PT713909E - Composicao lubrificante que comporta um ester - utilizacao da composicao e fluido para pocos que comporta a composicao - Google Patents

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PT713909E PT95402622T PT95402622T PT713909E PT 713909 E PT713909 E PT 713909E PT 95402622 T PT95402622 T PT 95402622T PT 95402622 T PT95402622 T PT 95402622T PT 713909 E PT713909 E PT 713909E
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Jean Francois Argillier
Pierre Marchand
Andre Demoulin
Annie Audibert
Michel Janssen
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Description

1
Descrição “Composição lubrificante que comporta um éster - utilização da composição e fluido para poços que comporta a composição” A presente invenção diz respeito a composições lubrificantes para fluidos utilizados para a perfuração ou o acondicionamento de poços ou as intervenções em poços. Mais particularmente, a invenção descreve um processo e uma composição para controlar o poder lubrificante dos fluidos à base de água colocados em poços perfurados. O método convencional de perfuração de poços, petrolíferos ou não, consiste em arrastar em rotação uma ferramenta com dentes fixada na extremidade de uma coluna com hastes de perfuração, sendo a coluna geralmente arrastada em rotação por uma instalação de superfície. Um fluido, denominado fluido ou lama de perfuração, é injectado ao nível da ferramenta pelo espaço interior das hastes. As funções principais desse fluido são: limpar a ferramenta e o poço fazendo subir os detritos para a superfície, estabilizar as paredes do poço, inibir as reacções das formações geológicas em contacto com o fluido, etc... A presente invenção não diz respeito unicamente aos fluidos ditos de perfuração, mas igualmente aos fluidos ditos de “acabamento”, assim como aos fluidos ditos de intervenção (“workover”), sendo o conjunto desses fluidos denominado no seguimento por fluidos de poços. O acabamento é uma operação que persegue a operação de perfuração quando o poço atinge a formação produtora. O acabamento consiste, em particular, em perfurar na rocha reservatório, testar a formação, equipar o poço para a produção, entrar em produção. Para essas operações, o fluido de acabamento pode ser específico em especial em relação à Μ rocha reservatório e aos efluentes produzidos. As operações de “workover” ou de intervenção consistem em trabalhar num poço produtor para perfurar, voltar a perfurar, limpar o poço ou mudar os equipamentos.
Os fluidos de poços devem poder ter características ajustadas em função das utilizações muito variadas, em especial a sua viscosidade, a sua massa volúmica ou a sua capacidade de controlo do filtrado. Em certos casos de poços muito fortemente desviados, por exemplo perfurações horizontais, ou mais geralmente poços que provocam atritos importantes nas tubuladuras descidas no poço, a capacidade lubrificante do fluido toma-se uma característica importante.
Conhece-se os documentos US-A-4964615 e US-A-5318956 que descrevem a utilização de ésteres de origem vegetal numa mistura para fluido de perfuração.
Mas nenhum desses documentos diz respeito à composição optimizada de acordo com a presente invenção. A patente de invenção GB-A-2 077 327 descreve igualmente um fluido de perfuração que contém ésteres de ácido insaturado.
Assim, a presente invenção diz respeito a uma composição lubrificante para fluido de poços. Ela compreende: - entre 50% e 99% em peso de uma parte A constituída por um ou mais ésteres obtidos mediante reacção de um ácido monocarboxílico (A.1), de cadeia linear ou ramificada, que compreende 8 a 24 átomos de carbono e de um poliol (A.2), de cadeia linear ou ramificada, que compreende 2 a 20 átomos de carbono, - entre 1 e 50% em peso de uma parte B constituída por um ou mais ácidos monocarboxílicos, de cadeia linear ou ramificada, que compreendem entre 8 e 24 átomos de carbono. ?k 0 poliol A.2 por ser, por exemplo, o neopentilglicol, o pentaeritritol, o dipentaeritritol, o trimetilolpropano e o ditrimetilolpropano. O ácido monocarboxílico (A. 1 e parte B) pode possuir 1 a 3 insaturações e compreende 14 a 20 átomos de carbono. O poliol A.2 pode possuir 2 a 5 grupos hidroxilos e compreender entre 2 e 6 átomos de carbono. De preferência, o poliol pode possuir 4 grupos hidroxilo. O ácido monocarboxílico (A. 1 e parte B) pode ser escolhido de entre grupo constituído pelo ácido oleico, esterárico, linoleico, linolénico, palmítico, palmitoleico, mirístico, e as suas misturas. A composição pode comportar entre 5 e 20% da parte B, de preferência aproximadamente 10%. A razão molar ácido: álcool (A.l : A.2) pode encontrar-se compreendida entre 1:1 e (n-n/10) : 1, de preferência compreendida entre (l+n/10) : 1 e (n-n/5) : 1, em que o símbolo n representa o número de grupos hidroxilo do álcool A.2. A composição pode comportar entre 80 e 95% de éster A, de preferência aproximadamente 90%. A composição pode comportar ainda no máximo 10% em peso de amina terciária. A amina terciária pode ser uma trietanolamina. A amina pode encontrar-se presente em uma quantidade compreendida entre 0,2 e 1,2 expressa em equivalentes molares em relação ao ácido B. A parte éster A, a parte ácido B e a trietanolamina podem encontrar-se respectivamente nas proporções em peso seguintes: cerca de 85,4%, 9,5% e 5,1%. A composição pode comportar um produto emulsionante em uma proporção no máximo igual a 2% em peso em relação à composição. O produto emulsionante pode ser escolhido do grupo formado por RADIASURF 7137 (Monolaurato de sorbitano etoxilado com 20 moles) e o RADIASURF 7404 (polietileuo-glicol de massa molecular 600). A invenção diz igualmente respeito a uma utilização da composição de acordo com a invenção para o controlo da capacidade lubrificante de um fluido de poços à base de água.
Em utilização, a quantidade adicionada da referida composição pode encontrar-se compreendida entre cerca de 0,1% e 10%, em relação ao fluido.
No caso em que o fluido de poços é um fluido muito pouco carregado em sóbdos reactivos, a quantidade adicionada da referida composição pode encontrar-se compreendida entre cerca de 1% e 3%, em relação ao fluido.
No caso em que o fluido se encontra carregado com sóbdos, a quantidade adicionada da referida composição pode encontrar-se compreendida entre cerca de 3% e 5%, em relação ao fluido. A invenção diz igualmente respeito a um fluido de poços à base de água que compreende entre 0,1 e 10%, de preferência entre 1 e 5%, em peso de uma composição lubrificante tal como definida na presente invenção. A Requerente descobriu que a combinação dos ésteres e dos ácidos nas proporções definidas de acordo com a presente invenção conduzem a composições lubrificantes particularmente apropriadas quando da sua utilização nos fluidos de poços à base de água.
De acordo com um outro modo de execução da presente invenção, a Requerente descobriu que se podia ainda melhorar determinadas propriedades físicas dos fluidos à base de água quando se lhes incorporava até 10% em peso (em relação 5
à composição lubrificante) de uma ou mais aminas terciárias à composição lubrificante.
De acordo com um outro modo de realização da presente invenção, a requerente descobriu que a adição de até 2% em peso (em relação à composição lubrificante) de um produto emulsionante permitia com frequência melhorar as propriedades de estabilidade da composição final. É preciso notar que os regulamentos relativos à protecção do meio ambiente impõem cada vez mais que os diferentes aditivos utilizados na formulação de fluidos para poços sejam não tóxicos e não poluentes em relação ao meio ambiente. A composição lubrificante de acordo com a presente invenção tem em especial a vantagem de responder aos critérios actuais relativos à protecção do meio ambiente.
Além disso, a presente composição pode ser utilizada com todos os fluidos de poços à base de água, por exemplo, os fluidos bentoníticos tomados pesados ou não, os fluidos de altas pressões/altas temperaturas (HP/HT), os fluidos sem sólidos, etc. A invenção será melhor compreendida e as suas vantagens aparecerão mais nitidamente a partir da leitura dos exemplos seguintes, de modo nenhum limitativos. O poder lubrificante de uma composição lubrificante de acordo com a invenção é ensaiado por meio de um “Lubricity tester-Model 212” fabricado pela sociedade NL Baroid Petroleum Services (Instruction Manual Part No. 211210001EA). Os ensaios (“Lubricity-surface to surface) são efectuados de acordo com os processos recomendados pela norma RP 13B do American Petroleum Institute (API), (100 psi (689 kPa) a 60 rotações/minuto). Para comparar as
rk capacidades lubrificantes das diferentes composições, recolheram-se as leituras das graduações obtidas com o aparelho de ensaio descrito anteriormente. Essas leituras correspondem a valores relativos do binário de atrito. Quanto mais baixos forem esses valores, melhor será o poder lubrificante da composição ensaiada. O princípio dos exemplos a seguir é misturar, com um fluido de base, uma certa quantidade de uma composição lubrificante determinada, sendo em seguida a mistura ensaiada na aparelhagem. Os ensaios, salvo aviso em contrário, foram realizados à temperatura ambiente (cerca de 25°C).
As composições lubrificantes ensaiadas a seguir são definidas pela nomenclatura seguinte: LI corresponde ao éster monooleato de pentaeritritol sozinho, comercializado pela sociedade FINA sob o nome de RADIASURF 7156. L2 corresponde à mistura em peso de monooleato de pentaeritritol e de ácido Radiacid 208 nas proporções respectivas de 85% e 15%. O Radiacid 208, comercializado pela sociedade FINA contem cerca de 70% de ácido oleico, 10% de ácido linoleico, 6% de ácido palmitoleico, 5% de ácido palmítico, 4% de ácido mirístico, 3% de ácido linolénico e 2% de ácido esteárico. L3 corresponde a um lubrificante comercial : “MI-LUBE” comercializado pela sociedade M.I. (USA). L4 corresponde a um lubrificante comercial : “LUBRISAL” comercializado pela sociedade MILLPARK (USA). L5 corresponde ao gasóleo. L6 corresponde a uma mistura de monooleato de pentaeritritol e de trietanolamina nas proporções respectivas de 90% e 10%.
Μ L7 corresponde à mistura em peso de monooleato de pentaerítritol, de Radiacid 208 e de trietanolamina nas proporções respectivas de 85,4% , 9,5% e 5,1%. L8 corresponde à mistura em peso de monooleato de pentaerítritol e de Radiacid 208 nas proporções respectivas de 90% e 10%. L9 corresponde ao éster de oleato de 2-etil-hexilo. LIO corresponde à mistura em peso de oleato de 2-etil-hexilo e de Radiacid 208 nas proporções respectivas de 85% e 15%. LI 1 corresponde à mistura em peso de oleato de 2-etil-hexilo e de Radiacid 208 nas proporções respectivas de 90% e 10%. LI2 corresponde à mistura em peso de oleato de 2-etil-hexilo e de Radiacid 208 nas proporções respectivas de 95% e 5%. LI3 corresponde ao sistema L7 ao qual se adicionou 0,15% em peso de emulsionante RADIASURF 7137 (Monolaurato de sorbitano etoxilado com 20 moles) comercializado sob esse nome pela sociedade FINA. LI4 corresponde ao sistema LI 3 no qual o emulsionante foi substituído pelo RADIASURF 7404 (Monooleato de polietileno de massa molecular 600) comercializado sob esse nome pela sociedade FINA. L2, L7, L8, LI 3 e L14 correspondem a composições lubrificantes preferidas de acordo com a invenção.
Exemplo 1; Caso de um fluido clássico com água doce.
Composição do fluido de base: - água doce - bentonite do Wyoming 30 g/1 - viscosificante (Xantano) 2g/l - redutor de filtrado (AQUAPAC Reg) lg/1 - dispersante (Poliacrilato) 3g/l - NaOH tal que pH = 9 Ο dispersante é poliacrilato FP 30S comercializado pela sociedade COATEX (França). O produto AQUAPAC Regular é comercializado pela sociedade AQUALON. O xantano utilizado para todos os ensaios é IDVIS comercializado pela sociedade Dowell Drilling Fluids.
Compara-se neste exemplo as capacidades lubrificantes de diferentes sistemas: o gasóleo (L5), dois lubrificantes comerciais clássicos (L3, L4) e dois sistemas LI e L2 à base de um éster tal como definido anteriormente.
Os diferentes sistemas são adicionados ao fluido de base que é então misturado e depois ensaiado. Leitura do binário Fluido de base 50 Sistemas LI L2 L3 L4 L5 (%) 0,5 3 39 50 50 1 4 2 33 7 50 2 4 1 6 7 50 3 4 1 5 7 50 4 4 1 4 7 50 5 4 1 4 7 50
Os resultados mostram os bons comportamentos do sistema (L2) que comporta dois constituintes de acordo com a invenção. Pode notar-se que o gasóleo (L5) tem comparativamente uma propriedade lubrificante muito medíocre.
Exemolo 2: Fluido clássico com potássio Composição do fluido de base: - água doce - bentonite do Wyoming 30 g/1 - viscosificante (Xantano) 2 g/1 - redutor de filtrado (AQUAPAC Reg) 1 g/1 - dispersante (Poliacrilato FP 3 OS) 3 g/1 -KC1 50 g/1 - NaOH tal que ¾ II
Neste exemplo, compara-se os comportamentos lubrificantes dos sistemas idênticos aos do exemplo 1.
Leitura do binário
Fluido de base Sistemas LI L2 44 L3 L4 L5 (%) 1 44 44 44 44 44 3 37 10 6 50 44 4 19 8 6 50 44 5 7 3 6 50 44
Observa-se, para um fluido com KC1, que a adição de gasóleo ou cjo lubrificante L4 não melhora as propriedades lubrificantes. O sistema LI à base de éster sozinho é eficaz a partir de 4%. O sistema L2 e o lubrificante comercial L3 são os mais eficazes a partir de uma concentração de cerca de 2,5%. 7Sd
Este exemplo mostra o papel do ácido Radiacid 208 na composição à base de éster
Exemplo 3: Fluido clássico na presença de cloreto de sódio
Composição do fluido de base: - água doce - bentonite do Wyoming 30 g/1 - viscosifícante (Xantano) 2 g/1 Φ - redutor de filtrado (AQUAPAC Reg) 1 g/1 - dispersante (Poliacrilato FP 30S) 3 g/1 -NaCl 50 g/l - NaOH tal que pH = 9
Compara-se neste exemplo as características lubrificantes dos sistemas Ll, L2eL3.
As medições encontram-se indicadas no quadro abaixo:
Fluido de base Sistemas Ll Leitura do binário 42 L2 L3 (%) 0,5 42 5 42 1 42 2 42 2 42 2 42 3 38 2 14 4 14 1 4 5 5 1 4 Estes resultados mostram as muito boas eficácias do sistema com constituintes L2 na presença de cloreto de sódio.
Exemplo 4: Fluido clássico com água do mar
Composição do fluido de base: - água do mar - bentonite do Wyoming 30 g/1 - viscosificante (Xantano) 2 g/1 - redutor de filtrado (AQUAPAC Reg) 1 g/i - dispersante (Poliacrilato FP 30S) 3 g/1 -NaOHtal que pH = 9 A água do mar sintética utilizada é constituída por NaCl (28 g/1), MgCl2.6H20 (4,8 g/1), CaCl2 (1,2 g/1), KC1 (1,3 g/1), MgS04.7H20 (7,2 g/1).
Compara-se neste exemplo os comportamentos lubrificantes dos sistemas Ll, L2, L3,L4eL5.
As medições encontram-se indicadas no quadro abaixo:
Leitura do binário
Fluido de base 44
Sistemas Ll L2 L3 L4 L5 (%) 0,5 44 41 44 44 44 1 41 2 42 44 44 2 38 2 42 44 44 3 37 2 38 44 43 4 37 1 37 43 42 5 9 1 36 42 42
Os lubrificantes comerciais L3, L4, assim como o gasóleo L5, são pouco eficazes com esta formulação com água do mar. Constata-se que o sistema Ll é eficaz a partir de 5% enquanto que o sistema com dois constituintes L2 é muito eficaz a partir da sua adição para a concentração de 1% na formulação.
Exemplo 5: Fluido clássico na presença de CaCl2.
Composição do fluido de base: - água doce - bentonite do Wyoming 30 g/1 12 - viscosificante (Xantano) 2 g/1 - redutor de filtrado (AQUAPAC Reg) lgd - dispersante (Poliacrilato FP 30S) 3 g/1 - CaCl2 50 g/1 - NaOH tal que pH = 9
Compara-se neste exemplo os comportamentos lubrificantes dos diferentes sistemas: L3, Ll, L2, L7 e L6.
Leitura do binário
Fluido de base 42
Sistemas (%) Ll L2 L3 L6 L7 0,5 40 40 42 41 32 1 38 38 42 39 6 2 36 36 42 38 2 3 36 20 42 36 2 4 6 2 42 34 2 5 5 2 42 14 2
Estes resultados mostram que para esta formulação que contém CaCl2, o éster sozinho Ll não é muito eficaz. A mistura L2 é mais eficaz, mas a combinação dos três produtos L7 proporciona os melhores resultados. Por comparação, o lubrificante comercial L3 é muito pouco eficaz. A adição de trietilanolamina ao éster isolado (L6) não melhora sensivelmente os resultados. As combinações mais eficazes são éster+ácido Radiacid 208 e éster+ácido Radiacid 208+trietanolamina.
Exemplo 6: Influência da concentração em trietanolamina na mistura
Ensaia-se a influência da razão das concentrações molares trietanolami-na/ácido Radiacid 208 na mistura lubrificante. A formulação do fluido de base com a qual os sistemas são ensaiados corresponde à formulação do exemplo 5. O sistema lubrificante de base é constituída pela mistura L8 de monooleato de pentaeritritol/ácido nas proporções respectivas de 90:10. Adiciona-se a esse sistema de base uma certa concentração de trietanolamina expressa em equivalente molar em relação ao ácido. Os sistemas correspondem portanto aos seguintes: L8.0: monooleato de pentaeritritol/ácido 90:10 L8.1 :L8.0 + 0,2 equivalente molar de Trietanolamina (TEA) L8.2:L8.0 + 0,8 equivalente de (TEA) L8.3:L8.0 + 1,0 equivalente de TEA L8.5:L8.0 + 1,2 equivalente de TEA L8.6:L8.0 + 1,4 equivalente de TEA De salientar que a mistura L8.3 corresponde à mistura L7.
Leitura do binário
Sistemas (°/o) L8.0 L8.1 L8.2 L8.3 L8.5 L8.6 1 39 34 26 6 12 39 2 37 32 4 2 10 14
Estes resultados põem em evidência um efeito sinergístico da TEA e do ácido.
Estes resultados mostram que os comportamentos parecem óptimos quando as razões molares de ácido e de trietanolamina são próximas. Além disso, uma concentração demasiado elevada de TEA em relação ao ácido faz diminuir o efeito sinergístico do ácido e do éster 14 7% A trietanolamina (ou outra amina terciária) apresenta igualmente a vantagem de diminuir o efeito corrosivo do ácido (por exemplo oleico) na composição.
Exemplo 7: Influência da presença de sólidos na formulação
Estuda-se neste exemplo, a influência sobre as propriedades lubrificantes da adição de barite na formulação. A barite tem por função aumentar a massa volúmica da lama. Simula-se igualmente a presença de entulhos pela adição de caulinite e de argila de carga (FGN) na formulação. O sistema lubrificante ensaiado é o L7. A formulação do fluido de base é a formulação do exemplo 4. A esta formulação de base, adiciona-se, conforme os casos, barite até se obter uma densidade de 1,4, 50 g/1 de caulinite ou 50 g/1 de argilas de carga.
Leitura do binário
Sistema L7 (%) 0 0,5 1 2 3 4 5 Fluido de base 44 4 2 2 1 1 1 + barite (d=l,4) 44 41 38 2 2 2 1 +caulinite 44 42 2 2 2 2 1 +FGN 44 41 38 28 1 1 1 +barite+caulino 44 40 30 2 2 2 1 +barite+FGN 44 41 38 33 1 1 1 FGN é uma argila de carga comercializada pela sociedade CKS. A presença de sólidos na formulação exige uma quantidade maior de sistema lubrificante mas, a partir de 3%, os resultados permanecem excelentes. Com efeito, sabe-se que a presença de sólidos mima formulação aquosa diminui fortemente os rendimentos dos sistemas lubrificantes. Sabe-se que muito numerosos sistemas lubrificantes comerciais são pouco, inclusivamente nada, eficazes em formulações de fluidos fortemente densificadas. 15
Este ensaio mostra que o exemplo L7 da composição lubrificante apresenta excelentes propriedades lubrificantes em fluidos carregados com sólidos, na medida em que se ajusta a proporção da referida composição em relação ao fluido de base, em particular tendo em conta os tipos e as quantidades dos sólidos presentes. Exemplo 8: Formulação de alta pressão/alta temperatura Composição do fluido de base: - água doce 19 g/1 4,2 g/1 6 g/1 19 g/1 50 g/1 d = 1,4 (525 g/1) - benlomte do Wyoming - viscosificante mineral (Thermavis) - redutor de filtrado (Thermacheck) - dispersante (Thermathin) - argila de carga (FGN) - barite tal que
Os produtos Thermavis,. Thermacheck e Thermathin são comercializados pela sociedade BAROID (USA). Essa formulação é proposta para perfurações ditas “HP/HT”.
Compara-se com essa formulação os comportamentos lubrificantes dos diferentes sistemas L5, L3, L4, Ll, L2, L7, L8, L9, LI 1 e L12.
Os resultados são osseguintes:
Leitura do binário
Sistemas (%) 0 0,5 1 2 3 4 5 Ll 39 39 39 38 37 36 34 L2 39 37 4 2 2 2 2 L3 39 38 38 38 10 1 1 L4 39 39 40 40 40 39 39 16
L5 39 39 39 42 42 42 42 L6 39 38 32 4 2 2 2 L8 39 37 35 4 2 2 2 L9 39 39 40 40 40 40 40 LIO 39 37 29 12 11 11 10 Lll 39 38 37 23 17 14 13 L12 39 39 38 36 34 24 19
Estes ensaios mostram que o gasóleo como aditivo comercial L4 não tem qualquer eficácia lubrificante. O aditivo L3 só funciona para uma forte concentração (a partir de 4%). Os dois ésteres sozinhos (LI e L9) não são eficazes. Pelo contrário, observa-se uma eficácia superior quando eles são associados com o ácido, sendo obtidos os melhores resultados com o monooleato de pentaeritritol. Uma concentração de ácido Radiacid 208 compreendida entre 10 e 15% proporciona excelentes resultados. No entanto, pode não ser aconselhável aumentar de maneira demasiadamente forte a concentração de ácido que pode aumentar o risco de corrosão.
Exemnlo 9; Formulação de KC1/PHPA (poliacrilamida)
Composição do fluido de base: - águadoce - bentonite do Wyoming 30 g/1 - PHPA (EDCAP) 3 g/1 - redutor de filtrado (AQUAPAC Reg) 1 g/1 -KC1 50 g/1 - NaOH tal que pH = 9 O produto AQIJAPAC é comercializado pela sociedade AQUALON e o
PHPA é uma poliacrilamida de marca IDCAP comercializada pela sociedade Dowell Drilling Fluids.
Compara-se neste exemplo os comportamentos lubrificantes do gasóleo (L5), de dois lubrificantes comerciais clássicos (L3, L4) e do sistema L7.
Leitura do binário
Sistemas (%) 0 0,5 1 2 3 4 5 L3 38 38 38 25 4 4 4 L4 38 38 38 33 31 31 30 L5 38 38 38 38 36 35 33 L7 38 36 31 10 2 2 2
Estes resultados mostram o muito bom comportamento lubrificante do sistema L7
Exemnlo 10: Influência da adição deumemulsionante Composição do fluido de base: - água doce - bentonite do Wyoming 30 g/1 - Xantano (IDVIS) 2 g/1 - redutor de filtrado (A.QUAPAC Reg) lg/1 - dispersante (Poliacrilato FP 3 OS) 3 g/1 - CaCl2 50 g/1 - NaOH tal que pH = 9
Compara-se neste exemplo, os comportamentos lubrificantes do sistema L7, do sistema LI 3 e do sistema LI4.
Os dois enmlsionantes do comércio são agentes tensinactivos utilizados para 18 estabilizar emulsões.
Fluido de base Sistemas L7 Leitura do binário 42 L13 L14 (%) 0,5 32 32 33 1 6 7 6 2 2 2 2 3 2 2 2 4 2 2 2 5 2 2 2 ' Efectuaram-se as medidas seguintes após um. aumento do peso da formulação por meio de barite para se obter uma densidade de 1,4. Fluido de base Sistemas L7 Leitura do binário 42 L13 L14 (%) 0,5 38 38 37 1 32 33 32 2 29 29 28 3 2 2 2 4 2 2 2 5 2 2 2 Nos dois casos, fluido sem aumento de peso ou com aumento de peso,, a adição de emulsionante não modifica a capacidade lubrificante da composição de acordo com a invenção. Exemplo 11: Influência da adição de um emulsionante numa formulação de alta pressão/alta temperatura A. composição do fluido de base é a mesma que a do exemplo 8. QUA. 19
Leitura do binário Fluido de base 39 Sistemas L7 L13 L14 (%) 0,5 38 37 37 1 32 31 31 2 4 5 4 3 2 2 2 4 2 2 2 5 2 2 2 A adição de um emulsionante não modifica a capacidade lubrificante.
Exemplo 12: Influência da adição de um sistema lubrificante sobre as propriedades reológicas e de filtração A composição do fluido de base é a do exemplo 10.
Compara-se neste exemplo, as viscosidades aparente VA e plástica VP em mPa.s, o limiar de contracção YV (Yield Value) em Pa (multiplicar-se-á por 2,0886 para se obter YV em lb/100ft2), o filtrado API em mililitro (ml), do fluido de base FB, do sistema L13 e do sistema L14.
Os sistemas L13 e L14 foram misturados com o fluido de base na proporção de 2% para as medições seguintes
Sistemas FBi L13 L14 VA 17 17 16 VP 15 15 14 YV 1,9 1,9 1,9 APL filtrado 19,6 13 13,6
Efectuaram-se as medições seguintes após aumento de peso da formulação por meio de barite para se obter uma densidade de 1,4. Misturou-se os sistemas L13 e L14 com fluido de base na proporção de 3%. 20
Sistemas FBi L13 L14 VA 30 26 27 VP 18 16 16 YV 11,5 9,6 10,5 API filtrado 37,4 17,2 18,2
De salientar que a composição lubrificante não modifica a reologia do fluido de base, com aumento de peso ou não. Pelo contrário, o filtrado é nitidamente melhorado nos. dois casos. . ,
Exemplo 13; Estudo da colagem por pressão diferencial
Os ensaios consistem em medir o atrito entre o bolo obtido por filtração do fluido e um êmbolo metálico que simula um curso da haste. Utiliza-se para os ensaios o “Differential Sticking Tester-Model 21150” de Baroid Div of NL Corp (Instruction Manual PartNo. 211510001EA).
As condições operacionais são as seguintes: temperatura ambiente do fluido, pressão diferencial de filtração 3,5 MPa, pressão sobre o disco equivalente a 5 MPa, durante 10 minutos.
Composição do fluido de base FB2: - água doce - benlonite do Wyoming 30 g/1 - redutor de filtrado (AQUAPAC Reg) 1 g/1 - NaCl 1 g/1 - Barite tal que d =1,2 A referência FB2 corresponde à formulação de base. Os diferentes sistemas de lubrificantes que foram ensaiados são: L5, L3, L4, LI e L2. 21
Formulações Binário (m.N.) (in.lbs) fb2 31,6 280 FB2+1% L5 21,5 190 FB2+2% L5 13,6 120 FB2+1% L3 9 80 FB2+2% L3 8 70 FB2+1°/o L4 11,3 100 FB2+2% L4 6,8 60 fb2+i% LI 5,6 50 FB2+2% LI Ausência de colagem FB2+1% L2 4,5 40 FB2+2% L2 Ausência de colagem É evidente que a mesma composição LI (éster sozinho) é mais eficaz, para a mesma quantidade, que os produtos convencionais. A composição optimizada L2 apresenta excelentes características de anti-colagem por pressão diferencial.
Exemplo 14: Fluido sem argila reactiva
Composição do fluido de base: - água doce - Xantano (IDVIS) 4 g/1 - redutor de filtrado (AQUAPAC Reg) 10 g/1 - KC1 50 g/1 - Barite 30 g/1
Leitura do binário
Sistemas (%) 0 0,5 1 2 3 L13 32 2 1 1 1 L3 32 6 5 5 5 L4 32 12 9 8 8 L7 32 2 1 1 1
Estes resultados mostram que mesmo numa formulação de fluido sem argila 22 que incha (ou reactiva), formulação dita “sem sólido” o poder lubrificante da composição de acordo com a presente invenção, sob a forma L13 ou L7, é excelente em relação aos lubrificantes do comércio.
Realizou-se um ensaio com o mesmo fluido de base, mas sem barite, com a composição LI3:
Leitura do binário
Sistemas (%) 0 0,5 1 2 3 L13 32 3 2 2 2
Exemplo 15: Influência do envelhecimento em temperatura Composição do fluido de base: - água doce - bentonite do Wyoming 30 g/1 -NaCl 1 g/1
Adiciona-se a esta formulação de base muito simples 3% de composição lubrificante L7 ou LI 3. Aqueceram-se duas amostras de fluido à temperatura de 140°C e à temperatura 150°C numa célula de ensaio dita “Hot rolling”, durante 16 horas. Após regresso à temperatura ambiente (cerca de 25°C), ensaiaram-se as amostras do fluido no tocante ao seu poder lubrificante no “lubricity tester” segundo os ensaios anteriores:
25°C 140°C 150°C L7 111 L13 1 1 1 23 *
Este ensaio confirma a excelente manutenção em temperatura do sistema lubrificante de acordo com a invenção.
Lisboa, 14 de Novembro de 2001

Claims (18)

  1. Reivindicações 1. Composição lubrificante para fluido de poços à base de água, caracterizada pelo facto de compreender: - entre 50% e 99% em peso de uma parte A constituída por um ou mais ésteres obtidos mediante reacção de um ácido monocarboxílico (A.1), de cadeia linear ou ramificada, que compreende entre 8 e 24 átomos de carbono e de um poliQl (A.2), de cadeia linear ou ramificada, que compreende entre 8 a 20 átomos de carbono, encontrando-se a relação molar ácido : álcool (A.1 : A.2) compreendida entre 1:1 e (n-n/10):l, em que o símbolo n representa o número de grupos hidroxilo do álcool A.2, - entre 1 e 50% em peso de uma parte B constituída por um ou mais ácidos monocarboxílicos, de cadeia linear ou ramificada, que compreendem entre 8 e 24 átomos de carbono e pelo facto de o ácido carboxílico (A.1 e parte B) possuir 1 a 3 insaturaçõesi.
  2. 2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de o ácido carboxílico (A.1 e parte B) compreender 14 a 20 átomos de carbono.
  3. 3. Composição de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de o referido poliol A.2 possuir 2 a 5 grupos hidroxilos e compreender 2 a 6 átomos de carbono.
  4. 4. Composição de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de o referido ácido monocarboxílico (A. 1 e parte B) ser escolhido do grupo constituído por ácido oleico, esteárico, línoleico, linolénico, palmítico, palmitoleico, mirístico e as suas misturas.
  5. 5. Composição de acordo com uma das reivindicações anteriores, 7½ caracterizada pelo facto de o referido ácido monocarboxílico (A. 1 e parte B) conter cerca de 70% de ácido oleico, 10% de ácido linoleico, 6% de ácido palmitoleico, 5% de ácido palmítico, 4% de ácido mirístico, 3% de ácido linolénico e 2% de ácido esteárico.
  6. 6. Composição de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de a razão molar ácido: álcool (A.1 : A.2) se encontrar compreendida entre (l+n/10) : 1 e (n-n/5) : 1, em que o símbolo n representa o número do grupo hidroxilo do álcool A.2.
  7. 7. Composição de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de comportar entre 80 e 95% de éster A, de preferência cerca de 90%.
  8. 8. Composição de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de comportar ainda no máximo 10% de amina terciária.
  9. 9. Composição de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo facto de a referida amina terciária ser uma trietanolamina.
  10. 10. Composição de acordo com uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizada pelo facto de a referida amina se encontrar presente em uma quantidade compreendida entre 0,2 e 1,2 expressa em equivalentes molares em relação ao ácido B.
  11. 11. Composição de acordo com uma das reivindicações 8 a 10, caracterizada pelo facto de a parte éster A, a parte ácido B e a trietanolamina se encontrarem respectivamente compreendidas nas proporções em peso seguintes: 85,4%, 9,5% e 5,1%.
  12. 12. Composição de acordo com uma das reivindicações anteriores, 3 caracterizada pelo facto de comportar um produto emulsionante em uma proporção no máximo igual a 2% em peso em relação à referida composição.
  13. 13. Composição de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo facto de se escolher o produto emulsionante no grupo formado pelo Monolaurato de sobirtano etoxilado com 20 moles e o Monooleato de polietileno-glicol de massa molecular 600.
  14. 14. Utilização da composição de acordo com uma das reivindicações 1 a 13 para o controlo da capacidade lubrificante de um fluido de poços à base de água.
  15. 15. Utilização de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo facto de a quantidade adicionada da referida composição se encontrar compreendida entre cerca de 0,1% e 10%, em relação ao fluido.
  16. 16. Utilização de acordo com uma das reivindicações 14 ou 15, em que o fluido de poços é um fluido muito pouco carregado em sólidos reactivos, caracterizada pelo facto de a quantidade adicionada da referida composição se encontrar compreendida entre cerca de 1% e 3%, em relação ao fluido.
  17. 17. Utilização de acordo com uma das reivindicações 14 ou 15, em que o fluido é carregado com sólidos, caracterizada pelo facto de a quantidade adicionada da referida composição se encontrar compreendida entre cerca de 3% e 5%, em relação ao fluido.
  18. 18. Fluido de poços à base de água que compreende entre 0,1 e 10%, de preferência entre 1 e 5% em peso de uma composição lubrificante tal como definida numa das reivindicações 1 a 13.
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