidacion de materiales en particulas revestidos con resina.

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Abstract

La presente invencion implica incrementar la conductividad de fractura subterraneas que tienen agente de soporte que penetran formaciones al tiempo que se controla el reflujo de agente de soporte. De manera mas particular, la presente invencion se refiere al desempeno mejorado de la consolidacion de agentes de soporte revestidos con resina y a su uso para controlar el reflujo del agente de soporte. Algunas modalidades de la presente invencion proveen metodos para controlar el reflujo de agente de soporte a partir de una fractura en una zona subterranea que comprende los pasos de proveer agente de soporte revestido con resina; proveer composicion para adhesividad; aplicar como revestimiento la composicion para adhesividad sobre por lo menos una porcion del agente de soporte revestido con resina para crear agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad; introducir el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad dentro de una fractura subterranea; y, permitir que el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad se cure sustancialmente.

Description

METODOS PARA INCREMENTAR LA FUERZA DE CONSOLIDACIÓN DE MATERIALES EN PART CULAS REVESTIDOS CON RESINA CAMPO DE LA INVENCION La presente invención implica incrementar la conductividad de fracturas subterráneas que tienen agente de soporte que penetran formaciones al tiempo que se controla el reflujo del agente de soporte. De manera más particular, la presente invención se refiere al desempeño de consolidación mejorado de agentes de soporte revestidos con resina y su uso para controlar el reflujo del agente de soporte .
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se puede tratar una formación subterránea para incrementar su conductividad fracturando hidráulicamente la formación para crear o incrementar una o más grietas o "fracturas" . Dicha fracturación hidráulica normalmente se logra inyectando un fluido viscoso para fracturación en el interior de la formación subterránea a una velocidad y presión suficientes para hacer que la formación se rompa y produzca una o más fracturas. La fractura o fracturas pueden ser horizontales o verticales, predominando normalmente ésta última, y la tendencia hacia fracturas verticales se incrementa con la profundidad de la formación que se esta fracturando. El fluido para fracturacion por lo general es un gel, emulsión, o espuma altamente viscoso que puede comprender un material en partículas referido con frecuencia como un agente de soporte. En algunas operaciones de fracturacion, conocidas comúnmente como operaciones "de fracturacion con agua" , la viscosidad del fluido para fracturacion está un poco disminuida y sin embargo el agente de soporte permanece en suspensión debido a que el fluido para fracturacion se inyecta al interior de la formación a una velocidad sustancialmente más alta. Ya sea que se utilice un fluido altamente viscoso o un fluido menos viscoso con una velocidad más alta, el agente de soporte se deposita en la fractura y funciona, entre otras cosas, para mantener la fractura abierta mientras se que se mantienen canales conductores a través de los cuales los fluidos producidos pueden fluir después que se completa el tratamiento para fracturacion y se libera la presión hidráulica acompañante. Con el fin de evitar el reflujo subsigúiente de agente de soporte y de otros materiales en partículas no consolidados con los fluidos producidos, se puede revestir una porción del agente de soporte introducido en las fracturas con una composición de resina susceptible de endurecimiento. Cuando el fluido para fracturación, el cual es el fluido portador para el agente de soporte, se revierte hasta un fluido delgado el agente de soporte revestido con resina se deposita en la fractura, y la fractura se cierra o parcialmente se cierra sobre el agente de soporte. Dichas fracturas aplican presión sobre las partículas de agente de soporte revestidas con resina, haciendo que las partículas sean obligadas a entrar en contacto una con la otra mientras se endurece la composición de resina. El endurecimiento de la composición de resina bajo presión produce la consolidación de las partículas de agente de soporte revestidas con resina como una masa permeable dura que tiene resistencia a la compresión y a la tracción que con suerte evite que el agente de soporte no consolidado y la arena de formación fluyan fuera de las fracturas con los fluidos producidos. El reflujo del agente de soporte o de los finos de formación con los fluidos de la formación es indeseable debido a que éste puede erosionar el equipo metálico, obstruir la tubería y recipientes, y ocasionar daño a las válvulas, instrumentos y otro equipo de producción, y por último reduce la producción potencial del pozo. La mayoría de la resina en el agente de soporte pre-revestido con resina ya está curada. Est resina parcialmente curada necesita ser ablandada ya sea mediante temperatura o mediante un activador (como en el caso de pozos de baja temperatura) de modo tal que la resina se pueda calzar entre sí a medida que los granos de agente de soporte revestidos con resina entran en contacto uno con el otro. Además del efecto de ablandamiento de la resina aplicada como revestimiento en el agente de soporte, se requiere de una carga de cierre para ocasionar el contacto grano a grano. Sin el contacto grano a grano, generalmente no se presenta la consolidación adecuada del paquete de agente de soporte.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención implica incrementar la conductividad de fractura subterráneas que tienen agente de soporte que penetran formaciones al tiempo que se controla el reflujo de agente de soporte. De manera más particular, la presente invención se refiere al desempeño mejorado de la consolidación de agentes de soporte revestidos con resina y a su uso para controlar el reflujo del agente de soporte . Algunas modalidades de la presente invención proveen métodos para controlar el reflujo de agente de soporte a partir de una fractura en una zona subterránea que comprende los pasos de proveer agente de soporte revestido con resina; proveer composición para adhesividad; aplicar como revestimiento la composición para adhesividad sobre por lo menos una porción del agente de soporte revestido con resina para crear agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad; introducir el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad dentro de una fractura subterránea; y, permitir que el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad se cure sustancialmente. Otras modalidades de la presente invención proveen métodos para fracturar una formación subterránea que comprende los pasos de proveer un fluido para fracturación; colocar el fluido para fracturación dentro de una formación subterránea a una presión suficiente para crear o extender por lo menos una fractura presente en la misma; proveer agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad; colocar el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad dentro de la fractura subterránea; y, permitir que el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad se cure sustancialmente. Los objetivos, características y ventajas de la presente invención serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica después de leer la siguiente descripción de las modalidades preferidas.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 ilustra una modalidad de un método de mezclado al vuelo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE INVENCION La presente invención implica incrementar la conductividad de fracturas subterráneas que tienen agente de soporte que penetran formaciones al tiempo que se controla el reflujo de agente de soporte. De manera más particular, la presente invención se refiere al desempeño mejorado de la consolidación de agentes de soporte revestidos con resina y a su uso para controlar el reflujo del agente de soporte. Los métodos de la presente invención actúan, entre otras cosas, para incrementar la fuerza de consolidación de agente de soporte revestido con resina (de aqux en adelante "RCP" por sus siglas en inglés) . RCP es un material de agente de soporte que se reviste con resina y se permite que se cure parcialmente para que éste, por ejemplo, se pueda guardar y transportar de manera conveniente. Algunas modalidades de los métodos de la presente invención comprende aplicar como revestimiento un material para adhesividad sobre el RCP y después utilizar dicho RCP que tiene agente de adhesividad en una aplicación subterránea tal como fracturación hidráulica, fracturación- empacado o empacado de grava con ventila-tamiz (vent- screen) . Las partículas de agente de soporte utilizadas de conformidad con la presente invención para crear el RCP son por lo general de un tamaño tal que se evita que se produzcan a partir de la zona subterránea materiales en partícula de la formación que pueda migrar con los fluidos producidos. Se puede utilizar cualquier agente de soporte apropiado, incluyendo arena clasificada, bauxita, materiales cerámicos, materiales de vidrio, cáscaras de nuez , glóbulos de polímero y similares . En términos generales, las partículas de agente de soporte tienen un tamaño en el intervalo de malla 4 aproximadamente hasta malla 400 aproximadamente, de la serie de tamices U.S. En algunas modalidades de la presente invención, el agente de soporte es arena clasificada que tiene un tamaño de partícula en el intervalo de malla 10 aproximadamente hasta malla 70 aproximadamente, de la serie de tamices ü.S. Los materiales de RCP comercialmente disponibles apropiados incluyen, pero no se limitan a, arena revestida con resina pre-curada, arena revestida con resina curable, materiales cerámicos revestidos con resina curables, arena, material cerámico, o bauxita revestidos con resina de revestimiento sencillo, revestimiento doble o revestimiento múltiple. Algunos ejemplos disponibles de Borden Chemical, Columbus, Ohio, son "XRT™ CERAMAX P" , "CERAMAX I", "XCERAMAX P" , "ACFRAC BLACK", WACFRAC CR" , WACFRAC SBC" , "ACFRAC SB" , y "ACFRAC LTC" . Algunos ejemplos disponibles de Santrol, Fresno, Texas, son "HYPERPROP G2", "DYAPROP G2" , "MAGNAPROP G2", "OPTIPROP G2", "SÜPER HS" , "SUPER DC" , "SUPER LC" , y "SUPER HT" . Las composiciones apropiadas para ser utilizadas como compuestos para adhesividad en la presente invención comprenden cualquier compuesto que, cuando está en forma líquida o en una solución en solvente, forma un revestimiento no susceptible de endurecimiento sobre un RCP. Un grupo particularmente preferido de compuestos para adhesividad comprende poliamidas que son líquidos o están en solución a la temperatura de la formación subterránea de modo tal que éstas, por sí mismas, no se endurecen cuando se introducen en la formación subterránea. Un producto particularmente preferido es un producto de reacción de condensación constituido por poliácidos comercialmente disponibles y una poliamina. Dichos productos comerciales incluyen compuestos tales como mezclas de ácidos dibásicos de C35 que contienen cierta cantidad de ácidos triméricos y oligoméricos superiores y también cantidades pequeñas de ácidos monoméricos que se hacen reaccionar con las poliaminas. Otros poliácidos incluyen ácidos triméricos, ácidos sintéticos producidos a partir de ácidos grasos, anhídrido maleico y ácido acrílico y similares. Dichos compuestos ácidos se pueden conseguir comercialmente a partir de compañías tales como itco Corporation, Union Camp, Chemtall, y Emery Industries. Los productos de reacción se pueden conseguir, por ejemplo, a partir de Champion Technologies, Inc. y Witco Corporation. Los compuestos adicionales que se pueden utilizar como compuestos para adhesividad incluyen líquidos y soluciones de, por ejemplo, poliésteres, policarbonatos y policarbamatos, resinas naturales tales como goma laca y similares. Los compuestos para adhesividad apropiados se describen en la patente E.ü.A. No. 5,853,048 expedida para Weaver, et al. y la patente E.U.A. No. 5,833,000 expedida para Weaver, et al., cuyas descripciones relevantes se incorporan en la presente invención para referencia. En algunas modalidades de la presente invención, el RCP se recubre al vuelo con un compuesto para adhesividad. El término "al vuelo" se utiliza en la presente invención para indicar que se introduce una corriente fluida de manera continua dentro de otra corriente fluida de modo tal que las corrientes se combinen y mezclan mientras continúan fluyendo como una sola corriente como parte del tratamiento continuo. Dicho mezclado también se puede describir como mezclado en "tiempo real". El mezclado al vuelo, en oposición al mezclado por lotes o por lotes parciales, puede reducir el desperdicio y simplificar los tratamientos subterráneos. Esto se debe, en parte, al hecho que si los componentes se mezclan y después las circunstancias dictan que se debe posponer o detener el tratamiento subterráneo, los componentes mezclados se pueden volver inutilizables rápidamente. Al tener la capacidad de cerrar rápidamente el mezclado de las corrientes al vuelo, se puede evitar dicho desperdicio, lo que da como resultado, entre otras cosas, eficiencia incrementada y ahorros en cuanto a costos . La figura 1 ilustra una modalidad de un método de mezclado al vuelo de la presente invención. El contenedor 10 contiene materia en partículas tal como el RCP. Los medios de transportación 11 pueden ser cualesquiera medios conocidos en la técnica para transportar material en partículas, en una modalidad de la presente invención, los medios de transportación 11 comprenden una banda transportadora o un tornillo sin fin para arena. Los medios de transportación 11 transportan agente de soporte al contenedor 30. El contenedor 20 contiene el compuesto para adhesividad y la tubería 21 transporta el compuesto para adhesividad hacia el contenedor 30. El control de las cantidades total y relativa de compuesto para adhesividad se logra a través del uso de la válvula 22 en la tubería 21 y del RCP a través del control de los medios de transportación 11. Dentro del contenedor 30, las partículas provenientes del contenedor 10 se revisten con el agente para adhesividad proveniente del contenedor 20 para formar RCP que tiene agente de adhesividad. Las partículas revestidas salen del contendor 30 a través de los medios de transportación 21. En casos en los que los medios de transportación 21 son un tornillo sin fin para arena, el RCP se puede revestir con el agente para adhesividad por medio de la acción envolvente de extrusión del tornillo sin fin para arena por sí mismo. En casos en los que sea deseable utilizar inmediatamente el RCP que tiene agente de adhesividad en un tratamiento subterráneo, éste se puede transportar utilizando los medios para transportación 31 directamente desde el contenedor 30 hacia la cuba de mezclado 40. En una modalidad, el transporte del RCP que tiene agente de adhesividad desde el contenedor 30 hasta la cuba mezcladora 40 se controla mediante computadora para asegurar la dosificación exacta y para permitir un cese rápido del mezclado al vuelo cuando sea necesario. También se transporta a la cuba mezcladora 40 un fluido para servicio, tal como un fluido para fracturación o un fluido para empaque de grava, desde el contenedor 50 a través de la tubería de transporte 51. El fluido para servicio proveniente del contenedor 50 se puede transportar a la cuba mezcladora 40 utilizando cualesquiera medios conocidos en la técnica. En una modalidad, el transporte del fluido para servicio desde el contenedor 50 hacia la cuba mezcladora 40 se controla mediante computadora para asegurar la dosificación exacta y para permitir el cese rápido del mezclado al vuelo cuando sea necesario. Dicho control por computadora se puede lograr, en parte, convirtiendo la válvula 52 en una válvula controlada por computadora. Dentro de la cuba mezcladora 40, el fluido para servicio se mezcla sustancialmente con el RCP que tiene agente de adhesividad para formar una composición mezclada apropiada para ser utilizada en fracturas subterráneas . Cuado el RCP que tiene agente de adhesividad de la presente invención se utiliza en una operación de fracturación subterránea, se puede utilizar cualquier fluido para fracturación conocido en la técnica, incluyendo fluidos para tratamiento viscosificados, geles acuosos, emulsiones, y otros fluidos para fracturación apropiados. En casos en los que se utilicen, los geles acuosos por lo general están constituidos por agua y uno o más agentes gelificantes . Además, en casos en las que se utilicen, las emulsiones pueden estar constituidas por dos o más líquidos inmiscibles tales como un líquido acuoso gelificado y un fluido normalmente gaseoso, licuado, tal como nitrógeno. Los fluidos para fracturación preferidos para ser utilizados de conformidad con esta invención son geles acuosos constituidos por agua, un agente gelificante para gelificar el agua e incrementar su viscosidad, y opcionalmente, un agente de entrelazamiento para entrelazar el gel e incrementar adicionalmente la viscosidad del fluido. La viscosidad incrementada del fluido para fracturación gelificado o gelificado y entrelazado reduce, entre otras cosas, la pérdida de fluido y permite que el fluido para fracturación transporte cantidades significativas de partículas de agente de soporte suspendidas . Los fluidos para fracturación también pueden incluir uno o más de una variedad de aditivos bien conocidos tales como disociadores, estabilizadores, aditivos para control de pérdida de fluido, estabilizadores de arcilla, bactericidas, y similares. Los métodos de la presente invención pueden ser particularmente útiles en situaciones en las cuales la formación subterránea aplica poca carga o ninguna carga de cierre sobre el agente de soporte revestido con resina colocado en la misma. La investigación en la industria ha demostrado que las fracturas hidráulicas podrían no cerrarse completamente durante las primeras 24 horas posteriores a un tratamiento de estimulación de fractura hidráulico. De hecho, algunas fracturas pueden no cerrarse completamente durante 90 días o más. Dicho cierre lento de las fracturas afecta la fuerza de consolidación final de los paquetes de agente de soporte revestidos con resina debido a que sin la aplicación de carga de cierre, el contacto grano a grano puede ser insuficiente para efectuar la consolidación. En dicha situación, una vez que se aplica la carga de cierre, la resina que reviste al agente de soporte puede ya estar curada. La composición para adhesividad puede actuar, entre otras cosas, para incrementar los contactos grano a grano entre partículas de RCP individuales. Asimismo, se cree que la composición para adhesividad ablanda la resina parcialmente curada en el RCP. Esta acción doble de la composición para adhesividad puede mejorar la fuerza de consolidación final de un paquete de agente de soporte elaborado utilizando el RCP que tiene agente de adhesividad de la presente invención. En una modalidad de los métodos de la presente invención, el RCP se reviste sustancialmente con una composición para adhesividad para formar RCP que tiene agente de adhesividad. El RCP que tiene agente de adhesividad se coloca después en una zona subterránea que tiene una o más fracturas en la misma y se permite que se cure y consolide como uno o más paquetes permeables de resistencia elevada. Para facilitar un mejor entendimiento de la presente invención, se brindan los siguientes ejemplos de algunas de las modalidades preferidas. De ninguna manera se debe leer que dichos ejemplos limitan el campo de la invención.
EJEMPLOS EJEMPLO 1 Se mezcla material de RCP sin revestir (control) con diversos fluidos para fracturacion, se agita, y después se empaca en una cámara de bronce y se deja curar sin que se aplique presión y, después de un intervalo de tiempo, se determina la resistencia a la compresión no confinada. Se sigue el mismo procedimiento para el mismo RCP revestido con la composición para adhesividad SandWedge™ NT que se puede conseguir comercialmente a partir de Halliburton Corporation, Houston Texas.
CUADRO 1 Efecto del curado del agente para adhesividad sobre la fuerza de consolidación de RCP Los resultados en el cuadro 1 ilustran que los paquetes de agente de soporte creados a partir de RCP revestidos con una composición para adhesividad produce resistencias a la compresión más altas que la de paquetes de agente de soporte creados a partir de RCP sin revestir. Por lo tanto, la presente invención está bien adaptada para llevar a la práctica los objetivos y obtener los fines y ventajas mencionados así como aquellos que están inherentes en la misma. Aunque los expertos en la técnica puede hacer numerosos cambios, dichos cambios quedan abarcados dentro del campo y alcance de esta invención como quedan definidos por las reivindicaciones anexas .

Claims (8)

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 controlar el reflujo de agente de soporte desde una fractura en una zona subterránea que comprende los pasos de : proveer agente de soporte revestido con resina; proveer una composición para adhesividad; aplicar como revestimiento la composición para adhesividad sobre por lo menos una porción del agente de soporte revestido con resina para crear agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad ; introducir el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad dentro de una fractura subterránea; y, permitir que el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad se cure sustancialmente .
2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el agente de soporte revestido con resina comprende una arena revestida con resina pre-curada, una arena revestida con resina curable, materiales cerámicos revestidos con resina curables, una arena revestida con resina de revestimiento sencillo, revestimiento doble, o revestimiento múltiple, un material cerámico revestido con resina de revestimiento sencillo, revestimiento doble, o revestimiento múltiple, o una bauxita revestida con resina de revestimiento sencillo, revestimiento doble, o revestimiento múltiple.
3. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición para adhesividad comprende una poliamida, un poliéster, un policarbonato, policarbamato, una resina natural, o una combinación de los mismos.
4. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición para adhesividad se aplica como revestimiento sobre el agente de soporte revestido con resina al vuelo.
5. - Un método fracturar una formación subterránea comprende los pasos de: proveer un fluido para fracturación; colocar el fluido para fracturación dentro de una formación subterránea a una presión suficiente para crear o extender por lo menos una fractura en la misma; proveer agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad; colocar el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad dentro de la fractura subterránea; y, permitir que el agente de soporte revestido con resina que tiene agente de adhesividad se cure sustancialmente .
6. - El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el agente de soporte revestido con resina comprende una arena revestida con resina pre-curada, una arena revestida con resina curable, materiales cerámicos revestidos con resina curables, una arena revestida con resina de revestimiento sencillo, revestimiento doble, o revestimiento múltiple, un material cerámico revestido con resina de revestimiento sencillo, revestimiento doble, o revestimiento múltiple, o una bauxita revestida con resina de revestimiento sencillo, revestimiento doble, o revestimiento múltiple.
7. - El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la composición para adhesividad comprende una poliamida, un poliéster, un policarbonato, policarbamato, una resina natural, o una combinación de los mismos .
8. - El método de conformidad con la reivindicación 5 , caracterizado porque porque la composición para adhesividad se aplica como revestimiento sobre el agente de soporte revestido con resina al vuelo.
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