MX2010013998A - Mantenimiento de estabilidad del esquisto mediante taponamiento porifero. - Google Patents

Abstract

La presente invención incluye composiciones y métodos para mejorar la estabilidad de perforaciones de pozos realizadas en una formación de esquisto hidrocarburífero usando nanopartículas para disminuir el hinchamiento y estrechamientos por obstrucción de poros.

Description

MANTENIMIENTO DE ESTABILIDAD DEL ESQUISTO MEDIANTE TAPONAMIENTO PORIFERO CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona generalmente al campo de la estabilidad de esquisto, .y más particularmente, a composiciones y métodos para la estabilización. de esquisto en o sobre la perforación del pozo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Sin limitar el alcance de la invención, su antecedente se describe en relación con la perforación de esquistos y arenas esquistosas.

La estabilidad de perforación del pozo es uno de los aspectos más críticos de la perforación de esquisto y es muy dependiente del fluido de perforación. La invasión hídrica en la formación de esquisto debilita la perforación del pozo y causa problemas, como el colapso de orificio, tuberías adheridas etc. La muy baja permeabilidad y el bajo tamaño de estrechamiento del poro de esquisto . son tales que' los aditivos de filtración normales no forman sedimentos de lodos y no detienen la invasión de líquidos. Esta investigación pretende reducir la permeabilidad de esquisto usando nanopartículas (NP) para estrechamientos por obstrucción de poros, construir un sedimento de lodos interno y externo y así reducir la invasión de líquidos en el esquisto.

El proceso reciente (Osuji 2007) ha mostrado que reducir la permeabilidad de esquisto puede potenciar su eficacia de la membrana, así es posible que la colocación de nanopartículas en barros de mar pudiera aumentar su eficacia de la membrana.

Se reconoce que la actividad equilibrada el Lodo continuo por el petróleo (OBM, por sus siglas en inglés) es una solución benigna del problema de estabilidad de esquisto ya que no hay ninguna interacción entre el petróleo y esquisto, y agua puede elaborarse inmóvil usando soluciones iónicas. (Chenevert, 1969). Sin embargo, una solución para el Lodo basado en agua (WB , por sus siglas en inglés) es necesaria sobre todo en ambientalmente zonas sensibles. Aunque hubiera muchos estudios, que se concentran en mejorar las propiedades de estabilidad de orificio de WBM, ningún Lodo inhibido existe.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención reduce la permeabilidad de esquisto usando nanopartículas para estrechamientos por obstrucción de poros, construya una torta de filtro interna y externa y reduzca la invasión de líquidos en el esquisto. Un segundo objetivo es investigar el efecto de nanopartículas en la eficacia de la membrana de un Lodo de agua salada.

Los inventores de la presente descubrieron que el taponamiento por estrechamiento de poros no se ha logrado en el esquisto debido al tamaño relativamente grande de aditivos de Lodo sólidos actualmente usados que no tapan aberturas de estrechamiento del poro de tamaño de nanómetro. Las partículas sólidas normales son aproximadamente 100 veces más grandes que los estrechamientos del poro. La presente invención se ha utilizado desarrollan composiciones y métodos que se encargan de diversas propiedades del esquisto, pruebas de nanopartícula y métodos para tratar una formación permeable. La composición de líquidos, tipo de esquisto y efectos de nanopartículas en la filtración en los aspectos principales que se observarán durante nuestras pruebas.

En una modalidad, la presente invención es un método para aumentar la estabilidad durante la formación de esquisto con un fluido de perforación basado en agua, el método comprende:, para suministrar el fluido de perforación basado en agua a la formación de esquisto, donde el fluido de perforación comprende una fase continua acuosa; y nanopartículas, donde las nanopartículas se encuentran en un porcentaje en peso suficiente de estabilizar la formación de esquisto. En un aspecto, el esquisto comprende Pierre, Arco China, Cl, C2 , C3, C4, C5, Atoka, Gumbo, Golfo de México (GOM, por sus siglas en inglés) , Pierre, Wolfcamp, Wellington o Mancos. En otro aspecto, las nanopartículas se seleccionan a partir de sílice, aluminio, hierro, titanio u otros óxidos e hidróxidos metálicos. En un aspecto, las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre 1 y un intervalo de 500 nanómetros . En un aspecto, las nanopartículas pueden comprender además un agente tensoactivo. En otro aspecto, la formación se somete a tratamiento con una medida de raspatubo en bolo o la solución viscosa gelificada de un fluido de perforación, los ejemplos de modificaciones de superficie incluyen entre otras cosas aminas de alquilo, sulfatos de alquilo, sulfatos de alquilo que contienen anillos aromáticos, sulfonatos de alquilo, sulfonatos de alquilo que contienen anillos aromáticos (como el sulfonato de benceno de alquilo) , sulfatos de alquilo y sulfonatos que contienen diversas proporciones de óxido de etileno y grupos de óxido de propileno o polímeros, como polímeros del Polietilenglicol (PEG) y polipropilenglicol (PPG) con pesos moleculares que varían de 500 a 100 000, PEG y polímeros PPG funcionalizados con silano, epóxido, acrilato, alcohol o enlaces de éter.

En otra modalidad, la presente invención incluye una composición de aditivo para fluidos de perforación acuosos que confiere la estabilidad mejorada cuando usado en formaciones de esquisto que perforan con una cantidad efectiva de nanopartículas, donde las nanopartículas disminuyen hinchamiento y estrechamiento por obstrucción de poros. En un aspecto, el esquisto comprende Pierre, Arco China, Cl, C2, C3 , C4, C5 , Atoka, Gumbo, Golfo de México (GOM) , Pierre, Wolfcamp, Wellington o Mancos. En otro • aspecto, las nanopartículas se seleccionan a partir de sílice, aluminio, hierro, titanio u otros óxidos e hidróxidos metálicos. En un aspecto, las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre 1 y un intervalo de 500 nanómetros . Un fluido acuoso para perforación del pozo que contiene entre aproximadamente 5 y aproximadamente 41 porcentaje en peso de, basado en el peso de la fase acuosa, de la composición de aditivo descrita anteriormente.

En otra modalidad, la presente invención es un fluido acuoso para perforación del pozo para la formación de esquisto hidrocarburífero que contiene entre aproximadamente 1 y aproximadamente 50 porcentaje en peso de nanopartículas de sílice. En otra modalidad, el fluido acuoso para perforación del pozo que contiene entre aproximadamente 10 y aproximadamente 50 porcentaje en peso de nanopartículas de sílice, basadas en el peso de la fase acuosa. En un aspecto, el líquido comprende entre 5 y aproximadamente 45 porcentaje en peso de nanopartículas de sílice, basadas en el peso de la fase acuosa. Incluso en otro aspecto, el líquido comprende entre 10 y aproximadamente 29 porcentaje en peso de nanopartículas de sílice, basadas en el peso de la fase acuosa. En un aspecto, el esquisto comprende Pierre, Arco China, Cl, C2 , C3, C4, C5, Atoka, Gumbo, Golfo de México (GOM) , Pierre, Wolfcamp, Wellington o Mancos. En otro aspecto, las nanopartículas se seleccionan a partir de sílice, aluminio, hierro, titanio u otros óxidos e hidróxidos metálicos. En un aspecto, las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre 1 y un intervalo de 500 nanómetros . En un aspecto, las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre unos 5 y un intervalo de 20 nanómetros .

Aún otro método de la presente invención incluye un método para barrenar con eficacia a través de esquistos no consolidados que comprende para usar el fluido de perforación acuoso según la reivindicación 8 en la operación de perforación. Otra modalidad de la presente invención incluye un método para monitorizar y mejorar la estabilidad de una perforación del pozo perforada con un fluido de perforación en un esquisto usando un modelo de estabilidad de perforación del pozo, el método comprende las etapas de: (a) obtención de un valor preliminar para peso o una o más propiedades químicas del fluido de perforación usando el modelo de estabilidad de perforación del- pozo; (b) medición de la respuesta transitoria de presión del poro de la formación y al menos una de las características de formación seleccionadas del grupo que comprende acústico, eléctrico, térmico, y características de densidad; y (c) porcentaje en peso de cambio de nanopartículas de sílice para disminuir hinchamiento y estrechamiento por obstrucción de poros en el esquisto. En un aspecto, el método también puede incluir la etapa de etapas que repiten (b) y (c) durante la perforación de la perforación del pozo. En un aspecto, la formación se somete a tratamiento con una medida de raspatubo en bolo y/o la solución viscosa gelificada de un fluido de perforación que comprende entre 5 y 45 porcentaje en peso de nanopartículas de sílice, donde las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre 1 y un intervalo de 500 , nanómetros . En un aspecto, el esquisto comprende Pierre, Arco China, Cl, C2 , C3 , C4, C5, Atoka, Gumbo, Golfo de México (GOM) , Pierre, Wolfcamp, Wellington o Mancos. En otro aspecto, las nanopartículas se seleccionan a partir de sílice, aluminio, hierro, titanio u otros óxidos e hidróxidos metálicos. En un aspecto, las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre 1 y un intervalo de 500 nanómetros. Un fluido acuoso para perforación del pozo que contiene entre aproximadamente 5 y aproximadamente 41 porcentaje en peso de, basado en el peso de la fase acuosa, cualquiera de las composiciones de aditivo • y fluidos de perforación del pozo descritos anteriormente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Para una comprensión más completa de las características y las ventajas de la presente invénción, la referencia es hecha ahora a la descripción detallada de la invención junto con las figuras acompañantes y donde: La Figura 1 es un gráfico que muestra límites de estabilidad de temperaturas de nanopartículas de sílice de 5nm; La Figura 2 es un diagrama de una celda de prueba; La Figura 3 es un gráfico con resultados de esquisto de Atoka en contacto con 0.98 de actividad de salmuera; La Figura 4 es una tabla que muestra un gráfico transitorio de presiones río arriba y río abajo en el celda de análisis de esquisto; La Figura 5 muestra una 'prueba de hinchamiento de esquisto C3 llevada a cabo con dispersión de nanopartículas y agua dulce.

La Figura 6 es el gráfico que muestra el resultado a partir de una prueba de tres etapas con el esquisto de Atoka; La Figura 7 es un gráfico de una prueba de dos pasos con y sin nanopartículas; L Figura 8 es un gráfico de una prueba de tres etapas con el esquisto C5 sin y con nanopartículas; La Figura 9 es un gráfico que muestra los resultados de la prueba con un 29 % en peso de dispersión de nanopartículas de sílice; La Figura 10 es un gráfico que muestra los resultados de una prueba llevada a cabo con 5 % en peso de la dispersión de nanopartículas ; La Figura 11 es un gráfico que muestra los resultados de una prueba llevada a cabo con 10 % en peso de dispersión de nanopartículas; La Figura 12 es una exploración por micrografía de electrones que de partículas de 20nm en el esquisto de Atoka (la escala punteada es 375nm) ; La Figura 13 es una exploración por micrografía de electrones de nanopartículas de Sílice de 20nm en una diferente escala; y La Figura 14 es una fotografía micrografía de barrido de electrones de un grupo de partículas taponearon un estrechamiento del poro; La Figura 15 es un gráfico que muestra los resultados de la prueba con diferentes concentraciones de nanopartículas en contacto con el esquisto de Atoka; La Figura 16 es un gráfico de los resultados de la prueba llevada a cabo con 20nm de una dispersión de 40 % en peso de Nyacol; La Figura 17 es un gráfico que compara dispersiones de 5nm de 17 % en peso y 15 % en peso de Nyacol en eal contacto con Atoka; La Figura 18 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo con y sin NP en contacto con el esquisto de Atoka; La Figura 19 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo B con y sin NP en contacto con el esquisto de Atoka.

La Figura 20 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo C con y sin nanopartículas en contacto con el esquisto de Atoka.

La Figura 21 es un gráfico que muestra una comparación del .Lodo D con y sin nanopartículas en contacto con el esquisto de Atoka.

La Figura 22 es un gráfico que resume los datos de permeabilidad.

. . La Figura 23 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo A con y sin NP en contacto con el esquisto GOM.

La Figura 24 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo B con y sin NP en contacto con el esquisto GOM.

La Figura 25 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo C con y sin NP en contacto con el esquisto GOM.

La Figura 26 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo D con y sin NP en contacto con el esquisto GOM.

La Figura 27 es un gráfico que muestra el efecto de la salmuera en el esquisto GOM.

La Figura 28 es un gráfico que resume la carta de permeabilidad de esquisto GOM.

La Figura 29 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo 1 con y sin NP en contacto con el Esquisto GOM.

La Figura 30 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo 2 con y sin NP en contacto con el Esquisto GOM.

La Figura 31 es un gráfico que muestra una comparación del Lodo 3 con y sin NP en contacto con el esquisto GOM.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Mientras que la elaboración y . el uso de diversas modalidades de la presente invención se detallan a continuación, se debe valorar que la presente invención proporciona muchos conceptos inventivos aplicables que pueden representarse en una amplia variedad de contextos específicos. Las modalidades específicas mencionadas aquí son simplemente ilustrativas de los modos específicos de hacer y usar la invención y no delimitan el alcance de la invención.

Para facilitar la comprensión de esta invención, varios términos se definen a continuación. Los términos definidos aquí tienen significados como comúnmente son entendidos por un experto con o conocimientos básicos en las áreas relevantes para la presente invención. Los términos, como "el", "un" y ¾lo" no pretenden referirse a sólo una entidad singular, pero incluyen la clase general de la cual un ejemplo específico se puede usar para la ilustración. La terminología que aquí se utiliza describe modalidades específicas de la invención, pero su uso no delimita la invención, excepto como se detalla en las reivindicaciones .

Como se utiliza aquí, el término "nanopartículas " se refiere a partículas de cualquier composición que tengan un diámetro efectivo de 1 a 500 nanómetros de cualquier forma e incluye subcategorías , como los nanopolvos, nanoagrupamientos y nanocristales . Las nanopartículas de la presente invención también pueden modificarse por la modificación de superficie, p.ej, éstos pueden ser alterados químicamente, p.ej, fijando surfactantes o ligandos, moléculas orgánicas, materiales tensoactivos químicamente unidos a las nanopartículas para mejorar su estabilidad en fluidos de perforación. Un ejemplo de una modificación de superficie confiere un cambio de la densidad de carga de superficie de las nanopartículas o mejora sus características de estabilización de esquisto.

Como se utiliza aquí, el término "agente tensoactivo" se refiere a agentes que modifican la superficie de nanopartículas, que pueden llevarse a cabo por adsorción, chemisorption o enlace covalente de materiales tensoactivos a la superficie de nanopartícula para formar nanopartículas de superficie modificada. Los ejemplos de agentes que poderse usar para revestir modifican las nanopartículas en nanopartículas de superficie modificada incluyen, por ejemplo: aminas de alquilo, sulfatos de alquilo, sulfatos de alquilo que contienen anillos aromáticos, .sulfonatos de alquilo, sulfonatos de alquilo que contienen anillos aromáticos (como sulfonato de benceno de alquilo) , sulfatos de alquilo y sulfonatos que contienen diversas proporciones de óxido de etileno y grupos de óxido de propileno. Otro ejemplo del agente (s) tensoactivos incluye a aquellos que dan como resultado a la modificación de superficie de nanopartículas (que también puede llevarse a cabo por adsorción, chemisorption o enlace covalente) de un material polimérico o materiales a la superficie de nanopart cula . Los ejemplos de tales materiales incluyen, por ejemplo: Polietilenglicol (PEG) , polipropilenglicol (PPG) polímeros con pesos moleculares que varían de 500 a 100 000, PEG y polímeros PPG funcionalizados con silaño, epóxido, acrilato, alcohol o enlaces de éter.

Como se utiliza aquí, el término "medida de raspatubo en bolo" se refiere a un pequeño volumen (por lo general 500 bbls o menos) del fluido de perforación que contiene las nanopartículas y se coloca o colocado en contacto con la formación geológica de interés durante un período de tiempo.

El esquisto es una roca sedimentaria, que se forma por arcillas, cuarzo y otros minerales que se encuentran en rocas de grained finas. A causa de su elevado contenido de arcilla, el esquisto tiende a absorber el agua de un WBM que da como resultado la falla de perforación del pozo y el hinchamiento. Los esquistos me pueden mezclado en con arenas y estas mezclas son referidas a como esquistosas - arenas. Como Al-Bazali (2006) estados, los esquistos que contienen smectite o arcillas montromorillonite pueden absorber cantidades enormes de agua. Por lo tanto el tipo de esquisto y la composición desempeñan un papel crítico en problemas de estabilidad de perforación del pozo. Las propiedades básicas y las composiciones de varios esquistos que nuestro grupo de investigación ha estudiado se enumeran en la Tabla 1 debajo.

Tabla 1: Propiedades de diferentes tipos de esquisto Al-Bazali (2005) TIPO DE PIERRE ARCO CHINA Cl ATOKA ESQUISTO PROPIEDADES % en peso % en peso % en peso % en peso .

Cuarzo 19 51 14 52 Arcilla total 64 31 76 33 Clorita 4 10 N/A 7 Kaolinita 11 14 39 32 Illita 19 44 N/A 31 Esmectita 17 13 N/A 19 Capa mixta 49 20 N/A 11 Actividad 0.98 0.85 0.98 0.74 hídrica de origen natural Permeabilidad, 6.48 0.45 2.96 0.1 nd Tamaño de 31.8 20.1 25.8 9.4 estrechamiento del poro promedio, nm presente invención reduce la permeabilidad esquistos tapando sus estrechamientos del poro y así construya un sedimento lodoso. Como observado en la Tabla 1, los tamaños de estrechamiento del poro promedios de cuatro tipos de esquistos están en el intervalo de 9 a 32 nanómetros .

El tamaño de estrechamiento del poro puede determinarse mediante usar un líquido que no impregna y usando la ecuación de presión capilar (Al-Bazali, 2005) . En la Ecuación 1, Pe es la presión capilar, el ó es la tensión interfacial entre el líquido que no impregna y agua, 0 es el contacto se desvían y r es el radio de estrechamiento del poro. Comparado con tamaños de estrechamiento del poro de esquisto, los aditivos de fluido de perforación convencionales, como bentonita y barita tienen diámetros de partícula mucho más grandes, en el intervalo de 0.1 a 100 micrones.

Ecuación 1 Pc= 2o.cos9/r Abrams, (1977) propuso que a fin de formar conectar entre sí, los tamaños de la partícula no debieran ser más grandes que un tercero de tamaños de estrechamiento del poro. Esto se refiere a un tamaño de la partícula entre 3 a lOnm para esquistos comunes. Esto también es declarado por Abrams que las partículas que logran el taponamiento de los estrechamientos del poro, deberían ser al menos el 5 % de las partículas de sólido total en volumen en el fluido de perforación. Para concluir, si las partículas de fluido de perforación que se usan son más pequeñas que tamaños de estrechamiento del poro, éstos pueden invadir en el esquisto, tapar los estrechamientos del poro y así construyeron sedimento lodoso interno y externo. . Esto reduciría la permeabilidad del esquisto y reduciría la velocidad, y detendría o considerablemente reduciría, invasión hídrica.

Nanopartículas . Una partícula que tiene al menos una dimensión menos que lOOnm se llama una nanopartícula . Las medidas de nanotecnología y la materia de modelos en la escala de 1-lOOnm y son generalmente aplicadas en ciencias ópticas, electrónicas y biomédicas .

Los nanomateriales pueden producirse de dos modos. El primer modo es hacer partículas más pequeñas de un material a granel por diversos tratamientos químicos o mecánicos. Un segundo modo es generar el material de piezas moleculares por reacciones químicas. Las consideraciones críticas en la fabricación son,- tamaño de la partícula, forma, composición y distribución de tamaño.

La solicitud de nanotecnología en la estabilidad de esquisto es una nueva cuestión que se someterá a tratamiento en este estudio de investigación. Las. partículas de sílice modificadas que tienen 5nm a 20nm los tamaños se usarán en nuestras pruebas como un aditivo al líquido de circulación. Las dispersiones de nanopartículas de Sílice han sido suministradas a nuestro laboratorio por 3M y tienen porcentajes en peso como se muestra en la Tabla 2.

, Tabla 2: Propiedades de Muestras de Nanopartículas de Sílice Ya que las nanopartículas se usarán como aditivos en líquidos de circulación, tres parámetros clave deberían considerarse; gravedad específica, actividad hídrica y solubilidad de sal. A fin de determinar aquellos parámetros varios experimentos se llevan a cabo.

En primer lugar, la gravedad específica del porcentaje en peso 5nm-17.71 de dispersiones de nanopartícula se determina mediante la cuantificación de la masa y el volumen de las dispersiones usando un equilibrio de peso. Después,. la actividad hídrica de las soluciones se cuantifica usando un hygroml.O) . La actividad de las dispersiones de sílice se encuentra para parecer a aquel de agua destilada (aw = 1.0). Finalmente, la solubilidad de sal de las nanopartículas se determina agregando NaCl en incrementos de 5 mi a dispersiones de nanopartícula y observación de la ocurrencia de la precipitación. De esta manera es posible determinar la cantidad máxima de la sal que unas dispersiones de sílice proporcionadas pueden contener. En una prueba, 1.535 gramos de sal de cloruro de sodio se disuelven en una 5 solución 0.84 mi la precipitación de primera sal ocurrió. Esta cantidad de la sal es igual a 22 % en peso y 0.84 actividad hídrica. Tabla 3 muestra las propiedades mesuradas del 5nm 17.71 % en peso de dispersiones, medidas a 75 deg F.

Tabla 3. Propiedades de suspensión de nanopartículas de Sílice Las pruebas de estabilidad de cloruro de sodio se llevan a cabo a diversas temperaturas. Como se muestra en la Figura 1 y la Tabla 4, aumentando la concentración de NaCl del 17.71 % de suspensiones de nanopartículas dadas como resultado precipitación a baja temperaturas. Es posible usar otras nanopartículas, como nanopartículas de sílice modificadas por surfactantes , nanopartículas elaboradas de aluminio, hierro, titanio y otros óxidos e hidróxidos metálicos. Estas nanopartículas se han mostrado para mostrar la estabilidad de suspensión diffe20nt como una función de temperatura y salinidad y podrían estar el lugar usl .09n de las nanopartículas de sílice usadas aquí .

Tabla 4: temperaturas de precipitación de 17.71 % en peso de dispersiones de nanopartículas con diferentes concentraciones de sal .

En primer lugar, los estudios de eficacia de la membrana por el esquisto se llevan a cabo usando el mismo equipo que detallado por Osuji, 2007. El equipo comprende una celda de prueba de acero inoxidable, cilindro de depósito y fluya líneas, transductores de presión, bomba manual para la presión de parte inferior, y una bomba de inyección de jeringa para presión río arriba, cilindro de nitrógeno y registrador de presión. Como se muestra en la Figura 2, la celda tiene una cámara sellable superior, que tiene entrada y canales de flujo de salida y una cámara de parte inferior que tiene un canal de flujo. Estas partes son ensambladas conjuntamente usando tornillos de bloqueo y con dos anillos O aquel sello arabos lados. Una bomba de jeringa presurizada regula la velocidad de flujo del líquido del cilindro de depósito a la cámara río arriba. Una bombona de gas de nitrógeno se proporciona la presión necesaria para la Cámara Alta fluyen y una bomba manual proporciona una presión hidráulica en la parte inferior de la' celda. Los transductores, de presión conectados a las líneas superiores e inferiores envían señales a los registradores de presión.

Durante pruebas, un disco de muestra de esquisto se ubica entre cámaras superiores e inferiores. La parte superior de la muestra se expone al flujo de fluido bajo una velocidad de flujo fija y presión. Las diferencias de presiones en la parte inferior y cámaras superiores al extremo de la prueba se utilizan obtienen propiedades de permeabi1idad.

Los resultados obtenidos para la primera prueba se muestran en la Figura 3. En esta prueba unas soluciones de salmuera w50 usado cuyo composl40on se les proporciona la figura anterior 3. La línea entrecortada muestra la presión de parte inferior, que comenzó a 50psi y acumuló 140psi hacia el final de la prueba. Los aumentos de presión de parte inferior son causados por el líquido e ión fluyen a través de la muestra de esquisto. Ecuación 2 y la cuesta de las 23 primeras horas de la presión - el tiempo gráfica se utilizan determinan la permeabilidad, como se muestra en la Figura 6. Este mismo tipo de la prueba se ejecutará con una dispersión de solución salina de nanopartícula y resultslOill ser cl30ared.

Cálculo de permeabilidad: Ecuación 2: k = (-m. µ. C. V. h) / (A) (Al-Bazali 2005) donde; k: Permeabilidad (cm2) m:. Cuesta de la porción lineal de curva en Figura 5. µ: Viscosidad (psi/segundo) C: Compresibilidad, psi"1 V: Volumen (cm3) A: Área, cm2 (Área, superficial de la muestra de esquisto expuesta al flujo río arriba) Hay muy poca información sobre el uso de . nanopartículas en fluidos de perforación. Las partículas son estudiadas para determinar su capacidad a la transferencia bajos materiales de permeabilidad. El primer estudio el granito usado llevado a cabo y se descubre esto nanopartículas podría fácilmente la transferencia la muestra de granito.

Después, esto se determina si un 1.3nDarcy el sedimento de lodos podría ser tapado con nanopartículas . Usando datos de filtración pasados como una guía (Dewan y Chenevert, 2001), este concentrado se elabora usando un Lodo que. contuvo 10 bentonita ppb y 1 ppb CMC. Nuevamente, las nanopartículas fácilmente pasadas el sedimento de lodos.

Se descubre esto en una prueba de estabilidad de cloruro de sodio 17.71 % en peso .de dispersiones de nanopartículas mantiene su estabilidad a 115 °F.

Ejemplo 2. Esquisto de Atoka.

El Esquisto Atoka se selecciona para el estudio usando nanopartículas. Como parte del procedimiento ordinario, las muestras de la parte de Atoka se colocan en el 0.98 desecador de humedad relativa, para fijar su actividad hídrica antes de . , . pruebas. Al esperar el equilibrio de esquisto, un tercer estudio se lleva a cabo usando dos, 1 pulgada por la pulgada 1/2 por pulgada 1/2, piezas de esquisto C3 y un Metro de Inflamación. En estas pruebas, una muestra es sumergida en agua y la segunda muestra es sumergida en un 41 % en peso de la dispersión de 20nm partículas.

Como se muestra en la Figura 5, después de aproximadamente 18 horas, el esquisto C3 que es sumergido en agua tiene experimentó aproximadamente el 10.8 % del hinchamiento y la dispersión de nanopartícula sólo el 6.4 % con experiencia del hinchamiento, el 41 % de la reducción. Estos resultados son la primera vez hinchándose se reduce en un esquisto por agua simple más la dispersión de sólidos.

Usando la celda de prueba representada en la Figura 2 , y usando las muestras de esquisto de Atoka que tienen sido equilibrado, dos pruebas se ejecutan. En la siguiente prueba (Figura 6), un procedimiento de tres etapas se examina con más detalle. En primer lugar, la muestra se somete a una baja salmuera de salinidad (agua de mar) y esto fácilmente penetró el esquisto completamente en aproximadamente 25 horas. La presión de parte inferior del esquisto se reduce luego en la etapa 2 y nuevamente el agua de mar fácilmente penetrado el esquisto (ver 25 a 34 horas de la Figura 6) . En la tercera etapa, la parte superior del esquisto se somete a la dispersión de nanopartícula y el taponamiento de esquisto completo ocurrió en sólo 5 horas (ver 34 a 39 horas) . Nuevamente, se descubre esto las nanopartículas pueden reducir fluyen en un esquisto.

En otra prueba, un procedimiento de dos pasos se examina con más detalle para observar si elevada concentración de nanopartículas (41 % en peso) taparía completamente los estrechamientos del poro. En la primera etapa de la Figura 7 (0 a 28 horas) la dispersión de nanopartícula se usa, y el taponamiento se logra en aproximadamente dos horas . En la segunda etapa, la dispersión de nanopartícula se elimina y el agua de mar es fluido a través de la parte superior del esquisto. Como se muestra esto no penetró el esquisto. Esto muestra que las nanopartículas tienen permanentemente tapaba el esquisto.

El otro se lleva a cabo una prueba para observar como las nanopartículas trabajarían para otro tipo de esquisto, a saber el C5. La prueba comprendida 3 etapas como observado en Figura 8. En la primera etapa (0 a 7 horas), una presión osmótica negativa se aplica a la muestra usando una salmuera de actividad hídrica inferior (aw = 0.85). La presión de parte inferior construida hasta la presión superior en 6 horas. La segunda etapa usada una dispersión de agua de mar que tenida la misma actividad hídrica (0.98 Aw) como la muestra de esquisto y el líquido de parte inferior. La presión de parte inferior construida hasta la presión superior y más allá en 3 horas. En la tercera etapa, 20nm 41w el % de la dispersión de nanopartículas se usa ya que el taponamiento de líquidos y parcial superior se logra (10-17 horas) .

El otro se lleva a cabo una prueba para investigar el efecto de una concentración inferior de nanopartículas . En esta prueba una muestra de esquisto de Atoka se pone en contacto con un 29 % w, 20nm dispersión de nanopartícula . Como observado en la Figura 9, la presión de parte inferior no acumuló en absoluto. El taponamiento completo se logra.

El otro se lleva a cabo una prueba en las mismas condiciones que la séptima prueba excepto una dispersión de porcentaje en peso inferior (es decir, el 5 %) de nanopartículas se usa. Como se muestra en la Figura 10 consideró 33 horas antes de que el taponamiento completo ocurriera .

El otro se lleva a cabo una prueba en las mismas condiciones que la prueba previa salvo que un 10 % en peso de la dispersión de nanopartículas se usa. Como se muestra en la Figura 11 taponamiento completo ocurrió en aproximadamente 8 horas .

El siguiente estudio comprendido usar un Microscopio de Electrones que Explora para visualizar el tipo de taponamiento que ocurre. Las fotos 12 a 14 se obtienen usando una muestra de esquisto de Atoka que tienen analizado con un 20nm 29 dispersión de nanopartículas de Sílice de % w.

En Figuras 13 y 14, esto se observa que el esquisto de Atoka tiene una amplia gama de estrechamientos del poro y 20nm partículas tapadas estos aquel ajuste aquel tamaño. Este resultado sugiere que si una mezcla de nanopartícula que incluye diferentes partículas clasificadas entre el 5-50nm, más poros pudiera ser tapada.

Es fácilmente observado en el centro de Figura 14 que las nanopartículas pueden el grupo junto y tapar un estrechamiento del poro grande individual.

La Figura 16 muestra pruebas con diferentes concentraciones de nanopartículas en contacto con el esquisto de Atoka. Como muestra en la Figura 16, las nanopartículas de sílice (3M Minneapolis, Minnesota) reducen la invasión de líquidos en el esquisto comparado con la salmuera. Otra conclusión consiste en que la concentración mínima requerida para reducir la penetración de líquidos es 10 % en peso NP, usando las siguientes condiciones de prueba: Tabla 5. Prueba de 20nm de 10 % en peso en contacto con el esquisto de Atoka.

Ejemplo 3. Pruebas del Tipo de nanopartícula tamaño 20.

Las pruebas se llevan a cabo para investigar el efecto de Nyacol 20nm particle40in cont20t con el esquisto de Atoka. Esta prueba es una solicitud recta de 20nm sílice de Nyacol dispersión de NP. En esta prueba una muestra de esquisto de Atoka se expone a un 40 % en peso, 20nm dispersión de NP.

Tabla 6 resume la condición de prueba. Como observado en la Figura 16, la presión de parte inferior acumulada en 17 horas a sobre 12psi /. hora, que se considera elevada. Nyacol 20nm partículas no tapó los poros, así como 20nm partículas.

Tabla 6. Condiciones de prueba usando un 40 % en peso de 20nm de. dispersión NP Después, las pruebas se llevan a cabo para investigar el efecto de 5nm partículas en contacto con el esquisto de Atoka (elaborado por Nyacol y 3M) . El 3M y Nyacol 17 % en peso y 15 % en peso, 5nm las dispersiones de NP fluyeron a través de la superficie de la muestra de esquisto de Atoka. Las condiciones de prueba se resumen en la Tabla 7. Como seen20n Figura 17, la presión de parte inferior construida hasta presión superior en 25 horas. 5nm las partículas no taparon los poros tanto como 20nm partículas.

Tabla 7. Condiciones de prueba usando 17 % en peso y 15 % en peso, 5nm de dispersiones NP.

E emplo 4: Pruebas de Lodos de campo.

Barros de campo en contacto con esquisto de Atoka. Las pruebas se llevan a cabo para observar que el desempeño de Mud A. Table 8 proporciona las condiciones de prueba. La presión de parte inferior estabilizada a 60psi presión diferencial en 25 horas. Usando el método transie20 mencionado anteriormente, la permeabilidad de la muestra se determina como 0.044nd. La disminución de presión de 15psi en las últimas 8 horas de esta prueba puede ser el resultado del cambio de temperaturas temporal del laboratorio.

Tabla 8. Barros de campo en contacto con esquisto de Atoka Tabla 9. Propiedades de Lodos de campo.

Propiedades del Lodo Lodo A Lodo B Lodo C Lodo D Densidad, 10b/gal 12 11.6 9.3 9.8 PV 80 F, cP 18 20 28 11 YP 80 F, lb/100ft2 4 11 36 9 Contenido de sólidos, % 19.5 18.5 18.5 11 por VI7Orne Contenido hídrico, % en 77 79 79 88 volumen Otro Contenido, % en 3.5 2.5 2.5 1 volumen MBT, ppb Bentonita eq. 42.5 40 3.5 26.25 PH 8.7 11.4 9.4 11.4 Cloruros, mg/L 1900 65000 28000 320 Concentración de 100 Lignosulfonato, lb/bbl Actividad hídrica 1 0.93 0.98 10.0038 Después, una prueba se lleva a cabo para observar el efecto de la dispersión de nanopartícula de Nyacol en el desempeño de Mud A. Mud A, que se modifica con 10 % en peso de Nyacol NP, es fluido a través de la muestra de esquisto de Atoka. Tabla 10 muestra las condiciones de prueba y la Tabla 11 muestra la composición de Lodo. La presión de parte inferior es estabilizada a 170psi de presión diferencial en 35 horas. Como se muestra en la Figura 18, adicionando sílice de Nyacol dispersión de NP al Lodos de campo Un reducido la penetración de líquidos en el 72 % en 36 horas. Usando el método transitorio mencionado en el Capitulo 4 la permeabilidad de la muestra se determina como 0.0038nd.

Tabla 10. Condiciones de prueba'.

Tabla 11. Composición del Lodo Lodo A + NP Volumen, Masa, gr centímetros cúbicos Sólido de Lodo 17.33 56.44 agua de Lodo 71.56 71.56 total de Lodo 88.89 128.00 Sólido de NP 10.13 16.80 Sol . de NP. agua 23.20 23.20 Sol Total de NP 31803 40.00 % de sólido total 22.5 % 4330 % % de NP 8.3 % 10.0 % Después, una prueba se lleva a cabo para observar respuesta del Lodo B en contacto con Atoka que la 0.0047 Tabla 12 muestra a las condiciones de prueba. La presión de parte inferior estabilizada a 180psi presión diferencial en 30 horas. Usando el método transitorio anteriormente, la permeabilidad de la muestra se determina como 0.0047nd.

Tabla 12. Condiciones de prueba.

Líquido superior Lodo B NP wt%10 0 Líquido de parte inferior Salmuera Aw parte superior 0.93 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto . 0.98 Pres superior. (Psi) 330 Parte inferior Pr210 (Psi) 70 Resultado Presión diferencial at2000psi estabilizada en 30 horas con una permeabilidad de 0.0047nd.

Esto se lleva a cabo para observar el efecto de la dispersión de nanopartícula de Nyacol en respuesta del Lodo B en contacto con el esquisto de Atoka. Tabla 13 muestra el teQ .0058ditions y la Tabla 14 muestra la composición de Lodo. El Lodo B, que se modifica con 10 % en peso Nyacol NP, es fluido a través de la muestra de Atoka. La estabilidad de presión de 200psi diferencial pr40.00e en 20 horas. Como se muestra en la Figura 19,10.0%ng sílice de Nyacol dispersión de NP al Lodos de campo B re0.93d el fluido de penetración 0.98% en 36 horas usando el método transitorio para la permeabilidad de la muestra, que se determina como 0.0058nd.

Tabla 13. Condiciones de prueba.

Esquisto Atoka Marca Nyacol 9711 Líquido superior Lodo B +NP % en peso de NP 10 Tamaño de NP (nm) 20 Líquido de parte inferior Salmuera Aw parte superior 0.93 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto 0.98 Pres superior. (Psi) 340 Parte inferior Pres . 50 (Psi) Resultado Estabilizado a 240psi presión diferencial en 20. horas con una permeabilidad de 0.0058nd.

Tabla 14. Composición Se lleva a cabo otra prueba para observar la respuesta del Lodo C en contacto con el esquisto de Atoka. Tabla 15 muestra la prueba 120ditions. La presión de parte inferior estabilizada a diferente 70psi, la presión en 32 horas usando el método transitorio de la permeabilidad de la muestra se determina como 0.028nd.

Tabla 15. Condiciones de prueba.

Incluso otro se lleva a cabo una prueba para observar el efecto de NP's en t79.03s79.03 del Lodo C en el contenido de esquisto de Atoka 3bl6.80 y la Tabla 17 en condiciones. La araba presión estabilizada a 120psi differelO.O presión de % en 40 horas. Como se muestra en FOgure 20, adicionando sílice de Nyacol NP 0.98ersion al Lodo t0.98ield C0.98uced el líquido pe340ration en el 38 % en 36 horas usando el método transi80t la permeabilidad de la muestra se determina como 00.028nd.

Tabla 16. Condiciones de prueba Tabla 17. Composición -Lodo C+0.0056 NP Volumen, Masa, gr centímetros cúbicos Sólido de Lodo 21.14 34.86 agua de Lodo 93.14 93.14 total de Lodo 114.29 128.10 Sólido de NP 10.120 16.8.0 Sol de NP. agua 23.20 0.980 Sol de NP. t0.98 33.33 40.0.98 % de sólido total 21.2 % 30.7 % % de NP 6.9 % 10.0 % El otro se lleva a cabo una prueba para observar respuesta del Lodo D en contacto con el esquisto de Atoka. Tabla 18 muestra las condiciones de prueba. La. presión de parte inferior estabilizada a 150 presión diferencial psi en 40 horas usando el 5 método transitorio la permeabilidad de la muestra se determina como 0.0056nd.

Tabla 18. Condiciones de prueba Esquisto Atoka Líquido superior Lodo D % en peso de NP 0 Líquido de parte inferior Salmuera Aw parte superior 1 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto 0.98 Pres superior. (Psi) 305 Parte inferior Pres. (Psi) 55 Resultado Estabilizado a 150psi presión diferencial en 40 horas con una permeabilidad de 0.0056nd.

El otro se lleva a cabo una prueba para observar el efecto de NP's en respuesta del Lodo D en contacto con el esquisto de Atoka. Tabla 19 muestra las condiciones de prueba y la Tabla 20 muestra la composición de Lodo. La presión de parte inferior estabilizada a 200psi presión diferencial en 30 horas. Como se muestra en la Figura 21, adicionando sílice de Nyacol la dispersión de NP al Lodos de campo D redujo la penetración de líquidos en el 25 % en 36 horas usando el método transitorio la permeabilidad de la muestra se determina como 0.004nd.

Tabla 19. Condiciones de prueba.

Esquisto 20. ka Marca Nyacol 9711 Líquido superior Lodo D + NP % en peso de NP 10 Tamaño de NP (nm) 20 Líquido de parte Salmuera inferior Aw parte superior 1 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto 0.98 Pres superior. (Psi) 300 Parte inferior Pres . 50 (Psi) Resultado Estabilizado a 200psi presión diferencial en 30 horas con una permeabilidad de 0.0056nd.

Tabla 20. Composición Los cálculos de permeabilidad para cada prueba de Lodos de campo se llevan a cabo para observar el efecto de 10 nanopartículas . Como observado en Figura 22 y la Tabla 21, adiciones de nanopartícula a barros de campo reducidos la permeabilidad de esquisto de Atoka por factor de 11 para Lodos de campo A, 2.45 para Lodos de campo C y 1.4 para Lodos de campo D Tabla 21. Valores de permeabilidad.

Ejemplo 5. Barros de campo en contacto con esquisto GOM Las pruebas- se llevan a cabo para observar el Lodo respo0.038f un en contacto con el esquisto GOM. Tabla 22 muestra las condiciones de prueba. La presión de parte inferior estabilizada a 70psi presión diferencial en 20 horas usando el método transitorio la permeabilidad de la muestra se determina como 0.038nd.

Tabla 22. Condición de prueba de esquisto GOM.

Pruebas donde llevado a cabo para observar el- efecto de NP's en respuesta de Lodos de campo de hecho con GOM 0.044. Tabla 23 muestra que las condiciones y 0.004724 muestran la composición de Lodo. La presión de parte inferior estabilizada a 70 y la presión preferente en 20 horas. Como se muestra la Figura 23, adicionando sílice de Nyacol NP dOspersion al Lodos de campo Un reducido la penetración 0.98id en el 27 % en 36 horas usando el método transitorio la permeabilidad de la muestra se determina como 0.014nd.

Tabla 23. Condiciones de Prueba Tabla 24. Composición.

Lodo A+Nyacol NP Volumen, Masa, gr centímetros cúbicos Sólido de Lodo 17.33 56.44 Lodo con 0.0404 71.56 71.56 total de Lodo 88.89 128.00 Sólido de NP 10.13 16.80 Sol de NP. agua 23.20 23.20 Sol Total de NP 33.33 40.00 % de sólido total 22.5 % 43.6 % % de NP 8.3 % 10.0 % Después, pruebas llevadas a cabo para observar respuesta de Lodo B en contacto con GOM 1501e. Tabla 25 muestra la prueba colOitions. La presión de parte inferior estabilizada a 120psi presión diferencial en 11 horas usando el método transitorio la permeabilidad de la muestra se determina como 980404nd.

Tabla 25 Esquisto GOM Líquido superior Mu40B % en peso de NP 0 Parte inferior Fluil40 Salmuera Aw parte superior 0.93 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto 0.98 Pres superior. (PsiO.014 300 Parte inferior Pres. (Psi) 50 Resultado Estabilizado a 120psi de presión diferencial en 11 horas con un permeabilidad de 0.040410.13 Una prueba se lleva a cabo para observar el efecto de NP's en respuesta del Lodo B en contacto con el esquisto GOM. Tabla 26 muestra las condiciones de prueba y la Tabla 27 muestra la composición de Lodo. La presión de parte inferior estabilizada a 150 presión diferencial psi en 10 horas. Adicionando sílice de Nyacol la dispersión de NP al Lodos de campo B redujo la penetración de líquidos en el 25 % en 36 horas. Usando el método transitorio, la permeabilidad de la muestra se determina como 0.0408nd.

Tabla 26. Condiciones de prueba Esquisto GOM Marca Nyacol 9711 Líquido superior Lodo B + NP % en peso de NP 10 Tamaño de NP (nm) 20 Líquido dé parte Salmuera inferior Aw parte superior 0.93 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto 0.98 Pres superior. (Psi) 310 Parte inferior Pres. 5100 (Psi) Resultado Estabilizado a 160psi presión diferencial en 10 horas con una permeabilidad de 0.0408nd. a 27. Composición Lodo B+Nyacol NP Volumen, Peso, gr centímetros cúbicos Sólido de Lodo 17.94 48.97 agua de Lodo 79.03 79.03 Lodo total10 96.97 128.00 20 sólido 10.13 16.80 Sol de NP 23.20 23.0.98 Sol de NP 33.33 40.00 % de Total de sólidos 21.5 % 39.1 % N50 7.8 % 10.0 % Una prueba se lleva a cabo a 5 observan respuesta del Lodo C en contacto con el esquisto GOM. Tabla 28 muestra las condiciones de prueba. La presión de parte inferior estabilizada a 100 presión diferencial psi en 27 horas. Usando el método transitorio la permeabilidad de la muestra se determina como 0.0203 nd.

Tabla 28. Condiciones de prueba Después, una prueba se lleva a cabo para observar el efecto de NP's en respuesta del Lodo C en contacto con el esquisto GOM. Tabía 29 muestra las condiciones de prueba y la Tabla 30 muestra la composición de Lodo. La presión de parte inferior estabilizada a 120psi presión diferencial en 35 horas. Como se muestra en la Figura 25, adicionando sílice de Nyacol la dispersión de NP al Lodos de campo C redujo la penetración de líquidos en el 20 % en 36 horas. Usando el método transitorio la permeabilidad de la muestra se determina como 0.0126nd.

Tabla 29. Condiciones de prueba.

Esquisto 30.

Marca Nyacol 9711 Líquido superior Lodo C + NP % en peso de NP 10 Tamaño de NP (nm) 20 Líquido de parte inferior Salmuera Aw parte superior 0.98 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto 0.98 Pres superior. (Psi) 295 Parte inferior Pres. (Psi) 50 Resultado Stabilizedl50 120psi presión diferencial en 36 horas con una permeabilidad de 0.0126nd.

Tabla 30. Composición Las pruebas se llevan a cabo para observar respuesta del Lodo D en contacto con el esquisto GOM. Tabla 31 muestra las condiciones de prueba. La presión de parte inferior mantenida la presión diferencial a 150 psi durante 35 horas. Usando el método transitorio la permeabilidad de la muestra se determina como 0.0109 nd.

Tabla 31. Condiciones de prueba.

Esquisto GOM Líquido superior Lodo D % en peso de NP 0 Líquido de parte inferior Salmuera Aw parte superior 1 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto 0.98 Pres superior. (Psi) 340 Parte inferior Pres. (Psi) 50 Resultado Se mantuvo la presión diferencial a 140psi durante 36 horas con una permeabilidad de 0.0109nd.

Una prueba también es llevada a cabo para observar el efecto de NP's en respuesta del Lodo D en contacto con el esquisto GOM. Tabla 32 muestra las condiciones de prueba y la Tabla 33 muestra la composición de Lodo usada para la prueba. La presión de parte inferior estabilizada a 170psi presión diferencial en 36 horas. Como se muestra en la Figura 26, adicionando sílice de Nyacol la dispersión de NP al Lodos de campo D redujo la penetración de líquidos en 0.98 en 36 horas. Usando el transie340method el permeabil50y de la muestra se determina como 0.007140.

Tabla 32. Condiciones de prueba.

Esquisto GOM BrO .0109 Nyacol 9711 Líquido superior Lodo D + NP % en peso de NP 10 Tamaño de NP (nm) 20 Líquido de BottlO Salmuera A20top 1 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto 0.98 Parte superior 0.98. 310.98 (Psi) Parte inferior Pres . 50 (Ps310 Resultado Diferencial at5070psi estabilizado prl70ure en 36 horas con una permeabilidad de 0.0070nd. 3. Condiciones.

Lodo D+Nyacol NP Volumen, Masa, gr centímetros cúbicos Sólido de Lodo 12.03 30.63 agua de Lodo 97.37 97.37 total de Lodo 109.40 128.00 Sólido de NP 10.13 16.80 Sol de NP. agua 23.20 23.20 Sol Total de NP 33.33 40.00 % de sólido total 15.5 % 28.2 % % de NP 7.1 % 10.0 % Las pruebas también son llevadas a cabo para observar la salmuera de respuesta en contacto con el esquisto GOM. Tabla 34 muestra las condiciones de prueba. Como observado . en Figura 27, la presión de. parte inferior construida hasta la presión superior en 5 horas. Usando el método transitorio la permeabilidad de la muestra se determina como 0.6nd.

Tabla 34. Condiciones de prueba.

Esquisto GOM Líquido superior Salmuera % en peso de NP 0 Líquido de parte Salmuera inferior Aw parte superior 0.98 Aw Parte inferior 0.98 Aw esquisto 0.98 .

Pres superior. (Psi) 300 Parte inferior Pres. 50 (Psi) Resultado Construido hasta la presión superior en 5 horas con una permeabilidad de 0.6510nd.

Los cálculos de permeabilidad para cada prueba de Lodos de campo se llevan a cabo para observar el efecto de nanopartículas . Como observado en Figura 28 y la Tabla 35, adiciones de nanopartícula a los barros de campo reducidos la permeabilidad de esquisto GOM por factor de 2.76 para Lodos de campo A, 1.61 para Lodos de campo C y 1.55 para Lodos de campó D.

Tabla 35. Comparación de cálculos de permeabilidad de la prueba sobre esquisto GOM.

Roca Liquido Permeabi1ity116306 GOM Salmuera 0.6510 GOM Lodo A 0.0380 GOM Lodo A Modificado 0.0140 GOM Lodo B 0.0404 GOM Lodo B Modificado 0.0408 GOM Lodo C 0.0203 GOM Lodo C Modificado 0.020nm GOM Lodo D 0.0109 GOM Lodo D Modificado 0.0070 Ejemplo 6. Resultados de la prueba de laboratorio en Barros.

Los Barros de laboratorio se analizan. La reducción de penetración de líquidos se calcula usando presiones diferenciales hidráulicas iniciales y finales. Los cálculos de permeabilidad se llevan a cabo usando el método indicado en núm. 116306 de papel SPE por Collins E. Osuji. Cada prueba llevada a cabo usó una nueva muestra de esquisto GOM. Todas las pruebas se llevan a cabo a temperatura ambiente. Sílice de sólo Nycol 20nm partículas (NPs) se usa. Todas las pruebas nuevas muestras usadas de esquisto GOM. En este ejemplo, el laboratorio el Lodo 1 es estudiado a fin de observar que respuesta del Lodo 1 cuando hace contacto con el esquisto GOM. Como se muestra en la Figura 29, Lodo 1 (línea delgada) estabilizado a 135 presión diferencial psi (300-165) después de 35 horas. El otro se lleva a cabo una prueba a fin de observar el efecto de adicionar el NP'S al Lodo 1. Como se muestra en la Figura 29, la presión de parte inferior (línea gruesa) estabilizado a 180 presión diferencial psi (300-120) en 35 horas Adicionando 10 % en peso de 20 sílice nm de Nyacol NP al Lodo de Laboratorio 1 redujo la penetración de líquidos en el 41 % en 35 horas. Las permeabilidades finales de las muestras se determinan para ser 0.0209 nd y 0.0104 nd para Lodo 1 y Lodo 1 +NP respectivamente.

El otro se lleva a cabo una prueba a fin de observar que respuesta del Lodo 2 cuando hace contacto con el esquisto GOM. Como se muestra en la Figura 30, Lodo 2 (línea delgada) estabilizado a 150psi presión diferencial (300-150) después de 14 horas . La prueba 4 se lleva a cabo a fin de observar el efecto de adicionar el NP'S al Lodo 2. Como se muestra en la Figura 30, la presión de parte inferior (línea gruesa) estabilizado a 210psi presión diferencial (300-90) en 22 horas. Adicionando 10 % en peso de Nyacol 20nm sílice NP al Lodo de Laboratorio 2 redujo la penetración de líquidos en el 57 % en 23 horas. Las permeabilidades finales de las muestras se determinan para ser 0.042nd y 0.0066nd para Lodo 2 y Lodo 2 +NP respectivamente.

El otro se lleva a cabo una prueba a fin de observar que respuesta del Lodo 2 cuando hace contacto con el esquisto GOM. Como se muestra en la Figura 31, Lodo 3 (línea delgada) estabilizado a 55psi presión diferencial (300-245) después de 25 horas. La prueba 6 se lleva a cabo a fin de observar el efecto de adicionar el NP'S al Lodo 3. Como se muestra en la Figura 31, la presión de parte inferior (línea gruesa) estabilizado a 155psi presión diferencial (300-145) en 25 horas. Adicionando 10 % en peso de Nyacol 20nm sílice NP al Lodo de Laboratorio 3 redujo la penetración de líquidos en el 50 % en 23 horas. Las permeabilidades finales de las muestras se determinan para ser 0.086nd y 0.0243nd para Lodo 3 y Lodo 3 +NP respectivamente.

Se contempla que cualquier modalidad mencionada en esta especificación puede ponerse en práctica con respecto a cualquier método, kit, reactivo, o composición de la invención, y viceversa. Más aún, composiciones de la invención poderse usar para lograr métodos de la invención. Muchos tipos de nanopartículas (1 a 500nm intervalo de tamaños) poderse usar para lograr el taponamiento descrito anteriormente. El tamaño de las nanopartículas puede ser adaptado para hacer contacto los tamaños de poro en diferentes esquistos.

Se entenderá que las modalidades particulares descritas aquí se muestran por vía de la ilustración y no como limitaciones de la invención. Las características principales de esta invención pueden emplearse en diversas modalidades sin apartarse del alcance de la invención. Los expertos en la técnica reconocerán, o serán capaces de averiguar usar no más que experimentación rutinaria, diversos equivalentes con los procedimientos específicos descritos aquí. Los equivalentes se consideran para incluirse dentro del alcance de esta invención y son cubiertos por las reivindicaciones.

Todas las publicaciones y las solicitudes de patente mencionadas en la especificación son indicativas del nivel de habilidad de los expertos en la técnica a la cual esta invención pertenece. Todas las publicaciones y las solicitudes de patente se incorporan aquí como referencia al mismo grado como si cada publicación individual o solicitud de patente son específicamente e individualmente indicadas para incorporarse por referencia.

El uso de la palabra "a" o cuando usado junto con el término "que comprender" en las reivindicaciones y/o la especificación puede significar "un" , pero esto también es consistente con el significado de "uno o más," "al menos un," y "uno o más que uno." El uso del término "o" en las reivindicaciones se utiliza la media "y/o" a menos que explícitamente no indicado referirse a alternativas sólo o las alternativas es mutuamente exclusiva, aunque la descripción brinde soporte a una definición que se refiere a sólo alternativas y "y/o." Durante todo esta solicitud, el término "sobre" se utiliza indican que un valor · incluye la variación inherente del error para el dispositivo, el método se emplea para determinar el valor, o la variación que existe entre los sujetos de estudio.

Usado como en esta especificación y reivindicación (ones), las palabras "que comprende" (y cualquier forma de que comprende, táles que "comprenden" y "comprenden") ", tener" (y cualquier forma de tener, tales que "tienen" y "tienen") ", incluyendo" (y cualquier forma del incluyendo, tal que "incluye" y "incluye") o "conteniendo" (y cualquier forma de contener, tales que "contiene" y "contiene") son globales o sin límites determinados y no excluyen elementos adicionales, no mencionados o etapas de método.

El término "o las combinaciones de lo mismo" como se utiliza aquí se refieren a todas las permutaciones y las combinaciones de los artículos enumerados que preceden al término. Por ejemplo, "A, B, C, o combinaciones de lo mismo" pretende incluyen al menos un de: A, B, C, AB, AC, BC, o ABC, y si el orden es importante en un contexto particular, también BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC, o TAXI. Seguir con este ejemplo, expresamente incluido es combinaciones que contienen repeticiones de uno o más artículo o término, como BB, AAA, MB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CÁBABB, etcétera. El técnico experto entenderá que por lo común no hay ningún límite en el número de artículos o términos en cualquier combinación, a menos que otra cosa sea evidente en el contexto.

Todas las composiciones y/o métodos descritos y reivindicados aquí pueden elaborarse y ejecutarse sin excesiva experimentación en vista de la presente descripción. Mientras que las composiciones y métodos de esta invención se han descrito en términos de modalidades preferidas, será evidente para los expertos en la técnica que pueden aplicarse variaciones a las composiciones y/o métodos y en las etapas o en la secuencia de etapas del método descrito aquí sin apartarse del concepto, espíritu y alcance de la invención. Se considera que todos los sustitutos similares y las modificaciones evidentes a los expertos en la técnica se incluyen dentro del espíritu, alcance y concepto de la invención como se define por las reivindicaciones anexas .

REFERENCIAS Abrams A., "Mud design to minimize rock impairment due to particle invasión", JPT (May 1977 ) pg. 586 .

Chenevert, M. E., "Shale control with balanced activity oil cbntinuous muds", SPE AIME, 1969 .

Dewan J.T., Chenevert M. E., "A model for filtration of water based mud during drilling: Determination of sedimento lodoso parameters", The University of Texas at Austin, 2001 .

Osuji, C, "Effect of porosity and permeability on the membrane efficiency of shales", UT Annual Drilling Meeting, 2007 .

Talal M. Al-Bazali "Experimental study of the membrane behavior of shale during interaction with water-based and oil-based muds", The University of Texas en Austin, (May 2005 ) . ww . azonano . com.

Documento de SPE Núm. 116306 por Collins E. Osuji

Claims (32)

REIVINDICACIONES

1. Un método para aumentar la estabilidad durante la formación de esquisto con un fluido de perforación basado en agua, el método comprende: suministrar el fluido de perforación basado en agua a la formación de esquisto, donde el fluido de perforación comprende una fase continua acuosa; y nanopartículas, donde las nanopartículas se . encuentran en un porcentaje en peso suficiente para estabilizar la formación de esquisto.

2. El método según la reivindicación 1, donde el esquisto comprende Pierre, Arco China, Cl, C2 , C3 , C4, C5, Atoka, Gumbo, Pierre, Wolfcamp, Wellington o Mancos.

3. El método según la reivindicación 1, donde las nanopartículas se seleccionan a partir de sílice, aluminio, hierro, titanio u otros óxidos e hidróxidos metálicos.

4. El método según la reivindicación 1, donde las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre unos 5 y 500 nánómetros .

5. El método según la reivindicación 1, donde las nanopartículas se proporcionan en una perforación del pozo en la forma de una medida de raspatubo en bolo de nanopartículas en un lodo de perforación.

6. El método según la reivindicación 1, donde las nanopartículas comprenden además un agente tensoactivo.

7. El método según la reivindicación 1, donde la formación se somete a tratamiento con una medida de raspatubo en bolo o solución viscosa gelificada de un fluido de perforación.

8. Una composición de aditivo para fluidos de perforación acuosos que confiere una estabilidad mejorada cuando se usa en la perforación de las formaciones de esquisto con una cantidad efectiva de nanopartículas, donde las nanopartículas disminuye el .linchamiento y estrechamiento por obstrucción de poros.

9. El aditivo según la reivindicación 8, donde el esquisto comprende Pierre, Arco China, Cl, C2, C3, C4, C5 Atoka, Gumbo, Pierre, Wolfcamp, Wellington o Mancos.

10. El aditivo según la reivindicación 8, donde las nanopartículas se seleccionan a partir de sílice, aluminio, hierro, titanio u otros óxidos e hidróxidos metálicos .

11. El aditivo según la reivindicación 8, donde las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre unos 5 y 500 nanómetros .

12. El aditivo según la reivindicación 8, donde las nanopartículas comprenden además una o más modificaciones de superficie.

13. Un' fluido acuoso para perforación del pozo que contiene entre aproximadamente 1 y aproximadamente 41 porciento en peso de sílice, basado en el peso de la fase acuosa de la composición de aditivo según la reivindicación 8.

14. Un fluido acuoso para perforación del pozo para formación de esquisto hidrocarburífero que contiene entre aproximadamente 1 y aproximadamente 50 porciento en peso de nanopartículas de sílice.

15. Un fluido acuoso para perforación del pozo que contiene entre aproximadamente 1 y aproximadamente 50 porciento en peso de nanopartículas de sílice, basadas en el peso de la fase acuosa.

16. El líquido según la reivindicación 15, donde el líquido comprende entre 5 y aproximadamente 45 porciento en peso de nanopartículas de sílice, basadas en el peso de la fase acuosa.

17. El líquido según la reivindicación 15, donde el líquido comprende entre 10 y aproximadamente 29 porciento en peso de nanopartículas de sílice, basadas en el peso de la fase acuosa.

18. El líquido según la reivindicación 15, donde el esquisto comprende Pierre, Arco China, Cl, C2 , C3 , C , C5, Atoka, Gumbo, Pierre, Wolfcamp, Wellington o Mancos.

19. El líquido según la reivindicación 15, donde las nanopartículas se seleccionan a partir de sílice, aluminio, hierro, titanio u otros óxidos e hidróxidos metálicos.

20. El líquido según la reivindicación 15, donde las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre unos 5 y 20 nanómetros .

21. El líquido según la reivindicación 15, donde las nanopartículas comprenden además una o más modificaciones de superficie.

22. Un método para barrenar con eficacia a través de esquistos no consolidados que comprende usar el fluido de perforación acuoso según la reivindicación 8 durante la operación de perforación.

23. Un método para monitorizar y mejorar la estabilidad de una perforación del pozo perforada con un fluido - de perforación en un esquisto usando un modelo de estabilidad de. perforación del pozo, el método comprende las etapas de: (a) obtención de un valor preliminar para peso o una o más propiedades químicas del fluido de perforación usando el modelo de estabilidad de perforación del pozo; (b) medición de la respuesta transitoria de presión del poro de la formación y al menos una de las características de formación ' seleccionadas del grupo que comprende características acústicas, eléctricas, térmicas y de densidad; y (c) cambiar el porcentaje en peso de nanopartículas de sílice para disminuir el hinchamiento y estrechamiento por obstrucción de poros en el esquisto.

24. El método según la reivindicación 23, que comprende además la repetición de las etapas (b) y (c) durante la perforación del pozo.

25. El método según la reivindicación 23, donde la formación se somete a tratamiento con una medida de raspatubo en bolo o solución viscosa gelificada de un fluido de perforación que comprende entre 5 y 45 porciento en peso de nanopartículas de sílice, donde las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre 1 y 500 nanómetros .

26. El método según la reivindicación 23, donde el esquisto comprende Pierre, Arco China, Cl, C2 , C3 , C4, C5, Atoka, Gumbo, Pierre, Wolfcamp, Wellington o Mancos.

27. El método según la reivindicación 23, donde las nanopartículas se seleccionan a partir de sílice, aluminio, hierro, titanio u otros óxidos e hidróxidos metálicos.

28. El método según la reivindicación 23, donde las nanopartículas comprenden un intervalo de tamaños de entre 1 y 500 nanómetros.

29. El método según la reivindicación 23, donde las nanopartículas se proporcionan en una perforación del pozo en forma de una medida de raspatubo en bolo de nanopartículas en un lodo de perforación.

30. El método según la reivindicación 23, donde las nanopartículas comprenden además una o más modificaciones de superficie.

31. Un método para aumentar la estabilidad durante la formación de esquisto con un fluido de perforación basado en agua, el método comprende: el suministro del fluido de perforación basado en agua a la formación de esquisto, donde el fluido de perforación comprende una fase continua acuosa y una medida de raspatubo en bolo de nanopartículas , donde las nanopart culas se encuentran en un porcentaje en peso suficiente para estabilizar la formación de esquisto.

32. El método según la reivindicación 31, donde las nanopartículas comprenden de 5 a 40 porciento en peso de nanopartículas en un lodo de perforación.