MX2012010982A - Agente impartidor de viscosidad a esfuerzo cortante cero. - Google Patents

Abstract

La invención concierne generalmente al uso de fluidos de tratamiento que tienen aditivos que modifican las características reológicas. Algunas modalidades de la presente invención proporcionan métodos de usar fluidos de tratamiento que comprenden un fluido acuoso y un aditivo polimérico asociativo, en donde el aditivo polimérico asociativo incrementa la PV del fluido de tratamiento en más de al menos 50% y en donde el aditivo polimérico asociativo incrementa el punto de fluencia en no más de aproximadamente 30% del incremento correspondiente en la PV en relación con un fluido de tratamiento sin aditivo polimérico asociativo en una porción de una formación subterránea.

Description

AGENTE IMPARTIDOR DE VISCOSIDAD A ESFUERZO CORTANTE CERO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención concierne generalmente a métodos y a composiciones para tratar formaciones subterráneas, y más particularmente a fluidos de tratamiento que tienen aditivos que modifican las características reológicas del fluido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Agentes poliméricos, tales como polímeros catiónicos, polímeros de poliacrilamida de alto peso molecular, polisacáridos, polímeros sintéticos, y los similares, han sido añadidos previamente a fluidos de tratamiento para obtener las propiedades deseadas para una variedad de tratamientos subterráneos. Dichos tratamientos incluyen, pero no se limitan a, perforaciones, tratamientos de estimulación (por ejemplo, tratamientos para fracturas, tratamientos impartidores de acidez, etc.), y operaciones de terminación (por ejemplo, cementación, tratamientos de control de arena como filtros de grava, etc.) . Como se usa en la presente, el término "tratamiento", o "tratar", se refiere a cualquier operación subterránea que usa un fluido conjuntamente con una función deseada y/o para un propósito deseado. El término "tratamiento", o "tratar", no implica cualquier acción particular en el fluido o cualquier componente particular de éste.

Los fluidos de tratamiento tradicionales pueden agruparse en dos clasificaciones. Dichas clasificaciones incluyen fluidos de tratamiento de base oleosa y fluidos de tratamiento de base acuosa. Aunque los fluidos de tratamiento de base oleosa pueden tener características de comportamiento superiores, los fluidos de tratamiento de base acuosa pueden ser más económicos de usar y dañan menos a la formación y al medio ambiente.

A menudo es importante considerar los parámetros reológicos de un fluido cuando se evalúa la utilidad del fluido de tratamiento para un propósito dado. Para uso como un fluido de tratamiento subterráneo, generalmente, un fluido deberá ser capaz de mantener una viscosidad adecuada para la operación deseada. Por ejemplo, un fluido de perforación, preferiblemente tiene una viscosidad suficiente para ser capaz de transportar detritos de perforación a la superficie sin ser tan viscoso como para interferir con la operación de perforación. De manera similar, un fluido de cementación preferiblemente tiene una viscosidad suficiente para prevenir la separación de componentes sólidos de cemento de los componentes líquidos por un tiempo suficiente para permitir al cemento fraguar. No obstante, la viscosidad del fluido creciente (por ejemplo, viscosidad de cemento, viscosidad de fluido de perforación, etc.) puede dar como resultado adherencia problemática de la columna de perforación y presiones de circulante crecientes que pueden contribuir a problemas de pérdidas de barro en la formación. Las partículas sólidas tales como varias arcillas se usan comúnmente como una manera de mantener suficiente viscosidad en dichos fluidos de tratamiento. Estas partículas sólidas pueden requerir agitación vigorosa en el fluido para alcanzar un estado totalmente activo y proporcionar un incremento en la viscosidad. Presiones de tiempo pueden demandar que los fluidos sean preparados rápidamente para embarque a la operación de perforación. Como un resultado, pueden tener lugar esfuerzo cortante inadecuado y sobre-tratamiento cuando se usan partículas sólidas. Adicionalmente, las partículas sólidas pueden afectar tanto la viscosidad del fluido como al punto de fluencia del mismo, el cual es una medida de la fuerza inicial requerida para causar que el liquido fluya.

Además de prevenir la separación de los componentes sólidos del cemento de los componentes líquidos tanto bajo condiciones estáticas como dinámicas, los fluidos de cementación deberán poseer una viscosidad suficientemente baja siempre bajo esfuerzo cortante (durante el bombeo) de modo que pudiera lograrse la colocación eficiente de dichos fluidos aún en la corona circular más estrecha, se pueden adelantar casos debido a la colocación de entubamientos muy excéntricos .

Fluidos de tratamiento acuosos que no contienen partículas sólidas pueden ofrecer muchas ventajas si pueden retener el comportamiento de un fluido de tratamiento de base oleosa mientras que mantengan los muchos beneficios de usar un fluido de tratamiento de base acuosa.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Esta invención concierne generalmente a métodos y a composiciones para tratar formaciones subterráneas, y más particularmente a fluidos de tratamiento que tengan aditivos que modifiquen las características reológicas del fluido.

De conformidad con un aspecto de la presente invención, se proporciona un método que comprende: proporcionar un fluido de tratamiento que comprenda un fluido acuoso y un aditivo polimérico asociativo, en donde el aditivo polimérico asociativo ya sea que (i) incrementa la viscosidad plástica (PV) del fluido de tratamiento en más de al menos 50% y en donde el aditivo polimérico asociativo incrementa el punto de fluencia en no más de aproximadamente 30% del incremento correspondiente en la viscosidad plástica (PV) en relación con un fluido de tratamiento sin el aditivo polimérico asociativo; y/o (ii) en donde el aditivo polimérico asociativo comprenda aminoplasto alcoxilado hidrofóbico; y colocar el fluido de tratamiento en al menos una porción de una formación subterránea.

En un aspecto, el método puede comprender proporcionar un fluido de tratamiento que comprenda un fluido acuoso y un aditivo polimérico asociativo, en donde el aditivo polimérico asociativo incrementa la PV del fluido de tratamiento en más de al menos 50% y en donde el aditivo polimérico asociativo incrementa el punto de fluencia en no más de aproximadamente 30% del incremento correspondiente en la PV con relación a un fluido de tratamiento sin el aditivo polimérico asociativo; y colocar el fluido de tratamiento en al menos una porción de una formación subterránea.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un método que comprende proporcionar un fluido de tratamiento que comprenda un fluido acuoso y un aditivo polimérico asociativo, en donde el aditivo polimérico asociativo comprende aminoplasto alcoxilado hidrofóbico; y colocar el fluido de tratamiento en al menos una porción de la formación subterránea .

En un aspecto adicional de la invención, se proporciona una composición que comprende: un fluido de base acuosa; un aditivo polimérico asociativo, el cual ya sea (i) incrementa la viscosidad plástica (PV) del fluido de tratamiento en más de al menos 50% y en donde el aditivo polimérico asociativo incrementa el punto de fluencia en no más de aproximadamente 30% del incremento correspondiente en la viscosidad plástica (PV) en relación a un fluido de tratamiento sin el aditivo polimérico asociativo; y/o (ii) en donde el aditivo polimérico asociativo comprende aminoplasto alcoxilado hidrofóbico; y al menos un compuesto que comprenda un aditivo seleccionado del grupo que consiste de: unas partículas consolidantes, un cemento, unos detritos de perforación, una sal, o una combinación de los mismos.

En otro aspecto, la presente invención proporciona composiciones que comprenden un fluido de base acuosa; un aditivo polimérico asociativo que comprende un aminoplasto alcoxilado hidrofóbico; y al menos un compuesto que comprenda un aditivo seleccionado del grupo que consiste de: unas partículas consolidantes, un cemento, unos detritos de perforación, una sal, o una combinación de los mismos.

Los aspectos y ventajas de la presente invención serán obvios para los expertos en la materia, Aunque los expertos en la materia pueden hacer numerosos cambios, dichos cambios están en el alcance de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA Esta figura ilustra ciertos aspectos de algunas de las modalidades de la presente invención.

La Figura 1, muestra la composición química de polímeros de HASE que poseen hidrófobos de n-alquilo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Esta invención concierne generalmente a métodos y a composiciones para tratar formaciones subterráneas, y más particularmente a fluidos de tratamiento que tengan aditivos que modifiquen las características reológicas del fluido.

Aunque los métodos y fluidos de la presente invención tienen muchas ventajas, solamente algunas serán discutidas en la presente. Una de las muchas ventajas potenciales de los métodos y composiciones de la presente invención es que pueden tener características de suspensión mejoradas debido a la formulación de una red polimérica asociativa. Por ejemplo, la adición de un aditivo polimérico asociativo puede incrementar la viscosidad del fluido de tratamiento sin un incremento correspondiente en el punto de fluencia del fluido. Ejemplos de fluidos de tratamiento útiles conjuntamente con la presente invención, pueden incluir: fluidos de perforación, fluidos de perforaciones productivas, cementos, fluidos de fracturación, fluidos espaciadores entre diferentes tipos de fluidos (cemento y fluido de perforación, por ejemplo) , fluidos consolidantes viscosos para operaciones de pozos en suspensión, fluidos de barrido de alta viscosidad para ayudar al transporte de detritos, y para otras varias tareas que requieren fluidos viscosos. El incremento en la viscosidad del fluido puede ayudar en la suspensión de partículas en el fluido (por ejemplo, partículas consolidantes en un fluido de fracturación o sólidos de cementación en una composición de cemento) . En una modalidad, un fluido de la presente invención puede demostrar una viscosidad creciente sin un incremento correspondiente en el punto de fluencia, y el fluido puede exhibir la viscosidad creciente sin la necesidad de aditivos sólidos, tales como agentes de volumen o arcillas organofílicas.

Para los propósitos de describir los fluidos de tratamiento de la presente invención, es útil describir ciertas propiedades reológicas que incluyen el punto de fluencia ("YP"), viscosidad de bajo esfuerzo cortante, viscosidad plástica ("PV") , la densidad circulante equivalente ("ECD") , y el punto de fluidez obtenido a partir del modelo reológico de Bingham-Plastic cuando se extrapoló a una velocidad de esfuerzo cortante cero. Puede ser calculado usando lecturas a velocidades de esfuerzos cortante a 300 revoluciones por minuto ("rpm") y 600 rpm sobre un reómetro de campo oleoso estándar. De manera similar, la resistencia a la fluencia, o tau cero, es la resistencia que debe ser aplicada a un material para que comience a fluir (o fluencia) , y puede ser calculado comúnmente a partir de lecturas de reómetro medidas a velocidades de 3 , 6 , 100 , 200 , 300 y 600 rpm. La extrapolación para determinar el punto de fluidez puede efectuarse aplicando un ajuste de mínimos cuadrados o ajuste de curva al modelo reológico de Herschel-Bulkley. Un medio más conveniente de estimar el punto de fluidez es calculando el punto de fluencia a bajo esfuerzo cortante ("LSYP") mediante la misma fórmula mostrada posteriormente en la Ecuación 2 , aún cuando las lecturas a 6 rpm y 3 rpm se sustituyeron por las lecturas a 600 - y 300 -rpm, respectivamente. PV representa la viscosidad de un fluido cuando se extrapoló a velocidad de esfuerzo cortante infinito y puede también ser mencionada como Pinf - La PV e YP se calcularon mediante el grupo de ecuaciones siguientes: PV= (lectura a 600 rpm) - (lectura a 300 rpm) (Ecuación 1 ) YP = (lectura a 300 rpm) - PV (Ecuación 2 ) El ECD es la densidad de circulante efectivo ejercida por un fluido contra la formación o entubamiento tomando en cuenta el caudal y la caída de presión en la corona circular en el punto arriba del que está siendo considerado. Una PV alta puede incrementar el ECD debido a una mayor caída de presión en la corona circular causada por fricción del fluido interno.

Estas propiedades reológicas pueden ser medidas usando procedimientos de pruebas estándares y equipo de prueba estándar conocidos por los expertos en la materia. Por ejemplo, propiedades como viscosidad plástica, expresada en centipoises, viscosidad a bajo esfuerzo cortante expresada en lecturas de dial, punto de fluencia y LSYP expresadas en kg/m2 (lb/100 pie2> , y concentración de gel expresada en kg/m2 (lbs/100 pie2) , pueden determinarse mediante la ANSI /API RP 10B: Recommended Practice for Field Testing Oil based Drilling Fluids", usando un viscosímetro activado por motor de 115 voltios, tal como un modelo FANN 35-A V-G Metro, el cual es incorporado íntegramente a la presente como referencia. Las velocidades rotacionales representan velocidades estándares a las cuales pueden ser tomadas las lecturas. Las velocidades rotacionales actuales pueden variar ligeramente y pueden ser corregidas usando factores de corrección, si es necesario.

Los fluidos de tratamiento de la presente invención comprenden un fluido de base acuosa y un aditivo polimérico asociativo. En algunas modalidades, el aditivo polimérico asociativo puede comprender monómeros residuales de la producción del aditivo polimérico asociativo. Una red polimérica asociativa puede formarse por la asociación y reticulación délas moléculas de los polímeros del aditivo polimérico asociativo en el fluido acuoso. Opcionalmente, los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden comprender componentes adicionales.

Los fluidos de base acuosa usados en modalidades de los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden ser agua potable, agua salada (por ejemplo, agua que contenga una o más sales disueltas en ella) , salmuera (por ejemplo agua salada saturada) , agua de mar, y cualquier combinación de las mismas. Las salmueras pueden contener sustancialmente cualquiera de las sales adecuadas, incluyendo, pero no necesariamente limitándose a, sales basadas en metales, tales como calcio, magnesio, sodio, potasio, cesio, zinc, aluminio, y litio. Las sales pueden contener sustancialmente cualquiera de los aniones, con aniones preferidos que sean aniones menos costosos incluyendo, pero no necesariamente limitándose a cloruros, bromuros, formiatos, acetatos, y nitratos. La selección de salmuera puede alterar las propiedades asociativas del aditivo polimérico asociativo en el fluido de tratamiento. Un experto en la materia con el beneficio de esta descripción, reconocerá el tipo de salmuera y la concentración de iones necesaria en una aplicación particular de la presente invención dependiendo de, entre otros factores, los otros componentes de los fluidos de tratamiento, de las propiedades asociativas deseadas de dichos fluidos, y los similares. Generalmente, el fluido acuoso puede ser de cualquier origen, a condición de que no contenga un exceso de compuestos que puedan afectar adversamente a otros componentes en el fluido de tratamiento. El fluido de base acuosa puede estar presente en modalidades de fluidos de tratamiento de la presente invención en una cantidad en el intervalo de aproximadamente 5% a aproximadamente 99% en peso del fluido de tratamiento. En ciertas modalidades, el fluido base puede estar presente en los fluidos de tratamiento de la presente invención en una cantidad en el intervalo de aproximadamente 10% a aproximadamente 90% en peso del fluido de tratamiento.

El fluido de tratamiento de la presente invención también comprende un aditivo polimérico asociativo. Como se usa en la presente, un "aditivo polimérico asociativo" se refiere a un polímero soluble en agua modificado hidrofóbicamente capaz de interactuar en una solución acuosa consigo mismo y con otras especies para formar una red asociativa. El aditivo polimérico asociativo puede comprender generalmente una estructura polimérica soluble en agua acoplada a al menos un segmento hidrofóbico. En ciertas modalidades, el polímero asociativo puede ser uno lineal o ramificado. En algunos casos, estructuras poliméricas lineales pueden tener mejores propiedades asociativas puesto que pueden ser capaces de plegarse hacia adelante y hacia tras con menos impedimento estérico. Una red asociativa formada por interacción de las moléculas del aditivo polimérico asociado en una solución acuosa puede actuar para modificar las propiedades reológicas del fluido de tratamiento. Por ejemplo, la adición de un aditivo polimérico asociativo puede incrementar la viscosidad del fluido de tratamiento sin un incremento correspondiente en el punto de fluencia del fluido. Una modificación tal puede ser usada para hacer un fluido más estrechamente modelado usando un modelo de fluido Newtoniano o un modelo de la ley de Power.

El aditivo polimérico asociativo de la presente invención deberá ser añadido al fluido de base acuosa en una cantidad suficiente para formar redes poliméricas asociativas deseadas en el fluido de tratamiento. En ciertas modalidades, el aditivo polimérico asociativo puede estar presente en la cantidad en el intervalo de aproximadamente 0.01% a aproximadamente 15% en peso del fluido de tratamiento. En ciertas modalidades, el aditivo polimérico asociativo puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 4% en peso del fluido de tratamiento. Un experto en la materia, con el beneficio de esta descripción, reconocerá la cantidad necesaria de aditivo polimérico asociativo a incluir en una aplicación particular de la presente invención dependiendo de, entre otros factores, los otros componentes de los fluidos de tratamiento, las propiedades deseadas de la red polimérica asociativa en los fluidos de tratamiento, y los similares.

En una modalidad, el aditivo polimérico asociativo puede tener un peso molecular en el intervalo desde aproximadamente 10,000 a aproximadamente 10,000,000. En algunas modalidades, el intervalo de peso molecular varia desde aproximadamente 500,000 a aproximadamente 1,500,000. En algunas modalidades, este peso molecular puede variar entre moléculas individuales del aditivo polimérico asociativo en el fluido de tratamiento (por ejemplo, puede estar presente en un fluido de tratamiento un intervalo de pesos moleculares) . Un experto en la materia con el beneficio de esta descripción reconocerá el tamaño apropiado para una aplicación dada.

Generalmente, los aditivos poliméricos asociativos adecuados comprenden polímeros de aminoplasto alcoxilado hidrofóbico tales como uretanos etoxilados modificados hidrofóbicamente (HEUR) o emulsiones esponjables de álcali modificado hidrofóbicamente (HASE) , tales como aminoplastos etoxilados y polietilenglicol sustituido con un aminoplasto.

Un ejemplo de una constitución química de un polímero de HASE adecuado con un hidrófobo de n-alquilo se muestra en la Figura 1.

El polímero de aminoplasto alcoxilado hidrofóbico puede ser generalmente no iónico y puede comprender un segmento hidrofóbico conectado a un aminoplasto a través de un grupo funcional de acoplamiento. La estructura polimérica soluble en agua generalmente comprende un aminoplasto. El aminoplasto puede comprender opcionalmente grupos funcionales adicionales. Como se usa en la presente, un aminoplasto se refiere a una resina termofraguable de clase de etapa A y se basa en el producto de reacción de una amina con un aldehido y/o los acétales relacionados que contienen aminas o amidas. Un monómero aminoplasto puede comprender un grupo amino que puede ser enlazado a al menos un grupo funcional alquilol o éter o éster alquilólico. Los grupos funcionales pueden impartir reactividad al monómero de aminoplasto, que le permite participar en reacciones adicionales para formar un polímero de aminoplasto alcoxilado hidrofóbico. La unidad esquelética del aminoplasto puede comprender la estructura del aminoplasto menos un grupo desplazable enlazado al alquileno del alquilol o éster o éter alquilólico del aminoplasto, independientemente de si cualquiera de los grupos desplazables son removidos del aminoplasto.

En algunas modalidades, la unidad esquelética del aminoplasto puede comprender al menos dos grupos amino. La unidad esquelética del aminoplasto puede participar en una reacción de condensación que puede generar un polímero de peso molecular moderado a bajo, un polímero altamente reticulado por homopolimerización o copolimerización, o una modificación de la unidad esquelética del aminoplasto para proporcionar grupos funcionales adicionales o remover algunos grupos funcionales. En algunas modalidades, el aminoplasto puede ser polimerizado para formar una estructura central de aminoplasto con grupos funcionales adicionales, opcionales fijados al polímero de aminoplasto.

En algunas modalidades, el polímero de aminoplasto alcoxilado hidrofóbico comprende uno o más segmentos hidrofóbicos . Como se usa en la presente un segmento hidrofóbico puede referirse a una porción del aditivo polimérico asociativo que tenga al menos un hidrófobo. En una modalidad, el hidrófobo puede comprender desde 1 a 24 átomos de carbono y puede incluir grupos o compuestos aromáticos y/o alifáticos saturados o insaturados (incluyendo grupos o compuestos alifáticos lineales, cíclicos, y ramificados). Los hidrófobos adecuados pueden incluir, pero no limitarse a alquilo lineal o ramificado, alquenilo, cicloalquilo, arilo, alcarilo, hidrocarburos aralquilo, y alquilo halo-sustituido, cicloalquilo, arilo, alquilarilo, acriloilo, hidrocarburos arilalquilo, y mezclas de los mismos. Aunque no se desea limitarse por la teoría, se cree que los segmentos hidrofóbicos forman asociaciones vía por ejemplo, reticulación física, fuerzas de van der Waals, y/o interacciones electrostáticas entre sí o con componentes adicionales en el fluido de tratamiento.

En algunas modalidades, el segmento hidrofóbico puede ser conectado a la estructura central polimérica soluble en agua mediante un grupo funcional de acoplamiento. Los grupos funcionales de acoplamiento del aditivo polimérico asociativo pueden proporcionar la reactividad y sitios de enlace para enlazar químicamente la estructura central polimérica soluble en agua al segmento hidrofóbico. El grupo funcional de acoplamiento puede comprender generalmente cualquier grupo funcional capaz de formar un enlace entre la estructura central polimérica soluble en agua y un hidrófobo. El grupo funcional de acoplamiento puede incluir, pero no limitarse a, un grupo tal como hidroxilo, un carboxilo, un éter, un éster, un sulfhidrilo, y un isocianato, o combinaciones de los mismos. Otros ejemplos del grupo funcional de acoplamiento puede incluir, pero no limitarse a, un grupo amino, un grupo etilénico insaturado, un grupo epóxido, un grupo ácido carboxílico, un grupo éster carboxílico, un grupo haluro de ácido carboxilico, un grupo amida, un grupo fosfato, un grupo sulfonato, un grupo haluro de sulfonilo, un grupo silano orgánico, un grupo acetileno, un grupo fenol, un grupo carbonato cíclico, un grupo isocianato, y un grupo carbodiimida .

En algunas modalidades, el número de segmentos hidrofóbicos por molécula de aditivo polimérico asociativo deberá ser suficientes para generar interacciones intermoleculares en una solución acuosa para formar una red polimérica asociativa. En una modalidad, el aditivo polimérico asociativo puede comprender generalmente al menos 0.25 a aproximadamente 25 segmentos hidrofóbicos por molécula. En algunas modalidades, el aditivo polimérico asociado puede comprender desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 10 segmentos hidrofóbicos por molécula. El número de segmentos hidrofóbicos por molécula de aditivo polimérico asociativo puede ser alterado mediante variaciones en las concentraciones de reactantes durante la fabricación del aditivo polimérico asociativo.

En algunas modalidades, los segmentos hidrofóbicos sobre el aditivo polimérico asociativo pueden comprender desde aproximadamente 5% a aproximadamente 50% en peso de la molécula polimérica asociativa. En otra modalidad, la porción hidrófoba del aditivo polimérico asociativo puede comprender desde aproximadamente 10% a aproximadamente 40% en peso de la molécula de polímero asociativo total. Como se indicó anteriormente, la fracción en peso de la porción hidrófoba de la molécula deberá ser suficiente para generar las interacciones intermoleculares deseadas entre las moléculas el polímero asociativo en una solución acuosa.

El aditivo polimérico asociativo que puede ser usado para formar las redes poliméricas asociativas de la presente invención pueden ser sintetizadas por incorporación de segmentos hidrofóbicos en una estructura central polimérica soluble en agua usando cualquier método adecuado. Métodos adecuados incluyen polimerización por crecimiento de cadena, polimerización por crecimiento de etapas, y mecanismos de postpolimerización para polímeros que se encuentran de manera natural y polímeros que fueron elaborados por polimerización por crecimiento de etapas o de cadena. Ejemplos específicos pueden incluir, pero no limitarse a: hacer reaccionar hidrófobos con un reactante polimérico soluble en agua que contiene grupos de acoplamiento o precursores de grupos de acoplamiento correspondientes para formar el aditivo polimérico asociativo; hacer reaccionar monómeros de condensación y/o pre polímeros junto con un precursor de grupo de acoplamiento para formar polímeros de condensación, en donde uno de los reactantes proporciona el contenido de hidrófobo requerido sobre el aditivo polimérico asociativo final; y hacer reaccionar pre polímeros y/o monómeros insaturados olefínicamente por polimerización por adición, en donde al menos uno de los reactantes contiene el contenido de hidrófobo requerido para el aditivo polimérico asociativo final. En la mayoría de los casos, ésta no es una modificación postpolimerización. Por consiguiente, la modificación hidrofóbica es incorporada en la estructura polimérica como sus formas. Sin embargo, en algunos casos, esta modificación puede ser efectuada postpolimerización, por ejemplo, mediante una reacción de modificación adecuada. Pueden permanecer en el polímero monómeros residuales.

El grado de modificación reológica atribuible al aditivo polimérico asociativo puede depender de una variedad de factores, incluyendo, pero no limitándose al grado de modificación hidrofóbica sobre el aditivo polimérico asociativo, la microestructura del aditivo polimérico asociativo, y la concentración del aditivo polimérico asociativo en el fluido de tratamiento. En ciertas modalidades, las interacciones interpoliméricas pueden volverse más prominentes a bajas concentraciones poliméricas y alta densidad de segmento hidrofóbico a lo largo de la estructura central polimérica soluble en agua. En dichas modalidades, puede formarse una conformación globular, compacta, dando origen a microdominios hidrofóbicos , organizados en la red con propiedades similares a micelas. En otras modalidades, interacciones interpoliméricas pueden ser más prominentes, usualmente a proporciones de hidrófobo/estructura central polimérica soluble en agua más bajas y a concentraciones de aditivo polimérico asociativo más altas. Una concentración alta de aditivo polimérico asociativo puede conducir a sobreposición de cadena y a aglomeraciones hidrofóbicas que incrementan la viscosidad del fluido de tratamiento mediante la formación de una red polimérica asociativa. Un experto en la materia, con el beneficio de esta descripción, reconocerá las condiciones necesarias para obtener las asociaciones inter e intrapoliméricas apropiadas para formar las redes de polímero asociativo de la presente invención.

En algunas modalidades, el aditivo polimérico asociativo puede ser usado para cambiar las propiedades reológicas de un fluido de tratamiento. En algunas modalidades, el aditivo polimérico asociativo puede incrementar la viscosidad del fluido de tratamiento, medido por la PV, sin un incremento correspondiente en el punto de fluencia del fluido. En algunas modalidades, el aditivo polimérico asociativo puede incrementar la PV del fluido de tratamiento aunque limitando el incremento en el punto de fluencia en no más de aproximadamente 30% del incremento correspondiente en la PV. En algunas modalidades, el aditivo polimérico asociativo puede incrementar la PV del fluido de tratamiento en al menos 50%. Por ejemplo, si el aditivo polimérico asociativo incrementa la PV del fluido de tratamiento en 100%, luego el punto de fluencia incrementaría en no más de 30%. Como un ejemplo alternativo, si el aditivo polimérico asociativo incrementa la PV del fluido de tratamiento en 300%, entonces el punto de fluencia incrementaría en no más de 90%. En otra modalidad, el aditivo polimérico asociativo puede incrementar la PV del fluido de tratamiento mientras limita el incremento en el punto de fluencia en no más de aproximadamente 20% del incremento correspondiente en la PV.

Aunque no se pretende estar limitados por la teoría, se cree que las redes de polímero asociativo que se forman debido al aditivo polimérico asociativo pueden ayudar a prevenir el sedimento de partículas en el fluido de tratamiento cuando el fluido está en reposo. Se cree que los enlaces asociativos que se forman cuando el fluido está en reposo pueden prevenir la sedimentación de partículas, y por consiguiente, la formación de agua libre en el fluido de tratamiento. La prevención de agua libre debida a la formación de la red de polímero asociativo puede tener lugar sin un incremento significativo en el punto de fluencia del fluido de tratamiento. Por ejemplo, un fluido de tratamiento que contiene un cemento puede demostrar una reducción en la formación de agua libre cuando la solución no está fluyendo; incrementar potencialmente las propiedades finales di cemento una vez que éste ha fraguado. En una modalidad, el fluido de tratamiento puede demostrar al menos una reducción de 30% en agua libre, o alternativamente un 40% de reducción en agua libre, dependiendo de la cantidad de aditivo polimérico asociativo incluido en el fluido de tratamiento.

En los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden incluirse aditivos adicionales según se desee para una aplicación particular, incluyendo pero no limitándose a, tensoactivos , agentes de puenteo, polioles, agentes de control de pérdida de fluido, agentes ajustadores de pH, reguladores de pH, estabilizadores de esquisto, combinaciones de los mismos, y los similares. Por ejemplo, pueden incluirse polioles en un fluido de tratamiento y pueden mejorar la estabilidad térmica. Además, puede ser incluida en el fluido de tratamiento una variedad de aditivos adicionales adecuados para uso en la operación seleccionada según lo juzgue apropiado un experto en la materia, con el beneficio de esta descripción.

En algunas modalidades, los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden tener estabilidad térmica creciente cuando están en la presencia de salmuera versus agua. En ciertas modalidades, el incremento en la estabilidad térmica puede atribuirse a la minimización del ataque hidrolitico debido a agua libre decreciente en el fluido de tratamiento. En otras modalidades, se cree que el incremento en la estabilidad térmica en fluidos de base acuosa puede ser debido a que cambia el contacto del medio acuoso con la estructura central de las cadenas poliméricas, por ejemplo, facilitando la protección del enlace acetal (por ejemplo, enlace 1, 4- glucosidico) de la estructura central. Se piensa que el enlace acetal generalmente está desprotegido en polímeros no modificados no asociados.

En algunas modalidades, pueden usarse tensoactivos para facilitar la formación de las asociaciones. Se cree que los grupos hidrofóbicos de los polímeros que forman la red pueden incorporarse en micelas tensoactivas , las cuales pueden actuar como un tipo de reticulador. En ciertas modalidades, tensoactivos adecuados pueden ser un tensoctivo no viscoelástico . Los tensoactivos adecuados pueden ser aniónicos, no iónicos, catiónicos, o anfóteros. Pueden usarse también tensoactivos poliméricos. Líquidos acuosos que contienen los tensoactivos pueden responder a esfuerzo cortante con un comportamiento Newtoniano o viscoelástico . Se prefieren tensoactivos aniónicos con comportamiento reológico Newtoniano. Ejemplos de tensoactivos aniónicos adecuados incluyen, pero no se limitan a sulfato de decilo, lauril sulfato de sodio, sulfonato de alfa olefina, sulfatos de alquil éter, sulfonatos de alquilo, sulfonatos de alcano, sales de ácidos grasos, sales de ácido arilsulfónico, y combinaciones de los mismos. Ejemplos de tensoactivos catiónicos adecuados incluyen, pero no se limitan a, cloruro de trimetilcocoamonio, cloruro de trimetil-sebo-amonio, cloruro de trimetildicocoamonio, bis (2- hidroxietil ) -sebo amina, bis (2- hidroxietil ) erucilamina , bis (2-hidroxietil) coco-amina, cloruro de cetilpiridinio, y combinaciones de los mismos. Preferiblemente, el tensoactivo seleccionado deberá mostrar comportamiento viscoelástico o Newtoniano cuando esté presente en agua por si mismo en concentraciones de menos de 20%.

En ciertas modalidades diferentes, el tensoactivo puede ser un tensoactivo viscoelástico. Los tensoactivos viscoelásticos usados en la presente invención pueden comprender cualquier tensoactivo viscoelástico conocido en 1 mTeria, cualquier derivado o combinación de éstos. El término "derivado" es definido en la presente como cualquier compuesto que es elaborado a partir de uno de los compuestos enlistados, por ejemplo, remplazando un átomo en uno de los compuestos enlistados con oro átomo o grupo de átomos, ionizando uno de los compuestos enlistados, o creando una sal de uno de los compuestos enlistados. Estos tensoactivos viscoelásticos pueden ser de naturaleza catiónica, aniónica, no iónica, o anfótera. Los tensoactivos viscoelásticos pueden comprender numerosos compuestos diferentes,, incluyendo sulfonatos de éster metílico (por ejemplo, como se describe en la Solicitudes de Patentes U.S. Números 11/058,660, 11/058,475, 11/058,612, y 11/058,611, presentadas el 15 de Febrero de 2005, cuyas descripciones relevantes se incorporan a la presente como referencia) , queratina hidrolizada (por ejemplo, como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 6,547,871, cuya descripción relevante se incorpora a la presente como referencia) , sulfosuccinatos , tauratos, óxidos de amina, amidas etoxiladas, ácidos grasos alcoxilados, alcoholes alcoxilados (por ejemplo, alcohol laurílico etoxilado, nonil fenol etoxilado) , aminas grasas etoxiladas, aminas alquílicas etoxiladas (por ejemplo, etoxilato de cocoalquilamina ) , betaínas, betaínas modificadas, alquilamido betaínas (por ejemplo, cocoamidopropil betaína), compuestos de amonio cuaternario (por ejemplo, cloruro de trimetil-sebo-amonio, cloruro de trimetilcocoamonio) , derivados y combinaciones de los mismos. El término "derivado" se define en la presente para incluir cualquier compuesto que es elaborado a partir de uno de los compuestos enlistados, por ejemplo por remplazo de un átomo en el compuesto enlistado con otro átomo o grupo de átomos, redistribuyendo dos o más átomos en el compuesto enlistado, ionizando los compuestos enlistados, o creando una sal del compuesto enlistado.

Los tensoactivos viscoelásticos adecuados pueden comprender mezclas de varios compuestos diferentes, incluyendo, pero no limitándose a mezclas de una sal de amonio de un sulfato de éter alquilico, un tensoactivo de cococamidopropil betaina, un tensoactivo de óxido de cococamidopropil dimetilamina, cloruro de sodio, y agua; mezclas de una sal de amonio de un tensoactivo de sulfato de éter alquilico, un tensoactivo de cocoamidopropil hidroxisultaina, un tensoactivo de óxido de cocoamidopropil dimetilamina, cloruro de sodio, y agua; mezclas de un tensoactivo de sulfato de éter alcohólico etoxilado, un tensoactivo de alquil- o alquen-amidopropil betaina, y un tensoactivo de óxido de alquil- o alquen- dimetilamina; soluciones acuosas de un tensoactivo de sulfonato alfa-olefinico y un tensoactivo de betaina; y combinaciones de los mismos. Ejemplos de mezclas adecuadas de un tensoactivo de sulfato de éter alcohólico etoxilado, un tensoactivo de alquil- o alquen- amidopropil betaina, y un tensoactivo de óxido de alquil- o alquen-dimetilamina se describen en la Patente de los Estados Unidos No. 6,063,738, cuya descripción relevante se incorpora a la presente como referencia. Ejemplos de soluciones acuosas adecuadas de un tensoactivo de sulfonato alfa-olefínico y un tensoactivo de betaina se describen en la Patente de los Estados Unidos No 5,879,699, cuya descripción relevante se incorpora a la presente como referencia. Los tensoactivos viscoelásticos adecuados también pueden comprender sistemas de tensoactivos "catiónicos" , los cuales comprenden tensoactivos cargados opuestamente emparejados que actúan como iones contrarios entre si y pueden formar micelas con forma de gusanos. Ejemplos de dichos sistemas de tensoactivos catiónicos incluyen, pero no se limitan a sistemas de oleato de sodio, cloruro de (NaO)/octil trimetil amonio (C8TAC) , cloruro de estearil trimetilamonio, sistemas de sal sódica del ácido (C18TAC) /caprilico (NaCap) , y sistemas de tosilato de cetil trimetilamonio (CTAT ) /dodecilbencensulfonato de sodio (SDBS).

Ejemplos de tensoactivos viscoelásticos adecuados disponibles comercialmente para uso en la presente invención pueden incluir, pero no limitarse a, Mirataina BET-0 30™ (un tensoactivo de oleamidopropil betaina disponible de Rhodia Inc., Cranbury, New Jersey), Aromox APA-T (tensoactivo de óxido de amina disponible de Akzo Nobel Chemicals, Chicago, Illinois) , Ethoquad 0/12 PG™ (un tensoactivo cuaternario de etoxilato de amina grasa cuaternaria disponible de Akzo Nobel Chemicals, Chicago, Illinois) , Ethomeen T/12™ (un tensoactivo de etoxilato de amina grasa disponible de Akzo Nobel Chemicals, Chicago, Illinois) , Ethomeen S/12™ (un tensoactivo de etoxilato de amina grasa disponible de Akzo Nobel Chemicals, Chicago, Illinois), y Rawoteric RM TEG™ (un tensoactivo anfótero dihidroxietil betaina de sebo disponible de Degussa Corp. , Persippany, New Jersey) . Donde se usa el tensoactivo puede ser incluido en el fluido de tratamiento en una cantidad de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 20% en peso del fluido de tratamiento. Deberá observarse que si se usa demasiado tensoactivo, que la formación de núcelas en el fluido puede impactar negativamente al fluido total. Estructuras representativas de tensoactivos adecuados para uso en la presente invención se muestran en la Figura 1.

Los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden comprender opcionalmente un regulador de pH. El regulador de pH puede ser incluido en los fluidos de tratamiento de la presente invención para mantener el pH en un intervalo deseado, ínter alia, para mejorar la estabilidad del fluido de tratamiento. Ejemplos de reguladores de pH adecuados incluyen, pero no se limitan a, carbonato de sodio, carbonato de potasio, bicarbonato de sodio, bicarbonato de potasio, diacetato de sodio o potasio, fosfato de sodio o potasio, bifosfato de sodio o potasio, fosfato dihidrogenado de sodio o de potasio, borato de sodio, diacetato de sodio o amonio, óxido de magnesio, ácido sulfámico, y los similares. El regulador de pH puede estar presente en un fluido de tratamiento de la presente invención en una cantidad suficiente para mantener el pH del fluido de tratamiento en un nivel deseado. Un experto en la materia, con el beneficio de esta descripción, reconocerá el regulador de pH apropiado y la cantidad de regulador de pH a usar para una aplicación seleccionada .

Opcionalmente, los fluidos de tratamiento de la presente invención adicionalmente pueden incluir compuestos ajustadores de pH para ajustar el pH del fluido de tratamiento, inter alia, a un pH deseado para la operación deseada. Los compuestos ajustadores de pH adecuados incluyen cualquier compuesto ajustador de pH que no reaccione adversamente con los otros componentes del fluido de tratamiento. Ejemplos de compuestos ajustadores de pH adecuados incluyen, pero no se limitan a, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, carbonato de sodio, carbonato de potasio, ácido fumárico, ácido fórmico, ácido acético, anhídrido acético, ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico, ácido cítrico, ácido fluoroborhídrico, ácido poliaspártico, polisuccinimida, diacetato de amonio, diacetato de sodio, y ácido sulfámico. El compuesto ajustador de pH adecuado y la cantidad del mismo pueden depender de las características y condiciones de la formación, y de otros factores conocidos por los expertos en la materia con el beneficio de eta descripción.

Los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden comprender estabilizadores de esquisto. Ejemplos de estabilizadores de esquisto adecuados incluye, pero no se limitan a, alcoholes de cadena larga, polioles, inhibidores de aminas, silicato de sodio o potasio, poliacrilamidas hidrolizadas parcialmente, polialquenglicoles, tensoactivos aniónicos, soluciones de sal que contenga, por ejemplo, cloruro de sodio, cloruro de potasio, o cloruro de amonio, oligómeros y polímeros catiónicos, por ejemplo, poli (cloruro de dimetildialquilamonio) , poli ( acrilamida ) y poli (acrilamida) catiónica y poli (metacrilato de dimetilaminometilo) catiónico. Generalmente, introducir el fluido que contiene el estabilizador de esquisto en la porción comprende presionar el fluido en la porosidad de la porción de la formación subterránea de modo que el estabilizador de esquisto actúe para estabilizar al menos parcialmente la porción de la formación, por ejemplo, por reducción de la propensión del esquisto presente en la formación subterránea a esponjarse o migrar.

Opcionalmente, los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden comprender polioles para ayudar a adelgazar o espesar el fluido de tratamiento dependiendo de las propiedades deseadas. Los polioles adecuados son aquellos alcoholes alifáticos que contienen dos o más grupos hidroxi . Se prefiere que el poliol sea al menos parcialmente miscible en agua. Ejemplos de polioles adecuados que se pueden usar en los fluidos de tratamiento de base acuosa de esta invención incluyen, pero no se limitan a, dioles solubles en agua como etilenglicoles , propilenglicoles , polietileglicoles , polipropilenglicoles, dietilenglicoles, trietilenglicoles , dipropilenglicoles, y tripropilenglicoles, combinaciones de estos glicoles, sus derivados, y productos de reacción formados haciendo reaccionar óxido de etileno y propileno o polietilenglicoles y propilenglicoles con compuestos con hidrógeno base activo (por ejemplo, polialcoholes , ácidos policarboxilicos , poliaminas, o polifenoles ) . Generalmente, se pensó que los poliglicoles de etileno son miscibles en agua en pesos moleculares al menos tan altos como 20,000. Los poliglicoles de propileno, aunque dan eficiencia de trituración ligeramente mejor que los etilenglicoles, se pensó que son miscibles en agua hasta pesos moleculares de solamente aproximadamente 1,000. Otros glicoles posiblemente contemplados incluyen neopentil glicol, pentadioles, butanodioles , y dioles insaturados como butinodioles y butenodioles . Además de los dioles, pueden usarse el triol, glicerol, y derivados tales como etileno o aductos de óxido de propileno. Otros polioles superiores pueden incluir pentaeritritol . Otra clase de polihidroxi alcoholes contemplados son los alcoholes de azúcar. Los alcoholes de azúcar son obtenidos por reducción de carbohidratos y difieren grandemente de los polioles anteriormente mencionados. También son adecuadas combinaciones y derivados de estos.

La selección del poliol a ser usado es muy dependiente de la densidad deseada del fluido. Otros factores a considerar incluyen la conductividad térmica. Para fluidos de densidad más alta (por ejemplo, 12,591 g/lt (10.5 ppg) o más alta) , puede preferirse un poliol de densidad más alta, por ejemplo, puede ser deseable en algunos casos triet ilenglicol o glicerol. Para aplicaciones de densidad más baja, puede usarse etilen o propilen glicol. En algunos casos, puede ser necesaria más sal para ponderar adecuadamente el fluido a la densidad deseada. En ciertas modalidades, la cantidad de poliol que deberá usarse puede ser desde aproximadamente 40% a aproximadamente 99% en volumen del fluido de tratamiento.

Los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden comprender agentes de puenteo. Preferiblemente, cuando se usan, los agentes de puenteo son ya sea no degradables, autodegradantes o degradables en una solución de limpieza adecuada (por ejemplo, un solvente común, agua, una solución ácida, etc.) . Ejemplos de agentes de puenteo adecuados para uso en los métodos de la presente invención incluyen, pero no necesariamente se limitan a, citrato de magnesio, citrato de calcio, succinato de calcio, maleato de calcio, tartrato de calcio, tartrato de magnesio, citrato de bismuto, carbonato de calcio, cloruro de sodio y otras sales, y los hidratos de las mismas. Ejemplos de agentes de puenteo degradables pueden incluir, pero no necesariamente limitarse a, agentes de puenteo que comprenden materiales degradables tales como polímeros degradables. Ejemplos específicos de polímeros degradables adecuados incluyen, pero no se limitan necesariamente a, polisacáridos tales como dextranos o celulosas; quitinas; quitosanos; proteínas; ortoésteres; poliésteres alifáticos, poli (lactidas) , poli (glicolidas) ; poli ( e-caprolactonas ) ; poli (hidroxibutiratos) ; poli (anhídridos); policarbonatos alifáticos; poli (ortoésteres ) ; poli (aminoácidos ) ; poli (óxidos de etileno) ; y polifosfazenos . También son adecuados combinaciones y derivados de éstos. Un producto en partículas de- peso ligero disponibles comercialmente adecuado es un producto conocido como "BIO VERT" fabricado por Halliburton Energy Services, Inc. de Duncan, Oklahoma . BIO VERT es un material polimérico que comprende 90 a 100% de polilactida y que tiene una gravedad especifica de aproximadamente 1.25.

Cuando se selecciona un agente de puenteo particular para uso, deberá tenerse conciencia del comportamiento de ese agente de puenteo en el intervalo de temperatura de la aplicación. Los agentes de puenteo utilizados pueden estar generalmente presentes en las composiciones del fluido de perforación en una cantidad en el intervalo desde aproximadamente 1% a aproximadamente 40% en peso de éstos, más preferiblemente desde aproximadamente 5% a aproximadamente 25%. Generalmente, los agentes de puenteo pueden tener un tamaño de partícula en el intervalo desde aproximadamente 1 micrón a aproximadamente 600 micrones . Preferiblemente, el tamaño de partícula de puenteo está en el intervalo desde aproximadamente 1 a aproximadamente 200 micrones pero puede variar de formación a formación. El tamaño de partícula usado es determinado por el tamaño de la entrada de poro de la formación.

Los fluidos de tratamiento de la presente invención también pueden comprender agentes para el control de pérdida de fluido adecuados. Cualquier agente para pérdida de fluido que sea compatible con los fluidos de tratamiento de la presente invención es adecuado para uso en la misma. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, microgeles, almidones, polvo de sílice, burbujas de gas (espuma o fluido energizado) , ácido benzoico, jabones, resina en forma de partículas, modificadores de permeabilidad relativa, gel en forma de partículas degradable, diesel disperso en fluido, y otros fluidos inmisicibles . Otro ejemplo de un aditivo para el control de pérdida de fluido adecuado es uno que comprende un polímero degradable, tal como aquellos enlistados anteriormente. Si se incluye, un aditivo ara el control de pérdida de fluido deberá ser añadido a un fluido de tratamiento de la presente invención, en una cantidad necesaria para dar el control de pérdida de fluido deseado. En algunas modalidades, un aditivo de pérdida de fluido puede ser incluido en una cantidad de aproximadamente 6 a aproximadamente 2,400 g/1 (aproximadamente 5 a aproximadamente 2000 lb/Mgal) del fluido de tratamiento. En algunas modalidades, el aditivo de pérdida de fluido puede ser incluido en una cantidad desde aproximadamente 12 a aproximadamente 60 g/1 (10 a 50 lb/Mgal) del fluido de tratamiento. Para algunos aditivos líquidos como diesel, éstos pueden ser incluidos en una cantidad desde aproximadamente 0.01% a aproximadamente 20% en volumen; en algunas modalidades, éstos pueden ser incluidos en una cantidad desde aproximadamente 1.0% a aproximadamente 10% en volumen .

De conformidad con modalidades de la presente invención, los fluidos de tratamiento de la presente invención que comprenden un aditivo polimérico asociativo pueden ser usados en una variedad de aplicaciones adecuadas. A manera de ejemplo, los fluidos de tratamiento pueden ser usados en operaciones subterráneas, incluyendo, pero no limitándose a, operaciones de perforación, operaciones de perforación sub-equilibradas, operaciones de perforación sobre-equilibradas, operaciones acidificantes, operaciones de filtros de grava, operaciones de fracturación, operaciones de terminación, y operaciones de cementación. Entre otras cosas, los fluidos de tratamiento pueden ser usados en fluidos subterráneos como fluidos de perforación, fluidos de productividad, cementos, fluidos espaciadores entre diferentes tipos de fluidos (fluidos de perforación y cemento, por ejemplo) , comprimidos, fluidos de consolidación viscosos para suspender operaciones de pozos, fluidos de barrido de alta viscosidad para ayudar en el transporte de detritos, y los similares. Como una parte de estas operaciones, pueden añadirse componentes adicionales al fluido de tratamiento como será obvio para los expertos en la materia con el beneficio de esta descripción. Por ejemplo, pueden añadirse partículas consolidantes pueden al fluido de tratamiento como parte de un fluido de fracturación útil en una operación de fracturación. En otro ejemplo, puede añadirse cemento junto con ciertos sólidos a base de cemento al fluido de tratamiento para formar un fluido a base de cemento útil en una operación de cementación. Aún otro ejemplo, el fluido de tratamiento puede comprender detritos de perforación, incluyendo detritos de tamaño tanto macro como micro, cuando el fluido de tratamiento es usado conjuntamente con una operación de perforación (por ejemplo, como un fluido de perforación, un fluido de productividad, etc . ) .

En una modalidad, la presente invención proporciona un método que comprende: proporcionar un fluido de tratamiento que comprende un fluido de base acuosa y un aditivo polimérico asociativo, y colocar el fluido de tratamiento en una formación subterránea.

En una modalidad, la presente invención proporciona un método que comprende: proporcionar un fluido de perforación que comprende un fluido de base acuosa y un aditivo polimérico asociativo; y usar el fluido de perforación para perforar al menos una porción de un sondeo en una formación subterránea. Modalidades de la presente invención pueden incluir circular el fluido de perforación en un sondeo mientras se perfora.

En algunas modalidades, donde los fluidos de tratamiento de la presente invención son usados en una operación de fracturación, una porción de la formación subterránea puede ponerse en contacto con el fluido de tratamiento a fin de crear o mejorar una o más fracturas en ella, el fluido de tratamiento que comprende un aditivo polimérico asociativo. La formulación deseada del fluido de tratamiento deberá ser determinada para obtener la reologia deseada .

En otras modalidades, en donde se usan los fluidos de tratamiento de la presente invención en una operación de consolidación de fractura, una porción de la formación subterránea puede ser puesta en contacto con los fluidos de tratamiento a fin de crear o mejorar una o más fracturas en ella, los fluidos de tratamiento que comprenden un fluido de base acuosa, un aditivo polimérico asociativo y un material consolidante en forma de partículas (por ejemplo, grava) .

En otras modalidades, los fluidos de tratamiento de la presente invención pueden ser colocados en el sondeo como un comprimido ya sea antes de o después de la estabilización de partículas de la formación no consolidada en una sección de la formación subterránea penetrada por el sondeo. El volumen deseado de los fluidos de tratamiento de la presente invención en el sondeo se basa, entre otras cosas, en varias propiedades de la sección a ser tratada, tales como profundidad y volumen de la sección, asi como otras propiedades físicas del material en la sección. El fluido de tratamiento puede reducir la pérdida de fluido en la formación a partir de otros fluidos (por ejemplo, fluidos portadores o fluidos de terminación) que pueden ser introducidos en el sondeo subsecuentemente al fluido de tratamiento y reducir los problemas subsecuentes asociados con la fluencia de agua en el sondeo desde la formación subterránea .

En otra modalidad de la presente invención, los fluidos de tratamiento pueden ser colocados en la formación subterránea como un comprimido de viscosidad creciente durante una operación de perforación sub-equilibrada . Una operación de perforación sub-equilibrada puede ser mencionada por los expertos en el arte como una operación de perforación de presión controlada. Pueden experimentarse entradas de fluidos desde la formación durante una operación de perforación sub-equilibrada. Para combatir esto, se puede usar nitrógeno. Los fluidos de tratamiento pueden ser recuperados por bombeo de gas al interior de la formación para desplazar el comprimido afuera de la formación subterránea .

Otro ejemplo de un método de la presente invención comprende usar los fluidos de tratamiento antes de una operación de cementación. En una modalidad, un método tal puede comprender: proporcionar un fluido de tratamiento que comprende un fluido de base acuosa y un aditivo polimérico asociativo; introducir el fluido de tratamiento en una formación subterránea; permitir al fluido de tratamiento suspender y portar partículas desde el sondeo hasta la superficie de un sitio del pozo localizado en la parte superior de la formación subterránea; introducir una composición de cemento en la formación subterránea; y permitir al cemento fraguar en el sondeo. El cemento fraguado deberá tener una cohesión más hermética con la formación como un resultado.

Para facilitar una mejor comprensión de la presente invención se dan los siguientes ejemplos representativos de ciertos aspectos de algunas modalidades. De ninguna manera deberán leerse los siguientes ejemplos para limitar, o definir, el alcance de la invención.

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos se ofrecen con el propósito de demostrar las características de comportamiento de los fluidos de tratamiento de la presente invención. Estas pruebas se condujeron sustancialmente de conformidad con los métodos de prueba descritos en ANSI/API RP 13B-2: Recommended Practice For Field Testing Oil-based Drilling Fluids a menos que se determine de otro modo.

Se preparó un fluido de tratamiento por adición de 5% en peso de cemento de un aditivo polimérico asociativo que comprende un aminoplasto etoxilado hidrofóbico (OPTIFLO® L100 disponible de Southern Clay Products, Inc. of Austin, Texas) y 0.5% en peso de cemento de un aditivo de pérdida de fluido (Halad 344, disponible de Halliburton Energy Services, Inc. of Duncan, Oklahoma) a una lechada de cemento de 16 libras por galón (38.22% en peso de cemento (bwoc) en agua potable y 100% y 100% bwoc de cemento de clase H) . Para proporcionar resultados comparativos se probó también una lechada de cemento sin el aminoplasto etoxilado hidrofóbico. Los resultados se proporcionan en las Tablas 1 y 2.

Como se puede ver a partir de los resultados en las Tablas 1 y 2, la adición del aditivo polimérico asociativo incrementó la PV desde aproximadamente 56 cP a más de 500 cP mientras que el YP solamente cambió desde aproximadamente 6.6075 a aproximadamente 6.7032 kPa (aproximadamente 13.8 a aproximadamente 14.0 lb/100 pies2). La observación adicional del fluido durante la prueba mostró que el cemento sin el aditivo polimérico asociativo exhibió sedimentación mientras el cemento con el aditivo polimérico asociativo no lo hizo. Los resultados en las Tablas 1 y 2 también demuestran que el fluido modificado puede ser representado por un modelo reológico de la Ley de Power en vez del modelo del Plástico de Bingham más complejo.

EJEMPLO 2 Se condujo un segundo experimento usando un segundo aditivo polimérico asociativo (OPTIFLOc H370VF disponible de Southern Clay Products, Inc. de Austin, Texas) en una lechada de cemento de peso ligero. En este caso, se usaron 1437.9 g/1 (12 lb/galón) de cemento puro como el fluido base para comparación. El aditivo polimérico asociativo está enlistado como un aditivo modificador de la viscosidad de adelgazamiento de esfuerzo cortante. Se crearon cinco lechadas con concentraciones de aditivo polimérico asociativo que varían desde 0 a 3% en peso de cemento. La lista de componentes de las lechadas experimentales se muestra en la Tabla 3.

Las composiciones de lechadas se probaron entonces por sus propiedades reológicas usando ANSI/API RP 10B: Recommended Practice for Field Testing Oil-based Drilling Fluids . Además, las muestras se prepararon y dejaron reposar en frascos graduados por 2 horas. Se midió entonces el porcentaje de agua libre como la porción de agua en la parte superior del frasco en relación al volumen total del frasco. Las mediciones de las propiedades reológicas resultantes se muestran en la Tabla 4.

Como se puede ver en la Tabla 4 los resultados de la prueba de agua libre API estándar para las lechadas que contenían el aditivo polimérico asociativo demostraron una reducción en los porcentajes de agua libre aunque las lecturas del Fann a 6 RPM fueron inferiores a 10. Como reconocería un experto en la materia, estos resultados, estos resultados indican que lechadas preparadas con un aditivo polimérico asociativo demostraron un YP bajo, aunque aún fueron capaces de proporcionar extremadamente buena suspensión de partículas.

Por consiguiente, la presente invención está bien adaptada para alcanzar los fines y ventajas mencionadas así como también aquellas que sean inherentes a los mismos. Las modalidades particulares descritas anteriormente son solamente ilustrativas, ya que la presente invención puede ser modificada y practicada en diferentes pero equivalentes maneras obvias para los expertos en la materia que tengan el beneficio de lo expuesto en la presente. Además, no están previstas limitaciones a los detalles de construcción o diseño mostrados en la presente, diferentes a las descritas en las reivindicaciones siguientes. Por consiguiente, es evidente que las modalidades ilustrativas particulares descritas anteriormente pueden ser alteradas o modificadas y todas las variaciones se consideran en el alcance de la presente invención. Aunque las composiciones y métodos se describen en términos de "que comprenda", "que contenga", o "que incluya" varios componentes o etapas, las composiciones y métodos pueden también "consistir esencialmente de" o "consistir de" los varios componentes y etapas. Todos los números e intervalos descritos anteriormente pueden variar en alguna cantidad. Siempre que se describa un intervalo numérico con un limite inferior y un limite superior, cualquier número y cualquier intervalo incluido que caiga en el intervalo, son descritos específicamente. En particular, cada intervalo de valores (de la forma "desde aproximadamente a a aproximadamente b" , o equivalentemente, "desde aproximadamente a a b" , o equivalentemente "desde aproximadamente a-b") descrito en la presente se comprenderá que expone cada número e intervalo abarcado en el intervalo más amplio de valores. También, los términos en las reivindicaciones tienen su significado común obvio a menos que sea definido explícita y claramente se de otra manera por la patente. Además, los artículos indefinidos "un, una, uno" (antes de consonante) o "un, una, uno" (antes de vocal) como se usa en las reivindicaciones en la presente significan uno o más de un elemento que introduce. Si hay algún conflicto en los usos de una palabra o término en esta especificación y una o más patentes u otros documentos que pueden ser incorporados a la presente como referencia, las definiciones que sean consistentes con esta especificación deberán ser adoptadas .

Claims (14)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. - Un método caracterizado porque comprende: proporcionar un fluido de tratamiento que comprenda un fluido acuoso y un aditivo polimérico asociativo, en donde el aditivo polimérico asociativo ya sea (i) incrementa la viscosidad plástica (PV) del fluido de tratamiento en más de al menos 50% y en donde el aditivo polimérico asociativo incrementa el punto de fluencia en no más de aproximadamente 30% del incremento correspondiente en la viscosidad plástica (PV) en relación con un fluido de tratamiento sin el aditivo polimérico asociativo; y/o (ii) en donde el aditivo polimérico asociativo comprende aminoplasto alcoxilado hidrofóbico; y colocar el fluido de tratamiento en al menos una porción de una formación subterránea.

2. - Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aditivo polimérico asociativo comprende tanto (i) como (ii) .

3. - El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2 caracterizado porque el aditivo polimérico asociativo incrementa la viscosidad del fluido de tratamiento sin un incremento correspondiente en el punto de fluencia del fluido .

4. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fluido acuoso es seleccionado del grupo que consiste de agua potable, agua de salada, salmuera, agua de mar, y cualquier combinación de los mismos.

5. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el aditivo polimérico asociativo está presente en el fluido de tratamiento desde 0.01% a 15% en volumen del fluido de tratamiento .

6. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el aditivo polimérico asociativo comprende segmentos hidrofóbicos y porque los segmentos hidrofóbicos sobre el aditivo polimérico asociativo comprenden desde 5% a 50% en peso del polímero asociativo total.

7. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el aditivo polimérico asociativo comprende un polímero de aminoplastico alcoxilado hidrofóbico.

8. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el aditivo polimérico asociativo es seleccionado del grupo que consiste de un uretano etoxilado modificado hidrofobicamente, una emulsión esponjable de álcali modificado hidrofobicamente, y una combinación de los mismos.

9. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el fluido de tratamiento comprende adicionalmente un aditivo seleccionado del grupo que consiste de un tensoactivo, un agente de puenteo, un poliol, un agente para el control de pérdidas de fluido, un agente ajustador de pH, un regulador de pH, un estabilizador de esquisto, o una combinación de los mismos .

10. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el fluido de tratamiento es adecuado para uso como un fluido de perforación, un fluido de una perforación productiva, un cemento, un fluido de fracturación, un fluido espaciador, un fluido viscoso de consolidación, o un fluido de barrido de alta viscosidad.

11. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado adicionalmente porque comprende: proporcionar un cemento: combinar el cemento con el fluido de tratamiento, en donde el aditivo polimérico asociativo disminuye la formación de agua libre en al menos aproximadamente 30% en relación con un fluido de tratamiento que comprende un cemento sin el aditivo polimérico asociativo.

12. - Una composición caracterizada porque comprende : un fluido de base acuosa: un aditivo polimérico asociativo de conformidad con la reivindicación 1; y al menos un compuesto que comprenda un aditivo seleccionado del grupo que consiste de: un consolidante en forma de partículas, un cemento, unos detritos de perforación, una sal, o una combinación de los mismos .

13. - Una composición de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el aditivo polimérico asociativo comprende un aminoplasto alcoxilado hidrofóbico.

14. - Una composición de conformidad con la reivindicación 12 o 13 caracterizada porque el aditivo polimérico asociativo es de conformidad con una o más de las reivindicaciones 2 a 3, o 5 a 8, u 11.