MX2013008320A - Uintahite y su uso como suspensión para la perforación, terminación y reparación de pozos petroleros y de gas. - Google Patents

Abstract

Uintahite liquida es un producto que facilita su inducción a los pozos petroleros, siendo un viscosificante con más rapidez, que los existentes, su manejo es más eficiente, eliminando las pérdidas de producto en vez de utilizar la versión en polvo. Con una mayor dispersión, en los diversos tipos de lodos para la perforación, reparación y terminación de los pozos petroleros y de gas. Siendo un producto amigable con el medio ambiente.

Description

UINTAHITE Y SU USO COMO SUSPENSIÓN PARA LA PERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS PETROLEROS Y DE GAS DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la composición, método de preparación y aplicación de un producto de fluido, formulado con una mezcla de uintahite destacando las propiedades de alta pureza, resistente a presiones y temperaturas, el cual puede ser utilizado para la perforación, terminación y reparación de pozos petroleros.

ANTECEDENTES La presente invención se refiere a la composición, método de preparación y aplicación de un producto de fluido, formulado con una mezcla de uintahite de destacando las propiedades de alta pureza. Resistente a altas presiones y altas temperaturas, el cual puede ser utilizado para la perforación, terminación y reparación de pozos petroleros, y más específicamente para perforar, terminar y reparar la zona productora de los pozos costa afuera, terrestres y lacustres, productores de hidrocarburos (aceite crudo, gas y mezclas de aceite-gas y condensados. La invención, presenta la particularidad de reducir significativamente los daños a la permeabilidad de la formación productora solubles en agua para proporcionar las características de densidad, polímeros y aditivos especiales para proporcionar al producto las propiedades fisicoquímicas que todo fluido de perforación, terminación y reparación de pozos requiere para cumplir con sus funciones, y sobre todo proporcionar una resistencia térmica de 85°C hasta 233°C lubricando la formación productora. Una característica primordial de la presente invención es la composición que integra el fluido de perforación/terminación/reparación de pozos petroleros es incrementar la viscosidad y controlar las perdidas por filtración que no requieren de grandes tiempos, altas velocidades de corte ni calentamiento. Convirtiéndolo en un productor altamente amigable con el medio ambiente.

Específicamente la presente invención se relaciona a composiciones que contienen uintahite que es considerado como un asfalto, polipropilenglico, propilenglico, ácidos grasos del tall oil.

Para la perforación de un pozo petrolero es necesario el empleo; de un fluido (tradicionalmente conocido como lodo) el cual puede ser base agua, base aceite o un gas con el fin de llevar a cabo múltiples funciones. Este fluido debe, entre otras cosas, contrarrestar las presiones de los fluidos de perforación, enfriar y lubricar la barrena, acarrear los recortes perforados a la superficie para su separación y ser reciclado, previo acondicionamiento, para volver a introducirlo al pozo mismo.

Durante las operaciones de perforación se atraviesan diferentes formaciones (lutitas, arenas, lutitas arenosas, calizas, margas, lutitas cretosas.) antes de llegar a la formación que contiene los hidrocarburos que han de ser extraídos para su comercialización. Usualmente los yacimientos donde su ubican los hidrocarburos consisten de rocas carbonatadas, arenas y/o lutitas arenosas, las cuales en virtud de su permeabilidad pueden permitir que dichos hidrocarburos fluyan de una manera natural aprovechando las presiones existentes en los yacimientos o bien tratarse de yacimientos depresionados que requieren del empleo de técnicas de recuperación secundaria (bombeo neumático, bombeo mecánico, bombeo electro centrífugo.). Invariablemente, el flujo de los hidrocarburos a través del medio poroso dependerá mucho de que tanto las partículas insolubles de los fluidos de perforación tradicionales hayan invadido dichas zonas, provocando, entre otras causas, el taponamiento de los poros de la formación, y con esto la reducción de la producción de hidrocarburos. La permeabilidad es la facilidad con que los poros de la formación pueden permitir el libre flujo de un fluido a través de ellos, lo cual dependerá en gran medida de que tanto se encuentran comunicados los poros entre sí y de que no existan partículas extrañas a la formación que impidan o bloqueen el paso de los fluidos a través de él, a este proceso de invasión o bloqueo de los poros de la formación se le conoce tradicionalmente como daño a la formación productora, mismo que es causado por los fluidos utilizados durante las operaciones de perforación, terminación o reparación de pozos petroleros.

Los sólidos que contienen los fluidos de perforación tradicionales generalmente son sólidos insolubles en agua y en aceite, mismos que al estar perforando invaden la formación productora causando el taponamiento de los poros de la formación y reduciendo con esto su permeabilidad. La naturaleza química de estos sólidos (normalmente agentes densificantes como barita, ilmenita, galena, oxido de fierro.) evita que estos puedan ser disueltos mediante el tradicional tratamiento con HCI al 15% causando con esto un daño irreversible a la permeabilidad de la formación.

Para resolver los problemas de daño a la formación productora se han venido utilizando fluidos formulados a base de salmueras pesadas libres de sólidos, las cuales presentan la ventaja que no requieren de sólidos insolubles (como la barita, carbonato de calcio, óxido de hierro, galena.) para incrementar la densidad que los pozos de alta presión alta temperatura requieren para el control de las presiones de formación, este tipo de fluidos incrementa su densidad disolviendo sales o mezclas de sales (NaCI, KCI, CaCI2, CaBr2, ZnBr2, NaHC03, NaBr, KHC03, NaHC03, NH4CI, entre otras) en agua, de tal forma que no existen sólidos insolubles (en suspensión) que pudieran, durante la perforación de la zona productora, invadir la formación con el consecuente taponamiento y reducción de la permeabilidad y producción del pozo.

La uintahite polvo presenta diversos problemas al momento de verterse a los pozos petroleros, que este requiere de mezclarse adecuadamente con otro aditivo que permita su maniobrabilidad, adicionando el tiempo de preparación que este lleva para poder utilizarse inclusive en muchas de las ocasiones lleguen a quedar grumos u ojos de pescado lo cual dificulta o impide la función específica de proporcionar una mayor viscosidad de las salmueras.

Se pueden tomar como referencias de patentes ya existentes en el mercado en versiones sintético y líquido a base de agua como: La patente US20130008348 A1 detalla una composición de bituminoso peletizado y un método para la preparación del mismo. La composición se compone de: entre aproximadamente 30% a aproximadamente 40%o en peso de bituminoso; entre aproximadamente 15% a aproximadamente 30% en peso de compuesto de refuerzo; entre aproximadamente 35% a aproximadamente 45% en peso de compuesto endurecedor, y aproximadamente 0.05 % en peso de agua. El compuesto de refuerzo se compone de entre aproximadamente 10% a aproximadamente 20% en peso de las tejas de asfalto de tierra; entre aproximadamente 5% a aproximadamente 10% en peso de caucho vulcanizado; entre aproximadamente el 1 % a aproximadamente 2% en peso de uintahite, y hasta a aproximadamente 0,5% en peso de zeolita. Y el compuesto de refuerzo puede ser de tipo II cemento Portland.

La patente 5631313 proporciona una suspensión que se resiste a la sedimentación y es fácilmente vertible.

También es otro objeto de esta invención proporcionar un procedimiento para formar suspensiones líquidas estables que son resistentes a la sedimentación y son fácilmente vertibles.

De acuerdo con la presente invención se proporciona una suspensión líquida estable que comprende un aceite, una resina soluble en aceite y un material articulada soluble en aceite no seleccionado de entre el grupo que consiste en cal (óxido de calcio en sus diversas formas, tales como cal viva, cal hidratada, e hidráulicos cal), bicarbonato de sodio (NaHCO3), carbonato de sodio (Na2 CO3), disulfuro de molibdeno (MoS2), hidróxido de sodio (NaOH), grafito, zinc, estaño, quebracho, lignina, lignito, caustisized lignito, lignosulfonato, cromo lignosulfonato, naftalensulfonato, uintahite (gilsonite) y alcohol polivinílico.

Se proporciona también un método para formar una suspensión líquida estable que comprende la mezcla de los siguientes componentes: un aceite, una resina soluble en aceite y un material articulado soluble en aceite no seleccionado de entre el grupo que consiste en cal (calcio óxido en sus diferentes formas, tales como cal viva, cal apagada y cal hidráulica), bicarbonato de sodio (NaHCO3), carbonato de sodio (Na2 CO3), disulfuro de molibdeno MoS2, hidróxido dé sodio (NaOH), grafito, zinc, estaño, quebracho, lignina, lignito, caustisized : lignito, lignosulfonato, lignosulfonato de cromo, naftalensulfonato, uintahite (gilsoinitá), y alcohol polivinílico, de una manera que facilita la formación de una suspensión líquida estable.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La uintahite es asfalto natural destacado por sus propiedades de alta pureza, proporciona un control superior de pérdida de líquidos y la inhibición de las lutitas hidratables, reduce el torque y arrastr.e y establece un pozo más estable mientras se perforan lutitas y arcillas problemáticas.

El propilenglicol (nombre sistemático: propano-1 ,2-diol) es un compuesto orgánico (un alcohol, más precisamente un diol) incoloro, insípido e inodoro. Es un líquido aceitoso claro, higroscópico y miscible con agua, acetona, y cloroformo. Se obtiene por hidratación del óxido de propileno.

El polietilenglicol (PEG) es un poliéter ampliamente empleado en la industria. Su nombre generalmente aparece asociado a un número que hace referencia a la masa molecular del polímero u oligómero; por ejemplo, un PEG con n=80 poseerá una masa molecular media de unos 3500 Da, por lo que se llamará PEG 3500. Su estructura química puede representarse como HO-(CH2-CH2-p-;)n-H. Cada vez está siendo más usado como biomaterial debido a sus propiedades físico-químicas, es utilizado como fijador. Ácidos grasos derivados del Tall 0/7, es un líquido color amarillento, de olor característico, obtenido como subproducto en la fabricación de pasta de papel, a partir de coniferas, por el procedimiento Kraft, llamado también resina líquida, se obtiene partiendo de la lejía negra residual de la fabricación de la pasta de celulosa por procedimientos alcalinos y, más especialmente, por el procedimiento al sulfato. Es un líquido constituido esencialmente por una mezcla de ácidos grasos y de ácidos resínicos.

Para obtener la UINTAHITE liquida objeto de la presente invención se necesita que sus elementos presenten el siguiente grado de concentración: UINTAHITE de 80% al 100%, preferentemente 100%; ácidos grasos derivados de ra// o/7 del 80% al 99%, preferentemente 99%, Propilenglico de 80% al 100%, preferentemente 100%; Polipropilenglico de 70% al 100%, preferentemente 100%; La presente invención cuenta con un color negro, gravedad específica 1.08, punto de fluidez -20°C resistencia de temperatura de 233°C.

EJEMPLO 1. Método de obtención preferente de la presente invención: Se introducen: ácidos grasos derivados del Tall 0/7 al 99%+ Propilenglico al 100% + Polipropilenglico al 100%, en una mezcladora; una vez que se introducen dichos componentes se enciende dicha mezcladora y comienza la agitación a 1000 r.p.m., hasta ver que la integración de los componentes se observa una textura viscosa, posteriormente se añade la uintahite polvo, preferentemente a un 100%, adicionalmente el mezclador por agitación se incrementa a 2000 r.p.m., para asegurar que no quede ningún grumo u ojo de pescado, y se mantiene la agitación, para obtener la uintahite, la cual es una suspensión, viscosa en color negro, estable y manejable a temperatura ambiente para obtener finalmente la uintahite objeto de la presente invención.

La uintahite no experimentará la deshomogenización de los elementos cuando se encuentre en reposo o almacenaje, debido al sistema de mezclado por agitación, lo que en otros productos líquidos, sucede la separación de los elementos al estar en reposo. Haciendo una suspensión única, eliminando la sedimentación de los sólidos poliméricos puros Celulosa Polianiónica alta densidad, convirtiéndolo en un compuesto totalmente vertible. Esto permite un eficiente manejo para hacer mezclas rápidas y barridos sin necesidad de equipo de mezclador, para verterlo dentro del pozo petrolero.

EJEMPLO 2. Preparación de 1 litro de Uintahite La cantidad de los componentes que se utilizan para preparar 1 litro de la presente invención se detallan en la tabla 1.

Tabla 1. Cantidad de elementos utilizados en la preparación de 1 litro de la presente invención.

La presente invención comprende 40% de uintahite que en conjunto con el resto de los elementos que integran la formula proveen un estado líquido para salmueras en alta densidad, haciendo que no se degrade por bacterias comunes. Proveyendo una reología pseudoplastica no permitiendo desarrollar geles altos. Haciendo un producto fácil de manejar, incrementando el volumen de los fluidos facilitando su extracción, funcionando en cualquier tipo de salinidad y no requiere de biosidas.

EJEMPLO 3. Método de Aplicación de la invención Los fluidos que se emplean en la perforación de un pozo se administran mediante el llamado sistema de circulación y tratamiento de inyección. El sistema está compuesto por tanques intercomunicados entre sí que contienen mecanismos tales como: zaranda/s: dispositivo mecánico, primero en la línea de limpieza del fluido de perforación, que se emplea para separar los recortes del trépano u otros sólidos que se encuentren en el mismo en su retorno del pozo. El fluido pasa a través de uno o varios coladores vibratorios de distintas mallas o tamaño de orificios que separan los sólidos mayores; el desgasificador/es; desarenador/desarcillador. El fluido es bombeado tangencialmente por el interior de uno o varios ciclones, conos, dentro de los cuales la rotación del fluido provee una fuerza centrífuga suficiente para separar las partículas densas por efecto de su peso. El embudo de mezcla ó tolva que se emplea para agregar aditivos polvorientos o suspensiones al fluido de perforación y las bombas centrífugas y bombas a pistón (2 o 3): son las encargadas de recibir la inyección preparada o reacondicionada desde los tanques e impulsarla por dentro de la columna de perforación a través del pasaje o pasajes del trépano y devolverla a la superficie por el espacio anular resultante entre la columna de perforación y la pared del pozo, cargada con los recortes del trépano, y contaminada por los componentes de las formaciones atravesadas. Los fluidos de perforación; su diseño y composición se establecen de acuerdo a las características físico-químicas de las distintas capas a atravesar. Las cualidades del fluido seleccionado depende de la densidad, viscosidad, ph, filtrado, composición química, deben contribuir a cumplir con las distintas funciones del mismo, como enfriar y limpiar el trépano; acarrear los recortes que genere la acción del trépano, cuidado del ambiente.

EJEMPLO 4. Evaluación de la viscosidad de la uintahite.

En la tabla 2, se muestran la viscosidad que adquiere uintahite, por medio del análisis de Brookfield.

Tabla 2. se realiza por el método de Brookfield 6 12 30 60 2,000 1,500 900 600 Tabla 3. Se muestra las pruebas hechas de corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad, inflamabilidad, biológico infecciosas.

Tabla 3. Análisis realizados para demostrar los niveles mínimos máximos del compuesto.

PRUEBA CONDICIONES DE PRUEBA OBSERVACIONES Determinación de pH 7.8 pH(<2 y > 12.5 corrosivo) Negativo Corrosividad Velosidad de corrosión, mm/año NA Velosidad de corrosión, mm/año (> 6.35 corrosivo) Negativo A 25°C y l atmosfera se combina o plomeriza Negativo A 25°C y 1 atmosfera ( Residuo-Agua) de 5:1 Negativo A 25°C y 1 atmosfera (Residuo-Agua) de 5:3 Negativo A 25°C y 1 atmosfera (Residuo-Agua) de 5:5 Negativo A 25'C y l atmosfera (Residuo- HCI 1.0 N) de 5:1 Negativo A 25"C y l atmosfera (Residuo-HCI 1.0 N) de 5:3 Negativo A 25'C y 1 atmosfera (Residuo-HCI 1.0 N) de 5:5 Negativo A 25'C y latmosfera ( Residuo- NaOH 1.0 N) de 5:1 Negativo Reactividad A 25'C y l atmosfera ( Residuo- NaOH 1.0 N) de 5:3 Negativo A 25°C y l atmosfera (Residuo- NaOH 1.0 N) de 5:5 Negativo Gases , Vapores, o Humos en condiciones de pH 2.0 Negativo Gases , Vapores, o Humos en condiciones de pH 4.0 Negativo Gases , Vapores, o Humos en condiciones de pH 7.0 Negativo Gases , Vapores, o Humos en condiciones de pH 9.5 Negativo Gases , Vapores, o Humos en condiciones de pH 12.5 Negativo Es capas de producir radicales libres Negativo Explosividad CIE de explosividad= Al dinitrobenceno Negativo A 25° C y 1.03 Kg/cm2 de presión sufre reacción explosiva Negativo Toxicidad Excede los limites de las tablas 5,6y 7 de la norma Negativo En sin acuosa contiene > 24% alcohol en volumen Negativo Punto de inflamación, °C NA Si es liquido (punto de inflamación < 50° C, inflamable Negativo Inflamabilidad No es liq. Y provoca fuego por friccióri. Negativo No es liq. Y provoca fuego por absorción de humedad Negativo A 25' C y 1.03 g cm2 sufre cambios quim. Espontáneos Negativo Son gases u oxidantes estimulantesde combustión Negativo Contenido de bacterias coliformes totales/gr Ausentes Biológico Contenido de bacterias coliformes fecales/gr Ausentes infecciosas Riesgo biológico infeccioso Negativo Método de prueba: Cretib (NOM-052-ECOL/1993) Los datos mostrados en las diversas pruebas hechas, los resultados se muestran, ausentes, negativos y en algunos de los casos no aplica. Lo hace estar dentro de la norma.

Claims (22)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficiente mi invención, considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Uintahite caracterizada porque comprende uintahite de 35% al 50% relación p/v, del 50% a 100% de pureza; ácidos grasos derivados de tall oil de 1 % al 8% relación v/v, del 50% a 99% de pureza; propilenglico de 40% al 60% relación v/v, del 50% a 100% de pureza y polipropilenglico de 1 % al 8% relación v/v, del 50% a 100% de pureza.

2. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque comprende preferentemente uintahite a 40% relación p/v a 100% de pureza; ácidos grasos derivados de tall oil a 2% relación v/v, a 99% de pureza; propilenglico 53% relación v/v, a 100% de pureza; polipropilenglico 4% relación v/v a 100% de pureza.

3. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque comprende uintahite en 53% relación p/v.

4. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque comprende uintahite en 100% pureza.

5. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque comprende ácidos grasos derivados de tall oil en 2% relación v/v.

6. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque comprende ácidos grasos derivados de tall oil en 99% pureza.

7. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque comprende Propilenglico en 53% relación v/v.

8. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque comprende Propilenglico en 100% pureza.

9. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque comprende Polipropilenglico en 4% relación v/v.

10. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque comprende Polipropilenglico en 100% pureza.

1 1. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque tiene un punto de fluidez a -20°C.

12. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque tiene una resistencia de temperatura de 233°C;

13. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque tiene una gravedad específica (SG) de 1.08.

14. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque su viscosidad a 1 ,500 Cps a 12 rpm.

15. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque los resultados de su prueba de corrosividad, se encuentra dentro del rango normal.

16. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque los resultados de su prueba de reactividad, se encuentra dentro d l rango normal.

17. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque los resultados de su prueba de explosividad, se encuentra dentro del rango normal.

8. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque los resultados de su prueba de toxicidad, se encuentra dentro del rango normal.

19. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque los resultados de su prueba de inflamabilidad, se encuentra dentro del rango normal.

20. Uintahite, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque los resultados de su prueba de biológicas infecciosas, se encuentra dentro del rango normal.

21. Uintahite, de conformidad con las reivindicaciones 1 a 22, caracterizada porque se obtiene mediante la introducción de Propilenglico, ácidos grasos derivados del 7a// 0/7, Polipropilenglico, en una mezcladora; una vez que se introducen dichos componentes se enciende dicha mezcladora y comienza la agitación a 1000 r.p.m., hasta ver que la integración de los componentes se observa una textura viscosa, posteriormente se añade la Uintahite en polvo, adicionalmente el mezclador por agitación · se incrementa a 2000 r.p.m., para asegurar que no quede ningún grumo u ojo de pescado, y se mantiene la agitación, para obtener la uintahite, la cual es una suspensión, viscosa en color negro, estable y manejable a temperatura ambiente para obtener finalmente la hidroxietil celulosa no iónica.

22. Uso de la Uintahite, de conformidad con las reivindicaciones 1 a 20 como suspensión para la perforación, terminación y reparación de pozos petroleros y de gas