MXPA99005299A - Fluido de baja densidad y alta viscosidad de emulsion directa para la reparacion y perforacion de pozos petroleros - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a:Mejoras en el fluido de baja densidad para la reparación y perforación de pozos petroleros caracterizados por que el fluido es una emulsión directa concentrada aireada formada por el 30-10%de agua que es la fase continua de la emulsión, 1-2%de emulsificante nonil fenol polietoxilado no iónico que es el que da el carácter de emulsión directa, 70-90 de diesel (Polialfaolefinas, olefinas aceites minerales) que es la fase dispersa de la emulsión directa, de 0.5-3%de espumanteácido laurico politoxilado y carbonato de calcio de 25 a 50 Kg/M3 se sugiere lignoslufonatos opcionalmente se usa celulosa para control del filtrado;estando las densidades en un rango desde 0.81 a 0.40 gr/cc;las viscosidades para las diferentes concentraciones de espumante 1 desde:Viscosidad Aparente de 67 a 135 centipoises;Viscosidad Plástica de 38 a 60 centipoises;punto cedente de 58 a 150 Lb/100 pie2;Geles de 12 a 40 Ib/100 pie2;Estabilidad a la temperatura de 140ºC-150ºC.

Description

FLUIDO DE BAJA DENSIDAD Y ALTA VISCOSIDAD DE EMULSIÓN DIRECTA PARA LA REPARACIÓN Y PERFO RACIÓN DE POZOS PETROLEROS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los fluidos de emulsión directa son utilizados como fluidos de control tanto en forma estática como dinámica en pozos petroleros, el fluido de emulsión directa actual solo al canza densidades hasta de 0.81 g/cc. y con alta viscosidad a nivel de campo . El fluido de baja densidad de emulsión direc ta utilizado actualmente tiene limitaciones con la densi dad de 0.81 g/cc. ya que para pozos con graves pro ble as de pérdidas de circulación no es capaz de con trolar la pérdida de circulación. El fluido de la invención nos provee de baja densidad y a la vez de alta viscosidad con lo cual nos permitirá tener una mayor solución en las zonas pe troleras depresionadas en donde se requieren densidades hasta de 0.40 g/cc. con la ventaja que es un fluido de control tanto en forma dinámica como estática, lo que permitirá trabajar en forma segura, además es un fluido que no daña las formaciones productoras.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Las emulsiones directas concentradas son formadas usando aceite, agua, agentes emulsificantes y agentes espuman tes y son usadas como fluidos de control tanto en forma diná i ca como estática en pozos petroleros ya sea en las áreas de re paración, terminación y perforación. Este fluido nos provee de baja densidad en un rango de 0.92 g/cc. a 0.40 g/cc. (gramos/ centímetro cúbico) y viscosidades de 68 o mayores que esta vis_ cosidad dada en centipoises . Esta invención relaciona los aspectos de circulación y control de pozos y también relaciona la baja densidad y la a,l ta viscosidad en pozos de reparación, terminación y perforación y particularmente relaciona los fluidos de baja densidad de emulsiones concentradas con agentes espumantes aireadas para ser utilizadas en el control y circulación de pozos petroleros de reparación, terminación o perforación. Los fluidos de control actualmente utilizados tienen deficiencias para controlar las pérdidas de circulación ya sean totales o parciales. Estas pérdidas hay que controlarlas con sistemas de obturamiento a base de diversos materiales como son los obturantes o sales de cloruro de sodio granular, lógicamente con un daño a la formación productora debido a que algunos -materiales son incompatibles con la formación productora. El control de las pérdidas de circulación es muy eos toso, debido a un mayor uso de obturantes y fluido de baja den sidad para su colocación, aunado a esto el costo del día equi po ya sea marino o terrestre y los costos referidos por produc ción diferida. Con el fluido de la invención se ahorrará todos es_ tos tiempos y producción diferida. El fluido de la invención requiere de vigorosa agita ción para introducir aire y así poder producir espuma y pro veer de baja densidad y por su formulación con agentes espuman tes es capaz de hacerlo. Se requiere de un sistema para la introducción de a_i re al fluido de la invención, tal como un generador de espumas o agitadores de gran potencia, pero se prefiere un sistema ce rrado como el de generación de espumas para hacerlo más efi cíente . A continuación se presenta una tabla comparativa de los fluidos utilizados en las áreas petroleras de México.

Como se observa de la tabla anterior el fluido de la invención tiene propiedades superiores de reología y tixotropía con respecto a los otros fluidos y con una bajísi a densidad -de 0.40 g/cc. * Lecturas en el viscosímetro Fann 35 del fluido están fuera de escala fluido muy viscoso. El fluido de la invención es la solución para el con trol de pérdidas de circulación en pozos depresionados de las áreas petroleras debido a su baja densidad, muy superior a la de los fluidos actuales. La emulsión es preparada utilizando agua en un por centaje del 10 al 30% de agua, 90 al 70% de diesel o similares (Polialfaolefinas, olefina, aceites minerales u orgánicos) del 1 al 2% de emulsificante del tipo nonil fenol polietoxilado no iónico o similar y controladores de filtrado preferentemente - 3 del tipo de carbonato de calcio en proporción desde 25 /m . y del 0.5 al 3% de agentes espumantes del tipo ácido laurico po lietoxilado aniónico o similares. Con esta formulación se lo gra obtener densidades tan bajas como de 0.40 g/cc. Hay que mencionar que los controladores de filtrado son a base de car bonatos de calcio, son en esta invención un punto secundario, ya que pueden utilizarse en vez de éstos otros aditivos tales como celulosas, lignosulfonatos etc. para el control del fil_ trado, sin que esto afecte relativamente las propiedades del fluido, ya que en la presente invención el aspecto más impor tante; y que nos proporciona la baja densidad es la adición de agentes espumantes con concentraciones de 0.5 al 3% y para la alta viscosidad; es la relación aceite/agua que en este caso -varía de 70 al 90% de diesel y del 30 al 10% de agua. El fluido de la invención es capaz de soportar tempe raturas tan altas como 140 °C. Los emulsificantes del tipo nonil fenol polietoxila-do no iónicos con concentraciones del 1 al 2% y los agentes es pumantes del tipo ácido laurico polietoxilado aniónico o sipii lares en concentraciones del 0.5 al 3% son satisfactorios para esta invención. A continuación se muestran algunas formulaciones con diferentes concentraciones de espumante que cualquiera de ellas es satisfactoria.

Formulación: Procedimiento 1 : 1.- Agregar la mitad del volumen adecuado de agua de acuerdo a la RAA más el 2% de emulsificante Nonil fenol polietoxilado en agitación. 2.- Agregar el volumen de diesel adecuado de acuerdo a la RAA con agitación. 3.- Agregar la otra mitad restante del volumen adecúa do de agua más el 2% de ácido laurico polietoxila do en agitación. 4.- Agitar hata homogenizar la emulsión. 5.- Agregar agentes para control de filtrado como car bonato de calcio de 25 a 50 kg/M u otro agente - para controlar el filtrado. Procedimiento 2: 1.- Agregar el volumen adecuado de agua de acuerdo a la RAA más el 2% de emulsificante más 2% de ácido laurico polietoxilado en agitación. 2.- Agregar el diesel en agitación hasta homogenizar la emulsión. 3.- Agregar agentes para control de filtrado como car bonato de calcio de 25 a 50 kg/M u otro agente - para controlar el filtrado. A continuación se presentan los resultados del fluido de la invención a diferentes porcentajes de (espumante) ácido laurico polietoxilado y que nos indica como se llega a la baja densidad y la alta viscosidad que es el objetivo de esta inven cidn: Tabla N? 1 Resultados del fluido de la invención.

Observaciones: No hay separación de la fase diesel ni de la fa se agua, las burbujas formadas son finas, los puntos cedentes antes de rolar y después de rolar son excelentes, los geles a 10 segundos y a 10 minutos son excelentes, la densidad medida fue de 0.68 g/cc, el % de espumante es de 0.5% Tabla N? 2 Resultados del fluido de la invención, Observaciones: No hay separación de la fase diesel ni de la fa se agua, las burbujas formadas son finas, los puntos cedentes antes de rolar y después de rolar son excelentes, los geles a 10 segundos y a 10 minutos son excelentes, la densidad medida fue de 0.61 g/cc, el % de espumante es de 1%.

Tabla Na 3 Resultados del fluido de la invención.

Observaciones: No hay separación de la fase diesel ni de la fa se agua, las burbujas formadas son finas, los puntos cedentes antes de rolar y después de rolar son excelentes, los geles a 10 segundos y a 10 minutos son excelentes, la densidad medida fué de 0.65 g/cc, el % de espumante es de 1.5%. Las lecturas de 600 y 300 no se pudieron tomar por la alta viscosidad exhi bida por el fluido de la invención.

Tabla Na 4 Resultados del fluido de la invención, Observaciones: No hay separación de la fase diesel ni de la fa se agua, las burbujas formadas son finas, los puntos cedentes antes de rolar y después de rolar son excelentes, los geles a 10 segundos y a 10 minutos son excelentes, la densidad medida fué de 0.54 g/cc, el % de espumante es de 2.5%, las lecturas del viscosimetro a 600 y 300 después de rolar no fueron posi bles tomar debido a que son más altas que la máxima lectura que da el resorte Na 1, esto es un indicativo de la alta visco sidad.

Tabla ? 5 Resultados del fluido de la invención, Observaciones: No hay separación de la fase diesel ni de la fa se agua, las burbujas formadas son finas, los puntos cedentes antes de rolar y después de rolar son excelentes, los geles a 10 segundos y a 10 minutos son excelentes, la densidad medida fué de 0.45 g/cc, el % de espumante es de 3%. A continuación se muestra en forma gráfica el compor tamiento de la densidad con respecto a la concentración del es_ pumante antes y después de rolar a 140 °C. del fluido de la in vención! Tabla Na 6 Resultados del fluido de invención con respecto densidad.

Gráfica N? 1 Resultados del fluido de invención con respecto a densidad.

VARIACIÓN DE LA DENSIDAD • Antes de rolar - Después de rolar -Tendencia 0.5 1 1.5 2 2.5 Concentración de espumante en % Como se observa el comportamiento del fluido después de rolar con respecto a la densidad es excelente ya que la den sidad va bajando con el aumento de la concentración del espu mante , cuando se llega a una concentración del 3% de espumante la densidad alcanza un valor del 0.49 g/cc. Y antes de ro lar ese valor es de 0.40 g/cc. Este valor es el motivo de esta invención. A continuación se muestra en forma gráfica el compor tamiento de la viscosidad aparente (VA) , la viscosidad plásti¬ ca (VP) , el punto cedente (PC) y los geles (GEL) con respecto a la concentración del espumante antes y después de rolar a 140°C. del fluido de la invención: Tabla Na 7 Resultados del fluido de la invención con respecto a la reología y geles. Z5 Gráfica Na 2 Resultados del fluido de la invención con respecto a la reología y geles.

Como se observa de los resultados de la gráfica anterior de viscosidad plástica, punto cedente y gel son excelentes en re lación a los valores de la densidad de 0.49 g/cc. a 0.69 g/cc. con la adición del espumante desde una concentración de 0.5 -al 3%.

Solución de problemas Nomenclatura AR.- Antes de rolar. DR.- Después de rolar. Rolar.- Es el proceso de someter las muestras a calentamiento a la temperatura de prueba durante cierto tiempo , el equipo donde se someten a prueba las muestras es llamado rolador. Espumante .- Acido Laurico polietoxilado a similar. Emulsificante .- Nonil fenol polietoxilado no iónico o similar, VA.- Viscosidad aparente en centipoises. VP.- Viscosidad plástica en centipoises. 2 PC- Punto cedente en Lb/100 pie . 2 Geles.- Gelatinosidad en Lb/100 pie . reología.- Propiedades del fluido en que relaciona a la VA, VP y PC. DENS.- Densidad en gramos/centímetro cúbico. G/cc- Gramos por centímetro cúbico. Cp.- Centipoises. RAA.- Relación aceite - agua (% de aceite/ % de agua en la emul sión) . #¡VALOR!.- Valores fuera de escala, significa que la viscosidad del fluido es mayor que los valores de referencia del viscosíme tro fann 35 con un resorte No. 1.

Claims (2)

1. R E I V I N D I C A C I O N E S 1. Mejoras en el fluido de baja densidad para la re paración y perforación de pozos petroleros, caracterizados por que el fluido es una emulsión directa concentrada aireada for mada por el 30-10% de agua, 1-2% de emulsificante nonil fenol polietoxilado no iónico o similar, 70-90 de diesel o similares (Polialfaolefinas, olefinas, aceites minerales u orgánicos), -de 0.5-3% de espumante ácido laurico polietoxilado o similar y carbonato de calcio u otro agente como las celulosas para el control de filtrado (opcional) . Estando las densidades en un rango desde 0.81 a 0.40 gr/cc; las viscosidades para las dife_ rentes concentraciones de espumante desde: Viscosidad Aparente de 67 a 135 centipoises. Viscosidad Plástica de 38 a 60 centipoises. 2 Punto cedente de 58 a 150 Lb/100 pie . Geles de 12 a 40 lb/100 pie2. Estabilidad a la temperatura de 140°C-150°C.
2. 2.- Mejora del fluido de baja densidad actual, del cual se utilizó su fuerte estructura química que está basada -en la RAA que puede estar en el rango de 70/30 - 90/10.