BR102013022750A2 - Composição de cimento não hidráulico e método para tratar um poço - Google Patents

Abstract

COMPOSIÇÃO DE CIMENTO NÃO HIDRÚLICA E MÉTODO PARA TRATAR UM POÇO. Composição de cimento não hidráulico, incluindo: (i) uma fase líquida não aquosa compreendendo um ou mais compostos orgânicos definida por: (a) ter pelo menos um grupo hidroxila sobre um átomo de carbono; (b) ser um líquido quando puro sob Condições Laboratoriais Padrão, e (c) ser pelo menos solúvel em água; (ii) um ou mais compostos de cloreto de magnésio, um cloreto de magnésio hidratado, e qualquer combinação dos mesmos; e qualquer combinação dos mesmos; (iii) óxido de magnésio; sendo que o um ou mais compostos orgânicos compreende pelo menos 40% em peso de quaisquer sólidos dissolvidos. Método para tratar um poço, incluindo as etapas de: (A) formar a composição de cimento não hidráulico; e (B) introduzir a composição de cimento não hidráulico no poço

Description

"COMPOSIÇÃO DE CIMENTO NÃO HIDRÁULICO E MÉTODO PARA TRATAR UM POÇO" Campo técnico A ' invenção pertence ao campo de produção de petróleo bruto ou gás natural procedente de formações subterrâneas. Mais especificamente, a invenção geralmente ; i refere-se a composições cimenticias Sorel de óxido de magnésio e de cloreto de magnésio e ja métodos para controlar a perda de fluido num poço.

Histórico da invenção Para produzir petróleo oü gás, perfura-se um poço numa formação subterrânea que seja um reservatório de petróleo ou gás.

Geralmente, os serviços realizados em pdços incluem uma ampla variedade de operações que podem ser conduzidas em poços de petróleo, gás, geotérmicos ou água, tais como perfuração, cimentação, completação e intervenção. Os serviços em poços são projetados para facilitar ou melhorar a produção de fluidos desejáveis, tais como petróleo ou gás de ou através de| uma formação subterrânea.

Recursos naturais, tais como gás, petróleo e água numa formação subterrânea são geralmente produzidos perfurando-se um poço até a formação sjubterrânea e ao mesmo circulando-se um fluido de perfuração no furo de poço. Concluida a circulação do fluido dei perfuração, uma coluna de tubos, por exemplo, de revestimento, é operada no furo de poço. O fluido de perfuração é então geralmente circulado para baixo pela pprte interna do tubo e para cima através do espaço anular, situado entre a parte externa do tubo e as paredes do fiuro. Em seguida, a cimentação primária é tipicamente conduzida com uma calda de cimento sendo colocada no espaço anular e deixada curar até atingir o estado da uma massa sólida (ou seja, bainha) para assim ligar a coluna de tubos às paredes do furo de poço e vedar o eslpaço anular. Os principais objetivos das operações de cimentação primária incluem isolamento da zona para evitar migração de fluidos para o espaço anular, apoio para o revestimento ou a coluna de revestimento e proteção da coluna de revestimento contra fluidos de formação corrosivos. Posteriormente, podem também ser conduzidas operações de cimentação secundária. Operações de cimentação secundária ou corretiva são conduzidas para reparar problemas ocorridos na cimentação primária ou para tratar condições que surgirem após construção do furo de poço. O petróleo ou gás na formação subterrânea pode ser produzido direcionando fluido para dentro do poço mediante o uso, por exemplo, de um gradiente de pressão existente entre a formação e o furo de poço, a força da gravidade, o deslocamento do fluido utilizando uma bomba ou a força de outro fluido injetado no poço ou num poço adjacente. A produção de fluido na formação pode ser aumentada fraturando-se hidraulicamente a formação. Ou seja, um fluido de fraturamento viscoso pode ser bombeado para baixo do revestimento até a formação, a uma taxa e pressão suficientes para formar fraturas que se estendam até a formação, provendo trajetos adicionais pelas quais o petróleo ou gás possam escoar até o poço.

Os fluidos utilizados na perfuração, completação ou manutenção de um furo de poço podem sofrer perdas na formação subterrânea durante a circulação dos fluidos no furo. Particularmente, os fluidos podem penetrar na formação subterrânea através de zonas depletadas, zonas de pressão relativamente baixa, zonas de circulação perdida com fraturas de ocorrência natural, zonas fracas com gradientes de fratura excedidos pela pressão hidrostática do fluido de perfuração, e assim por diante. 0 nível de perdas de fluido na formação pode variar de pequenos (por exemplo, inferior a 10 bbl/h) designados como perdas por infiltração a severos (por exemplo, superiores a 500 bbl/h) designados como perda completa. Como resultado, o serviço prestado por tal fluido é de obtenção mais difícil. Por exemplo, um fluido de perfuração pode se perder na formação, resultando numa circulação muito baixa do fluido no furo para permitir nova perfuração do furo. Também, uma composição de cimentação secundária ou selante pode se perder na formação, durante sua injeção no furo, jo que torna a operação secundária ineficaz para manter jo isolamento da formação.

Tratamentos de circulação perdida envolvendo vários materiais obturadores, tais como cascas de nozes, mica e celofane vem sendo utilizados para impedir ou reduzir a perda de fluidos dos furos de poço. As jdesvantagens de tais tratamentos incluem seu potencial de danos para as formações subterrâneas como resultado da incapacidade de remover os materiais obturadores e o desalojamento de tais materiais das zonas altamente permeáveis, das quais í recomeçam posteriormente as perdas de fluido.

Uma técnica para evitar problemas de circülação perdida é a de temporariamente obstruir espaços vazios ou zonas permeáveis com composições cimenticijas Sorel. As composições cimenticias Sorel tipicamepte compreendem óxido de magnésio, sal de cloreto de magnésio, e água, que, juntos formam, por exemplo, oxicloreto de magnésio hidratado. Os cimentos Sorel podem ser removidos, se desejado, com danos mínimos às zonas subterrâneas ou formações por dissolução em ácidos.

Porém, o uso de cimento Sorel é limitado Ijá que formações sensíveis à água, tais como as que contêm argila ou xisto intumescível, não podem ficar expostas a fluidos de serviço de furo à base de água, tais como a calda de cimento Sorel devido ao potencial de desmoronamento do material de formação dentro do furo. Consequentemente, esses poços são tipicamente perfuradbs com fluidos oleaginosos, tais como os fluidos de perfuração à base de óleo.

Além disso, os esforços de comercialização para essas composições cimenticias Sorel vem sendo prejudicados devido ao assentamento de cloreto de magnésio suspenso no fluido à base de óleo antes que atinjam o local do perfuração ou quando curam na área de perfuração antes do uso. Para que a composição de cimento Sorel cure, o óxido de magnésio, cloreto de magnésio e a água precisam ser combinados numa faixa especifica de peso ou razões molares. O assentamento de um dos componentes faz com que os reagentes estejam presentes em quantidades não estequiométricas, impedindo assim a cura apropriada da composição.

Seria desejável desenvolver composições cimentícias Sorel baseadas em fluidos portadores não aquosos, compatíveis com fluidos oleaginosos, que fossem estáveis no armazenamento sem assentamento do cloreto de magnésio, e que iniciassem a secagem quando expostos a um fluido aquoso no poço.

Sumário da invenção A presente invenção provê uma composição, de cimento não hidráulico que inclui: (i) uma fase líquida não aquosa compreendendo um ou mais compostos orgânicos caracterizada por: (a) ter pelo menos um grupo hidroxila sobre um átomo de carbono; (b) ser um líquido quando puro sob Condições. Laboratoriais Padrão, e (c) ser pelo menos solúvel em água; (ii) um ou mais compostos de cloreto de magnésio, selecionados do grupo consistindo de: cloreto de magnésio, um cloreto de magnésio hidratado, e qualquer combinação dos mesmos, solubilizados na fase líquida não aquosa; e (iii) óxido de magnésio; sendo que o um ou mais compostos orgânicos compreende pelo menos 40% em peso da fase líquida não aquosa excluindo-se o peso de quaisquer sólidos dissolvidos.

Além disso, a invenção provê um método para tratar um poço incluindo as etapas de: (A) formar' a composição de cimento não hidráulico; e (B) introduzir a composição de cimento não hidráulico no poço.

Esses e outros aspectos da invenção serão evidentes para o habilitado na técnica quando da leitura da descrição detalhada a seguir. Embora a presente invenção esteja sujeita a várias modificações e formas alternativas, suas concretizações especificas serão descritas em detalhes e mostradas a titulo de exemplo. Fica entendido, porém, que a intenção não é limitar a invenção nas formas especificas descritas, mas pelo contrário, a invenção pretende abranger todas as modificações e alternativas enquadradas no espirito e escopo da invenção, conforme citados nas reivindicações em anexo.

Descrição detalhada das concretizações atualmente preferidas e melhor forma de execução Definições e Usos Interpretação As palavras e termos aqui utilizados têm seu significado comum no campo do presente relatório, exceto na extensão explicita e claramente definida no presente relatório ou salvo se o contexto especifico exigir um significado diferente.

Se houver qualquer conflito quanto à utilização de uma palavra ou termo no presente relatório e em uma ou mais patentes ou outros documentos que possam ser incorporados por referência, deverão ser adotadas as definições que forem compatíveis com o presente relatório.

As palavras "compreendendo" "contendo j', "incluindo", "tendo" e todas suas variações gramaticais pretendem ter um significado não restritivo e aberto. For exemplo, uma composição compreendendo um componente não o impede de ter componentes adicionais, um aparelho compreendendo uma peça não o impede de ter peças adicionais, e um método compreendendo uma etapa não o impede de ter etapas adicionais. Quando esses termos forem usados, as composições, aparelhos, e métodos que "consistam essencialmente de" ou que "consistam de" componentes, peças e etapas específicos são especificamente incluídos e descritos.

Os artigos indefinidos "um/uma" significam um ou mais do componente, peça ou etapa que o artigo introduz.

Sempre que um valor numérico de grau ou medição com um limite mínimo e máximo for descrito, qualquer número e qualquer faixa que se enquadre na faixa também pretende ser especificamente descrito. Por exemploi, toda faixa de valores (na forma de "de a a b", ou "dê cerca de a a cerca de b" ou "de cerca de a a b", "de aproximadamente a a b" e quaisquer expressões similares, (onde "a" e "b" representam valores numéricos de grau oú medição) deve ficar entendida como estabelecendo todo número e faixa abrangidos na faixa mais ampla de valoresJ Reservatórios de Petróleo e Gás No contexto de fluido para perfuração de poço, "óleo" é entendido como se referindo a um líquido! oleaginoso, ao passo que "gás" é entendido como se referindo a um estado físico de uma substância (ao contrário de líquido). No contexto de produção de um poço, porém, "óleo" e "gás" são entendidos como se referindo ao petróleo bruto ou gás natural, respectivamente. Petróleo e gás são hidrocarbonetos de ocorrência natural em isertas formações subterrâneas. "Formação subterrânea" é um corpo de rjocha que possui características substancialmente distintas e que é suficientemente contínua para descrição, mapeamento e denominação por parte dos geólogos.

Uma formação subterrânea com porosidade ê permeabilidade suficientes para armazenar e transmitir fluidos é às vezes designada "reservatório". A grajnde maioria de rochas reservatório são rochas sedimentares, embora rochas ígneas e metamórficas altamentè fraturadas às vezes também contenham reservatórios substanciais.

Uma formação subterrânea contendo petróleo ou gás pode estar localizada debaixo do solo ou em leito marinho em alto mar. Os reservatórios de petróleo e gás estão tipicamente localizados na faixa de algumas centenas de pés (reservatórios superficiais) a alqlumas dezenas de milhares de pés (reservatórios ultraprofjundos) abaixo da superfície do solo ou leito marinho.

Termos relacionados a Poços Um "poço" inclui uma cabeça de poço e pelò menos um furo de poço desde a cabeça de poço penetranko na terra. ? "cabeça de poço" é o término da superfície de um furo de poço ou perfuração, cuja superfície pode estar em terra ou no fundo do mar. Uma "área de perfuração" é a localização geográfica de uma cabeça de poço. Pode incluir instalações relacionadas, tais como batería de tanque, separadores, estações compressoras, equipamentos de aquecimento ou outros, poços de fluido. Se em alto mar, área de perfuração pode incluir uma plataforma. "Furo de poço" refere-se ao buraco perfJrado, inclusive quaisquer porções revestidas ou não revestidas do poço ou quaisquer outros tubulares no poço. "Fuiro de sondagem" geralmente refere-se à parte interna do furo de poço, ou seja, a superfície rochosa ou parede que envolve o buraco perfurado.

Um furo de poço pode ser usado como um füro de poço para produção ou injeção. Um furo de poço para produção é utilizado para produzir hidrocarbonetos do reservatório. Um furo de poço para injeção é usado para injetar um fluido, por exemplo, água em estado líquido ou vapor, para direcionar óleo ou gás para um fjuro de poço de produção.

Conforme aqui utilizado,· introduzir "denjtro de um poço" significa introduzir pelo menos para dentro ou através da cabeça do poço. De acordo com várias técnicas conhecidas no estado da técnica, tubulares, equipamentos, ferramentas ou fluidos de poço podem ser direcionados desde a cabeça do poço para o interior dej qualquer porção desejada do furo de poço.

Conforme aqui utilizado, o termo "tubular" significa qualquer tipo de corpo na forma geral de um tubo. Exemplos de tubulares incluem, embora nãcj se restrinjam a tubo de perfuração, revestimento, coluna tubular, tubo condutor, e tubo de transporte. Os tubulcjres podem também ser usados para transportar fluidos tais como óleo, gás, água, metano liquefeito, ref rigerantjes, e fluidos aquecidos para dentro ou para fora dê uma formação subterrânea. Por exemplo, um tubular poçie ser colocado abaixo da superfície para transportar hidrocarbonetos ou água produzidos de uma formação subterrânea para outro local.

Conforme aqui utilizado, o termo "espaço anular" significa o espaço entre objetos geralmente cilíndricos, um dentro do outro. Os objetos cilíndricos podem ser concêntricos ou excêntricos. Sem limitação, um dos objetos pode ser um tubular e o outro objeto pode ser um conduto fechado. 0 conduto fechado pode ser um furo de poço ou furo de sondagem ou pode ser outro tubular. A seguir alguns exemplos não restritivos ilustram algumas situações nas quais pode existir um espaço anular. Em um furo revestido, o espaço entre a parte externa do revestimento e o furo de sondagem é um: espaço anular. Além disso, em um furo revestido pode haver um espaço anular entre a porção cilíndrica externai de um tubular, tal como uma coluna tubular interna do revestimento. Um espaço anular pode ser um espaço pelo qual um fluido pode escoar, ou pode ser preenchido com um material ou objeto que bloqueie o escoamento do fluido, tal como um elemento de enchimento/carga. Salvo se for claro no contexto de forma diferente, conforme aqui utilizado, o termo espaço anular é um espaço através do qual pode escoar um fluido. Conforme aqui utilizado, um "fluido para perfuração de poço" refere-se amplamente a qualquer fluido adaptado para ser introduzido num poço para qualquer finalidade. Um fluido para perfuração de poço pode ser, por exemplo, um fluido de perfuração, uma composição djs cimentação, um fluido de tratamento, ou um fluido espaçador. Se um fluido para perfuração de poço precisar sjer utilizado num volume relativamente pequeno, por exemplo, menor que cerca de 200 barris (cerca de 8.400 galões americanos ou cerca de 32 m3), ele é às vezes designado como lavagem, descarga, golfada, ou "pill" (quantidade mínima de fluido de perfuração).

Os fluidos de perfuração, também conhecidos como lamas de perfuração ou simplesmente "lamas" são tipicamente classificados de acordo com seu fluido base (ou seja, a fase continua). Um lama à base de água ("VBM" tem particulado sólido (ex: cortes) suspensos num liquido aquoso como fase continua. A água pode ser salmoura. Um fluido de perfuração à base de salmoura é uma lama à base de água na qual o componente aquoso é salmoura. Em alguns casos, o óleo pode ser emulsificado numa lama de perfuração à base de água. Uma lama á base de óleo ("OBM") possui particulado sólido suspenso em óleo como a fase continua. Em alguns casos, uma fase aquosa de água ou salmoura é emulsifiçada no óleo.

Conforme aqui utilizado, o termo "tratamento" refere-se a qualquer tratamento para alterar uma condição de uma porção de furo de poço ou de uma formação subterrânea adjacente; porém, a palavra "tratamento" não implica necessariamente em qualquer finalidade especifica de tratamento. Um tratamento geralmente envolve introduzir um fluido 'de perfuração de poço para o tratamento, situação em que pode ser designado como fluido de tratamento, dentro de um poço. Conforme aqui utilizado, um "fluido de tratamento" é um fluido utilizado num tratamento. A palavra "tratamento" no tjsrmo "fluido de tratamento" não implica necessariamente em nenhum tratamento ou ação especifica por parte do fluido.

Zona refere-se a um intervalo de rocha ao longo de um furo de poço diferenciado em relação a zonas na superfície e no fundo do poço baseadas no teor de hidrocarboneto ou em outras características, tais como permeabilidade, composição, perfurações, ou outra comunicação de fluido com o furo de poço, falhas ou fraturas. Uma zona de furo de poço que penetre uma zona contendo hidrocarboneto e que seja capaz de produzir hidrocarboneto é designada "zona de produção". Uma "zona de tratamento" refere-se a um intervalo dL rocha ao longo de um furo de poço dentro do qual um fluido de perfuração de poço é direcionado do furo de poço. Conforme aqui utilizado, "numa zona de tratamento" significa dentro e através da cabeça do poço e, adicionalmente, através do furo de poço e para dentro da zona de tratamento.

Conforme aqui utilizado, um fluido de fundo de poço é um fluido in situ num poço, que pode ser igual e funcionar como fluido de perfuração de poço no momento em que é introduzido, ou um fluido de perfuração de poço misturado com outro fluido de fundo de poço no qual as reações químicas estão ocorrendo ou tenham ocorrido num fundo de poço in situ.

Geralmente, quanto maior a profundidadd da formação, maior a temperatura e pressão estática da formação. Inicialmente, a pressão estática é igual à pressão inicial na formação antes da produção. Iniciada a produção, a pressão estática se aproxima da pressão média do reservatório.

Um "projeto" refere-se à estimativa ou medição de um ou mais parâmetros planejados ou esperados para um fluido de perfuração de poço específico ou estágio de prestação de serviço realizado em um poço. Por exemplo, um fluido pode ser projetado para ter componentes que ofereçam viscosidade mínima por pelo menos um tempo especificado sob condições de fundo de poço esperadas. Um serviço de perfuração de poço pode incluir parâmetros de projeto tais como volume de fluido a ser bombeado, tempo de bombeamento necessário para um tratamento, ou as condições de cisalhamento do bombeamento. O termo "temperatura de projeto" rdfere-se a uma estimativa ou medição da temperatura real no ambiente de fundo de poço no momento de um tratamento de poço. Ou seja, a temperatura de projeto leva em consideração não apenas a temperatura estática do fundo do poço ("BHST"), mas também o efeito da temperatura do fluido de perfuração de poço sobre a BHST durante o tratamento. A temperatura de projeto é às vezes designada como temperatura de circulação em fundo de poço ("BHCT"). Pelo fato de fluidos de tratamento poderem ser consideravelmente mais frios que a BHST, a diferença entre as duas temperaturas pode ser bastante grande. Finalmente, se deixada sem intervenção; uma formação subterrânea retornará à temperura BHST.

Estados Físicos e Fases Os estados físicos comuns de matéria incluem sólido, líquido e gasoso. Um sólido tem formato e volume fixos, um líquido tem volume fixo e se amolda ap formato de um recipiente, e um gás se dispersa e se amolda ao formato de um recipiente. As distinções entre estados físicos são baseadas nas diferenças em atrações irttermoleculares. Sólido é o estado no qual as atrações intermoleculares mantêm as moléculas em relações espaciais fixas. Líquido é o estado ? o qual as atrações intermoleculares mantêm as moléculas em proximidade (baixa: tendência à dispersão), embora não mantenha as moléculas em relações fixas. Gasoso é o estado em que as moléculas são comparativamente separadas e as atrações intermoleculares exercem um efeito relativamente pequeno sobre outros movimentos respectivos (alta tendência à dispersão). Conforme aqui utilizado, o termo "fase" é utilizado para se referir a uma substância contendo : uma composição química e estado físico distintos de uma fase adjacente de uma substância contendo uma composição química ou um estado físico diferente.

Conforme aqui utilizado, caso nenhum outro seja especificamente estabelecido, o estado físico ou fase de uma substância (ou mistura de substâncias) e de outras propriedades físicas são determinados a : uma temperatura de 77°F (25°C) e uma pressão de 1 atmosfera (Condições Laboratoriais Padrão) sem aplicação de cisalhamento. Partículas e Particulados Conforme aqui utilizado, "partícula" refere-se a um corpo i com massa finita e coesão suficiente para: ser considerada entidade, embora tenha dimensões relativamente pequenas. Uma partícula pode ter qualquer tamanho variando de escala molecular a macroscópica, dependendjo do contexto. Uma partícula pode estar em qualquer estado físico. Por exemplo, uma partícula de substância emj estado sólido pode ser tão pequena quanto algumas moléculas na escala de nanômetros até uma partícula grande na escala de alguns milímetros, tal como grãos de areia grandes. De forma similar, uma partícula de substância num estado sólido pode ser tão pequena quanto algumas moléculas na escala de nanômetros até um gota grande na escala de alguns milímetros. Uma partícula de substância em estado gasoso é um átomo simples ou molécula separada de outros átomos ou moléculas, de forma que as atrações intermoleculares tenham um efeito relativamente pequeno sobre seus respectivos movimentos.

Conforme aqui utilizado, os termos "particulado" ou "material particulado" refere-se a uma matéria na forma física de partículas distintas num estado sólido ou líquido (significando essa associação de alguns átomos ou moléculas). Conforme aqui utilizado, um particulado é um agrupamento de partículas com composição química similares e tamanho de partícula variando na faixa de cerca de 1 micrômetro (mícron) (por exemplo, argila microscópica ou partículas de lodo) atíé cerca de 15 milímetros (ex: grãos de areia grandes).

Um particulado pode ser composto de partículas sólidas ou líquidas. Conforme aqui utilizado, porém, salvo se o contexto exigir de outra forma, particulado refere-se a um particulado sólido. Obviamente, um particulado sólido é um particulado de partículas que estão no estado físico sólido, ou seja, os átomos, íons ou moléculas constituintes tem seu movimento relativo suficientemente restrito para resultar em um formato fixjo para cada uma das partículas.

Deve ficar entendido que os termos "partícula" e "particulado” inclui todos os formatos de partículas conhecidos, inclusive o formato arredondado, esférico, oblongo, elipsoidal, em forma de haste, fibra, poliédrico (tais como materiais cúbicos), etc., e sua|s misturas. Por exemplo, o termo "particulado" conforme aqui utilizado, pretende incluir partículas sólidas com o formato físico de plaquetas, lascas, flocos, fitas, hastes, tiras, esferóides, toróides, pelotas, comprimidos, ou qualquer outra forma física.

Um particulado tem uma distribuição jde tamanho de partícula ("PSD"). Conforme aqui utilizado, "o tamanho" de um particulado pode ser determinado atrjavés de métodos conhecidos no estado da técnica.

Uma forma de medir a distribuição de tamarího de partícula aproximado de um particulado sólido é! com peneiras classificadoras. Um material particulado sólido passará por alguma malha específica (ou seja, possuem um tamanho máximo; porções maiores não serão compatíveis com essa malha) mas ficarão retidos numa malha específica mais estreita (ou seja, possuem um tamanho mínimo; porções menores não passarão por esta malha). Esse tipo de descrição estabelece uma gama de tamanhos de partícula. Um " + " posicionado antes do tamanho da mjalha indica que as partículas são retidas pelo peneira, ao passo que um posicionado antes do tamanho da malha indica que as partículas passarão pela peneira. Por exemplo, -70/+140 significa que 90% ou mais das partículas terão tamanhos de malha entre os dois valores.

Materiais particulados são, às vezes, dèscritos por um tamanho de malha único, por exemplo, malha 100 padrão americano. Se não estabelecida de outra forma, uma referência a um tamanho de partícula único significa aproximadamente o ponto médio da. faixa de tamanho de partícula aceito industrialmente para o particulado. Dispersões Dispersão é um sistema no qual partículas de uma determinada substância de composição qúímica e estado físico são dispersadas em outra substância de composição química ou estado físico diferente. Além disso, as fases podem ser encaixadas. Se uma substância possui mais de uma fase, a fase mais externa é designaída como a fase continua da substância como um todo, independentemente do número de fases internas diferentes ou fasies encaixadas. Uma dispersão pode ser classificada de fofmas diferentes, inclusive, por exemplo, com base no tamanho da partícula dispersada, na uniformidade ou falta de .uniformidade da dispersão e, no caso de um fluido, se ocorre ou não a precipitação.

Uma dispersão é considerada heterogênea se as partículas dispersadas não forem dissolvidas e tiverem um tamanho maior que cerca de 1 nanômetro. (Para1 referência, o diâmetro de uma molécula de tolueno é de cerca de 1 nm). As dispersões heterogêneas podem ter gjás, líquido ou sólido como fase externa. Por exemplo, no! caso em que as partículas de fase dispersada forem líquidas numa fase externa, ou seja, for outro líquido, esse tipo de dispersão heterogênea é mais particularmente designado como emulsão. Uma fase sólida dispensada numa fase líquida contínua é designada como sol', suspensão ou pasta, parcialmente dependente do tamanho do particulado sólido dispersado. !

Uma dispersão é considerada homogênea se as partículas dispersadas forem dissolvidas em solução ou se as partículas tiverem um tamanho menor que cerca de 1 nanômetro. Mesmo que não dissolvida, lima dispersão é considerada homogênea se as partículas dispersadas tiverem um tamanho menor que cerca de 1 nanômetro. Dispersões heterogêneas podem ser também classificadas como base no tamanho de partícula dispersada.

Uma dispersão heterogênea é uma "suspensão" na qual as partículas dispersadas são maiores quê cerca de 50 micrômetros. Essas partículas podem ser visualizadas com i microscópio, ou se forem maiores quê cerca de 50 micrômetros (0,05 mm), a olho nu. | As partículas dispersadas de uma suspensão numa fase j líquida externa podem eventualmente se separar em repouso, por exemplo, assentam quando as partículas tiverem uma densidade maior do que a fase líquida. Suspensões com fase externa líquida são essencialmente instáveis do ponto de vista termodinâmico; porém, podem ser cineticamente estáveis por um longo período, dependendo da temperatura e outras condições.

Uma dispersão heterogênea é um "colóidje" no qual as partículas dispersadas variam em até cerca de 50 micrômetros (50.000 nanômetros) de tamanhcj. As partículas dispersadas de um colóide são tão pequenas que assentam de forma extremamente lenta, se é que assJntam. Em alguns casos, um colóide pode ser considerado mistura homogênea. Isso porque a distinção entre matéria "dissolvida" e "particulada" pode ser às vezes uma questão de abordagem teórica, que afeta caso seja ou não considerada homogênea ou heterogênea.

Uma solução é um tipo especial de mistura homogênea. Uma solução é considerada homogênea: (a) porque a relação de soluto para solvente é igual em toda a solução; e (b) porque o soluto jamais se separa da solüção, mesmo sob potente centrifugação, graças à atração] intermolecular entre o solvente e o soluto. Uma solução aquosa, por exemplo, água salgada, é uma solução homcjgênea na qual a água é o solvente e o sal é o soluto.

Pode-se também referir ao estado solvatádo, no qual um íon ou molécula de soluto é complexado por moléculas de solvente. Uma substância química que éj dissolvida em solução encontra-se num estado solvatiado. 0 estado solvatado é distinto de dissolução è solubilidade. Dissolução é um processo cinético e quantificada por sua taxa. A solubilidade quantifica a concentração do soluto na qual exista um equilíbrio dinâmico entre a taxa de dissolução e a taxa de precipitação do soluto. A dissolução e solubilidade podem ser dependentes de temperatura e pressão, e dependente de outros fatores, tais como salinidade ou pH de uma fase aquosa. Solubilidade Uma substância é considerada "solúvel" num líquido se pelo menos 10 gramas da substância puderem ser dissolvidos em um litro do liquido, quando testado a 77°F e 1 atmosfera de pressão por 2 horas, e considerada insolúvel se solúvel em menos de 1 grama por litro e "moderadamente solúvel" para valores cje solubilidade intermediários.

Conforme será apreciado pelo habilitado na técnica, a hidratabilidade, dispersibilidade ou solubilidade de uma substância em água pode ser dependente da salinidade, pH ou outras substâncias na água. Consequentemente, a salinidade, pH e escolha adicional da água podem ser modificados para facilitar a hidratabilidade, dispersibilidade, ou solubilidade de uma substância em solução aquosa. Quando não especificado, a hidratabilidade, dispersibilidade ou solubilidade de uma substância em água é determinada em água deionizada, a um pH neutro, e sem quaisquer outros aditivos.

Conforme aqui utilizado, o termo "polarT significa ter uma constante dielétrica maior que 30. O termo "relativamente polar" significa ter uma constante dielétrica maior que cerca de 2 e menor que cerca de 30. "Não polar" significa ter uma constante dielétrica menor que 2 .

Conforme aqui utilizado, "solvente mútuo" é uma substância quimica solúvel tanto em óleo como em água. Exemplo de solvente mútuo é o etileno çflicol monobutil éter, também conhecido como "EGMBE".

Fluidos Um fluido pode ser uma fase simples ou dispersão. Em geral, um fluido é uma substância amorfa que é ou tem uma fase continua de partículas menores que cerca de 1 micrômetro e que tende a escoar e a se moldar aos contornos de seu recipiente.

Exemplos de fluidos são os gases e os liquidos. Gás (no sentido de estado físico) refere-se a uma substância amorfa com alta tendência a se dispersar (em nível molecular) e uma compressibilidade relativamente alta. Líquido refere-se a uma substância amorjfa com pequena tendência a se dispersar (em nível molecular) e uma i incompressibilidade relativamente alta. A tendência à dispersão está relacionada a Forças Intermoleculares (também conhecidas como Forças de van der Waal) . (Uma massa contínua de um particulado, por exemplo, pó ou areia, pode tender a escoar como fluido; dependendo de muitos fatores, tais como distribuição | de tamanho de partícula, distribuição de formato de partícula, proporção e natureza de qualquer líquidoimolhante ou de outro revestimento superficial sobre asi partículas, e muitas outras variáveis. Entretanto, i conforme aqui utilizado, um fluido não se refere a umaj massa contínua de particulado, já que os tamanhos das partículas sólidas de uma massa de particulado são muito grándes para serem afetados apreciavelmente pela gamá de Forças Intermoleculares).

Conforme aqui utilizado, um fluido é umai substância que se comporta como fluido sob Condições Laboratoriais Padrão, ou seja, a 77°F (25°C) de temperatura e 1 atmosfera de pressão, e sob temperaturas e pressões mais altas geralmente ocorrem em formações subterrâneas sem aplicação de cisalharaento. !

Todo fluido possui inerentemente pelo jmenos uma fase contínua. Um fluido pode ter mais de uma fase. A fase contínua de um fluido de perfuração de póço é um líquido í ? sob Condições Laboratoriais Padrão. Ppr exemplo, um fluido de perfuração de poço pode estar |na forma de uma j suspensão (partículas sólidas dispersadas numa fase líquida), uma emulsão (partículas líquidas dispersadas em I outra fase líquida) ou uma espuma (uma fase gasosa dispersada numa fase líquida). !

Conforme aqui utilizado, fluido à base dè água significa que água ou solução aquosa é o material dbminante da fase contínua, ou seja, tem mais de 50% ejn peso da fase contínua da substância com base no peso combinado de água e de quaisquer outros líquidos contidojs na fase (por exemplo, excluindo o peso de qua[isquer sólidos dissolvidos).

Pelo contrário, "à base de óleo" significà que o óleo é o material dominante em peso da fase continua da substância, com base no peso combinado de óleo e de quaisquer outros líquidos na fase (por exemplo, excluindo o peso de quaisquer sólidos dissolvidos). Neste contexto, o óleo de um fluido à base de água pode ser qualquer óleo. Em geral, óleo é qualquer substância que é líquida sob Condições Laboratoriais Padrão, hidrofóbica e solúvel em solventes orgânicos. Os óleos possuem alto teor de carbono e hidrogênio, e são substâncias relativamente não polares. Essa definição geral inclui categorias tais como óleos petroquímicos, óleos vegetais e muitos solventes orgânicos. Todos os óleos podem ser encontrados em fontes orgânicas.

Conforme aqui utilizado, a "compatibillidade" de dois líquidos diferentes entre si ocorrje se, quando misturados, não houver separação ae fluido ou precipitação de sólidos.

Conforme aqui utilizado, fase líquidá "não aquosa" significa uma fase líquida que compreende menos de 5% de água em peso, com base no peso combinadoj com um ou mais líquidos na fase, excluindo o peso de quaisquer sólidos dissolvidos.

Composições cimentícias NO sentido mais geral do termo, "cimento" é um ligante, ou seja, uma substância que seca e que pode ligar-se a outros materiais. Conforme aqui utilizado, o termo "cimento" refere-se a cimento inorgânico (ao contrário de cimento orgânico e adesivos). Quando o cimento é misturado com água, ele começa curar e endurecer.

Conforme aqui utilizado, uma "composição cimentícia" é um material que inclui pelo menos um cimento inorgânico. Uma composição cimentícia pode também incluir aditivos. Uma composição cimentícia pode incluir água ou ser misturada com água. Dependendo do tipo de cimento, as proporções químicas, quando uma composição cimentícia é misturada com água, pode começar a curar formando um material sólido de fase única.

Um cimento pode ser caracterizado como Hidráulico e não hidráulico.

Os cimentos não hidráulicos (ex: gesso, cimentos Sorel) endurecem graças à hidratação, não sendo porém admissível água em excesso. O material curado deve ser mantido seco para manter a integridade e a resistência. Um cimento não hidráulico produz hidratos que não são resistentes à água. Se a proporção de água para um cimento não hidráulico for alta demais, a composiçãcj cimentícia não cura e não se converte em material endurecido.

Os cimentos hidráulicos (ex: cimento Porland) endurecem devido à hidratação, reações químicas que ocorrem independentemente do teor de água da mistura; podem endurecer mesmo debaixo da água ou quando constantemente expostos ao tempo úmido. A reação química que ocorre quando o pó de cimento seco é misturado com água produz hidratos com solubilidade extremamente baixa em água. Cimentação e Outros Usos para Composições Cimentícias É comum introduzir uma composição cimentjícia num espaço anular no furo do poço. Por exemplo, num furo revestido, a composição cimentícia é colocada na parte interna e deixada curar no espaço anular entre o fjuro de poço e o revestimento para estabilizar e fixar o revestimento no furo de poço. Após a cura, a composição cimentícia curada deve ter baixa permeabilidade. Consequentemente, petróleo ou gás pode ser produzido de fojrma controlada direcionando o fluxo de petróleo ou gás pelo revestimento e para dentro da cabeça do poço. As composições cimentícias podem também ser usadas, por exemplo, em operações de obturação de poços. As composições cimentícias podem também ser usadas para controlar a perda de fluido ou migração em zonas.

Durante o assentamento de uma composição cimentícia, é necessário que a composição cimentícia continue bombeável durante a introdução na formação subterrânea ou no poço e até que a composição esteja situada na porção da formação subterrânea ou no poço a ser cimentado. Após a composição cimenticia atingir a porção do poço a ser cimentada, a composição finalmente cura e seca. Uma composição cimenticia que engrossa muito rapidamente enquanto é bombeada pode danificar equipamentos de bombeamento ou entupir tubulações ou canos; por outro lado, uma composição cimenticia que cura e seca muito lentamente pode demandar tempo e aumento de custos devido ao tempo de espera para cura e secagem da composição cimenticia. Tempo de Bombeamento e Espessamento Conforme aqui utilizado, o termo "tempo ae bombeamento" é o tempo total necessário para bombear uma composição cimentante numa porção ou zona desejada do poço acompanhado por um fator de segurança.

Conforme aqui utilizado, o termo "tempo cie espessamento" refere-se ao tempo que demora para que uma composição cimenticia torne-se não bombeável a uma temperatura e pressão especificadas. A bombeabilidade de uma composição cimenticia está relacionada com a consistência da composição. A consistência de uma composição cimenticia é medida em unidades Bearden de consistência (Bc), uma unidade admensional sem fator de conversão direta para as unidades mais comuns de viscosidade. Conforme aqui utilizado, uma composição cimenticia torna-se não bombeável quando sua consistência atinge 70 Bc.

Conforme aqui utilizado, a consistência de uma composição cimenticia é medida de acordo com a Prática Recomendada ANSI/API 10B-2, como segue. A composição cimenticia é misturada e então colocada numa célula de teste de um consistômetro de Alta Temperatura, Alta Pressão (HTHP), tal como um Modelo Fann 275 ou um Modelo Chandler 8240. A composição cimenticia é testada no consistômetro HTHP na temperatura e pressão especificadas. As medições de consistência são coletadas continuamer.te até que a consistência da composição cimenticia ultrapasse 70 Bc.

Obviamente, o tempo de espessamento deve ser maior que o tempo de bombeamento para uma operação de cimentação.

Cura e Resistência à Compressão Conforme aqui utilizado, o termo "cura" pretende significar o processo de se tornar duro ou sólido através de cura. Dependendo da composição e das condições, pode levar de alguns minutos a 72 horas ou mais para que as composições cimenticias comecem inicialmente a curar. Uma amostra de composição cimenticia que Jeja pelo menos inicialmente curada, é apropriada para o ensaio destrutivo de resistência à compressão.

Resistência à compressão é definida como a capacidade de um material suportar forças de compressão axialmente direcionadas. A resistência à compressão que uma formação de cimento atinge é uma função tanto de tempo de cura como de temperatura. A resistência à compressão de uma composição cimenticia pode ser usada para indicar se a composição cimenticia curou. Conforme aqui utilizado, a composição cimenticia é considerada "inicialmente curada" quando tiver desenvolvido uma resistência à compressão de 50 psi utilizando um método não destrutivo de resistência à compressão. Conforme aqui utilizado, o "tempo de cura inicial" é a diferença de tempo entre o momento em que o cimento é misturado com água e o momento em que a composição cimenticia é inicialmente curada. Algumas composições cimenticias podem continuar a desenvolver uma resistência à compressão maior que 50 psi no decurso de vários dias. A resistência à compressão de certos tipos de composições cimenticias pode atingir mais de 10.000 psi .

A resistência à compressão é geralmente medida num momento especificado após a composição cimenticia ter sido misturada e sob condições de temperatura e pressão especificadas. Salvo citação em contrário, a cura e o tempo de cura inicial é determinado a uma temperatura de projeto e a uma pressão atmosférica de 3.000 psi. A resistência à compressão pode também jser medida num | momento e temperatura específicos após a composição cimentícia ter sido misturada, por exempjlo, na faixa de cerca de 24 a cerca de 72 horas, a uma) temperatura de projeto e 3.000 psi. De acordo com uma Prática Recomendada ANSI/API 10B-2, resistência àj compressão pode ser medida através de um método desjtrutivo ou não destrutivo. O método destrutivo testa mecanicamente á resistência de amostras de composição cimentícia em vários pontos do tempo, triturando as amostras num instrumento de ensaio de compressão. O método destrutivo é condpzido conforme a seguir descrito. A composição cimentíciá é misturada e então curada. A amostra de composição cimentícia curada é colocada num dispositivo de ensaio de resistência à compressão, tal como um dispositivo de ! ensaio Super L Universal modelo 602, da Tinius Olsen, Horsham, Pensilvânia, EUA. De acordo com o método destrutivo, a resistência à compressão é calculada como a força necessária para quebrar a amostra dividida pela menor área transversal em contáto com as placas de sustentação de carga do dispositivo de compressão. |A resistência à compressão real é reportada em unidades j de pressão, tal i como libra-força por polegada quadrada (psi) ou megapascals (MPa). 0 método não destrutivo mede continuamente uma resistência à compressão correlacionada d|e uma amostra de composição cimentícia(durante todo o período de ensaio, utilizando um dispositivo sônico não destrutivo tal como o Analisador Ultrassônico de Cimento (UCA) da Fann Instruments em Houston, TX. Conforme acfui utilizado, a "resistência à compressão" de uma composição cimentícia é medida utilizando um Analisador Ultrassônico de Cimento conforme a seguir descrito. A composição cimentícia é misturada. A composição cimentícia é colocada num Analisador Ultrassônico de Cimento, no qüal a composição é aquecida na temperatura especificada è pressurizada à pressão especificada. O UCA mede continuamente o tempo de I trânsito do sinal acústico pela amostrai O dispositivo UCA contém algoritmos pré-definidos que correlacionam tempo de trânsito através da amostra com ja resistência à compressão. O UCA reporta a resistência jà compressão da composição cimenticia em unidades de prèssão, tal como psi ou magapascals (MPa).

Após a composição cimenticia ter curado nà porção do poço a ser cimentado, a composição preferivelmente apresentará baixa permeabilidade.

Retardantes para Cimento Conforme aqui utilizado, um "retardante" é um agente quimico utilizado para aumentar o tempo de espessamento de uma composição cimenticia. A necessidade de retardar o tempo de espessamento de uma composição Çimenticia tende a aumentar com a profundidade da zona a ser cimentada devido à necessidade de um tempo maior jpara concluir a operação de cimentação e o efeito jde aumento de temperatura sobre a cura do cimento.! Um tempo de j espessamento mais longo à temperatura dei projeto permite um tempo de bombeamento maior que possa iser necessário. Termos Gerais de Medição Salvo especificação em contrário, ou saljo se o contexto claramente exigir de outra forma, qualquer relação ou porcentagem será em peso.

Se houver qualquer diferença entre unidadjss americanas ou imperiais, prevalecerá as unidades americanas. Por I exemplo, "gal/Mgal" significa galões américanos por mil galões americanos.

Salvo especificação em contrário, tamanhos de malha são em Padrão Americano de Abertura de Malha.

Micrômetro (pm) pode, às vezes, ser designado como micron.

Descrição Geral da Invenção j O objeto da presente invenção consistejm em impedir o assentamento de cloreto de magnésio num|a composição de cimento Sorel não aquosa, que pode ser jutilizada em um poço . 0 cloreto de magnésio é tipicamente utilitado na forma de flocos sólidos com dimensões variando de jcerca de 1 mm x 1 mm a cerca de 5 mm x 5 mm, embora pojssam ser usados outros tamanhos de particula. O outro componente é pó de óxido de magnésio que é finamente dividido (tamanho micrônico) e cuja suspensão é razoavelmerite satisfatória no fluido portador não aquoso.

No passado, os dois componentes reativos de cimento Sorel, preferivelmente juntamente com uma carga/enchimento, tal como atapulgita, são convertidos em pasta fluida em diesel ou querosene, e b|ombeados para o ] revestimento de um poço ou para a tubulação espiralada em um poço. A suspensão não aquosa é deixada exposta a um fluido aquoso no poço, tal como água ou fluido para poço à base de água bombeado para o espaço anular. As taxas de escoamento são ajustadas para atingir relações de cloreto de magnésio, óxido de magnésio e água que|levem à cura da composição de cimento Sorel no fundo do poço. Preferivelmente, as relações são ajustadas para obter a máxima resistência final possivel do cimento Sorel para a composição.

Quando os dois fluidos se encontram, ocorre a formação preferivelmente imediata de um aglonjierado pegajoso ("gunk"), e essa substância finalmente cura sob as condições de fundo de poço. Esse aglomerado ("gunk") é uma massa semissólida viscosa que, quando formada no fundo do poço na trajetória de fluxo de um fluido, oferece resistência imediata e significativa à penetração pelo fluido, impedindo consequentemente Jseu fluxo. Para composições apropriadas, a massa semissólida pode finalmente endurecer e desenvolver resistência suficiente para obstruir uma trajetória de fluxo de jfluido mesmo sob pressões de fluido aumentadas. A viscosidade quantitativa de uma massa viscosa.está na faixa estimada de cerca de 1.000.000 centipoises a cerca de 20.000.000 centipoises. Atualmente, a maioria das aplicações para tecnologia de cimento Sorel em campo de petróleo são dirigidas a aplicações de perfuração, e, em alguns casos, para controle de água produzida, embora também encontre algumas aplicações em cimentação. Por exemplo, essa tecnologia pode ser usada para combater a circulação de fluido perdido, o que pode ser especialmerite útil durante operações de perfuração. A suspensão de cimento Sorel pode ser armazenada na área do poço L utilizada de imediato quando uma zona de perda de circulação for encontrada durante a perfuração.

Os esforços de comercialização para essasj composições de cimento Sorel vem sendo prejudicados devido ao assentamento de· cloreto de magnésio antes que atinjam a área de perfuração ou enquanto curam na área de perfuração antes do uso. Para que a composição de cimento Sorel cure, o óxido de magnésio, cloreto de magnésio, e a água precisam estar presentes numa faixa especifica de relações. O assentamento de um dos compbnentes faz com que os reagentes estejam presentes em quantidades não estequiométricas, impedindo assim a cura apropriada da composição.

De acordo com a invenção, um composto de cloreto de magnésio é dissolvido numa fase liquida não aquosa, em que a fase liquida não aquosa inclui um ou mais compostos orgânicos tendo pelo menos um grupo corl funcionalidade ...hidroxila em um átomo de carbono. Em uma concretização, o um ou mais compostos orgânicos estão em pma concentração de pelo menos 40% em peso da fase líqulida não aquosa, excluindo-se o pesõ de quaisquer sólidos dissolvidos. Em uma concretização, o composto de magnésio é dissolvido no liquido não aquoso sob condições ambientais, tal como temperatura ambiente das Condições Laboratoriais Padrão. A solução combinada com pó de óxido de magnésio pode ser usada como uma composição de cimento Sorel não aquosa melhorada. Tipicamente, os sais inorgânicos não têm solubilidade significativa em solventes orgânicos. O cloreto de magnésio é um dos muitos poucos sais que se dissolvem em solventes contendo pelo jnenos um grupo hidroxila. Sem se limitar por nenhuma teoria, [ presumivelmente isso ocorre por formação complexa com tal solvente.

Em uma concretização, a invenção provê urja composição de cimento não hidráulico que inclui: (i) uma fase liquida não aquosa compreendendo um ou mais compostos orgânicos caracterizada por: (a) ter pelo menos um grupo hidroxila sobre um átomo de carbono; (b) ser um liquido quândo puro sob Condições Laboratoriais Padrão, e (c) ser pelo menos solúvel em água; (ii) um ou mais compostos de cloreto de magnésio, selecionados do grupo consistindo de: cloreto de magnésio, um cloreto de magnésio hidratado, e qualquer combinação dos mesmos; e (iii) óxido de magnésio; sendo que o um ou mais compostos orgânicos compreende pelo menos 40% em peso da fase liquida não aquosa excluindo-se o peso de quaisquer sólidos dissolvidos.

Além disso, a invenção provê um método para tratar um poço incluindo as etapas de: (A) formar a composição de cimento não hidráulico; e (B) introduzir a composição de cimento não hidráulico no poço. jEm uma outra concretização, o método pode incluir as etapas adicionais de: (C) permitir que â composição seja exposta à água no fundo do poço em uma zona; e (D) permitir que a mistura da composição e água forme uma massa viscosa semissólida na zona; e (E) permitir que a massa viscosa semissólida finalmente cure até se converter em um sólido de resistência à compressão mensurável.

Em uma concretização, é provida uma composição de cimento não hidráulico, de acordo com a invenção, sendo que um. ou mais compostos de cloreto de magnésio são dissolvidos na fase liquida não aquosa a uma concentração de pelo menos 50g/l, com base no volume de um ou mais compostos orgânicos na fase liquida que são caracterizados por: (a) ter pelo menos um grupo hidroxila sobre um átomo de carbono; (b) ser um liquido quando puro sob Condições Laboratoriais Padrão, e (c) ser pelo menos solúvel em água. Em uma concretização, a fase não aqfuosa é capaz de dissolver cloreto de magnésio ou seus hidratos.

Em uma concretização, o um ou mais compbstos orgânicos são adicionalmente caracterizados por dissolver cloreto de magnésio em pelo menos 100g/l sob Condições Laboratoriais Padrão.

Em uma concretização, a fase liquida não aquosa compreende menos de 1% em peso de água, excluindo o peso de quaisquer sólidos dissolvidos. Preferürelmente, a fase liquida não aquosa é essencialmente seca.

Em uma concretização, a fase liquida não aquosa é a fase continua da composição de cimento não hidráulico. Preferivelmente, a composição de cimento não hidráulico não é uma emulsão com fase aquosa.

Em uma concretização, o um ou mais compostos orgânicos não são surfactantes. Conforme aqui utilizado, um surfactante é capaz de formar micelas ou bicamadas na fase liquida não aquosa. Preferivelmente, a fase liquida não aquosa compreende menos de 0,1¾ em peso de surfactantes com base no peso combinado de compostos de cloreto de magnésio e de óxido de magnésio. Em outra concretização, a fase liquida não aquosa compreende menos de 0,1% em peso de surfactantes com base na fase liquida não aquosa. A composição de cimento Sorel pode opcionalmente ser também misturada com outros líquidos não aquosos, tais como hidrocarbonetos ou ésteres, se desejado, contanto que a concentração desejada de compostok de cloreto de magnésio permaneça em solução sem precipitação.

Em uma concretização, o óxido de magnésio está na forma de particulado. O óxido de magnésio é suspenso na fase líquida não aquosa. A composição de cimento Sorel pode opcionalmente incluir um material de enchimento/carga particulado, tal como atapulgita, cinza volante ou escória.

As composições e métodos de acordo |com a invenção resolvem o problema de assentamento de cloreto de magnésio em composições não aquosas de ciniento Sorel, que podem ser usadas, por exemplo, no controle de perda de fluido num poço. Podem também ser usadas, por exemplo, para interromper a produção indesejada de água ou gás.

As composições podem ser favorável do ponto de vista ambiental. e prover resistências à compressão satisfatórias após cura.

Quando introduzida num poço e misturada com água, mantendo ao mesmo tempo relações apropriadas do cloreto de magnésio, óxido de magnésio e água, a composição de cimento Sorel pode tornar-se viscosa e então curar/secar no fundo do poço. O cimento Sorel. curado pode posteriormente ser removido do poço, se desejado, por contato com um fluido aquoso ácido.

Deve ficar entendido que em uma concretização, o fluido de tratamento não inclui cimento e o fluido de tratamento não é uma composição de cimento hidráulico. Por exemplo, em uma concretização, a composição de cimento não hidráulico compreende menos de 1% em peso de cimento hidráulico com base no peso combinado de compostos de cloreto de magnésio e de óxido de magnésio. Preferivelmente, a composição de cimento não hidráulico é essencialmente livre de cimento hidráulico ou não inclui cimento hidráulico.

Concretizações da Invenção São aqui descritos fluidos de poço cbmpreendendo um cimento Sorel de óxido de magnésio e de cloreto de magnésio em uma fase liquida não aquosa e métodos para sua utilização. Tais fluidos podem ser colocados num furo de poço e deixados assentar e formar uma massa rigida. Cada um dos componentes do fluido de serviço para furo de poço aqui descrito, será agora descrito mais detalhadamente.

Cimentos Sorel 0 cimento Sorel (também conhecido ????? cimento de magnésia) é um cimento não hidráulico produzido pela primeira vez por Stanislas Sorel em 18^7. O cimento é tipicamente uma mistura de óxido de maghésio (magnésia calcinada) e cloreto de magnésio que, qüando misturado com água, endurece e cura (seca). Após a qura, um cimento Sorel pode suportar até cerca de 12.000 psi de força compressiva, ao passo que o cimento Portland, que é um cimento hidráulico, suportar somente cerca de 5.000 psi. Mais particularmente, sem limitar-se a nenhuma teoria, acredita-se que os principais produtos; formados com cimentos Sorel baseado em cloreto de magnésio e óxido de magnésio incluem hidróxido de magnésio (Mg(0H)2/ um oxicloreto de magnésio em três formas (fases) da composição 3Mg(OH)2 - MgCl2 - 8H20, e um produto de oxicloreto de magnésio em cinco formas da composição 5Mg (OH) 2. MgCl2.8H20. O produto em cinco formas é mais preferido, com propriedades mecânicas superiores, sendo um produto primário formado quando a razão molar de seus componentes estão na relação MgO:MgCl2:H20 igual a cerca de 5:1:13 quando um leve excesso de MgO e uma quantidade de água necessária para formar o produto em cinco formas e para converter qualquer MgO excedente em Mg(0H)2. Para o produto em três formas, a razão molar de MgO: MgCl2: H20 é de 3:1:11. A reatividade de óxido de magnésio e as taxas de formação dos produtos em 3 formas e 5 formas Óependem de seu método de produção, área superficial, porosidade da partícula, tamanhos de partícula, exposição a dióxido de carbono, bem como de tratamentos de superfície com auxiliares de processamento. A faixa de tamanho de partícula de óxido de magnésio está preferivelmente na faixa de 50 nanômetros a cerca de 10? mícrons. Tais partículas podem ser pré-revestidas com materiais orgânicos tais como ácidos graxos, por exemplo, ácido esteárico.

Uma discussão de vários cimentos à base üe magnésia pode ser encontrada, por exemplo, em Lea's Chenistry of Cement and Concrete por Peter Hewlett: Quarta Edição, páginas 813-820: 1998: Elsevier Publishing.

Em uma concretização, o cimento Sorel compreende um óxido metálico, preferivelmente um óxido de metal alcalinoterroso, e mais preferivelmente, óxido de magnésio. O óxido de magnésio pode ser preparado através de calcinação de Mg(OH)2 conforme mostra a Reação 1: Mg(OH)2 + Calor —» MgO + H2O (Reação 1) A calcinação de Mg(OH)2 resulta no qàe é comumente designado como MgO "calcinado". Três tipos básicos de MgO calcinado são tipicamente produzidos com as diferenças entre cada tipo relacionada com o grau de reatividade que permanece após exposição a uma faixa de altas temperaturas. A partícula de hidróxido de magnésio original é geralmente uma partícula grande e levemente ligada. A exposição à degradação térmica por calcinação faz com que o Mg (OH) 2 altere sua estrutura, de forma que os poros da superfície são lentamente preenchidos, enquanto as bordas da partícula vão se tornando mais arredondadas. Isso resulta em MgO com graus variados de cristalinidade e consequentemente graus variados de reatividade. Quando o MgO é produzido por calcinação a temperaturas variando entre cerca de 1.500°C a cerca de 2.000°C, o MgO é designado como "calcinado a fundo" já que a maior parte da reatividade foi eliminada. O MgO calcinado a fundo possui o mais alto grau de cristalinidade dos três tipos de MgO calcinado. Um exemplo de um MgO calcinado a funcio inclui, sem limitação, o aditivo THERMATEK HT™ da Halliburton Energy Services. Um segundo tipo de MgO produzido por calcinação a temperaturas variando de cerca de 1.000°C a cerca de 1.500°C é denominado "fortemente sinterizado" e exibe uma cristalinidade e reatividade intermediárias quando comparado com os outros dois tipos de MgO calcinado. Um exemplo de MgO calcinado a fundo inclui, sem limitação, o aditivo THERMATEK LT™ fornecido pela Halliburton Energy Services. O terceiro tipo de MgO é produzido por calcinação a uma temperatura variando de (cerca de 700°C a cerca de 1.000°C, sendo denominado magnésia "levemente sinterizada" ou "cáustica". O MgO levemente sinterizado é caracterizado pdr alta área superficial, baixa cristalinidade, e alto grau de reatividade quando comparado com outros tipos de MgO calcinado. Nas concretizações, o MgO para uso num cimento Sorel compreende MgO fortemente sinterizado, MgO levemente sinterizado, MgO calcinado a fundo, ou su^s combinações. Em uma concretização, o cimento Sorel compreende um composto de cloreto de magnésio, preferivelmente cloreto de magnésio hexaidratado (MgCl2) ou cloreto de magnésio hexaidratado (MgCl2.6H20) . O cloreto de magnésio hexaidratado é bastante conhecido e esta disponível em uma grande variedade de fontes. Por exemplo, um MgCl2.6H20 apropriado para uso neste relatório é o aditivo C-TEK™ da Halliburton Energy Services.

Exemplos de cimentos Sorel compreendendo MgO (ex: aditivo THERMATEK HT™ ou aditivo THERMATEK LT™) e MgCl2.6H20 (ex: aditivo C-TEK™) incluem, sem limitação, fluidos de endurecimento rígido THERMATEK da Halliburton Energy Services.

Em uma concretização, o cimento SuilcI é formado contatando-se óxido de magnésio e um composto de cloreto de magnésio presente em um fluido não aqupso com água.

Em uma concretização, a relação dos compostos de óxido de magnésio para cloreto- de magnésio é de jj>elo menos 0,5:1 em peso. Em uma concretização preferidat a relação dos compostos de‘óxido de magnésio para cloreto de magnésio é de pelo menos 1:1 em peso. Em uma concretização preferida, a relação dos compostos de óxido de magnésio para cloreto de magnésio é menor que 2:1 em peso. O cloreto de magnésio é frequentemente utilizado em sua forma hexaidratada. A relação de pes|o de óxido de magnésio hexaidratado para cloreto de magnésio hexaidratado é preferivelmente de cerca de 1:1,7 a 1,7 para 1, com a relação de peso mais preferida sendo de aproximadamente 1:1. Em uma concretização, o cimento Sorel pode compreender MgO e MgCl2.6H20 presente numa relação de cerca de 2:1 MgO: MgCl2 - 6H2O, alternat ivamente de cerca de 1,5:1 MgO: MgCl2.6H2O e, alternativamente, de. cerca de 1:1 MgO:MgCl2.6H20 .

Uma composição de cimento Sorel é às veze^ aqui designada como "SCO".

Em uma concretização, a SCO pode compreender um retardante. Os retardantes podem ser usac.os para ajustar o tempo necessária para cura/endurecimsnto da pasta. Esses retardantes permitem ao operador cqntrolar o tempo de cura/endurecimento da composição, com base na temperatura geotérmica na qual a composição será utilizada. O aumento da porcentagem em peso do retardante aumentará o tempo necessário para que a composição sofra a transição de fase de um estado da pastai para um estado de massa curada/endurecida com apreciável resistência à compressão. Retardantes apropriados para uso neste relatório incluem, sem restrição, hexqmetafosfato de sódio (granular de grau técnico), fosfato de potássio magnésio hexaidratado, hexametafosfate de potássio magnésio ou suas combinações. Um exemplo de retardante apropriado para uso neste relatório é o hexametafosfato de sódio da Deepearth Solutions sob a marca R-TEK™.

Em uma concretização, o tempo de espessamsnto da SCC pode ser ajustado mediante o uso de um retardante (ex: hexametafosfato de sódio), para que a composição permaneça bombeável durante a colocação no fundo do poço antes que endureça rapidamente. Os retardantes podem estar presentes na SCC numa faixa de cerca de 0,01% a cerca de 10,0% em peso do óxido de magnésio, alternativamente de cerca de 0,1% a cerca de 8%, alternativamente de cerca de 0,1% a cerca de 6%.

Em algumas concretizações, aditivos podem estar incluídos na SCC para melhorar ou alterar suas propriedades. Exemplos de tais aditivos incluem, embora não se restrinjam a sais, aceleradores, viscosificantes, materiais pesantes, xisto vitrif i.cado, agentes condicionadores de formação, ou suas combinações. Outros aditivos modificadores de propriedade mecânica, por exemplo, fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de metal, fibras minerais, e similares, podem ser adicionados para também modificar as propriedades mecânicas. Esses aditivos podem ser incluídos individualmente ou em combinação. Métodos para introduzir esses aditivos e suas quantidades efetivas são conhecidos no estado da técnica.

Solvente Orgânico Não-Aquoso De acordo com a invenção, um composto de cloreto de magnésio é dissolvido numa fase líquida não aquosa, incluindo um composto orgânico com pelo menos um grupo com funcionalidade hidroxila num átomo de carbono. Em uma concretização, o um ou mais compostos orgânicos estão em uma concentração de pelo menos 40% em peso da fase líquida não aquosa, excluindo-se o peso de quaisquer sólidos dissolvidos.

Exemplos apropriados de compostos orgânicos com pelo menos um grupo com função hidroxila num átomo de carbono incluem: alcoóis, éteres alcoóis, e suas misturas.

Exemplos específicos desses compostos orgânicos que se mostraram eficazes incluem: (a) monoalcoóis com menos de 7 átomos c^e carbono, tais como etanol e álcool isopropílico, (b) glicóis (dióis) com menos de 10 átomos de carbono, tais como etileno glicol (etano-1,2-diol IUPAC) , (c) éteres alcoóis (que podem ser preparados a partir de glicóis) com menos de 15 átomos de caroono, tais como dietileno glicol ("DEG", IUPAC (2-hidroxietoxi-2-ol), dietileno glicol monometil éter (IUPAC 2—(2— metoxietoxi)etanol), etileno glicol monobutil éter (IUPAC 2-butoxietanol), propileno glicol monometil éter ("PGME", IUPAC l-metoxi-2-propanol) , propileno glicol monopropil éter ("PGMP", IUPAC l-propoxi-2-propanol) e (d) polipropileno glicóis com peso molecular médio menor que cerca de 500 gramas/mol, por exemplo, o PPG400. Solventes oxigenados que não contêm grupo^ hidroxila, tal como diglime (dietileno glicol dimeti'1 éter) não dissolveram o cloreto de magnésio.

Mais preferivelmente, o composto orgânico é adicionalmente selecionado pela propriedade de ser miscivel com água. Acredita-se que todos os exemplos acima de compostos orgânicos que tenham pelo menos um grupo hidroxila num átomo de carbono, sejam misciveis com água, com exceção de alguns polipropilebo glicóis nos quais quanto mais longa a cadeia, menor a solubilidade em água.

Em uma concretização, a composição de cimento Sorel pode opcionalmente incluir um segundo liquido não aquoso. A finalidade do segundo liquido não aquoso pode ser a de diluir o solvente orgânico tendo pelo menos. um grupo hidroxila em um átomo de carbono com um sistema de fluido com melhor relação custo-beneficio e ambientalmente preferível. 0 segundo líquido não aquoso pode ser um hidrocarboneto, tal como querosene ou diesel.

Em concretizações preferidas, soluções de cloreto de magnésio dos solventes não aquosos contendo pelo menos um grupo com funcionalidade hidroxila em pelo menos um átomo de carbono são misturadas com quantidades apropriadas de óxido de magnésio, e opcionalmente, enchimentos (tal como atapulgita) para obter composições de cimento Sorel com concentrações e densidades desejadas. A ordem de mistura dos componentes da composição de cimento Sorel não é crítica. A composição de cimento Sorel pode ser bombeada no fundo do poço e deixada misturar com um fluido aquoso na área desejada no fundo do poço.

Em uma concretização, a composição de cimento Sorel pode opcionalmente incluir agente repelente de água, tal como sal sódico de trimetil siliconato. O agente repelente de água ajuda a prover ao cimento Sorel curado e endurecido alguma resistência à dissolução ou lixiviação em água, embora não se espere que torne o cimento lorel estável em água (o que seria como um cimento hidráulico). Solubilidades de Cloreto de Magnésio em dertos Solventes Não Aquosos A solubilidade de cloreto de magnésio (anidro) em um solvente . ou mistura solvente foi experimentalmente calculada adicionando-se pesos conhecidos de cloreto de magnésio sólido a uma quantidade conhecjida do solvente sob Condições Laboratoriais Padrão, até que nenhum sólido adicional se dissolvesse. As solubilidades aproximadas de flocos de cloreto de magnésio (anidro) medidas em vários solventes sob Condições Laboratoriais Padrão são mostradas na Tabela 1.

De acordo com uma concretização, é i selecionado um solvente ou mistura de solventes para o qual a solubilidade de cloreto de magnésio ;ou cloreto de magnésio hexaidratado é de pelo menos 100! g/1.

Em uma concretização, a concentração de cloreto de magnésio, cloreto de magnésio hexaidratado, ou uma combinação dos mesmos, é de pelo menos 100 g/1 no solvente ou mistura de solventes que tenham pelo menos um grupo hidroxila em pelo menos um átomo' de carbono (ou seja, excluindo-se qualquer outro liquido não aquoso na mistura de solvente).

Abordagem de Diluição com Diesel e então Formação de Aglomerado Pegajoso ("gunk") com Adição de Água A finalidade da abordagem incluindo um :segundo liquido não aquoso na composição de cimento Sorel, de acordo com a invenção, é a de simular intencionalmjsnte a diluição com um liquido com melhor custo-benefício ou ambientalmente preferível, bem como simular os efeitos do fluido de tratamento que contata um fltiiido não aquoso diferente no fundo do poço, tal como o fluido de pré-lavagem do espaçador ou fluido de pós-tratamento. Tal fluido para poço não aquoso é tipicamente um fluido de hidrocarboneto, tal como querosene ou dieáel.

Os Experimentos de 1 a 8 mostrados na Tabela 2 envolveram um primeiro estágio de: (a) dissolver 2 gramas de cloreto de magnésio (anidro) em um volume mínimo do solvente especificado suficiente para dissolver o cloreto de magnésio com agitação; (b) diluir a solução com diesel, de forma que o volume total do fluido não aquoso seja de 12 ml; (c) adicionar 3,4 gramas de óxidp de magnésio e 2,6 gramas de atapulgita e sacudir a mistura. As observações feitas neste estágio estão relacionadas na Tabela 2. Nos experimentos em que resultados bons ou pelo menos promissores (por exemplo, disperspes estáveis ou nenhuma separação de fases ocorrendo na diluição) foram obtidos com as misturas diluídas (Experi|mentos #2, #5 e #6), em um segundo estágio de abordagem, 2,8 ml de água foram adicionados e agitados com espáttala. Nos outros experimentos (#1, #3, #4, #7 e #8), o segundo estágio de abordagem não foi conduzido. As observações feitas durante esses testes de abordagem do segjmdo estágio são também apresentadas na Tabela 2.

Os resultados da Tabela 2 mostrara que quando a diferença de polaridade entre o(s) solvente(s) orgânico contendo um grupo hidroxila e o diesel é mais alta, pode-se esperar uma separação de fluido. Porém, com o uso de um solvente com polaridade intermediária, particularmente os solventes com etileno glicol monobutilado, os fluidos foram mais compatíveis, não tendo sido observada separação de camada de fluido nem aglomejração de sólidos ("gunking"). Os resultados acima tambéjm indicam quais solventes podem ser mais preferíveis para uso numa composição de cimento Sorel em certos contextos de poço, dependendo de outros fluidos presentes, mesmo que outros solventes sejam de outra forma solventes eficientes para o cloreto de magnésio. Assim, por exemplo, dietileno glicol, ainda que eficaz na dissolução de cloreto de magnésio, não se mostrou eficaz para |prover uma boa dispersão de sólidos quando misturado com óxido de magnésio e atapulgita. O estudo acima sugeriu que o etileno glicol monobutil éter é um bom solvente para o cloreto de magnésio e compatível com outros fluidos não aquosos e com os sólidos.

Abordagem de Resistências à Compressão Relativas de Cimento após Adição de Água O estudo seguinte focou sobre a abordagem qualitativa das resistências relativas das composições dje cimento Sorel quando são utilizados solventes diferentes. Isso é importante já que o tipo de fluidos não aquosos utilizados ajuda a definir a integridade (continuidade de matriz) do produto de reação entre cloreto de magnésio, óxido de magnésio e água.

Uma solução concentrada de cloreto de magnésio em etileno glicol monobutil éter foi preparadi e misturada separadamente com volumes iguais de cada um dos solventes especificados na listagem abaixo, de forma que a relação dos componentes sólidos (antes de dissolver o cloreto de magnésio) fosse idêntica à descrita acima nos Experimentos de 1 a 8 da Tabela 1, ou seja, uma relação de 2 gramas de cloreto de magnésio para 3,4 gramas de óxido de magnésio para 2,6 gramas de atapulgita. Todas as formulações foram bem suspensas, não havendo separação de fluidos. A cada mistura, água foi adicionada e agitada. As amostras foram mantidas num forno a 140°F por 48 horas. Os sólidos foram testados quanto à sua resistência através da resistência à penetração por uma espátula. Observou-se a seguinte tendência para presistência (da resistência maior para a menor) : prjopileno glicol monometil éter ~ etileno glicol > etariol ~ dietileno glicol ~ dietileno glicol monometil éter > álcool isopropilico ~ etileno glicol monobutil^ éter ~ etileno glicol monobutil éter e álcool hexílico (50:50).

Os resultados acima indicam que para as resistências à compressão mais altas, são preferidos os solventes alcoólicos com relações O/C relativamente mais altas, por exemplo, etileno glicol. Porém, para compatibilidade com fluidos com baixa e alta polaridade, por exemplo, diesel e água, os solventes mútuos podem ser necessários na composição.

Resistências à Compressão de Cimento Quantitativas após Adição de Água Nos experimentos a seguir, foram realizadas medições quantitativas de resistências à compressão de uma composição de cimento Sorel utilizando etileno glicol, propileno glicol monometil éter, ou uma jmistura 1:1 dos dois como os sistemas solvente para dissolver cloreto de magnésio. Nesses experimentos, nenhum enchimento foi incluído. Dez gramas de flocos de cloreto de magnésio hidratado foram dissolvidos em 25 ml do solvente agitando-se magneticamente por cerca de 10 a 15 minutos. Óxido de magnésio (17 gramas) foi agitado! e completamente misturado e a pasta despejada em molde cilíndrico de latão com 40 ml de capacidade, e as dimensões de 1 polegada (ID) x 3 polegadas (comprimento; . Água (14 ml) foi adicionada e agitada com uma espátula. As misturas foram deixadas assentar à temperatura ambiente por 24 horas e durante esse período o fluido soorenadante claro (14 ml) em cada caso foi derramado e os dois cilindros tampados e curados em forno a 140°F por 5 dias. As l porçoes de topo irregulares foram polidas e as resistências à compressão medidas. Os resultados são apresentados na Tabela 3.

Os resultados acima demonstram que quando expostos à água, os fluidos não aquosos de flocosj de cloreto de magnésio e de óxido de magnésio curam/endurecem e desenvolvem boas resistências. A separjação do fluido orgânico claro das pastas, mediante adição de água e a I uniformidade das resistências à compfessão para as composições curadas indicam que os solventes menos polares (por exemplo, diesel) podem ter jse deslocado ou se separado em fases. Sem se limitar por j nenhuma teoria, acredita-se que isso ocorra devido à insolubilidade do solvente menos polar em salmoura de cloreto de magnésio aquoso, à dissolução preferencial de cloreto de magnésio em água, e pelo fato de o fluido não ajquoso não fazer parte do cimento curado.

Etapas do Método Um fluido para poços de acordo com a invenção pode ser preparado no canteiro de obras, preparado numa fábrica ou estabelecimento antes do uso, ou certos componentes do fluido para poços podem ser pré-misturados antes do uso e então transportados para o canteiro de obras. Certos componentes do fluido para poços podem sfer fornecidos na forma de uma "mistura seca" a ser combinada com fluido ou com outros componentes antes ou durante a introdução do fluido para poços dentro do poço.

Em certas concretizações, a preparação dé um fluido para poços pode ser conduzida no canteiro de jcbras segundo um método caracterizado por ser conduzjido "de forma dinâmica". O termo "de forma dinâmica" é aqui utilizado para incluir métodos de combinar j dois ou mais componentes, sendo que uma corrente dje fluxo de um elemento é continuamente introduzida na corrente de fluxo de outro componente, para que as correntes sejam combinadas e misturadas, enquanto continuam a escoar na forma de corrente única como parte do tratamento continuo. Essa mistura pode também ser descrita como mistura "em tempo real".

Deve ficar entendido que a etapa de introduzir um fluido para poços dentro de um poço pode vantajosamente incluir o uso de uma ou mais bombas de fluido.

Os componentes da SCO podem ser combinados utilizando-se qualquer dispositivo de mistura compatível com a composição conhecido no estado da técnica, como por exemplo um misturador de batelada ou misturador recirculante. A SCC pode ser colocada num furo de poço na forma de corrente única e ativada por condições de fundo de poço envolvendo exposição à água para formar uma massa rigida e curada. Nessa concretização, a SCC pode ser colocada no fundo do poço através de uma broca de perfuração formando uma composição que substancialmente elimine a circulação perdida. Em outra concretização ainda, a SCC é formada no fundo do poço misturando-se uma primeira corrente compreendendo um ou mais componentes SCcj, tal como, por exemplo, MgO e sal de cloreto ou fosfato:, e uma segunda corrente compreendendo componentes S,CC adicionais. Alternativamente, a SCC pode ser formada no fundo do poço misturando-se uma primeira corrente compreendendo MgO e uma segunda corrente compreendendo o sal de cloreto ou fosfato, surfactante e aditivos opcionais. Exemplos de métodos para introduzir composições num furo de poço para vedar zonas subterrâneas são descritofe nas patentes americanas Nos. 5.913.364; 6.167.967; e 6.258.757, cada qual aqui incorporada por referência em súa totalidade.

As SCCs da presente invenção podem kesenvolver uma resistência à compressão apreciável quanldo colocadas no fundo do poço. Em uma concretização), a SCC pode desenvolver uma resistência à compressão de cerca de 50 psi a cerca de 20.000 psi, alternativamente de cerca de 100 psi a cerca de 10.000 psi, alternativamente, de cerca de 1000 psi a cerca de 10.000 psi. a! resistência à compressão da SCC pode desenvolver-se em cerca de 15 minutos até um período igual ou maior que cerca de 24 horas, alternativamente de cerca de 20 minutos a cerca de 10 horas, alternativamente de cerca de 30 minutos a cerca de 8 horas. A SCC pode ter uma densidade de cerca de 4 lb/galão (ppg) a cerca de 25 ppg, alternativamente de cerca de 12 ppg a cerca de 17 ppg, alternativamente de cerca de 6 ppg a cerca de 14 ppg através de qualquer um dos métodos conhecidos no estado da técnica, por exemplo, adição de esferas de vidro ocas e leves, fase gasosa, ou sólidos de alta densidade e similares. Aditivos redutores de densidade, tais como esferas de vidro ou espuma e aditivos de expansão, tais como gás, auxiliares de suspensão, espumantes, e similares, podem ser incluídos na SCC para gerar uma pasta de cimento leve. As quantidades desses aditivos redutores de densidade e métodos para sua inclusão são conhecidols no estado da técnica. O ajuste da densidade de SCC clontrolando-se a relação água-cimento é uma técnica menos desejável, como é o caso típico dos cimentos não hidráulicos. A SCC aqui descrita pode ser usada como fluido de poço, tal como um fluido de cimentação ou de tratamento. Sem limitação, o serviço num furo de poço inclui posicionar a SCC no furo de poço para isolar a formação subterrânea de uma porção do furo de poço; apoiar um conduto no furo de poço; obturar um espaço vazio ou fissura no conduto; obturar um espaço vazio ou fissura numa bainha de cimento disposta num espaço anular do furo de poço; obturar uma abertura entre a bainha de cimento e o conduto; impedir a perda de fluidos de perfuração aquosos ou não aquosos em zonas de circulação perdida tal como um espaço vazio, uma zona vugular, ou fratura; ser usada como fluido diante da pasta de cimento em operações de cimenttação; vedar um espaço anular entre o furo de poço e o tukbo expansivel ou coluna tubular; ou suas combinações.

Em uma concretização, a SCC pode ser introduzida no furo de poço para evitar a perda de fluidos de perfuração aquosos ou não aquosos em zonas de cirjculação perdida tais como espaços vazios, zonas vugulaJres, e fraturas naturais ou induzidas durante a perfurarão. A SCC pode formar uma massa intacta sem escoamento dentro da zona de I circulação perdida que obtura a zona e ijnibe a perda de fluido de perfuração posteriormente bombeado, o que permite, perfuração adicional. Por exempilo, a SCC pode operar como um tampão que é posicionado dentro de um espaço anular do furo de poço e que prépara a formação para colocação de uma segunda composição (ex: cimenticia).

Alternativamente, a SCC, quando colocada num furo de poço pode ser deixada secar/curar até que iisole a formação subterrânea de uma porção diferente do furo de poço. A SCC forma assim uma barreira que impede que fluidos naquela formação subterrânea migrem para outras formações subterrâneas. Em uma concretização, o furo de poço no qual a composição é posicionada pertence a uma configuração de furo de poço multilateral. Fica entendido que uma configuração de furo de poço multilateral inclui pelo menos dois furos de poço principais conectados por um ou mais furos de poços auxiliares.

Em uma concretização, a SCC pode ser usada para obturação e abandono de um poço, ou seja, para preparar um poço para ser fechado e permanentemente isolado. Uma série de tampões compreendendo a SCC pode ser assentado no furo de poço e testado em cada estágio quantò ao isolamento hidráulico.

Em uma concretização, a SCC pode servil como fluido de deslocamento ("spot"). Fluido de deslocamento refere-se a j um pequeno volume ou quantidade minima de fluido colocada num espaço anular de furo de poço que pocje deslocar outro fluido de serviço de furo de poço, tal como, por exemplo, lama. O fluido de deslocamento pode atuar como fluido curável que, quando utilizado, irá deslocar outro fluido de serviço de furo de poço de uma fissura ou fenda no furo de poço e se solidificar para impedir fluxo de outros fluidos de serviço de furo de poço para dentro de ditas fissuras ou fendas.

Preferivelmente, após qualquer tratamento de poço, uma etapa para produzir hidrocarboneto da formação subterrânea é o objetivo desejável.

Conclusão Portanto, a presente invenção é bem adaptada para atingir as finalidades e vantagens mencionadas, bem como as que sejam a elas inerentes.

As concretizações especificas acima descritas tem finalidade de ilustração somente, podendo a presente invenção ser modificada e praticada de fjarmas diferentes porém equivalentes, como é evidente para os habilitados na técnica, com os benefícios aqui ensinados. É, portanto, evidente que as concretizações ilustrativas específicas descritas acima podem ser alteradas ou modificadas e que todas as variações são consideradas no escopo e espírito da presente invenção.

Os vários elementos ou etapas, de acordo com os elementos ou etapas descritos, podem ser vantajosamente combinados ou praticados juntos em várias combinações ou subcombinações de elementos ou sequências de etapas para aumentar a eficiência e benefício que podem ser obtidos da invenção. A invenção aqui ilustrativamente descrita pode ser praticada mesmo na ausência de qualquer outro elemento ou etapa não especificamente descrito ou reivindicado.

Além disso, não deve haver limitações para os detalhes de construção, composição, projeto ou etapas aqui mostrados, que não os descritos nas reivindicações.

REIVINDICAÇÕES 1. Composição de cimento não hidráulicd, caracterizada pelo fato de compreender: (i) uma fase liquida não aquosa compreendendo um ou mais compostos orgânicos definida por: (a) ter pelo menos um grupo hidroxila scjbre um átomo de carbono; (b) ser um liquido quando puro sob Condições Laboratoriais Padrão, e (c) ser pelo menos solúvel em água; (ii) um ou mais compostos de cloretò de magnésio, selecionados do grupo consistindo dL: cloreto de magnésio, um cloreto de magnésio hidratjado, e qualquer combinação dos mesmos; e (iii) óxido de magnésio;

Claims (21)

1 sendo que o um ou mais compostos orgânicos compreendem pelo menos 40% em peso da fase liquida não aquosa excluindo-se o peso de quaisquer sólidos aissolvidos.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de: um ou mais compostos de cloreto de magnésio serem dissolvidos na fase não aquosa a uma concentração de pelo menos 50g/l com base no volume do um ou mais compostos orgânicos na fase liquida; e a relação de compostos de óxido a« magnésio para cloreto de magnésio ser de pelo menos 0,5:1 em peso de compostos de óxido de magnésio e cloreto de magnésio.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o um ou mais compostos orgânicos serem adicionalmente definidos pela etapa de dissolver cloreto de magnésio em pelo menos 100 g/1 sob Condições Laboratoriais Padrão.

4. Composição, de acordo com a réivindicação 1, caracterizada pelo fato de a fase líqiiida não aquosa compreender menos de 1% em peso de águaj excluindo-se o peso de quaisquer sólidos dissolvidos.

5. Composição, de acordo com a réivindicação 1, caracterizada pelo fato de a fase liquida não aquosa ser essencialmente seca.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a fase liquida não aquosa ser a. fase continua da composição de cimento não hidráulico.

7. Composição, de acordo com a riivindicação 6, caracterizada pelo fato de a composição de cimento não hidráulico não ser uma emulsão com fase aquosa.

8. Composição, de . acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o um ou mais compostos orgânicos não serem surfactantes.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a fase liquida não aquosa compreender menos de 0,1% em peso de surfactantes com base no peso combinado de compostos de cloreto de magnésio e óxido de magnésio.

10. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a composição de cimento não hidráulico compreender menos de 1% em peso de cimento hidráulico com base no peso combinado <ke compostos de cloreto de magnésio e óxido de magnésio.

11. Método para tratar um poço, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (A) formar uma composição de cimento |não hidráulico, compreendendo: (i) uma fase liquida não aquosa compreendendo um ou mais compostos orgânicos definida por: (a) ter pelo menos um grupo hidroxila sojbre um átomo de carbono; (b) ser um liquido quando puro sob Condições Laboratoriais Padrão, e (c) ser pelo menos solúvel em água; (ii) um ou mais compostos de cloretò de magnésio, selecionados do grupo consistindo de: cloreto de magnésio, um cloreto de magnésio hidratado, e qualquer combinação dos mesmos; e (iii) óxido de magnésio; sendo que o um ou mais compostos orgânicos compreende pelo menos 40% em peso da fase liquida não aquosa excluindo-se o peso de quaisquer sólidos dissolvidos; e (B) introduzir a composição de cimento não hidráulico no poço.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo o um ou mais compostos de cloreto de magnésio ser dissolvido na fase não aquosa a uma concentração de pelo menos 50g/l com base no volume do um ou mais compostos orgânicos na fase liquida; e a relação de compostos de óxido de magnésio para cloreto de magnésio ser de pelo menos 1,0:1 em peso.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracteri zado pelo fato de o um ou mais compostos orgânicos serem adicionalmente definidos pela etapa de dissolver cloreto de magnésio em pelo menos 100g/l sob Condições Laboratoriais Padrão.

14. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a fase liquida não aquosa compreender menos de 1% em peso de água, excluindo-se o peso de quaisquer sólidos dissolvidos.

15. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a fase liquida não aquosa ser essencialmente seca.

16. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a fase liquida não aquosa ser a fase continua da composição de cimento não hidráulico.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a composição de cimento não hidráulico não ser uma emulsão com uma fase aquosa.

18. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o um ou mais compostos orgânicos não serem surfactantes.

19. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a fase liquida não aquosa compreender menos de 0,1% em peso de surfactantes com base no peso combinado de compostos de cloreto de magnésio e óxido de magnésio.

20. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a composição de cimento não hidráulico compreender menos de 1% em peso de cimento hidráulico com base no peso combinado de compostos de cloreto de magnésio e óxido de magnésio.

21. Método, de acordo com a reõjvmdicação 11, caracterizado pelo fato de a etapa de introduzir compreender ainda direcionar ou permitir que a composição de cimento não hidráulico entre em contam com um fluido aquoso, fazendo com que o um ou mais compostos de cloreto de magnésio e óxido de magnésio se misturem com água e curem.