BR112017009339B1 - método - Google Patents
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Abstract
Certas superfícies metálicas são muitas vezes incapazes de efetivamente entrarem em contato com fluidos contendo ácido fluorídrico, devido a significativos problemas de corrosão. Superfícies de titânio e ligas de titânio representam apenas um exemplo. Composições inibidoras de corrosão compreendendo ácido bórico e um ácido N- (fosfonoalquil) iminodiacético ou qualquer sal destes podem ser utilizadas para suprimir a corrosão de metais, incluindo aquelas que acontecem sobre superfícies de titânio e ligas de titânio. Métodos para supressão da corrosão de uma superfície metálica podem compreender: fazer uma superfície metálica entrar em contato com um ambiente corrosivo, a superfície metálica compreendendo titânio ou liga de titânio e o ambiente corrosivo compreendendo ácido fluorídrico; introdução de uma composição inibidora da corrosão ao ambiente corrosivo, a composição inibidora de corrosão compreendendo um ácido bórico e um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste; fazer a superfície metálica entrar em contato com a composição inibidora de corrosão; e permissão de que a composição de inibidor de corrosão impeça a corrosão da superfície de metal em contato pelo ambiente corrosivo.
Description
[0001] A presente divulgação está relacionada, em termos gerais, à corrosão e, mais especificamente, aos métodos para suprimir a corrosão dos componentes metálicos, particularmente durante as operações de tratamento subterrâneas.
[0002] Fluidos de tratamento podem ser utilizados em uma variedade de operações de tratamento subterrâneas. Tais operações de tratamento podem incluir, sem limitação, operações de perfuração, operações de estimulação, operações de produção, operações de remediação, tratamentos de controle da areia e afins. Como usados neste documento, os termos "tratar", "tratamento", "tratando" e equivalentes gramaticais dos mesmos se referem a qualquer operação subterrânea que usa um fluido em conjunto com a realização de uma função desejada e/ou para um propósito desejado. O uso destes termos não implica em qualquer ação particular pelo fluido de tratamento ou de um componente do mesmo, a menos que especificado de outra maneira neste documento. Exemplos mais específicos de operações de tratamento ilustrativos podem incluir, por exemplo, operações de perfuração, operações de fraturamento, operações de preenchimento com cascalho (gravel packing), operações de acidificação, operações de dissolução e remoção de incrustação, operações de controle de areia, operações de consolidação e afins.
[0003] Ambientes corrosivos que compreendem um ácido podem causar danos graves de corrosão a muitos tipos de superfícies metálicas. Como usado neste documento, o termo "corrosão" e respectivas variantes gramaticais irão se referir a qualquer reação entre uma superfície metálica e seu ambiente circundante que causa uma deterioração ou alteração nas propriedades ou morfologia da superfície metálica. Exemplos de danos de corrosão em uma superfície de metal incluem, mas não estão limitados a, ferrugem, dissolução de metal ou erosão, corrosão, descamação, bolhas, formação de pátina e qualquer combinação destes.
[0004] Fluidos de tratamento ácido são frequentemente utilizados no curso de realização de várias operações de tratamento subterrâneas. Usos ilustrativos dos fluidos de tratamento ácido durante operações de tratamento subterrâneas incluem, por exemplo, acidificação da matriz de formações siliciosas e/ou não silicosas, operações de remoção e dissolução de incrustação, quebra de gel, fraturação de ácido e afins. Quando se acidifica um material não silicioso, tal como um material de carbonato, ácidos minerais como o ácido clorídrico muitas vezes podem ser suficientes para afetar a dissolução. Ácidos orgânicos podem ser usados em uma maneira similar ao ácido clorídrico ao dissolver um material não silicioso. Os materiais siliciosos, em contraste, são apenas prontamente solúveis com o uso de ácido fluorídrico, opcionalmente em combinação com outros ácidos. Materiais siliciosos ilustrativos podem incluir, por exemplo, sílica, silicatos, aluminossilicatos e qualquer combinação destes, opcionalmente em combinação adicional com um material não-silicioso, tal como um material de carbonato.
[0005] A corrosão de superfícies metálicas dentro de um poço de exploração penetrando uma formação subterrânea, tais como tubulares e ferramentas, por exemplo, pode ser altamente indesejável devido à dificuldade, custo e tempo de inatividade de produção associados com a substituição destes componentes. Em muitos casos, temperaturas elevadas dentro de formações subterrâneas podem dramaticamente acelerar taxas de corrosão no fundo de poço.
[0006] Superfícies metálicas em comunicação fluida com um poço de exploração podem também ser suscetíveis à corrosão e seus efeitos indesejáveis. Em poços de exploração submarinos, por exemplo, uma estrutura de riser submarino estendendo-se do poço de exploração a uma plataforma ou embarcação na superfície do oceano ou logo abaixo da superfície do oceano pode estar suscetível à corrosão, apesar das baixas temperaturas dos ambientes de águas profundas. Fora do poço de exploração, a corrosão pode ocorrer durante a introdução de um fluido de tratamento no poço de exploração, durante a produção ou qualquer combinação destes. Independentemente de sua localização, dano induzido por corrosão em uma superfície metálica pode representar uma preocupação significativa com segurança e/ou ambienta, devido a potenciais problemas de falha no poço.
[0007] Embora quase todos os ácidos representem uma ameaça potencial de corrosão para muitas superfícies metálicas, o ácido fluorídrico pode ser especialmente prejudicial ao entrar em contato com certos tipos de superfícies metálicas sensíveis. Exemplos ilustrativos de superfícies metálicas particularmente sensíveis incluem aquelas contendo titânio. Titânio e ligas de titânio são leves, fortes e resistentes à maioria dos fluidos de formação e um grande número de fluidos de tratamento comuns, incluindo os que contêm ácidos orgânicos e/ou ácidos minerais tais como o ácido clorídrico. No entanto, titânio e ligas de titânio são especialmente propensos à corrosão mesmo por modestas quantidades de ácido fluorídrico em valores de pH de cerca de 7 ou menos. A extrema sensibilidade de titânio e ligas de titânio quanto a ácido fluorídrico pode impedir a utilização deste metal em situações nas quais a acidificação de um material silicioso é prevista. Por exemplo, titânio e ligas de titânio frequentemente formam pelo menos uma porção das estruturas de condutor submarino para uso no transporte de fluidos de e para um poço de exploração em águas profundas. Devido à propensão à corrosão do titânio por ácido fluorídrico, pode ser especialmente difícil se conduzir operações de estimulação em poços de exploração em águas profundas contendo um material silicioso.
[0008] Em alguns casos, inibidores de corrosão podem ser usados para reduzir a propensão de uma superfície metálica a sofrer dano induzido por corrosão por ácidos. Como usado neste documento, os termos "inibir", "inibidor", "inibição" e outras formas gramaticais respectivas geralmente se referem à diminuição da tendência de ocorrência de um fenômeno e/ou o grau ao qual esse fenômeno ocorre. Os termos "suprimir," "supressão" e outras formas gramaticais desses podem ser utilizados de forma equivalente neste documento. O termo "inibir" e seus equivalentes não implicam em qualquer medida particular ou quantidade de inibição ou supressão a menos que especificado o contrário. Embora a corrosividade do ácido clorídrico e ácidos orgânicos possa geralmente ser efetivamente suprimida usando uma variedade de inibidores de corrosão comuns, inibidores de corrosão convencionalmente utilizados são frequentemente muito menos eficazes para inibir a corrosividade do ácido fluorídrico, particularmente em relação a superfícies de titânio e liga de titânio. Sem limitações pela teoria ou mecanismo, acredita-se que uma camada passivadora de TiO2 em superfícies metálicas de titânio seja prontamente removida pelo ácido fluorídrico, tornando o metal de titânio ou liga de titânio subjacentes extremamente suscetíveis à corrosão adicional após a sua remoção. Embora as ligas de titânio inibidas (por exemplo, liga Ti Grau 29, que é inibida por pequenas quantidades de rutênio ou liga Ti Grau 7, que é inibida por pequenas quantidades de paládio) possam exibir uma menor propensão à corrosão na presença de ácido fluorídrico do que o titânio puro ou as ligas não inibidas (por exemplo, titânio comercialmente puro, CP-Ti), ainda sim a corrosão é muitas vezes um problema. Além disso, custo e aprovisionamento de ligas de titânio inibidas podem ser problemáticos, especialmente para operações em grande escala.
[0009] A seguinte figura é incluída para ilustrar determinados aspectos da presente invenção e não deve ser vista como uma modalidade exclusiva. O assunto divulgado é capaz de consideráveis modificações, alterações, combinações e seus equivalentes em forma e função, o que será evidente a uma pessoa ordinariamente versada na técnica e que tenha o benefício desta divulgação.
[0010] A FIGURA 1 mostra um esquema ilustrativo de um sistema que pode fornecer fluidos de tratamento da presente divulgação para um local de fundo de poço de acordo com uma ou mais modalidades.
[0011] A presente divulgação está relacionada, em termos gerais, à corrosão e, mais especificamente, aos métodos para suprimir a corrosão dos componentes metálicos, particularmente durante as operações de tratamento subterrâneas.
[0012] Uma ou mais modalidades ilustrativas que incorporam as características da presente divulgação são apresentadas neste documento. Nem todas as características de uma implementação física são necessariamente descritas ou mostradas neste pedido, por uma questão de clareza. Deve ser compreendido que, no desenvolvimento de uma implementação física incorporando as modalidades da presente divulgação, numerosas decisões específicas da implementação podem ser feitas para atingir as metas do desenvolvedor, tais como o cumprimento em relação a restrições de sistema, negócios, governo e outras restrições, que podem variar de implementação e de vez em quando. Embora os esforços de um desenvolvedor possam ser demorados, tais esforços seriam, no entanto, uma tarefa de rotina para uma pessoa versada na técnica tendo o benefício desta divulgação.
[0013] Como discutido acima, a corrosão de superfícies metálicas pode ser prejudicial por várias razões. Pode ser muito difícil, particularmente, reduzir a corrosão de superfícies metálicas sensíveis, tais como superfícies de titânio e de liga de titânio, por exemplo, mesmo pela diluição das concentrações de ácido fluorídrico. No caso de dióxido de titânio, principalmente anatase, acredita-se que o ataque eletrofílico por ácido fluorídrico seja particularmente fácil na geração de espécies fluorotitanita. Isto é devido ao forte caráter de ácido de Lewis de íons de Ti. O potencial eletroquímico pode também desempenhar um papel na determinação de reatividade relativa. Atualmente, existem algumas opções para atenuar a corrosão em superfícies de titânio por ácido fluorídrico que não seja através da utilização de ligas de titânio inibidas caros e escassas, e mesmo essa abordagem pode não ser suficiente para evitar que a corrosão excessiva ocorra. No entanto, as ligas de titânio inibidas representam presentemente uma das melhores opções disponíveis para um operador de poços para endereçar a corrosão pelo ácido fluorídrico.
[0014] Os presentes inventores descobriram que a combinação de ácido bórico e vários ácidos N-(fosfonoalquil)iminodiacéticos ou qualquer sal do mesmo pode inibir a corrosão de superfícies metálicas sensíveis, tais como superfícies de titânio ou liga de titânio, por concentrações diluídas de ácido fluorídrico. Um exemplo ilustrativo de um ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético que pode ser usado nas modalidades da presente invenção é ácido N-(fosfonometil)iminodiacético (PMIDA). Opcionalmente, um inibidor de corrosão orgânico pode também estar presente para complementar os efeitos de inibição da corrosão, embora se possa realizar uma excelente inibição da corrosão mesmo sem que um inibidor de corrosão orgânico adicional esteja presente. Surpreendentemente, a corrosividade do ácido fluorídrico pode ser reduzida para níveis essencialmente indetectáveis quando se trata uma liga de titânio inibida, como a liga Ti Grade 29. Mesmo para a liga Ti Grade 1 desinibida, uma quantidade minúscula e operacionalmente gerenciável de corrosão pode ser realizada praticando os métodos da presente revelação. Em ambos os casos, é particularmente surpreendente que o ácido bórico e o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético possam proporcionar inibição da corrosão sem que outro inibidor de corrosão esteja presente.
[0015] Mais particularmente, os presentes inventores descobriram que a corrosividade de concentrações diluídas de ácido fluorídrico (por exemplo, cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso) pode ser reduzida a níveis desprezíveis para titânio e ligas de titânio utilizando a combinação de ácido bórico e PMIDA ou outros ácidos N-(fosfonoalquil)iminodiacéticos ou qualquer seu sal. Sem incluir o ácido bórico, concentrações mais altas de PMIDA podem ser necessárias para se conseguir uma inibição de corrosão eficaz sem incluir um inibidor de corrosão orgânico. Isto é, o PMIDA essencialmente aumenta os efeitos inibidores da corrosão do ácido bórico. Embora a combinação de ácido bórico e PMIDA possa limitar a corrosividade do ácido fluorídrico em relação ao titânio e outras superfícies metálicas, não se crê que a reatividade do ácido fluorídrico em relação à dissolução de materiais siliciosos seja significativamente afetada. Assim, a inibição da corrosividade do ácido fluorídrico utilizando os métodos atualmente descritos pode vantajosamente permitir que ocorram ainda várias operações de tratamento subterrâneo. Sem utilizar ácido bórico e PMIDA ou outro ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético para suprimir a corrosão, as operações de tratamento à base de ácido fluorídrico podem não ser realizáveis, especialmente sem utilizar ligas de titânio inibidas e dispendiosas. Assim, os métodos da presente divulgação podem permitir que ligas de titânio inibidas sejam substituídas por ligas de titânio não desinibidas, reduzindo assim vantajosamente os custos operacionais. Para grandes conjuntos metálicos, como estruturas de riser submarinas que se estendem a centenas a milhares de pés abaixo da linha de água, a oportunidade de substituir até mesmo uma pequena quantidade de ligas de titânio inibidas com ligas de titânio não inibidas pode proporcionar uma significativa economia de custos na linha de produção no curso de produção de formação subterrânea.
[0016] Através da utilização de ácido bórico e PMIDA ou outros ácidos N- (fosfonoalquil)iminodiacético para suprimir a corrosão de uma superfície metálica ou de titânio, vários produtos de metal podem ser mantidos em uso operacional por um período mais longo de tempo do que seria então possível, antes de precisar de tempo de inatividade para tratar danos de corrosão. Como utilizado neste documento, o termo "utilização operacional" refere-se à condição de implantação em processo de uma superfície metálica, particularmente uma superfície metálica que compreende titânio. Nas operações do campo petrolífero e outras situações de processamento, a diminuição de tempo de inatividade pode ser altamente vantajosa para reduzir os custos operacionais. Quando se utiliza ácido bórico e PMIDA para suprimir a corrosão, uma superfície de titânio ou outra superfície de metal pode ser posta em contato com concentrações diluídas de ácido fluorídrico e mantida em utilização operacional durante períodos prolongados de tempo com perda insignificante de corrosão. A corrosão que ocorre pode ser operacionalmente insignificante durante a vida útil do processo. Sem suprimir a corrosão pelo ácido fluorídrico, a substituição da superfície metálica pode acontecer muito mais cedo.
[0017] PMIDA e outros ácidos N-(fosfonoalquil)iminodiacéticos podem apresentar uma série de outras vantagens, quando usados em conjunto com a inibição de corrosão. PMIDA e ácido bórico são materiais relativamente baratos. Além disso, acredita-se que PMIDA é ambientalmente benigno, devido, pelo menos em parte, à sua propensão para a biodegradação. Como utilizado neste documento, os termos "biodegradação", "biodegradável" e variantes relacionadas dos mesmos referem-se a uma substância que pode ser decomposta por exposição a condições ambientais, incluindo micróbios nativos ou não nativos, luz solar, ar, calor e semelhantes. Nenhuma taxa de biodegradação em particular é implicada pelo uso destes termos a menos que especificado o contrário. O PMIDA possui vantajosamente uma estabilidade química suficientemente elevada em curto prazo para suprimir a corrosão, mas uma biodegradação de vida suficientemente curta para torná-lo amigável ao ambiente para uso na maioria das localidades. Ainda adicionalmente, o PMIDA tem boa estabilidade térmica, permitindo que seja usado em formações subterrâneas, a alta temperatura, incluindo aquelas acima de 148,88 °C (300oF). A combinação destas propriedades vantajosas torna o PMIDA bem adequado para implantação em uma ampla faixa de condições de processo.
[0018] Embora a combinação de ácido bórico e PMIDA ou outros ácidos iminodiacéticos N- (fosfonoalquil) possa ser particularmente útil para inibir a corrosão de superfícies de titânio e liga de titânio, deve reconhecer-se que esta combinação de materiais também pode ser eficaz para suprimir a corrosão de outros tipos de superfícies metálicas. Outras superfícies metálicas que podem experimentar uma diminuição da extensão da corrosão devido ao ácido fluorídrico através da prática dos métodos da presente divulgação incluem superfícies de aço, superfícies de cobre, superfícies de zinco, superfícies de alumínio, superfícies de níquel e semelhantes. Por conseguinte, deve ser reconhecido que qualquer uma das modalidades descritas neste documento para titânio pode ser estendida para qualquer tipo de superfície metálica.
[0019] Em várias modalidades, os métodos descritos neste documento podem compreender: fazer uma superfície metálica entrar em contato com um ambiente corrosivo, a superfície metálica compreendendo titânio ou liga de titânio e o ambiente corrosivo compreendendo ácido fluorídrico; introdução de uma composição inibidora da corrosão ao ambiente corrosivo, a composição inibidora de corrosão compreendendo um ácido bórico e um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste; fazer a superfície metálica entrar em contato com a composição inibidora de corrosão; e permissão de que a composição inibidora de corrosão impeça a corrosão da superfície de metal em contato com o ambiente corrosivo.
[0020] O ambiente corrosivo em contato com a superfície de metal compreende, geralmente, uma fase fluida, tal como um ambiente corrosivo compreendendo um fluido de tratamento subterrâneo. Embora o ácido bórico e o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal destes possa promover a inibição da corrosão de uma superfície de metal presente dentro de um poço de exploração ou uma estrutura em comunicação fluida com um poço de exploração, deve-se reconhecer que os efeitos de inibição de corrosão descritos neste documento podem ser realizados em qualquer tipo de ambiente em processo. Por exemplo, a combinação de ácido bórico e um ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal destes podem ser utilizados para suprimir a corrosão de uma superfície de metal numa configuração de planta ou processo em que o ácido fluorídrico é utilizado. Ambientes de processo ilustrativos em que uma combinação de ácido bórico e ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal destes pode ser utilizada para inibir a corrosão incluem, por exemplo, processos de fabricação, utilizando ácido fluorídrico, estruturas de armazenamento e de transporte para ácido fluorídrico e semelhantes.
[0021] Em modalidades mais específicas, a superfície metálica pode entrar em contato com o ambiente corrosivo no decurso da realização de uma operação de tratamento subterrânea. Em conformidade, nestas modalidades, o ambiente corrosivo pode compreender um fluido de tratamento. Mais tipicamente, a composição inibidora de corrosão é introduzida ao ambiente corrosivo antes que o ambiente corrosivo entre em contato com a superfície metálica. Em algumas modalidades, a composição inibidora de corrosão compreendendo ácido bórico e o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos pode estar presente inicialmente no fluido de tratamento. Por exemplo, o fluido de tratamento pode conter a composição de inibidor de corrosão antes do fluido de tratamento entrar em contato com a superfície de metal. Em modalidades alternativas, a composição inibidora de corrosão pode ser exposta à superfície do metal antes da composição inibidora de corrosão ser introduzida ao ambiente corrosivo. Isto é, ao se realizar uma operação de tratamento, um fluido de tratamento compreendendo um ou mais componentes da composição inibidora de corrosão pode ser introduzido em um poço antes de um fluido de tratamento compreendendo ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico. Mais especificamente, o ácido bórico ou o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos ou qualquer combinação destes pode ser posta em contato com a superfície metálica antes de ser introduzido no ambiente corrosivo em que o ácido fluorídrico está presente. De acordo com isto, em algumas modalidades, uma ou mais correntes de fluido separadas compreendendo ácido bórico e/ou um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos podem entrar em contato com uma superfície metálica e subsequentemente combinar com um fluido de tratamento compreendendo ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico para formar um fluido de tratamento combinado. Ainda em outras modalidades alternativas, a composição inibidora de corrosão pode ser adicionada a um fluido de tratamento, após o fluido de tratamento já ter começado a entrar em contato com a superfície metálica. Em algumas modalidades, a composição inibidora de corrosão pode ser adicionada instantaneamente a um fluido de tratamento sendo introduzido a um poço de exploração. Em outras modalidades, a composição inibidora de corrosão pode estar presente no fluido de tratamento antes de começar a introdução do fluido de tratamento ao poço.
[0022] Os fluidos de tratamento da presente divulgação podem compreender um fluido aquoso ou um fluido transportador oleaginoso como sua fase contínua. Os fluidos transportadores aquosos adequados podem incluir, por exemplo, água doce, água acidificada, água salgada, água do mar, água produzida, salmoura (por exemplo, uma solução saturada de sal), ou uma solução aquosa de sal (por exemplo, uma solução não saturada de sal). Os fluidos de transportadores aquosos podem ser obtidos a partir de qualquer fonte adequada.
[0023] Em algumas modalidades, o fluido transportador aquoso pode ser escolhido de modo que seja substancialmente livre de íons de metais alcalinos. Para os fins desta divulgação, um fluido transportador aquoso ou um fluido de tratamento formado a partir deste será considerado como sendo substancialmente livre de íons de metal alcalino, se menos do que cerca de 1% em peso de íons de metal alcalino estiverem presentes. A escolha de um fluido transportador aquoso que seja substancialmente livre de íons de metal alcalino pode ser desejável, a fim de limitar a re-precipitação de silicatos de metais alcalinos e fluorossilicatos.
[0024] Em algumas modalidades, um co-solvente orgânico pode ser incluído com um fluido transportador aquoso. Co-solventes orgânicos adequados podem incluir, mas não estão limitados a, glicóis e solventes alcoólicos, por exemplo. Quando presente, a quantidade de co-solvente orgânico pode variar entre cerca de 1% a cerca de 50%, em volume, do fluido de tratamento.
[0025] Em outras modalidades, o fluido transportador dos fluidos de tratamento pode compreender um fluido transportador oleaginoso. Fluidos transportadores oleaginosos adequados podem incluir, por exemplo, um solvente orgânico, um hidrocarboneto, óleo, um componente refinado de óleo ou qualquer combinação dos mesmos.
[0026] Em algumas modalidades, o ácido fluorídrico presente nos fluidos de tratamento da presente invenção pode ser formado a partir de um composto gerador de ácido fluorídrico. Compostos geradores de ácido fluorídrico adequados podem incluir substâncias como, por exemplo, ácido fluorobórico, ácido fluorossulfúrico, ácido hexafluorofosfórico, ácido hexafluoroantimônico, ácido difluorofosfórico, ácido hexafluorossilícico, difluoreto de hidrogênio de potássio, difluoreto hidrogenado de sódio, fluoreto de polivinilamônio, fluoreto polivinilpiridínio, fluoreto de piridínio, fluoreto imidazólio, fluoreto de amônio, sais de tetrafluoroborato, sais de hexafluoroantimonato, sais de hexafluorofosfato, sais de bifluoreto (por exemplo, bifluoreto de amônio), compostos orgânicos perfluorados, trifluoreto de boro e vários complexos de trifluoreto de boro.
[0027] Em algumas modalidades, um ácido ou um composto gerador de ácido podem estar presentes em combinação com o ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico. O composto ácido ou gerador de ácido e sua quantidade podem ser escolhidos para ajustar a forma de sal e estado de protonação do ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético e para atenuar as alterações de pH no fluido de tratamento conforme o ácido fluorídrico gasta, por exemplo.
[0028] Exemplos de ácidos adequados para uso em combinação com o ácido fluorídrico, ou um composto gerador de ácido fluorídrico podem incluir, mas não estão limitados a, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido fórmico, ácido acético, ácido cloroacético, ácido dicloroacético, ácido tricloroacético, ácido fluoroacético, ácido difluoroacético, ácido trifluoroacético, ácido metanossulfônico, ácido cítrico, ácido maleico, ácido glicólico, ácido lático, ácido málico, ácido oxálico, etc. e qualquer combinação dos mesmos. Exemplos de compostos geradores de ácido adequados podem incluir, mas não estão limitados a, por exemplo, ésteres, poliésteres alifáticos, ortoésteres, poli(ortoésteres), poli(lactídeos), poli(glicolídeos), poli(ε-caprolactonas), poli(hidroxibutiratos), poli(anidridos), monoformato de etileno glicol, diformato de etileno glicol, diformato de dietileno glicol, gliceril monoformato, diformato de gliceril, triformato de gliceril, diformato de trietileno glicol, ésteres de formato de pentaeritritol e semelhantes, quaisquer derivado ou combinação destes.
[0029] O pH do fluido de tratamento pode ser escolhido de modo que o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético seja inicialmente totalmente protonado ou o pH pode ser escolhido de modo que um ou mais dos grupos de ácido do ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético seja desprotonado. Quando totalmente protonado, o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético pode inicialmente ser insuficiente para promover a complexação de um íon metálico. No entanto, conforme o fluido de tratamento é gasto e o pH sobe, o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético pode ficar pelo menos parcialmente desprotonado de maneira a afetar a complexação de um íon metálico. Independentemente de seu estado inicial para complexar um íon metálico, o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético pode permanecer ativo para atenuar a corrosão de acordo com a descrição proporcionada neste documento.
[0030] O ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético pode ser utilizado na composição inibidora de corrosão, em sua forma neutra ou em qualquer forma de sal. Em algumas modalidades, os grupos de ácido fosfônico ou ácido carboxílico do ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético podem estar na forma de sal, particularmente uma forma de sal de amônio ou de amônio quaternário. O uso de uma forma de sal de amônio ou de amônio quaternário para os grupos de ácido evita desejavelmente a introdução de íons de metal álcali ao poço de exploração, o que poderia promover a re-precipitação de incrustação de sílica. A forma protonada dos grupos de ácido evita também desejavelmente a introdução de íons de metais álcali não desejados ao poço de exploração. Em outras modalidades, o grupo amina de ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético pode ser utilizado em uma forma de sal. A forma de sal de amina pode compreender uma forma de sal protonado, tal como um cloridrato ou forma de sal de formato ou uma forma de sal quaternizado.
[0031] Em várias modalidades, a forma neutra do ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético que está presente nas composições de inibidores de corrosão da presente invenção pode ter a estrutura mostrada na Fórmula 1
em que n é um número inteiro variando entre 1 e cerca de 5. Um comprimento de cadeia de carbono desta faixa pode ser benéfico na promoção da solubilidade aquosa do ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético. Em modalidades mais específicas, um ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético particularmente adequado para a prática da presente divulgação pode ser ácido N- (fosfonometil)iminodiacético, em que n é 1.
[0032] Como indicado acima, a corrosividade de concentrações diluídas de ácido fluorídrico em relação às superfícies de titânio e liga de titânio pode ser eficazmente inibida pela prática dos métodos da presente divulgação. Quantidades correspondentemente pequenas de ácido bórico e ácido N- (fosfoalquil)iminodiacético podem ser eficazes para inibir a corrosão de superfícies de titânio ou de liga de titânio de modo que ocorra pouca ou nenhuma corrosão. No caso de ligas de titânio inibidas, a perda de corrosão pode ser essencialmente imensurável.
[0033] Em várias modalidades, uma concentração de ácido fluorídrico no ambiente corrosivo pode variar entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 5% em peso. Estes valores podem representar a concentração do ácido fluorídrico em um fluido de tratamento ou a concentração do ácido fluorídrico gerável em um fluido de tratamento. Concentrações de ácido fluorídrico nesta faixa podem ser particularmente eficazes para a realização de diversas operações de tratamento subterrâneas, tais como desincrustação e dissolução da matriz, por exemplo.
[0034] As concentrações escolhidas do ácido bórico e do ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos pode representar uma quantidade eficaz para compensar os efeitos corrosivos da quantidade de ácido fluorídrico que está presente. Em determinadas modalidades, uma concentração do ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal do mesmo no ambiente corrosivo pode variar entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 10% em peso. Em modalidades mais particulares, uma concentração do ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal do mesmo no ambiente corrosivo pode variar entre cerca de 1% em peso a cerca de 5% em peso. Em várias modalidades, uma concentração de ácido bórico no ambiente corrosivo pode variar entre cerca de 2% em peso e cerca de 14% em peso. Novamente, as faixas de concentração anteriores podem representar as concentrações de ácido bórico e do ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos que estejam presentes em um fluido de tratamento em que ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico estejam presentes.
[0035] O ácido bórico presente no ambiente corrosivo ou no fluido de tratamento pode ser introduzido e/ou gerado no mesmo em uma variedade de maneiras. Em algumas modalidades, o próprio ácido bórico pode ser introduzido no ambiente corrosivo. Em outras modalidades, o ácido bórico pode ser gerado dentro do ambiente corrosivo a partir de um precursor de ácido bórico. Em algumas modalidades, o ácido bórico pode ser gerado no ambiente corrosivo de bórax e de um ácido como o ácido clorídrico. Outros precursores de ácido bórico adequados podem incluir, por exemplo, tetraboratos (por exemplo, tetraborato de sódio), tetrafluoroboratos, complexos ligantes de borato de metal (ligantes = ácido oxálico, ácido cítrico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido tartárico, ácido málico, ácido maleico e ácido succínico), ácidos borônicos, ésteres de boronato e organotrifluoroboratos.
[0036] Opcionalmente, o PMIDA ou outros ácidos N- (fosfonoalquil)iminodiacéticos também podem complexar um íon metálico sem alterar substancialmente sua capacidade para mitigar a corrosividade do ácido fluorídrico. Como utilizado neste documento, os termos "complexo", "complexar", "complexação" e outras variantes gramaticais dos mesmos deverá referir-se à formação de uma ligação metal-ligante. Embora a complexação de um íon de metal possa envolver um processo de quelação em algumas modalidades, a complexação não é considerada limitada desta maneira. O PMIDA complexa eficazmente uma grande variedade de íons de metal com uma variedade de constantes de estabilidade. A Tabela 1 abaixo mostra as constantes de estabilidade a 20oC de vários íons de metal complexados com PMIDA. Tabela 1
Ao contrário de alguns fosfonatos alcalino-terrosos, estes complexos são vantajosamente solúveis em fluidos aquosos de baixo pH (pH = 0,5-5). O ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste pode, inicialmente, estar em uma forma de sal adequada para complexar um íon de metal ou uma forma de sal adequada para complexar um íon metálico pode formar conforme o fluido de tratamento gasta. Os íons metálicos complexados pelo ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal destes pode surgir a partir de qualquer fonte a entrar em contato com o ambiente corrosivo. Por exemplo, os íons de alumínio resultantes da dissolução de um aluminossilicato podem ser complexados.
[0037] Embora PMIDA e outros ácidos N-(fosfonoalquil)iminodiacéticos possam eles próprios complexar íons metálicos, um agente quelante adicional também pode estar presente no ambiente corrosivo ou em um fluido de tratamento formado a partir dele. O agente quelante opcional pode aumentar a quantidade de íons metálicos que podem ser complexados e/ou o agente quelante pode ser escolhido para conferir seletividade em relação aos íons metálicos que não são complexados de forma tão eficaz por PMIDA e outros ácidos N- (fosfonoalquil)iminodiacéticos.
[0038] Acredita-se que agentes quelantes adequados não são particularmente limitados. Em modalidades ilustrativas, agentes quelantes tradicionais, como por exemplo o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), ácido propilenodiaminetetra- acético (PDTA), ácido nitrilotriacético (NTA), N-(2-hidroxietil) ácido etilenodiaminatriacético (HEDTA), ácido dietilenotriaminepenta-acético (DTPA), ácido hidroxietiliminodiacético (HEIDA), ácido ciclohexilenodiaminetetra-acético (CDTA), ácido difenilaminassulfônico (APD), ácido etilenodiaminadi(o- hidroxifenilacético) (EDDHA), ácido glucoheptônico, ácido glucônico, ácido cítrico, qualquer sal respectivo, qualquer derivado dos mesmos ou similares podem estar presentes como o agente quelante opcional.
[0039] Em outras várias modalidades, um ácido aminopolicarboxílico pode estar presente como o agente quelante opcional. Uma série de ácidos aminopolicarboxílicos tem a vantagem adicional de ser biodegradável, o que pode ser vantajoso para sua utilização em várias operações subterrâneas. Agentes quelantes de ácido aminopolicarboxílico ilustrativos podem incluir, por exemplo, ácido diacético de ácido glutâmico (GLDA), ácido metilglicina diacético (MGDA),ácido β-alanina diacético (β-ADA), ácido etilenodiaminodisuccínico, ácido S,S-etilenodiaminodisuccínico (EDDS), ácido iminodisuccínico (IDS), ácido hidroxi- iminodisuccínico (HIDS), ácidos poliamino disuccínicos, N-bis[2-(1,2- dicarboxietoxi)etil]glicina (BCA6), N-bis[2-(1,2-dicarboxietoxi)etil]ácido aspártico (BCA5), N-bis[2-(1,2-dicarboxietoxi)etil]metilglicina (MCBA5), N-tris[(1,2- dicarboxietoxi)etil]amina (TCA6), N-bis[2-(carboximetoxi)etil]glicina (BCA3), N- bis[2-(metilcarboximetoxi)etil]glicina (MCBA3), ácido N-metiliminodiacético (MIDA), ácido iminodiacético (IDA), ácido N-(2-acetamido)iminodiacético (ADA), ácido hidroximetil-iminodiacético, ácido 2-(2-carboxietilamino)succínico (CEAA), ácido 2- (2-carboximetilamino)succínico (CMAA), ácido dietilanotriamina-N,N”- disuccínico, ácido trietilenotetramina-N,N’”-disuccínico, ácido 1,6-hexametilenodiamina-N,N’- disuccínico, ácido tetraetilenopentamina-N,N””-disuccínico, ácido 2- hidroxipropileno-1,3-diamina-N,N’- disuccínico, ácido 1,2-propilenodiamina-N,N’- disuccínico, ácido 1,3-propilenodiamina-N,N’- disuccínico, ácido cis- ciclohexanodiamina-N,N’-disuccínico, ácido trans-ciclohexanodiamina-N,N’- disuccínico, ácido etilenobis(oxietilenonitrilo)-N,N’-disuccínico, ácido glucoheptanoico, ácido cisteico- ácido N,N- diacético, ácido cisteico-N-ácido monoacético, ácido alanina-N-monoacético, ácido N-(3-hidroxisuccinil)aspártico, N- [2-(3-hidroxisuccinil)]-L-serina, ácido aspártico- ácido N,N-diacético, ácido aspártico- ácido N-monoacético, qualquer sal, derivado ou combinação dos mesmos.
[0040] Opcionalmente, um inibidor de corrosão orgânico pode estar presente em combinação com o ácido bórico e o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético no ambiente corrosivo. Isto é, em algumas modalidades, a composição inibidora de corrosão pode compreender ainda um inibidor de corrosão orgânico. A identidade e a quantidade do inibidor de corrosão orgânico pode variar tendo em conta as quantidades de ácido fluorídrico, ácido bórico e/ou o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal destes que estão presentes. Em modalidades ilustrativas, uma concentração do inibidor de corrosão orgânico no ambiente corrosivo pode variar entre cerca de 0,1% em peso a cerca de 5% em peso. Em modalidades mais específicas, uma concentração do inibidor de corrosão orgânico pode variar entre cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso ou entre cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso ou entre cerca de 2% em peso a cerca de 4% em peso.
[0041] Inibidores de corrosão orgânicos ilustrativos podem incluir compostos tais como, por exemplo, um álcool acetilênico, um produto de condensação de Mannich, um composto carbonil insaturado, um éter insaturado, formamida ou um produto de reação deste, um formato, um iodeto, um terpeno, um hidrocarboneto aromático, cinamaldeído ou um derivado deste, um surfactante fluorado, um derivado quaternário de uma base de nitrogênio heterocíclica, um derivado quaternário de um composto aromático halometilado ou qualquer combinação destes. Outros inibidores de corrosão ilustrativos incluem, por exemplo, um produto de reação de um α,β-insaturado com uma amina primária ou secundária, e um aldeído ou cetona produto da reação de um aldeído com um tiol e/ou uma amida. O produto da reação pode ser pré-formado antes de ser colocado em um ambiente corrosivo, tal como um fluido de tratamento ou pode ser formado in situ a partir dos componentes individuais dentro do ambiente corrosivo. Em modalidades ilustrativas, um inibidor de corrosão orgânico adequado pode compreender MSA-III (um inibidor orgânico de corrosão por ácido contendo enxofre), HAI-404M (um inibidor de corrosão por amônio quaternário), ou HAI-OS (um inibidor de corrosão por álcool acetilênico), cada desses sendo disponível por Halliburton Energy Services.
[0042] Ainda opcionalmente, um intensificador de inibidor de corrosão pode estar presente na composição inibidora de corrosão. Intensificadores de inibidor de corrosão, por vezes referidos como ativadores, podem funcionar para ativar outro inibidor de corrosão. Intensificadores de inibidor de corrosão que podem ser utilizados nas modalidades da presente invenção incluem compostos de amônio quaternário, compostos de cobre (por exemplo, Iodeto cuproso, cloreto cuproso), compostos de antimônio (por exemplo, óxidos de antimônio, haletos de antimônio, tartarato de antimônio, citrato de antimônio, tartarato de antimônio, citrato de antimônio, sais de piroantimonato, adutos de antimônio e glicol de etileno), compostos de bismuto (por exemplo, óxidos de bismuto, haletos de bismuto, tartarato de bismuto e citrato de bismuto), iodo, compostos de iodeto (por exemplo, iodeto de potássio e iodeto de sódio), ácido fórmico, e qualquer combinação destes. Quando presente, uma concentração do intensificador de inibidor de corrosão num fluido de tratamento pode variar desde cerca de 0,1% em peso a cerca de 5,0% em peso.
[0043] Em modalidades adicionais, os fluidos de tratamento descritos neste documento podem ainda compreender qualquer número de aditivos que são comumente utilizados em operações de poço de exploração, incluindo, por exemplo, aditivos de controle de escala de sílica, surfactantes, estabilizadores de gel, antioxidantes, aditivos de prevenção de degradação de polímero, modificadores de permeabilidade relativa, inibidores de incrustações, agentes formadores de espuma, agentes desespumantes, agentes antiespuma, agentes emulsionantes, agentes desemulsificantes, agentes de controle de ferro, agentes propantes ou outros particulados, desviadores de partículas, sais, ácidos, aditivos de controle de perda de fluidos, gases, catalisadores, agentes de controle de argila, dispersantes, floculantes, captadores (por exemplo, captadores de H2S, captadores de CO2 ou captadores de O2), agentes gelificantes, lubrificantes, agentes redutores de atrito, agentes de ligação em ponte, viscosificadores, agentes de ponderação, solubilizantes, agentes de controle de pH (por exemplo, tampões), inibidores de hidratos, agentes de consolidação, bactericidas, catalisadores, estabilizadores de argila, desagregadores, desagregadores de liberação retardada e similares. Qualquer combinação destes aditivos pode também ser usada. Uma pessoa ordinariamente versada na técnica será capaz de formular um fluido de tratamento que tem propriedades adequadas para uma determinada aplicação.
[0044] Em algumas modalidades, a superfície metálica pode permanecer em contato com o ambiente corrosivo durante pelo menos cerca de 1 hora através da prática dos métodos da presente divulgação. Em várias outras modalidades, a superfície metálica pode continuar em contato com o ambiente corrosivo por pelo menos cerca de 2 horas ou pelo menos cerca de 4 horas ou pelo menos cerca de 6 horas ou pelo menos cerca de 12 horas ou pelo menos cerca de 24 horas após o contato com o fluido de tratamento.
[0045] Em algumas modalidades, a superfície metálica que está entrando em contato com a composição inibidora de corrosão pode estar presente em um poço de exploração no qual o fluido de tratamento está sendo introduzido. Por exemplo, as superfícies metálicas em um poço de exploração que podem entrar em contato com a composição inibidora de corrosão podem representar um tubular ou uma porção de uma ferramenta de poço de exploração. Em outras modalidades diferentes, a superfície metálica pode não estar presente no poço de exploração em si, mas em vez disso pode representar uma estrutura em comunicação fluida com o poço de exploração. Por exemplo, dutos, estruturas de riser submarino, tanques de mistura e recipientes de armazenamento fora do poço de exploração podem também ser postos em contato com a composição inibidora de corrosão de acordo com algumas modalidades da presente invenção, a fim de suprimir a corrosão na presença de ácido fluorídrico.
[0046] Em modalidades mais específicas, a superfície metálica que está entrando em contato com a composição inibidora de corrosão pode compreender pelo menos uma porção de uma estrutura de condutor submarino. Pelo menos uma porção de uma estrutura de riser submarino pode compreender titânio ou uma liga de titânio. Em modalidades ainda mais específicas, pelo menos uma porção de uma estrutura de condutor submarino pode compreender múltiplos tipos ou graus de ligas de titânio. Desta forma, ao fazer o contato de uma estrutura de riser submarino com uma composição inibidora de corrosão da presente divulgação, a corrosão resultante do transporte de ácido fluorídrico para e/ou a partir do poço de exploração pode ser evitada.
[0047] Em algumas modalidades, os métodos da presente invenção podem compreender ainda a introdução de um fluido de tratamento contendo a composição inibidora da corrosão a um poço de exploração penetrando uma formação subterrânea. A composição inibidora da corrosão pode suprimir a corrosão de uma superfície metálica presente no poço de exploração ou em comunicação fluida com o poço de exploração.
[0048] Uma vez dentro do poço de exploração, o fluido de tratamento contendo a composição inibidora de corrosão pode executar várias funções tais como as operações de tratamento descritas acima. Em modalidades mais particulares, a operação de tratamento pode compreender o contato de um material silicioso com o fluido de tratamento e dissolver pelo menos parcialmente o material silicioso com o fluido de tratamento. A dissolução pode envolver fazer reagir o material silicioso com o ácido fluorídrico. Materiais siliciosos ilustrativos que podem entrar em contato e dissolvidos com o ácido fluorídrico incluem, por exemplo, sílica, silicatos, alumino- silicatos, escala geotérmica, semelhantes e qualquer combinação destes. Em várias modalidades, dissolver a incrustação geotérmica pode compreender dissolver pelo menos uma porção da incrustação geotérmica com o ácido fluorídrico para produzir um íon de metal, e a complexação do íon de metal com o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou outro agente quelante. A complexação do íon metálico pelo ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou outro agente quelante pode impedir substancialmente a re-precipitação de uma forma insolúvel do íon metálico.
[0049] Em algumas modalidades, os métodos descritos neste documento podem compreender: fornecimento de um fluido de tratamento que compreende: ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico e uma composição inibidora de corrosão que compreende um grupo ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste; introdução do fluido de tratamento em um poço de exploração penetrando uma formação subterrânea; e colocar o fluido de tratamento em contato com uma superfície metálica presente no poço de exploração ou em comunicação fluida com poço de exploração, a superfície metálica compreendendo titânio ou liga de titânio. Em outras modalidades, os métodos podem compreender ainda a execução de uma operação de tratamento no poço de exploração, tais como dissolver, pelo menos parcialmente, um material silicioso que pode estar presente no poço de exploração ou na formação subterrânea.
[0050] Em modalidades mais específicas, os métodos da presente descrição podem compreender: contato do ácido bórico ou um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos ou qualquer combinação destes com uma superfície metálica presente em um poço ou em comunicação fluida com um poço, a superfície de metal compreendendo titânio ou uma liga de titânio; após exposição da superfície de metal ao ácido bórico ou um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos ou qualquer combinação destes, combinar o ácido bórico ou o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos ou qualquer combinação com um fluido de tratamento compreendendo ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico para formar um fluido de tratamento combinado, o fluido de tratamento combinado compreendendo ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico, ácido bórico e um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético; e colocando o fluido de tratamento combinado em contato com a superfície metálica.
[0051] De acordo com isto, em algumas modalidades, o ácido bórico e um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos podem ser expostos à superfície metálica em correntes de fluido separadas e as correntes de fluido separadas podem então ser combinadas com o fluido de tratamento compreendendo ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico para formar o fluido de tratamento combinado. Em outras modalidades, uma única corrente de fluido compreendendo ácido bórico e um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos pode entrar em contato com a superfície metálica e depois ser combinada com o fluido de tratamento compreendendo ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico para formar o fluido de tratamento combinado. Após a formação do fluido de tratamento combinado, as faixas de concentração do ácido fluorídrico ou do composto gerador de ácido fluorídrico, o ácido bórico e o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos podem estar nas faixas de concentração descritas acima.
[0052] Em várias modalidades, sistemas configurados para fornecer um fluido de tratamento da presente divulgação para um local de fundo do poço são descritos neste documento. Em várias modalidades, os sistemas podem incluir uma bomba acoplada de modo fluido a um tubular, o tubular contendo um fluido de tratamento composto por ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico e uma composição de inibidor de corrosão composta por ácido bórico e um ácidos N- (fosfonoalquil)iminodiacéticos ou qualquer sal dos mesmos.
[0053] A bomba pode ser uma bomba de alta pressão em algumas modalidades. Como utilizado neste documento, o termo "bomba de alta pressão" se refere a uma bomba que é capaz de fornecer um fluido no fundo de poço a uma pressão de cerca de 6,90 MPa (1000 psi) ou maior. Uma bomba de alta pressão pode ser usada quando é desejado introduzir o fluido de tratamento da presente invenção em uma formação subterrânea a ou acima de um gradiente de fratura da formação subterrânea, podendo também ser usada nos casos em que fraturamento não é desejado. Os fluidos de tratamento descritos neste documento podem ser introduzidos com uma bomba de alta pressão ou podem ser introduzidos após um fluido de tratamento que tenha sido introduzido com uma bomba de alta pressão. Em algumas modalidades, a bomba de alta pressão pode ser capaz de transmitir fluidamente matéria particulada à formação subterrânea. Bombas de alta pressão adequadas serão conhecidas pelas pessoas versadas na técnica e podem incluir, mas não estão limitadas a, bombas de pistão flutuante e bombas de deslocamento positivo.
[0054] Em outras modalidades, a bomba pode ser uma bomba de baixa pressão. Como utilizado neste documento, o termo "bomba de baixa pressão" se refere a uma bomba que opera a uma pressão de cerca de 6,90 MPa (1000 psi) ou menos. Em algumas modalidades, uma bomba de baixa pressão pode ser acoplada hidraulicamente a uma bomba de alta pressão que está acoplada hidraulicamente ao tubo. Isto é, em tais modalidades, a bomba de baixa pressão pode ser configurada para transportar o fluido de tratamento para a bomba de alta pressão. Em tais modalidades, a bomba de baixa pressão pode "escalonar" a pressão do fluido de tratamento antes que ele atinja a bomba de alta pressão. Como alternativa, a bomba de baixa pressão pode ser utilizada para introduzir diretamente o fluido de tratamento à formação subterrânea.
[0055] Em algumas modalidades, os sistemas descritos neste documento podem adicionalmente compreender um tanque de mistura que está a montante da bomba e em que o material diminuidor de pressão é formulado com um fluido de transporte. Em várias modalidades, a bomba (por exemplo, uma bomba de baixa pressão, uma bomba de alta pressão ou uma combinação das mesmas) pode transmitir o fluido de tratamento do tanque de mistura ou outra fonte do fluido de tratamento para o tubular. Em outras modalidades, no entanto, o fluido de tratamento pode ser formulado fora do local e transportado para um local de trabalho, em cujo caso o fluido de tratamento pode ser introduzido no tubular através da bomba diretamente de seu recipiente de transporte (por exemplo, um caminhão, um vagão, uma barcaça ou afins) ou de uma tubulação de transporte. Seja qual for caso, o fluido de tratamento pode ser extraído para a bomba, elevado até uma pressão apropriada e, então, introduzido no tubular para distribuição no fundo de poço.
[0056] A FIGURA 1 mostra um esquema ilustrativo de um sistema que pode fornecer fluidos de tratamento da presente divulgação para um local de fundo de poço de acordo com uma ou mais modalidades. Deve ser notado que, embora a FIGURA 1 represente, em geral, um sistema baseado em terra, deve ser reconhecido que sistemas semelhantes também podem ser operados em locais submarinas. Por exemplo, o fluido de tratamento pode ser entregue no local de fundo de poço de um poço de exploração submarino utilizando uma estrutura de condutor submarino, tal como um condutor submarino de contendo titânio ou uma liga de titânio. Como representado na FIGURA 1, o sistema 1 pode incluir o tanque de mistura 10, no qual um fluido de tratamento da presente invenção pode ser formulado. O fluido de tratamento pode ser transportado por meio da linha 12 até a cabeça de poço 14, onde o fluido de tratamento entra no tubular 16, o tubular 16 se estendendo da cabeça de poço 14 para a formação subterrânea 18. O tubular 16 pode incluir orifícios que permitem que o fluido de tratamento entre no poço de exploração. A bomba 20 pode ser configurada para elevar a pressão do fluido de tratamento até um grau desejado antes da sua introdução no tubular 16. Deve ser reconhecido que sistema 1 é meramente exemplar em sua natureza e diversos componentes adicionais podem estar presentes que não necessariamente foram representados na FIGURA 1 por motivos de clareza. Componentes adicionais não limitantes que podem estar presentes incluem, mas não estão limitados a, caleiras de abastecimento, válvulas, condensadores, adaptadores, articulações, manômetros, sensores, compressores, controladores de pressão, sensores de pressão, controladores de taxa de fluxo, sensores de taxa de fluxo, sensores de temperatura e afins.
[0057] Embora não representado na FIGURA 1, o fluido de tratamento pode, em algumas modalidades, fluir de volta à cabeça de poço 14 e sair da formação subterrânea 18. Em algumas modalidades, o fluido de tratamento que fluiu de volta à cabeça de poço 14 pode posteriormente ser recuperado e recirculado para a formação subterrânea 18. Em outras modalidades, o fluido de tratamento pode fluir de volta à cabeça de poço 14 em um fluido de hidrocarbonetos produzido a partir da formação subterrânea 18.
[0058] Também deve ser reconhecido que os fluidos de tratamento divulgados também podem afetar diretamente ou indiretamente os diversos equipamentos e ferramentas do fundo do poço que podem entrar em contato com os fluidos de tratamento durante a operação. Tais equipamentos e ferramentas podem incluir, mas não se limitar a, invólucro de poço, forro de poço, coluna de completação, colunas de inserção, coluna de perfuração, tubo em espiral, cabo de aço, cabo condutor, tubo de perfuração, tubos-mestres, motores de lama, motores e/ou bombas de poço, motores e/ou bombas montados à superfície, centralizadores, turbolizantes, raspadeiras, flutuantes, (por exemplo, sapatas, colares, válvulas, etc.), ferramentas de perfilagem e equipamentos de telemetria relacionados, atuadores (por exemplo, dispositivo eletromecânico, dispositivos hidromecânicos, etc.), manga de deslize, mangas de produção, tomadas, peneiras, filtros, dispositivos de controle de fluxo (por exemplo, dispositivos de controle de fluxo de entrada, dispositivos de controle de entrada de fluxo autônomo, dispositivo de controle de fluxo de saída, etc.) acoplamentos (por exemplo, conexão úmida elétrico-hidráulica, conexão seca, acoplamento indutivo, etc.), linhas de controle (por exemplo, elétricas, fibras óticas, hidráulicas, etc.), linhas de vigilância, brocas e alargadores de perfuração e, sensores ou sensores distribuídos, trocadores de calor embutidos, válvulas e dispositivos de atuação correspondentes, selos de tubo, vedadores, vedador de cimento, conjunto vedador, e outros dispositivos de isolação de poço, ou componentes e semelhantes. Qualquer um destes componentes pode ser incluído nos sistemas geralmente descritos acima e representados na FIGURA 1.
[0059] As modalidades divulgadas neste documento incluem:
[0060] A. Métodos para a supressão de corrosão. Os métodos compreendem: fazer uma superfície de metal entrar em contato com um ambiente corrosivo, a superfície metálica compreendendo titânio ou liga de titânio e o ambiente corrosivo compreendendo ácido fluorídrico; introdução de uma composição inibidora da corrosão ao ambiente corrosivo, a composição inibidora de corrosão compreendendo um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste; fazer a superfície metálica entrar em contato com a composição inibidora de corrosão; e supressão da corrosão da superfície de metal pelo ambiente corrosivo através do contato com a composição de inibidor de corrosão.
[0061] B. Métodos para suprimir a corrosão. Os métodos compreendem: fornecimento de um fluido de tratamento compreendendo: ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico e uma composição inibidora de corrosão que compreende um grupo ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste; introdução do fluido de tratamento em um poço de exploração penetrando uma formação subterrânea; e colocar o fluido de tratamento em contato com uma superfície metálica presente no poço de exploração ou em comunicação fluida com poço de exploração, a superfície metálica compreendendo titânio ou liga de titânio.
[0062] C. Métodos para suprimir a corrosão. Os métodos compreendem: colocar em contato a superfície de metal presente em um poço ou em comunicação fluida com um poço com uma composição de inibidor de corrosão; em que a superfície do metal compreende titânio ou uma liga de titânio; e em que a composição de inibidor de corrosão compreende uma substância selecionada a partir do grupo que consiste em ácido bórico, um grupo ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético, qualquer sal de um grupo de ácidos N-(fosfonoalquil)iminodiacético e qualquer combinação dos mesmos; e após contatar a superfície metálica com a composição inibidora da corrosão, expor a superfície metálica a um fluido de tratamento que compreende ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico; em que a composição de inibidor de corrosão torna-se combinada com o fluido de tratamento.
[0063] D. Sistemas para a introdução de uma composição inibidora da corrosão a um poço de exploração. Os sistemas compreendem: uma bomba acoplada de modo fluido a um tubular, o tubular contendo um fluido de tratamento composto por ácido fluorídrico ou um composto gerador de ácido fluorídrico e uma composição de inibidor de corrosão composta por ácido bórico e um ácidos iminodiacéticos N- (fosfonoalquil) ou qualquer sal dos mesmos.
[0064] Cada uma das modalidades A - D pode possuir um ou mais dentre os seguintes elementos adicionais em qualquer combinação:
[0065] Elemento 1: em que uma concentração de ácido fluorídrico no ambiente corrosivo varia entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 5% em peso.
[0066] Elemento 2: em que uma concentração do ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal do mesmo no ambiente corrosivo varia entre cerca de 0,5% % e cerca de 10% em peso e uma concentração de ácido bórico no ambiente corrosivo varia entre cerca de 2% em peso e cerca de 14% em peso.
[0067] Elemento 3: em que uma concentração de ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste no ambiente corrosivo varia entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 10% em peso.
[0068] Elemento 4: em que a concentração de ácido bórico no ambiente corrosivo varia entre cerca de 2% em peso e cerca de 14% em peso.
[0069] Elemento 5: em que a composição inibidora de corrosão é introduzida no ambiente corrosivo antes que o ambiente corrosivo entre em contato com a superfície metálica.
[0070] Elemento 6: em que o ambiente corrosivo compreende um fluido de tratamento e a composição inibidora da corrosão está presente no fluido de tratamento.
[0071] Elemento 7: em que o método compreende ainda: a introdução do fluido de tratamento em um poço de exploração penetrando uma formação subterrânea, a superfície do metal estando presente no poço ou em comunicação fluida com o poço.
[0072] Elemento 8: em que o método compreende ainda: contato de um material silicioso com o fluido de tratamento; e pelo menos parcialmente dissolver o material silicioso com o fluido de tratamento.
[0073] Elemento 9: em que o ácido bórico ou o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou um qualquer sal do mesmo ou qualquer combinação dos mesmos são postos em contato com a superfície metálica antes de ser introduzido no ambiente corrosivo.
[0074] Elemento 10: em que o ambiente corrosivo compreende um fluido de tratamento.
[0075] Elemento 11: em que o método compreende ainda: a introdução do fluido de tratamento em um poço de exploração penetrando uma formação subterrânea, a superfície do metal estando presente no poço ou em comunicação fluida com o poço.
[0076] Elemento 12: em que o método compreende ainda: contato de um material silicioso com o fluido de tratamento; e pelo menos a dissolução parcial do material silicioso com o fluido de tratamento.
[0077] Elemento 13: em que a superfície metálica compreende pelo menos uma porção de uma estrutura de riser submarino.
[0078] Elemento 14: em que o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético tem uma estrutura de
em que n é um número inteiro variando entre 1 e cerca de 5.
[0079] Elemento 15: em que o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético compreende ácido N- (fosfonometil)iminodiacético.
[0080] Elemento 16: em que a composição de inibição de corrosão compreende ainda um inibidor de corrosão orgânico.
[0081] Elemento 17: em que uma concentração de ácido fluorídrico ou uma concentração de ácido fluorídrico gerável em fluidos de tratamento está na faixa de cerca de 0,5% em peso e cerca de 5% em peso.
[0082] Elemento 18: em que uma concentração do ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal do mesmo nas faixas de fluido de tratamento varia entre cerca de 0,5% % e cerca de 10% em peso e uma concentração de ácido bórico no ambiente corrosivo varia entre cerca de 2% em peso e cerca de 14% em peso.
[0083] Elemento 19: em que uma concentração de ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste no fluido de tratamento varia entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 10% em peso.
[0084] Elemento 20: em que uma concentração de ácido bórico no fluido de tratamento varia entre cerca de 2% de peso e cerca de 14% em peso.
[0085] Elemento 21: em que o ácido bórico e o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou um qualquer sal dos mesmos é introduzido no fluido de tratamento a partir de correntes de fluido separadas.
[0086] Elemento 22: em que uma concentração de ácido fluorídrico ou uma concentração de ácido fluorídrico no fluido de tratamento combinado varia entre 0,5% em peso e cerca de 5% em peso, uma concentração do ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal do mesmo nas faixas de fluido de tratamento varia entre cerca de 0,5% e cerca de 10% em peso e uma concentração de ácido bórico no fluido de tratamento combinado varia entre cerca de 2% em peso e cerca de 14% em peso.
[0087] A título de exemplo não limitativo, exemplos de combinações aplicáveis a AD incluem:
[0088] O método de A em combinação com os elementos 1 e 2.
[0089] O método de A em combinação com os Elementos 1 e 3.
[0090] O método de A em combinação com os Elementos 1 e 4.
[0091] O método de A em combinação com elementos 2, 6 e 7.
[0092] O método de A em combinação com os Elementos 6, 7 e 8.
[0093] O método de A em combinação com elementos 9, 10 e 21.
[0094] O método de A em combinação com elementos 10 e 12.
[0095] O método de A em combinação com os elementos 15 e 16.
[0096] O método de A em combinação com os elementos 1, 2 e 13.
[0097] O método de B em combinação com os elementos 17 e 18.
[0098] O método de B em combinação com os elementos 17 e 19.
[0099] O método de B em combinação com os elementos 17 e 20.
[0100] O método de B em combinação com os elementos 17 e 21.
[0101] O método de B em combinação com os elementos 15 e 16.
[0102] O método de B em combinação com os elementos 12 e 13.
[0103] O método de B em combinação com os elementos 13 e 17.
[0104] O método de C em combinação com os elementos 11 e 12.
[0105] O método de C em combinação com os elementos 11, 12 e 13.
[0106] O método de C em combinação com os elementos 21 e 22.
[0107] O sistema de D em combinação com os elementos 17 e 18.
[0108] O sistema de D em combinação com os elementos 17 e 19.
[0109] O sistema de D em combinação com os elementos 17 e 20.
[0110] O sistema de D em combinação com os elementos 16, 17 e 18.
[0111] Para facilitar uma melhor compreensão das modalidades da presente divulgação, os seguintes exemplos de modalidades preferidas ou representativas são dados. De nenhuma maneira os seguintes exemplos devem ser lidos como limitantes ou definidores do escopo da divulgação. Exemplos
[0112] Exemplo 1: Um substrato Ti Grau 1 ou Ti Grau 29 foi exposto durante 6 horas em temperatura constante a vários fluidos de tratamento compreendendo ácido fluorídrico (1 ou 1,5% em peso) gerado a partir de bifluoreto de amônio em água. O pH foi de 2,8. 4% em peso de ácido bórico, 5% em peso de aditivo estabilizante CLA-WEB (Halliburton Energy Services) e 0,5% em peso do surfactante estavam presentes em todos os casos e a concentração de PMIDA foi variada conforme explicitado nas Tabelas 2 e 3 abaixo. Os dados na Tabela 2 é para uma liga de Ti Grau 1 e os dados da Tabela 2 são para uma liga de Ti Grau 29. Tabela 2
Tabela 3 Entrada Temperatura °C (oF) [HF] 
Como mostrado na Tabela 2, a combinação de PMIDA e ácido bórico foi eficaz para suprimir a corrosão de uma liga de titânio não inibida. As taxas de perda de corrosão foram comparáveis na presença ou ausência de um inibidor de corrosão adicional. Como mostrado na Tabela 3, para uma liga de titânio inibida, a combinação de PMIDA e ácido bórico isoladamente (entrada 4) produziu uma melhor inibição da corrosão do que o fez a combinação de um inibidor de corrosão convencional e ácido bórico (entradas 3 e 5). Nenhuma corrosão foi observada para qualquer uma das amostras que foram expostas a PMIDA e ácido bórico.
[0113] A menos que indicado de outra maneira, todos os números que expressam quantidades de ingredientes, propriedades tais como o peso molecular, condições de reação e assim por diante utilizados no presente relatório descritivo e nas reivindicações associadas devem ser compreendidos como sendo modificados em todos os casos pelo termo “cerca de.” Por conseguinte, a menos que indicado em contrário, os parâmetros numéricos estabelecidos na especificação e reivindicações anexas são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas buscadas sendo obtidas pelas modalidades da presente divulgação. No mínimo e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina dos equivalentes ao escopo das reivindicações, cada parâmetro numérico deve, pelo menos, ser interpretado à luz do número de dígitos significantes relatados e ao aplicar as técnicas de arredondamento comuns.
[0114] Portanto, a presente divulgação mostra-se bem adaptada para alcançar os fins e vantagens mencionados, bem como os inerentes ao mesmo. As determinadas modalidades divulgadas acima são ilustrativas apenas, uma vez que a presente divulgação pode ser modificada e praticada de maneiras diferentes porém equivalentes que serão aparentes para aqueles versados na técnica com o benefício dessa divulgação. Além disso, nenhuma limitação é destinada aos detalhes de construção ou projeto mostrados neste documento, a não ser aquelas descritas nas reivindicações abaixo. Portanto, é evidente que as modalidades ilustrativas específicas divulgadas acima podem ser alteradas, combinadas ou modificadas e todas as tais variações são consideradas dentro do escopo e do espírito da presente divulgação. A divulgação ilustrativamente divulgada neste documento pode ser praticada de forma adequada na ausência de qualquer elemento que não esteja divulgado especificamente neste documento e/ou qualquer elemento opcional divulgado neste documento. Embora as composições e métodos sejam descritos em termos de “compreendendo”, “contendo” ou “incluindo” vários componentes ou etapas, as composições e métodos também podem “consistir essencialmente em” ou “consistir em” vários componentes e etapas. Todos os números e faixas divulgados acima podem variar em alguma quantidade. Sempre que uma faixa numérica com um limite inferior e um limite superior for divulgada, qualquer número e qualquer faixa caindo dentro da faixa é especificamente divulgada. Em particular, todas as faixas de valores (da forma "de cerca de a a cerca de b" ou, de maneira equivalente, "de aproximadamente a a b", ou, de maneira equivalente, "de aproximadamente a-b") divulgadas neste documento devem ser entendida como estabelecendo todo número e faixa englobada dentro da faixa de valores mais ampla. Além disso, os termos nas reivindicações têm seu significado simples e comum, a menos que explicitamente e claramente definido de outra forma pelo titular da patente. Além disso, os artigos indefinidos "um" ou "uma", conforme usados nas reivindicações, são definidos neste documento por significar um ou mais do que o elemento que eles introduzem.
Claims (16)
1. Método, caracterizado pelo fato de compreender: - contatar uma superfície metálica com um ambiente corrosivo, a superfície metálica compreendendo titânio ou uma liga de titânio e o ambiente corrosivo compreendendo ácido fluorídrico; - introduzir uma composição inibidora da corrosão ao ambiente corrosivo, a composição inibidora de corrosão compreendendo ácido bórico e um ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste; - contatar a superfície metálica com a composição inibidora de corrosão; e - suprimir corrosão da superfície de metal pelo ambiente corrosivo através do contato com a composição de inibidor de corrosão.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma concentração de ácido fluorídrico no ambiente corrosivo variar entre 0,5% em peso e 5% em peso.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de uma concentração do ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal do mesmo no ambiente corrosivo variar entre 0,5% e 10% em peso e uma concentração de ácido bórico no ambiente corrosivo varia entre 2% em peso e 14% em peso.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a concentração de ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal deste no ambiente corrosivo variar entre 0,5% em peso e 10% em peso.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma concentração de ácido bórico no ambiente corrosivo variar entre 2% em peso e 14% em peso.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição inibidora de corrosão ser introduzida ao ambiente corrosivo antes que o ambiente corrosivo entre em contato com a superfície metálica.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o ambiente corrosivo compreender um fluido de tratamento e a composição inibidora de corrosão está presente no fluido de tratamento.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - introduzir o fluido de tratamento em um poço que penetra uma formação subterrânea, a superfície metálica estando presente no poço ou em comunicação fluida com o poço.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - contatar um material silicioso com o fluido de tratamento; e - dissolver pelo menos parcialmente o material silicioso com o fluido de tratamento 10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o ácido bórico ou o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético ou qualquer sal dos mesmos ou qualquer combinação dos mesmos ser posto em contato com a superfície metálica antes de ser introduzido no ambiente corrosivo.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o ambiente corrosivo compreender um fluido de tratamento.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - introduzir o fluido de tratamento em um poço que penetra uma formação subterrânea, a superfície metálica estando presente no poço ou em comunicação fluida com o poço.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - contatar um material silicioso com o fluido de tratamento; e - dissolver pelo menos parcialmente o material silicioso com o fluido de tratamento.
14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a superfície metálica compreender pelo menos uma porção de uma estrutura de riser submarino.
15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o ácido N-(fosfonoalquil)iminodiacético ter uma estrutura de
sendo que n é um número inteiro variando entre 1 e 5.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o ácido N- (fosfonoalquil)iminodiacético compreender ácido N- (fosfonometil)iminodiacético.
17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição inibidora de corrosão compreender adicionalmente um inibidor de corrosão orgânico.
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