MXPA06012873A

MXPA06012873A - Fluidos hidraulicos compatibles con agua.

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Publication number: MXPA06012873A
Application number: MXPA06012873A
Authority: MX
Inventors: Jian Zhou; Diankui Fu; Jesse Lee; Christopher Del Campo; Alexander Zazovsky; Golchehreh Salamat
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2007-02-15
Also published as: EA200602173A1; US20070142252A1; EA009185B1; WO2005116173A1; CA2566304A1; US7185699B2; AR055461A1; AU2011200878B2; AU2011200878A1; CA2566304C; GB2427872A; US20050263290A1; AU2005248160A1; GB0621843D0; US7932220B2; AU2005248160A2

Abstract

Una composicion para usar en una camara de aceite de una herramienta incluye un aceite hidraulico; y un surfactante, en donde el surfactante esta presente en una cantidad suficiente para formar micelas en el aceite hidraulico. La composicion puede ademas incluir un co-polimero anfifilico. Un metodo incluye proveer una composicion de fluido hidraulico que comprende un aceite hidraulico y un surfactante capaz de formar micelas en el aceite hidraulico; y llenar una camara hidraulica en la herramienta con la composicion de fluido hidraulico. La composicion de fluido hidraulico puede ademas incluir un co-polimero anfifilico.

Description

FLUIDOS HIDRÁULICOS COMPATIBLES CON AGUA ANTECEDENTES DEL INVENTO Campo del Invento Este invento se refiere a fluidos hidráulicos para la protección de equipos tal como las herramientas de fondo de pozo usadas en la exploración y producción de petróleo y gas. Más en particular, este invento se refiere a fluidos hidráulicos que pueden proteger a las herramientas de efectos adversos que resultan de la fuga de agua hacia dentro de las herramientas. Antecedentes del Arte Los fluidos hidráulicos se utilizan en varias herramientas, incluyendo las herramientas de fondo de pozo usadas en la exploración y producción de petróleo y gas. Los fluidos hidráulicos en estas herramientas tienen diversas funciones incluyendo, lubricación, transducción de fuerza, compensación de presión y aislamiento de diversos componentes electrónicos en las herramientas. Por ejemplo, los componentes electrónicos que son críticos para las funciones seguras y funcionales de una herramienta se pueden proteger en una cámara llenada con un aceite hidráulico dieléctrico. Mientras las personificaciones del invento se pueden aplicar a varios tipos de herramientas o equipos, la siguiente descripción usa para ilustración una herramienta de fondo de pozo. Uno con destrezas normales en el arte apreciaría que el uso de una herramienta de fondo de pozo es para la claridad de la ilustración y no se pretende que limite el alcance del invento. La FIG. 1 muestra una herramienta de fondo de pozo 101 colocada en un agujero de pozo 102. La herramienta de fondo de pozo 101 puede ser cualquier herramienta que se usa para perforar, registrar datos, completación, o producción del pozo, incluyendo por ejemplo un ensamblaje de fondo de pozo (la cual puede incluir varios sensores de mediciones mientras se perfora (MWD) o registrar mientras se perfora (LWD), probador de fluido de formación (por ejemplo, la herramienta MDT™ de Schlumberger Technology Corp, Houston, Texas), etc. La herramienta de fondo de pozo 101 se despliega sobre un cable de acero, cadena de perforación, TLC o tubería helicoidal 103. La FIG. 2 muestra una sección de una herramienta de fondo de pozo 101 en un ambiente de trabajo. La herramienta de fondo de pozo 101 puede incluir, entre otras cosas, los componentes electrónicos 201 protegidos en una cámara llenada con aceite. La cámara llenada con aceite 202 se llena con un aceite hidráulico adecuado 203, tal como Exxon Univis J-26™. Uno con destrezas normales en el arte apreciaría que los tipos de aceites usados no están relacionados con el presente invento y no deberían limitar el alcance del invento. La cámara llena de aceite 202 se separa típicamente del ambiente exterior por un sello 204, el cual puede ser un o-ring, empaquetadura, válvula de asiento o parecidos. Las herramientas de fondo de pozo pueden ser expuestas a altas temperaturas (hasta 250°C) y altas presiones (hasta 20.000 psi) en el ambiente de fondo de pozo. Las altas presiones hacia el fondo del pozo pueden crear un sobre balance de presión significativo con relación a las presiones hidráulicas dentro de las herramientas de fondo de pozo. Dicho sobre balance de presión puede conducir a la fuga de fluidos de pozos perforados dentro de las secciones hidráulicas de la herramienta. Además, las altas temperaturas en el ambiente de fondo de pozo pueden causar que el sello falle. De cualquiera de estas condiciones puede resultar una fuga 205 del fluido del pozo perforado dentro de la cámara llena de aceite 202. El fluido del pozo perforado puede incluir cantidades significativas de agua. El agua que fugó hacia dentro de la cámara llena de aceite puede transformarse en gotas despachadas 206 en el aceite 203. El agua despachada eventualmente se sedimentará en la parte más baja de la cámara llena de aceite 202, mostrada como agua 207. El agua despachada 206 o el agua sedimentada 207 puede proveer caminos conductivos los cuales causan un corto en los componentes electrónicos 201. Además de causar cortos en los componentes electrónicos, el agua atrapada en las cámaras de aceite también puede degradar los componentes que no están diseñados para estar expuestos al agua, particularmente a las altas temperaturas y altas presiones encontradas hacia el fondo del pozo. Por ejemplo, las polimidas a menudo se usan como materiales aislantes para los componentes electrónicos en una herramienta de fondo de pozo. Las polimidas pueden ser hidrolizadas por el agua bajo condiciones de alta temperatura y alta presión. Igualmente, una larga exposición al agua atrapada puede conducir a la corrosión de las partes metálicas. De cualquiera de estos efectos adversos eventualmente resultaría una falla o mal funcionamiento, lo cual es costoso y puede presentar un riesgo de seguridad. Una aproximación para prevenir el daño del agua colectada en el fondo de la cámara llena de aceite es la de añadir un fluido dieléctrico de mayor densidad, tal como FC-70 (Fluorinert™ de 3M Specialty Materials de St. Paul Mn), al aceite hidráulico. Sin embargo, se ha encontrado que tales aditivos (por ejemplo, Fluorinert™) a menudo afectan negativamente el desempeño de los fluidos hidráulicos en la herramienta. También, esta aproximación es dependiente de las orientaciones de la herramienta y pudiera no trabajar en las condiciones de pozos desviados. Otras aproximaciones para evitar los efectos adversos de la fuga de agua dentro de una herramienta incluye la identificación de las locaciones de fugas potenciales y luego la ingeniería de la herramienta para minimizar el riesgo de las fugas que ocurren en estas locaciones. Sin embargo, esta aproximación no siempre es segura. Por lo tanto, existe una necesidad de otros métodos para reducir o eliminar los efectos adversos de fugas de agua hacia dentro de las cámaras llenadas con aceite en las herramientas de fondo de pozo. SUMARIO DEL INVENTO Un aspecto del invento se refiere a composiciones para usar en las cámaras de aceite de las herramientas. Una composición de acuerdo con una personificación del invento incluye un aceite hidráulico; y un surfactante, en donde el surfactante se encuentra presente en una cantidad suficiente para formar micelas en el aceite hidráulico. La composición puede además incluir un copolímero anfifilico.

Un aspecto del invento se refiere a herramientas que tienen aceites hidráulicos que pueden evitar efectos adversos del agua que se fuga hacia dentro de las cámaras hidráulicas. Una herramienta de acuerdo con una personificación del invento incluye una cámara hidráulica; y un fluido hidráulico encerrado en la cámara hidráulica, en donde el fluido hidráulico comprende un aceite hidráulico y un surfactante, en donde el surfactante se encuentra presente en una cantidad suficiente para formar micelas en el aceite hidráulico. El fluido hidráulico puede además incluir un co-polímero anfifilico. Un aspecto del invento se refiere a métodos para proteger una herramienta. Un método de acuerdo con una personificación del invento incluye el suministro de una composición de fluido hidráulico que comprende un aceite hidráulico y un surfactante capaz de formar micelas en el aceite hidráulico; y llenar una cámara hidráulica en la herramienta con la composición de fluido hidráulico. La composición de fluido hidráulico puede además incluir un co-polímero anfifilico. Otros aspectos y ventajas del invento se harán claras a partir de la siguiente descripción y reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 muestra un sistema de perforación convencional que tiene una herramienta de fondo de pozo colocado en un pozo perforado. La FIG. 2 muestra una sección de una herramienta de fondo de pozo que tiene una cámara hidráulica que incluye un aceite hidráulico que protege los componentes electrónicos dentro de la herramienta. La FIG. 3 ¡lustra la formación de micelas de un surfactante de acuerdo con una personificación del invento. La FIG. 4 muestra un diagrama de transición de fase de un sistema agua-aceite-surfactante de acuerdo con una personificación del invento. La FIG. 5 muestra pruebas de viscosidad a varias temperaturas de un sistema aceite-surfactante de acuerdo con una personificación del invento al comparar con el aceite correspondiente.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Las personificaciones del invento se refieren a composiciones y métodos para evitar o minimizar los problemas asociados con la fuga de agua hacia dentro de las cámaras hidráulicas de las herramientas. Las personificaciones del invento se pueden usar por ellas mismas o juntas con otras soluciones conocidas en el arte para evitar los efectos adversos debidos a la fuga de agua hacía dentro de las herramientas. Las personificaciones del invento se basan en la habilidad de ciertos surfactantes (detergentes) para formar micelas invertidas en los aceites hidráulicos. Observar que los términos surfactante y detergente se utilizan en esta descripción de manera intercambiable. Los surfactantes se han usado en artes previos para proveer una acción limpiadora (por ejemplo, en la gasolina para limpiar carburadores). Tales usos a menudo involucran cantidades relativamente pequeñas de los aditivos de surfactantes. En contraste, las personificaciones del presente invento se refieren al uso de cantidades suficientes de los surfactantes para formar micelas en los fluidos hidráulicos para la eliminación de agua. Estas micelas forman micro emulsiones cuando encuentran agua. Para este uso, los surfactantes se proveen en cantidades sobre las concentraciones críticas de micelas de los surfactantes. En algunas personificaciones, los surfactantes se usan en concentraciones de al menos alrededor de 1 % en volumen, preferiblemente al menos alrededor de 10% en volumen. Las micelas invertidas que se forman en los aceites hidráulicos tienen fases hidrofílicas internas y conchas hidrofóbicas externas. La fase hidrofílica interna de las micelas está formada por los grupos principales hidrofílicos de las moléculas de surfactantes, mientras la concha externa de las micelas está formada de las colas hidrofóbicas de las moléculas de surfactantes. La fase hidrofílíca interna puede secuestrar agua que se ha fugado hacía dentro de las cámaras de aceite hidráulico, mientras la concha hidrofóbica ayuda para que las micelas se "disuelvan" en los aceites hidráulicos (eso es, evitar la separación de fases). La FIG. 3 muestra un esquema de la formación de micelas de moléculas de surfactantes 301. Las moléculas de surfactantes forman una micela 302 en el aceite 303. Los grupos principales hidrofílicos de las moléculas de surfactantes forman una fase hidrofílica interna de la micela 302, mientras las colas hidrofóbicas de las moléculas de surfactantes forman una concha hidrofóbica que interacciona con el aceite. La fase hidrofílica interna de las micelas secuestra el agua 304 que se fugo hacia dentro de la cámara de aceite, evitando que las gotas de agua floten libremente en el aceite. Como se muestra, las "conchas" hidrofóbicas de las micelas también evitan la formación de una fase de agua continua en el volumen de aceite; esto a su vez evita la formación de un camino eléctricamente conductivo entre los componentes eléctricos. Entonces, las fallas debidas a los cortos eléctricos se pueden prevenir. Además, debido a que el agua atrapada en las cámaras de aceite es secuestrada en las micelas, los componentes de la herramienta que de otra manera pueden ser degradados (por ejemplo, materiales aislantes de polimida) o corroídos (por ejemplo, partes metálicas) por el agua atrapada también están protegidos. Un método de acuerdo con las personificaciones del invento permite el secuestro de un cierto volumen de agua, a pesar de su origen, haciendo más confiable la operación de la herramienta. La cantidad de agua que se puede secuestrar depende de la cantidad y el tipo de surfactantes y polímeros, el tipo de aceites y ciertos factores ambientales (por ejemplo, temperatura). Es posible que a través de la larga carrera la cantidad de agua fugada pueda exceder la capacidad de secuestrar de las micelas. Por lo tanto, es recomendable que las herramientas se inspeccionen periódicamente, y el aceite se debe reemplazar una vez que la fase de agua atrapada ha alcanzado un cierto nivel crítico. Cuando un surfactante apropiado se añade al aceite hidráulico, puede formar micelas con una fase hidrofílíca interna y una fase hidrofóbíca externa. Las micelas así formadas son estables en el aceite de tal manera que ellas no se agregarán y separarán del aceite. En personificaciones preferentes del invento, los surfactantes son aquellos que pueden formar micro emulsiones. Una micro emulsión forma un aceite homogéneo termodinámicamente estable que no se separará a través del tiempo. La estructura de una molécula de surfactante capaz de crear micelas del tipo descrito arriba incluye dos partes distinguibles: un grupo principal hidrofílico que tiene una afinidad por el agua y una cola hidrofóbica que tiene una afinidad por el aceite o compuestos hidrofóbicos. Los ejemplos de surfactantes adecuados incluyen surfactantes iónicos y surfactantes no iónicos. Los surfactantes iónicos pueden incluir por ejemplo, bromuro de didodecildimetilamonio (DDAB), sulfoscinato de sodio bis-(2-etilhexil) (AOT), bromuro de dodeciltrimetil amonio (DTAB), sulfato de sodio dodecil (SDS), y los detergentes no iónicos pueden incluir por ejemplo, alquilfenoles polioxietílenados, alcoholes polioxietilenados de cadena recta, glicoles de polioxipropileno polioxietilenados, mercaptanos polioxietilenados, esteres de ácido carboxílico de cadena larga (por ejemplo, esteres de glicerilo y poliglicerilo de ácidos grasos naturales), propilen glicol, sorbitol y esteres de sorbitol políoxietilenados, esteres de glicol políoxietíleno, alcanolaminas (condensados de dietanolamina-isopropanolamina-ácido graso), y esteres basados en glicerol, sorbitol, y propilenglicol. Estos surfactantes pueden formar micelas invertidas en el aceite. Sin embargo, si la concentración del surfactante en el aceite es insuficiente, las moléculas de surfactante no se agregan en micelas. En lugar de ello, los surfactantes son disueltos en el aceite como monómeros u oligómeros más bajos. Más allá de una concentración crítica mínima, la cual es única para cada surfactante, las moléculas de surfactante se agregan para formar micelas. La concentración crítica sobre la cual se pueden formar las micelas es referida como la concentración crítica de micelas (CMC), la cual se relaciona con las propiedades inherentes a cada surfactante. Uno con destrezas normales en el arte conocería que la CMC para un surfactante en particular puede también depender de otros factores en el sistema. Por ejemplo, la adición de co-polímeros de bloque anfifílicos, que se describe más tarde, puede reducir significativamente la concentración del surfactante requerido para formar micro emulsiones. Por lo tanto, la CMC como se usa en esta descripción depende del sistema de interés. Sin embargo, cuando se selecciona un sistema en particular, uno con destrezas normales en el arte apreciaría que la CMC para un sistema en particular se pueda determinar fácilmente.

La cantidad de agua que puede ser absorbida dentro de la fase interna de las micelas depende del comportamiento de la fase de la solución micelar. La FIG. 4 muestra un diagrama ternario típico del sistema que consiste de agua, aceite y un surfactante. Los vértices del triangulo corresponden a los componentes puros, eso es, agua, aceite y surfactante. Como se muestra, la curva 401 representa la barrera de cambio de fase donde una región de una fase 402 se encuentra con la región de dos fases 403. En la región de una fase 402, el agua y aceite forman una fase homogénea debido a la presencia del surfactante, mientras en la región de dos fases 403, las fases de agua y aceite son distintas ya que la cantidad de surfactante es insuficiente. Observe que la locación de la curva 401 depende de varios factores, incluyendo el tipo de surfactante y el tipo de aceite en el sistema.

La FIG. 4 también ilustra una transición de fase del sistema ternario agua-aceíte-surfactante. Cuando se añade un surfactante al aceite puro en el punto 1 , la mezcla tiene una composición ilustrada en el punto 2, la cual es una fase simple homogénea. Esta mezcla puede tomar agua gradualmente (por ejemplo, agua que se filtra dentro de la cámara de aceite) y eventualmente alcanzar el punto 3, en el cual la capacidad del surfactante (micelas) para secuestrar agua se satura. Si entra más agua al sistema, la mezcla pasa hacia dos fases ya que la capacidad de secuestrar agua de las micelas es excedida. Entonces, la línea punteada 404, la cual pasa a través del punto 3 paralela al "Surfactante-Aceíte" lateral, indica la cantidad máxima de agua que se puede secuestrar por este sistema en particular. Uno con destrezas normales en el arte estimaría que las características cuantitativas de este comportamiento de fases dependen de la temperatura, salinidad, tipo de aceite hidráulico, tipo de surfactante y concentración del surfactante, entre otras cosas. Además, aquellos que tienen destrezas normales en el arte reconocerán eso en el ambiente del fondo de pozo, el agua puede contener otros compuestos que pueden afectar a la cantidad de agua que puede ser secuestrada por un sistema en particular. El primer paso de solubilízación de una mezcla de surfactante de agua en aceite se logra "atrapando" agua en el centro de la estructura micelar. Cuando la cantidad de agua alcanza cierto nivel, se forma una pequeña gota de agua y se forma una micro emulsión de agua en aceite. Durante este proceso, se forma una suspensión transparente y termodinámicamente estable de una emulsión con pequeños diámetros (por ejemplo, en el rango de 10-100 nm). Estas emulsiones pueden incluir micro emulsiones y/o macro emulsiones. La capacidad y la forma de micro emulsión o macro emulsión depende de la propiedad de los sistemas surfactantes, especialmente los valores del balance hidrófilo-lipófilo (HLB) de los surfactantes. Se encontró que la capacidad máxima de la solubílización del agua se puede lograr con un HLB en el rango entre 8,5 y 11 para la formación de una micro emulsión de agua en aceite. Este rango es muy diferente al de las macro emulsiones. Se espera que se formen macro emulsiones de agua en aceite para mezclas de surfactantes en el rango de HLB de 3-6, mientras las macro emulsiones de aceite en agua se forman generalmente en el rango de HLB de 10-18. Las personificaciones preferentes del invento usan surfactantes que tienen un HLB en el rango de alrededor de 8,5 hasta alrededor de 11 para la formación de micro emulsiones. Las micro emulsiones de agua en aceite son termodinámícamente estables y no se separarán de la solución a lo largo del tiempo. Sin embargo, las micro emulsiones de agua en aceite generalmente tienen capacidades más bajas para secuestrar agua que las macro emulsiones de agua en aceite. Sin embargo, algunos sistemas pueden formar micro emulsiones con relaciones de volumen de agua-a-aceite sobre un 40%. La transición desde una solución clara hasta una turbia es una indicación que la capacidad máxima para la "solubilización del agua se ha excedido. En adición, las velocidades de la solubilización del agua disminuyen mientras el sistema se acerca a la capacidad máxima de solubilízación del agua. Entonces, ya sea la apariencia de la turbidez o las bajas velocidades de la solubilización del agua se pueden usar como una indicación que el sistema aceite-surfactante en una herramienta de fondo de pozo necesita ser reemplazado. Las personificaciones del invento se describirán posteriormente usando los siguientes ejemplos de trabajo.

Ejemplo 1 De acuerdo con una personificación del invento, se preparó una formulación para operaciones de tuberías helicoidales. Se pueden utilizar varios surfactantes no iónicos para la formulación. Los ejemplos de los detergentes no iónicos incluyen al POLYSTEP F-1 ™ y POLYSTEP F-3™ disponible de Stepan Co. (Northfield, IL). Estos surfactantes son solubles en la mayoría de los aceites hidráulicos, tal como Aceite de Turbina Aeroshell 560 de Shell Lubricants (Houston, TX), y pueden formar una solución clara sin un cambio de propiedad visual perceptible a los aceites hidráulicos. Una manera de determinar la habilidad del detergente a secuestrar agua es por las mediciones de conductividad mientras se añade agua al sistema. La medición de la conductividad de la solución (5% en volumen de POLYSTEP F-1 ™ + 5% en volumen de POLYSTEP F-3™ en Aceite de Turbina Aeroshell 560) con solución de agua adicional se muestra en la siguiente tabla: Tabla 1 : La Conductividad del Sistema de Fluidos (µS/Cm) con Adición de Fases de Agua Diferentes % NaCI <0,1 <0,1 <0,1 <o,r <o,r <o,t 20% NaCI <0,1 <0,1 <0,1 <0,t <o,r <o,r * El Límite del instrumento de prueba de conductividad es 0,1 µS/cm. ** Comienzo de formación de macro emulsión. *** Macro emulsión. Referencia: Agua corriente Sugar Land, 560 µS/cm; solución de agua que contiene 2% KCI, 31.000 yS/cm. Un aspecto importante del invento es que un sistema de surfactante-aceite puede tomar una cierta cantidad de agua sin formar un fluido de conducción, reduciendo así la posibilidad de un corto circuito debido a la mayor conductividad del agua. La Tabla 1 muestra claramente que el sistema de surfactante-aceite puede tolerar una cantidad sustancial de agua. Basado en los resultados mostrados en la Tabla 1 , este sistema de surfactante-aceite fue capaz de secuestrar hasta un 3% de agua por la formación de micro emulsiones, a pesar de los tipos de agua (eso es, cualquier concentración de sales). Con más de un 3% de agua, el sistema todavía podía secuestrar el agua, pero por la formación de macro emulsiones. Posteriores pruebas muestran que a bajas concentraciones de agua, la mezcla agua/aceite/surfactante permanece como solución homogénea de micro emulsión y es no conductiva (<0,1 µS/cm). Cuando el contenido de agua se incrementa a 4%, la mezcla comienza a formar una macro emulsión y se observa alguna conductividad durante esta transición. Sin embargo, la conductividad de la mezcla es aún menos de 0,1 % de la conductividad de la solución de agua añadida, indicando que el sistema es aún efectivo para secuestrar agua. La posterior adición de agua da como resultado la formación de macro emulsiones y la conductividad del sistema disminuye de nuevo. Con una adecuada selección de surfactantes, se puede diseñar un sistema surfactante-aceite para acomodar contenidos más altos de agua.

De acuerdo con personificaciones preferentes del invento, las formulaciones de aceite-surfactante no deberían cambiar las propiedades de los aceites hidráulicos, especialmente la viscosidad del fluido. La FIG. 5 muestra las mediciones reológicas de un sistema que comprende Aeroshell 560™, 5% POLYSTEP F-1 ™ y 5% POLYSTEP F-3™ de acuerdo con la personificación del invento. Esta claro que la viscosidad de esta mezcla surfactante-aceite (curva 51 ) es esencialmente la misma que el aceite original (curva 52). Posteriores pruebas muestran que la mezcla tiene características reológicas similares que el aceite puro a bajas temperaturas (-40 °C, -30 °C y -10 °C). Además, al medir con instrumentos reológicos, los coeficientes de expansión de esta mezcla también son similares al aceite original. Por lo tanto, se espera que un sistema surfactante-aceite de acuerdo con personificaciones del invento no degradarán el comportamiento (o interfieren con las funciones deseadas) de los aceites hidráulicos. Una prueba de laboratorio de la mezcla de arriba Aeroshell/surfactante en una herramienta de fondo de pozo por un largo periodo de tiempo fue realizada para determinar si existen algunas incompatibilidades de largos periodos entre la mezcla y los componentes internos de la herramienta. La herramienta se cargo con aproximadamente 2,0 litros de la mezcla y luego corrida sobre soportes de herramientas. La duración de la prueba fue de 13 horas y la distancia corrida fue de 24.000 pies. Esto es equivalente a aproximadamente 5 trabajos en el campo. No se observaron fallas o mal funcionamiento de la herramienta durante esta prueba. Ejemplo 2 Se preparo una segunda formulación para operaciones de tuberías helicoidales, usando productos comerciales, tal como POLYSTEP F-1 ™ y POLYSTEP F-3™ de Stepan Co. Estos surfactantes son solubles en Aceite de Turbina Aeroshell 560™ y forman una solución clara sin ningún cambio de propiedad visual perceptible. Las mediciones de conductividad de la solución (5% POLYSTEP F-1 ™ y 5% POLYSTEP F-3™ en Aceite de Turbina Aeroshell 560™) muestran que el fluido resultante no tiene conductividad medible con la adición de hasta 8% de agua corriente. Entonces, esta formulación es capaz de proteger los componentes electrónicos de fondo de pozo de los cortos causados por la fuga de agua hacia dentro de las cámaras hidráulicas. Ejemplo 3 Se preparo una tercera formulación para herramientas de fondo de pozo de cables de acero. Los surfactantes usados son productos comerciales, tal como POLYSTEP F-1 ™ y POLYSTEP F-3™ de Stepan Co. Estos surfactantes son solubles en el aceite hidráulico J26™ de Exxon y forman una solución clara sin ningún cambio de propiedad visual perceptible. La medición de conductividad de la solución da una lectura menor a 1 µS/cm, mientras el agua da 550 µS/cm. Este resultado muestra que esta formulación es bastante efectiva para secuestrar agua.

De manera de determinar la capacidad de la formulación de arriba para disolver el agua, se llevaron a cabo pruebas añadiendo cantidades diferentes de agua en diferentes tubos de prueba, conteniendo cada uno 20 ml de una mezcla de prueba. El fluido permaneció claro con la adición de 0,5 ml (2,5%) de agua y su conductividad permaneció la misma que el aceite puro. De la adición de 1 ml (5%) de agua resulto una solución ligeramente turbia, indicando la formación potencial de macro emulsiones. Sin embargo, no hubo indicación de un aumento en la conductividad. De la adición de 2 ml (10%) de agua resulto una solución turbia, indicando la formación potencial de macro emulsiones. Para probar la estabilidad de los sistemas surfactante-aceite que contienen agua de acuerdo con personificaciones del invento, estas muestras se mantuvieron en un horno a 170°F durante un periodo de una semana. La muestra que contenía 2,5% de agua permaneció clara, mientras las otras muestras comenzaron a separarse en dos fases. Ambas fases son no conductivas y permanecen claras después que se les permite enfriarse hasta temperatura ambiente, indicando que ambas fases son micro emulsiones de agua, pero con concentraciones diferentes de ya sea surfactantes, agua o ambos. La habilidad del sistema surfactante-aceite de acuerdo con personificaciones del invento para proteger una herramienta de la corrosión causada por el agua fue probada colocando una parte de acero al carbono en una solución que comprende Aeroshell 560™, 10% POLYSTEP F-1 ™ y 10% POLYSTEP F-3™ en una copa de Teflon™ en una bomba de lodo (un recipiente de presión de acero inoxidable) y calentada a 300°F hasta 7 días. Los resultados de estas pruebas se resumen en la Tabla 2: Tabla 2: Pruebas de Corrosión (Perdida de peso relativa en 7 días a 300°F comparado con aceite puro (relación = 1 ) Está claro de la Tabla 2 que el surfactante ayuda a proteger el acero al carbono de la corrosión causada por el agua salada. Estos resultados indican que los sistemas surfactante-aceite de acuerdo con personificaciones del invento pueden efectivamente prolongar el tiempo de servicio de las herramientas de fondo de pozo. Algunas personificaciones del invento se relacionan con el uso de los surfactantes y co-polímeros para secuestrar agua en los aceites. Como se observa arriba, se conoce que los co-polímeros en bloque anfifílicos levantan las eficiencias de la formación de micro emulsión en los sistemas agua-aceite- surfactante. Las micro emulsiones son dispersiones de agua, aceite y surfactantes termodinámicamente estables. La estabilidad termodinámica de un sistema de micro emulsión resulta del balance entre una energía ¡nterfacial positiva baja y una entropía de dispersión negativa, lo cual produce una energía libre neta de cero o negativa para la formación de la micro emulsión. Los co-polímeros anfifílicos se pueden disolver en micro emulsiones de aceite continuo (eso es, micro emulsiones invertidas) con las partes hidrofílicas inmersas en las gotas de agua y las partes hidrofóbicas en la fase de aceite. De esta manera, los co-polímeros anfifílicos pueden estabilizar las micro emulsiones. Como resultado, se requieren concentraciones de surfactantes más bajas para formar micro emulsiones y las micro emulsiones resultantes son termodinámicamente más estables. Mientras cualesquiera co-polímeros anfifílicos adecuados se pueden usar en conjunto con el presente invento, se prefieren los siguientes co-polímeros: copolímero de poli(dodecil metacrilato)-poli(etilen glicol) y co-polímero de poli(dimetílsiloxano)-poli(óxido de etileno). Mientras la descripción de arriba usa un surfactante simple para ilustrar las personificaciones del invento, uno con destrezas normales en el arte apreciará que una mezcla de dos o más surfactantes también se pueden usar. Además, los surfactantes se pueden usar con o sin uno o más co-polímeros anfifílicos. Las ventajas de las personificaciones del invento pueden incluir lo siguiente: un método de acuerdo con el invento puede efectivamente prevenir los cortos eléctricos entre los componentes eléctricos de una herramienta de fondo de pozo protegida en una cámara de aceite hidráulico o aceite de turbina. Este método está basado en la adición de surfactantes apropiados en los aceites hidráulicos convencionales (por ejemplo, J26™ para herramientas de fondo de pozo del cable de acero o aceite de turbina Aeroshell™ para herramientas de tuberías helicoidales. Una micro emulsión es creada cuando agua o una solución de salmuera se añade a la mezcla aceite/su rfactante. Estas mezclas aceite/surfactante son capaces de absorber (solubilizando) al agua que se filtra dentro de las cámaras de aceite hidráulico. Un sistema surfactante-aceite de acuerdo con las personificaciones del invento puede proteger los componentes electrónicos y prevenir la corrosión en las herramientas sin comprometer el desempeño de los aceites hidráulicos. Por lo tanto, las personificaciones del invento pueden prolongar el tiempo de servicio de una herramienta de fondo de pozo. Observar que las ventajas del invento también se pueden realizar en otras herramientas diferentes a las herramientas de fondo de pozo. Uno con destrezas normales en el arte apreciará que cualquier herramienta que usa un fluido hidráulico se puede beneficiar de una composición de fluido hidráulico de acuerdo con las personificaciones del invento. Mientras el invento se ha descrito con respecto a un número limitado de personificaciones, aquellos con destrezas en el arte, que tienen el beneficio de esta revelación, apreciarán que se proyecten otras personificaciones que no se aparten del alcance del invento como se revela aquí dentro. Por lo tanto, el alcance del invento solamente debe estar limitado por las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES
Lo reivindicado es: 1. Una composición para usar en una cámara de aceite de una herramienta, que comprende: un aceite hidráulico; y un surfactante, en donde el surfactante está presente en una cantidad suficiente para formar micelas en el aceite hidráulico. 2. La composición de la reivindicación 1 , además comprende un co-polímero anfifílico.
3. La composición de la reivindicación 1 , en donde el surfactante comprende al menos 1% en volumen de la composición.
4. La composición de la reivindicación 1 , en donde el surfactante comprende al menos 10% en volumen de la composición.
5. La composición de la reivindicación 1 , en donde el surfactante es un surfactante no ¡ónico.
6. La composición de la reivindicación 5, en donde el surfactante no iónico es uno seleccionado del grupo que consiste de alquilfenoles polioxietilenados, alcoholes polioxietilenados, glicoles de polioxipropíleno polioxietilenados, mercaptanos polioxietilenados, y esteres del ácido carboxílico de cadena larga.
7. La composición de la reivindicación 1 , en donde el surfactante es un surfactante iónico.
8. La composición de la reivindicación 7, en donde el surfactante iónico es uno seleccionado del grupo que consiste de sulfoscinato de sodio bis-(2-etilhexil) (AOT), bromuro de didodecildimetilamonio (DDAB), bromuro de dodeciltrimetil amonio (DTAB), y sulfato de sodio dodecil (SDS).
9. Una herramienta que comprende: una cámara hidráulica; y un fluido hidráulico encerrado en la cámara hidráulica, en donde el fluido hidráulico comprende un aceite hidráulico y un surfactante, en donde el surfactante está presente en una cantidad suficiente para formar micelas en el aceite hidráulico.
10. La herramienta de la reivindicación 9, en donde el fluido hidráulico además comprende un co-polímero anfifílico.
11. La herramienta de la reivindicación 9, en donde la herramienta es una herramienta de fondo de pozo.
12. La herramienta de la reivindicación 9, en donde la herramienta de fondo de pozo es una seleccionada de un probador de fluido de formación, una herramienta de registro de datos de fondo de pozo, un sensor de fondo de pozo, un tractor de fondo de pozo, un sensor sísmico costa fuera, un monitor sumergido y un sistema sensor.
13. Un método para proteger una herramienta, que comprende: proveer una composición de fluido hidráulico que comprende un aceite hidráulico y un surfactante capaz de formar micelas en el aceite hidráulico; y llenar una cámara hidráulica en una herramienta con la composición de fluido hidráulico.
14. El método de la reivindicación 13, en donde la herramienta es una herramienta de fondo de pozo.
15. El método de la reivindicación 14, en donde la herramienta de fondo de pozo es una seleccionada del grupo que consiste de un probador de fluido de formación, un tractor de fondo de pozo, una herramienta de registro de datos de fondo de pozo, y un sensor de fondo de pozo.