BRPI0609052A2 - composição para tratamento de poços, método para produção de uma composição para tratamento de poços, e método de fraturamento de uma formação subterránea - Google Patents

Abstract

COMPOSIçãO PARA TRATAMENTO DE POçOS, MéTODO PARA PRODUçãO DE UMA COMPOSIçãO PARA TRATAMENTO DE POçOS, E MéTODO DE FRATURAMENTO DE UMA FORMAçãO SUBTERRáNEA. A presente invenção refere-se a composições utilizadas no tratamento de formações subterrâneas, que incluem um polímero hidratado e um componente multifuncional misturado a seco. O polímero hidratado e o componente multifuncional misturado a seco são misturados na superfície do solo de uma localização de poço, e são subseqUentemente injetados na formação proporcionando um retardo controlado de reticulação para obtenção de propriedades desejadas de viscosidade de fluido. O polímero hidratado pode ser um guar, hidróxipropil guar, carbóximetil guar, carbóximetil-hidróxipropil guar, polímeros sintéticos, e compostos contendo guar. O componente multifuncional misturado a seco pode incluir um agente de reticulação e um agente quelante, e o fluido de tratamento de poço pode incluir adicionalmente um agente ativador misturado com o polímero hidratável. O agente quelante pode consistir em polióis, gluconato, sorbitol, manitol, ou quaisquer misturas dos mesmos. O agente de reticulação pode consistir em qualquer fonte de boro, boratos de metais alcalino-terrosos, boratos de metais alcalinos, compostos de zircónio, compostos de titânio, ou qualquer combinação dos mesmos, enquanto que o agente de ativação pode consistir em uma soda cáustica ou um composto de óxido de magnésio. A invenção proporciona adicionalmente métodos para produção de uma ccmposição para tratamento de poços incluindo a provisão de um polímero hidratado, e a provisão de um componente multifuncional misturado a seco. Além disso são igualmente providos métodos de fraturamento hidráulico de uma formação subterrânea, bem como operações de limpeza e de tampão de cascalho em um furo de poço.

Description

COMPOSIÇÃO PARA TRATAMENTO DE POÇOS, MÉTODO PARA PRODUÇÃODE UMA COMPOSIÇÃO PARA TRATAMENTO DE POÇOS, E MÉTODO DEFRATURAMENTO DE UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a composições utilizadas no tratamento de formações geológicassubterrâneas. Em particular, a invenção refere-se a- umacomposição para fraturamento de poço contendo um polimerohidratado que é misturado na superfície com um componente multifuncional misturado a seco, com subseqüente inj eçãopara o interior de uma formação. A invenção proporciona umareticulação controlada do polimero hidratado, obtendo dessaforma propriedades desejadas de viscosidade de' fluido nointerior do poço. Na recuperação de hidrocarbonetos de . formações subterrâneas é prática comum, particularmente em formaçõesde baixa permeabilidade, realizar o fraturamento daformação que contém hidrocarbonetos (isto é, para criar umafratura ou criar um percurso de menor resistência para os fluidos da formação) para intensificar a recuperação depetróleo e gás. Nessas operações de fraturamento, um fluidode fraturamento capaz de suspender um agente de escoramento("proppant") é inj etado hidraulicamente para o interior deum furo de poço que penetra uma formação subterrânea. O fluido de fraturamento é forçado contra os estratos daformação mediante aplicação de uma pressão suficiente até oponto em que o fluido de fraturamento abre uma fratura naformação- A pressão é então mantida durante a injeção defluido de fraturamento a uma taxa suficiente para aumentaradicionalmente a fratura na formação. À medida que a rochaou estratos da formação são forçados a se rachar e fraturar, um agente de escoramento é disposto na fraturamediante o movimento de um fluido viscoso contendo agentede escoramento para o interior da rachadura na rocha. Apósa pressão ser reduzida, a fratura fecha-se sobre o agentede escoramento, . sendo desta forma impedido um fechamento

completo da fratura. A fratura resultante, ..contendo oagente de escoramento, proporciona um fluxo aperfeiçoado dofluido recuperável, isto é, petróleo, gás ou água, para ointerior do furo de poço.

Os fluidos de tratamento baseados em água, tais

como fluidos de fraturamento hidráulicos aquosos,compreendem tipicamente uma formação aquosa espessada ougelificada formada por dosagem e combinação de grandesvolumes de fluidos na superfície, e mistura dos fluidosentre si em um aparelho de mistura de grande porte,

anteriormente à injeção dos fluidos para o interior de umfuro de poço. Os obstáculos que se opõem à indústria defraturamento incluem custos elevados e efeitos ambientaisda operação e realização de tratamentos de fraturamento. Oscustos elevados são associados à armazenagem e manutenção

de numerosos líquidos em grandes quantidades em regiões domundo tanto diversas quanto algumas vezes remotas.Adicionalmente, os. efeitos ambientais do derramamento equantidades relativamente grandes de resíduos de fluido nolocal de operação constituem um problema crescente para osoperadores de fraturamento, na medida em que o descarte defluidos é particularmente problemático de acordo com asnovas e estritas regulamentações ambientais.

Para superar alguns destes problemas, os fluidos defraturamento hidráulico baseados em água que se baseiam empolímeros hidratáveis compreendem freqüentemente polímerosfornecidos em forma pulverizada, ou em forma de pasta em umagente de suspensão, tal como óleo diesel. Estes polímerospulverizados podem ser hidratados na superfície por misturaconforme foi descrito acima. 0 polímero é então reticuladopara espessar adicionalmente o fluido e aperfeiçoar suaviscosidade sob temperaturas elevadas no interior do poço,bem como para provisão de■estabilidade térmica, decréscimode taxa de resistência da formação ao fraturamento ("leak-off")", • e propriedades de suspensão aperfeiçoadas. Ospolímeros incluem polissacarideos, tais como goma de guar ederivados sintéticos de guar tais como hidróxipropil guar(HPG), carboximetilhidróxipropil guar (CMHPG), carbóximetilguar (CMG), ou guar modificado hidrofobicamente. Sãonormalmente usados . como agentes de reticulação agentescontendo boro, zircônio é titânio. Em ambientes detemperatura mais elevada, ambos os agentes de reticulaçãode boro e organometálicos apresentam vantagens dependendodos requisitos de desempenho do fluido ou dos requisitos dotratamento de fraturamento especifico. Numerosos outrosaditivos quimicos tais como agentes anti-espumação,biocidas, agentes de controle de resistência da formação aofraturamento, e similares, são tipicamente adicionados paraprovisão de propriedades adequadas para o fluido após o mesmo ser hidratado. Ácidos, bases, e agentes quimicos dequebra são também tipicamente utilizados em fluidos defraturamento. Esta abordagem, entretanto, ainda incorporatipicamente o uso de outros, componentes liquidos (isto é,soluções de reticulação) bem como equipamentos de grande

porte e dispendiosos.

Foi reconhecido que poderiam ser obtidas economiase comodidade mediante utilização de componentes secos emcomposições de tratamento de poço que são convenientementepré-embaladas para expedição, e que contêm alguns, senão

todos, os produtos quimicos necessários para preparação defluidos de tratamento, tais como fluidos de fraturamento.Para componentes de reticulação secos, uma tal. abordagemproporcionaria um aperfeiçoamento de manuseio,particularmente em ambientes de superfície frios, em que os

fluidos aquosos podem ser submetidos a ciclos , decongelamento-descongelamento.

É conhecido que no caso de componentes dereticulação, após a mera adição do agente de reticulação auma solução de' polimero hidratada, a reticulação com o

polimero tem inicio instantaneamente, o que poderá causarum aumento indesejável de viscosidade logo no inicio dotratamento. Para obtenção de propriedades de viscosidadeadequadas no interior do poço, ou um decréscimo da pressãode atrito durante o bombeamento (entre outros exemplos),torna-se importante retardar ou controlar o inicio e/ou ataxa de reticulação. Por exemplo, se a reticulação for controlada, poderá ser tornada disponível uma reserva dematerial de. reticulação, e poderá ser realizada umarecuperação de cisalhamento maior, dessa formaproporcionando estabilidade ao fluido.

Acreditou-se normalmente que para serem eficientes,

o agente de reticulação e o agente quelante precisavam serprimeiramente dissolvidos para poderem interagir entre siantes de serem adicionados ao polimero. Acreditava-seadicionalmente que se os dois materiais fossem adicionadossimultaneamente como materiais secos ao polimero, a reação

de reticulação seria instantânea.

A patente norte-americana n° US 5.145.-590 (Dawson),a patente norte-americana n° US 5.160.643 (Dawson) e apatente norte-americana n° US 5.082.579 (Dawson) descrevemsoluções de reticulação que precisam ser adicionadas como

liquido não somente para propósitos de dosagem, mas sendoespecificamente enfatizado que o agente quelante e o agentede reticulação devem ser em primeiro lugar dissolvidos umcom o outro para permitir uma interação dos reagentes. Aidéia subjacente é que o sistema deverá permitir que os

dois componentes químicos (agente quelante/agente dereticulação) interajam plenamente, se'liguem, e dessa formaalcancem um equilíbrio antes de os componentes seremadicionados ao polímero. Em outras palavras, na técnicaanterior, acreditava-se que estes componentes deveriam sersolubilizados e reagidos anteriormente à mistura com opolímero.

A patente norte-americana n° US 5.65&.861 (Nelson,

e outros) ensina que o agente de reticulação é fisicamenteseqüestrado em um revestimento de polímero. A dissoluçãoparcial do polímero em água permite que a espécie dereticulação seja fornecida em solução com o tempo, o que produz como resultado um retardo na reação de reticulação..O agente de reticulação não interage quimicamente com umagente quelante.

Os agentes de reticulação do tipo de bóraxlentamente solúvel fornecidos na forma de uma suspensão sãodescritos na patente norte-americana n° US 5.565.513(Kinsey e outros) . Neste caso, a .fonte de. boro étipicamente bórax anidro cuja taxa de dissolução érealmente baixa ou uma solução de borato pouco solúvel, talcomo ácido bórico anidro. O mecanismo de retardo é baseado somente na diferença de solubilidade das diferentes fontesde boro ou anidro. O agente de reticulação é adicionalmentefornecido na forma de uma pasta, para propósitos dedosagem/bombeamento. É ensinado que o tempo de retardo podeser ajustado pelo tipo de composto de boro selecionado (talcomo bórax anidro, ácido bórico anidro, ou mistura), pelotamanho de partícula na suspensão, pelo pH do fluido defraturamento, a concentração da suspensão no fluido defraturamento, a temperatura do fluido.

A patente norte-americana n° US 5..981.446 (Qui eoutros) ensinam composições incluindo uma composição departículas misturadas secas para fraturamento hidráulico compreendendo um polissacarideo hidratável em partículas,em que o polissacarideo é formado de partículas distintas.Também se encontra presente um agente de reticulação empartículas, em que o agente de reticulação é eficaz parareticular a composição de polissacarideo hidratável. A composição pode incluir adicionalmente óxidos metálicos empartículas que ajustam o pH e permitem o inicio dareticulação.

A patente norte-americana n° US 5.372.732 (Harris eoutros) descreve composições de gel de polímero reticulado

que podem ser utilizadas como fluido de fraturamento parapoços de petróleo e gás consistindo no agente dereticulação seco misturado com algum agente de gelificação,proporcionando um fluido reticulado retardado. Nestainvenção, uma parte do gel de polímero é pré-reagida como

liquido com um agente de reticulação de borato, e ésubseqüentemente submetida a secagem. Isto produz um agentede reticulação de polimero-borato de liberação retardada,que é um polímero solúvel em água parcialmente reticulado.Após a mistura deste agente de reticulação de polimero-

borato com uma solução de polímero aquosa, o borato-polimero começa a reticular com o polímero, à mesma taxa dasolubilidade em água.Até o advento da presente invenção, acreditou-segeralmente que a reticulação de uma composição de fluido defraturamento ocorreria imediatamente após a mistura com umagente de reticulação não reagido ou não complexado, sendodesta forma obtida uma alta viscosidade . mediantereticulação prematura. Desta forma, existe uma necessidadede fluidos de tratamento de poço com materiais misturados aseco com múltiplas funcionalidades que proporcionem umacapacidade de reticulação controlada proporcionando fluidoscom propriedades de viscosidade desejáveis que sãomanuseadas de forma adequada e possuem boas propriedades,particularmente em ambientes frios na superfície. Um fluidocapaz de proporcionar as condições acima será altamentedesejável, e a necessidade é atendida pelo menos em partepela invenção descrita a seguir.

. SUMÁRIO DA INVENÇÃOEm algumas configurações da invenção, é provido umfluido de tratamento de poço que inclui um polimerohidratado, e um componente multifuncional misturado a seco.0 polimero hidratado e o componente multifuncionalmisturado a seco são misturados na superfície terrestre deum local de poço, por exemplo, que são subseqüentementein j etados na formação proporcionando um retardo controladode reticulação para obtenção de propriedades desejadas deviscosidade de fluido'. 0 polimero hidratado pode consistirem uma goma de guar, hidróxipropil guar, carbóximetil guar,carbóximetilhidróxipropil guar, polímeros sintéticos, ecompostos contendo guar. 0 componente multifuncionalmisturado a seco pode incluir um agente de reticulação e umagente quelante, e o fluido de tratamento de poço podeincluir adicionalmente um agente de ativação misturado com o polimero hidratável. 0 agente quelante pode ser umpoliol, gluconato, sorbitol, manitol, carbonato, ouquaisquer misturas dos mesmos. 0 agente de reticulação podeser qualquer fonte de boro, boratos de metais alcalino-terrosos, boratos de metais alcalinos, compostos de . zircônio, compostos de titânio, ou qualquer combinação dosmesmos, enquanto que o agente de ativação pode ser umagente de controle de pH ou agente tampão tal como, atitulo de exemplo não limitativo, soda cáustica, oxido demagnésio, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, e similares. Em uma outra configuração da invenção, o componentemultifuncional misturado a seco compreende um agente dereticulação e um agente de ativação, e o fluido detratamento de poço inclui adicionalmente um agente quelante misturado com o polimero hidratável e o componentemultifuncional misturado a seco na superfície. Em uma outraconfiguração ainda, o componente multifuncional misturado aseco compreende um agente de reticulação, um agentequelante, e um agente de ativação. A invenção proporciona adicionalmente métodos para produção de uma composição de tratamento de poço incluindoa provisão de um polimero hidratado, e a provisão de umcomponente multifuncional misturado a seco, em que opolimero hidratado e o componente multifuncional misturadoa seco são misturados na superfície e subseqüentementeinjetados na formação proporcionando um retardo controlado de reticulação para obtenção de propriedades desejadas deviscosidade de fluido.

São igualmente providos um método de fraturamentode uma formação subterrânea incluindo a mistura de umpolimero hidratado e um componente multifuncional misturado a seco na superfície e subseqüente injeção da mistura parauma formação subterrânea a uma pressão suficiente parafraturar a formação, bem como o uso de composições detratamento contendo um polimero hidratado e um componentemultifuncional misturado a seco para fraturamento hidráulico de uma formação subterrânea, bem como operaçõesde limpeza e de tampão de. cascalho em-um furo de poço.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSA FIG. 1 é um gráfico ilustrativo de medições deretardo de reticulação em diversas concentrações de agente quelante seco para uma composição de tratamento de poço.

A FIG. 2 é um gráfico ilustrativo de estabilidadede vi scos idade de uma composição de tratamento de poço deacordo com a invenção.

A FIG. 3 é um gráfico ilustrativo do efeito do tamanho de partícula seca no tempo de retardo dereticulação.DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONFIGURAÇÕES DA INVENÇÃO

A invenção será agora mais plenamente descrita nosaspectos mais limitados de configurações detalhadas damesma incluindo alguns exemplos que deverão ser considerados somente ilustrativos do conceito da invenção.Deverá ser entendido que essa descrição e exemplos nãolimitam de nenhuma forma o escopo da invenção aquidescrita.

A invenção proporciona composições úteis para

tratamento de formações subterrâneas. Em particular, umaconfiguração da presente invenção refere-se a composiçõespara fraturamento de poço que incluem um polimero hidratadoe um componente multifuncional misturado a seco, ambosmisturados na superfície e subseqüentemente injetados no

poço para proporcionarem um retardo controlado dereticulação para obtenção de propriedades desejadas deviscosidade d.e fluido. 0 componente multifuncionalmisturado a seco pode ser feito de um agente de reticulaçãoseco, um agente quelante, ou um agente de ativação que

serve como controlador de pH, ou qualquer mistura dosmesmos. Alternativamente, o componente multifuncionalmisturado a seco pode ■ incluir um agente quelante e umativador, enquanto o agente de reticulação é adicionado-separadamente. O termo "agente de reticulação" pretende

incluir -qualquer composto quimico contendo um ion metálicopolivalente eficaz para reação com um polimero paraproporcionar propriedades de viscosidade adequadas dacomposição de tratamento. "Agentes quelantes" são materiaisque proporcionam um efeito quelante no agente dereticulação, limitando assim até qualquer ponto asinterações quimicas entre agente de reticulação e polimero que proporcionam propriedades intensificadas deviscosidade. "Agentes de ativação" são materiais quecontrolam ou agem como tampão de pH para obtenção de umvalor desejado de pH ou faixa de valores. Os termos "seco"e "partículas secas" significam qualquer forma de materialcomercialmente disponível, transferido ou fornecido em umaforma sólida (cristalina, amorfa ou outra) em suspensão emmeio não aquoso, e não em uma forma aquosa solvada ouaquosa em pasta. Quaisquer materiais secos ou partículassecas podem conter niveis de umidade comercialmente aceitáveis. "Mistura a seco" significa a mistura de doismateriais secos e/ou materiais em partículas secas enquantoos mesmos existem em sua forma seca. "Polímeros hidratados"são polímeros misciveis com água. "Propriedades desejadasde viscosidade de fluido" são propriedades de viscosidadede fluidos necessárias para completar uma operaçãoespecifica, tal. como fraturamento, limpeza de poço, tampãode cascalho, disposição de agente propulsor, e similares.

Muito embora a presente invenção não sejanecessariamente limitada a qualquer teoria ou teorias especificas de operação, torna-se aparente que a mistura aseco de um agente de reticulação com um agente quelantee/ou um agente de ativação para formação de um componentemultifuncional misturado a seco, e subseqüente mistura docomponente multifuncional misturado a seco com um polimerohidratável, bem como um componente adicional e opcional deagente de ativação ou agente quelante, na superfície anteriormente à injeção em uma formação, proporciona umcontrole inesperado e bom da reticulação da composição detratamento. Mediante manipulação das quantidades relativasde agente de reticulação, agente de ativação e/ou agentequelante, as propriedades de viscosidade da composição de tratamento de formação podem ser talhadas, para as condiçõesespecificas dentro da formação, bem como para os requisitosda operação. As composições de acordo com a invençãoproporcionam vantagens tais como comodidade do manuseio,particularmente em ambientes frios, operações de camposimplificadas em resultado do número reduzido de correntesde componentes, decréscimo das atividades de preparação nálocalização de campo, proporção aperfeiçoada QA/QC comoresultado da combinação das correntes já que a razão econcentrações de aditivo criticas podem ser configuradas em uma única corrente, maior estabilidade de temperatura namedida em que o fluido de tratamento . tem propriedadesreológicas aperfeiçoadas, bem como acréscimo de utilizaçãode materiais secos (isto é, decréscimo de peso dos produtosquímicos a serem transportados, já que a midia liquida se encontra necessariamente presente), e menor desperdício deprodutos químicos preparados para melhor cumprimento derestrições ambientais rigorosas tais como em poçosprofundos, temperaturas externas frias na superfície, ourestrições aplicáveis a operações marítimas "offshore".

Acredita-se normalmente que para funcionarem comeficiência, um agente de reticulação e um agente quelante químico precisam ser em primeiro lugar dissolvidosconjuntamente em um meio líquido para reagirem antes deserem adicionados ao polímero. Acredita-se igualmente quese os dois componentes forem adicionados simultaneamentecomo materiais secos a um polímero hidratado, a reação de

reticulação entre o polímero e o agente de reticulação seráinstantânea. Embora a reação entre o agente de reticulaçãoe o polímero seja cineticamente favorecida para a reaçãoentre o agente de reticulação e o poliol, dois efeitospodem igualmente ser levados em conta. Em primeiro lugar as

taxas de dissolução dos dois componentes podem diferir, eem segundo lugar a ' cinética da reação agente dereticulação-polímero pode ser deslocada em função daconcentração dos produtos bem como do número de diferentesespécies de reação presentes na solução. A taxa de

dissolução pode ser controlada em parte pelo tamanho degrânulos ou partículas.

Em composições de acordo com a invenção, é obtidoum retardo de reticulação quando os dois componentes comdiferentes funcionalidades, tal como o agente de

reticulação e o agente quelante, são fabricadosconjuntamente na forma de um grânulo e são fornecidos noestado seco sem requererem uma dissolução anterior em ummeio aquoso. Além disso, de acordo com a invenção, não énecessário que os dois componentes com diferentesfuncionalidades sejam pré-reagidos anteriormente à misturacom o polimero hidratado, e o agente de reticulação secopermanece essencialmente não-encapsulado. Em algumasconfigurações da invenção, grânulos compreendendo um agentede reticulação seco e um agente quelante seco sãoadicionados e dosados através de um dispositivo dealimentação a seco. Como tal, a reação de reticulação de um gel hidratado é retardada...

De acordo com a invenção, o retardo do mecanismo dereticulação do polimero pode ser obtido mediante acolocação de uma espécie de reticulação seca no interior deum material seco em partículas que irá dissolver-se com otempo em determinadas condições de temperatura, pH, e/oupressão. Adicionalmente, o: agente de reticulação . écombinado com uma outra espécie reativa, tal como umcomponente quelante e/ou um componente de ativação, e aliberação destes componentes químicos pode consistir em uma função de tempo, temperatura, bem como de concentração dosdiferentes reagentes. Em algumas configurações da invenção,o retardo da reação de reticulação é dado pelo temponecessário para que a fonte de agente de reticulação"escape" do material seco em partículas e agente quelante, ou "escape" do material seco em partículas para um ambientecom o valor de pH adequado, para ficar disponível parareticulação.Em configurações da invenção, o mecanismo de açãode retardo de reticulação é governado, pelo menos em parte,pelo controle da taxa de dissolução da mistura granulada empartículas secas (ou mesmo uma pasta suspensa em solvente orgânico) em que a taxa de dissolução é dependente deenergia (inclui, sem limitações, energia térmica, energiade cisalhamento, energia entrópica). Em outras palavras, aação de retardo de reticulação é controlada, semlimitações, pela taxa de dissolução do material seco empartículas propriamente dito, em combinação com a taxa.dedissolução de quaisquer componentes (isto é, agente dereticulação, agente quelante, e/ou agente de ativação) quecompreendem a mistura.

Em uma outra configuração da invenção, o mecanismo de ação de retardo de reticulação é controlado pelomecanismo de liberação de quelante da espécie de -reticulação com um agente quelante. Por exemplo, omecanismo de liberação de quelante pode ser dependente dosfatores termodinâmicos/cinéticos das reações que ocorrementre o agente de reticulação, o agente de gelificação e/ouo agente de ligação quelante competitivo.

Uma outra configuração ainda da invenção retarda aação de reticulação mediante mistura de agentes dereticulação com diferentes taxas de reticulação em razões que proporcionam taxas de reticulação desejadas. Porexemplo, a razão do bórax anidro para o decahidrato debórax pode ser ajustada para obtenção de propriedades dereticulação desejadas, e portanto de viscosidades desejadasda composição. 0 mecanismo de retardo nestes casos pode serigualmente uma função da taxa de hidratação, da dispersão eda solubilização da espécie de reticulação. Em outras configurações da invenção, o controle da ação dereticulação pode ser obtido mediante utilização de misturasde espécies de diferentes dimensões, ou mesmo medianteutilização de dimensões especificas de partículasgranulares sendo misturadas. O componente multifuncional misturado a seco de acordo com a invenção pode compreender um agente dereticulação em que o agente quelante atende igualmente afunção de recuperação de cisalhamento, e em que o agente deativação é adicionado separadamente à composição. Alternativamente, o componente multifuncional de mistura aseco pode ser feito de agente de ativação e agente. quelante, enquanto o agente de reticulação é adicionadoseparadamente.

As composições para tratamento de poço dé acordo com a invenção incluem um polímero hidratado. O polímerohidratado útil na presente invenção pode incluir quaisquerpolímeros hidratáveis familiares àqueles que atuam naindústria de serviço de poços, que é capaz de realizarreticulação com ions metálicos para formação de uma composição com^ propriedades de viscosidade adequadas edesejadas para operações especificas. Os polímeroshidratáveis adequados incluem, sem se limitaremnecessariamente a, gomas cie galactomannan, gomas deglucomannan, guares, guares derivados e derivados decelulose. Exemplos não limitativos incluem goma de guar,derivados de goma de guar, goma de feijão, goma de karaya,carbóximetil celulose, carbóximetilhidróxietil celulose, ehidróxietil celulose. Os polímeros hidratáveispreferenciais na invenção são selecionados do grupo queconsiste em guar, hidróxipropil guar, carbóximetil guar,carbóximetilhidróxipropil guar, . polímeros sintéticos, ecompostos contendo guar. 0 polímero hidratável seco éadicionado em concentrações de até cerca de 0,60% por pesodo peso total da composição, para formar a composição detratamento. A faixa preferencial para as configurações dainvenção é de cerca de 0,05% até cerca de 0,40% por peso dopeso total da composição.

O sistema de reticulação utilizado em configuraçõesda invenção utiliza um novo componente multifuncionalmisturado a seco para controle da taxa de reticulação dopolímero hidratado. A reticulação do polímero consiste noacoplamento de duas cadeias poliméricas através daassociação química dessas cadeias a um elemento comum ougrupo químico comum. Os agentes de reticulação adequadosutilizados na solução de componente multifuncionalmisturado a seco podem compreender um composto químicocontendo um íon metálico polivalente tal como, sem sernecessariamente limitado a, crorno, ferro, boro, alumínio,titânio, zircônio, ou qualquer combinação de quaisquer dosmesmos. Preferencialmente, o agente de reticulação é ummaterial que fornece ions de borató em solução, tal comouma espécie de boro lentamente solúvel, uma forma alcalinade boro, ácido bórico, bórax anidro ou hidratado, boratos de metais' terrosos alcalinos, boratos de metais alcalinos,e quaisquer misturas dos mesmos. Um agente de reticulaçãopreferencial é o ácido bórico. 0 aditivo de reticulaçãoencontra-se presente em uma quantidade de até cerca de 0,3%por peso do peso total da composição, preferencialmente nafaixa de cerca de 0,01% até.cerca de 0,2% por peso do pesototal da composição, mais preferencialmente desde cerca de0,01% até cerca de 0,05% por peso do peso total dacomposição.

As composições para tratamento de poços de acordo com a invenção compreendem um agente quelante que pode serum ligante.que forma efetivamente um complexo com o agentede reticulação. Qualquer agente quelante adequado conhecidodaqueles que são versados na técnica poderá ser utilizado.Exemplos de agentes quelantes adequados incluem, sem serem necessariamente limitados a, polióis, gluconatos,sorbitóis, manitóis, carbonatos, ou quaisquer misturas dosmesmos. Um agente quelante preferencial é o gluconato desódio. O' agente quelante encontra-se presente em umaquantidade de até cerca de 0,4% por peso do peso total da composição, preferencialmente na faixa de cerca de 0,02%até cerca de 0,3% por peso do peso total da composição,mais preferencialmente desde cerca de 0,02% até cerca de0,2% por peso do peso total da composição. 0 agentequelante pode ser incluído como parte do componentemultifuncional misturado a seco, ou pode ser adicionadocomo uma corrente separada para formação da composição detratamento.Algumas configurações da invenção incluem um agentede ativação que funciona como controlador de pH, tambémreferido como tampão de pH. Qualquer ativador de controlede pH adequado poderá ser utilizado. Exemplos de ativadoresadequados incluem, sem serem necessariamente, limitados a.,soda cáustica, oxido de magnésio, carbonato de sódio,bicarbonato de sódio, e similares. Os ativadorespreferenciais incluem soda cáustica, compostos de oxido demagnésio, ou qualquer mistura dos mesmos. 0 ativadorencontra-se presente na quantidade de até cerca de 0,6% porpeso do peso total da- composição,. preferencialmente desdecerca de 0,06% até cerca de 0,5% por peso do peso total dacomposição. O ativador pode ser incluido como parte docomponente multifuncional misturado a seco, ou pode seradicionado como uma corrente separada para formação dacomposição de tratamento.

Um componente multifuncional misturado a secoparticularmente útil compreende um agente de reticulação deácido bórico e um agente quelante de gluconato de sódio, emque os componentes compreendem desde cerca de 25% até cercade 35% por peso de ácido bórico, desde cerca de 60% atécerca de 70% por peso de gluconato de sódio, e até cerca de2% por peso de umidade. Este componente multifuncionalmisturado a seco é adicionado na quantidade de até cerca de0,7% por peso do peso total da composição.

De acordo com uma configuração da invenção, ocomponente multifuncional é suspenso em uma midia nãoaquosa anteriormente à mistura e injeção para o interior daformação. A suspensão inclui o componente multifuncionalmisturado em uma suspensão preferencialmente contendo umamidia não aquosa, ou solvente orgânico, e preferencialmente um componente auxiliar de suspensão, para auxiliar a.obtenção de uma reticulação retardada. Uma suspensãoparticularmente útil contém uma mistura granulada seca,feita de agente de reticulação de ácido bórico e agentequelante de gluconato de sódio, e um auxiliar de suspensãode hidróxipropil celulose em um solvente não aquoso mútuode glicol éter.'

As composições da invenção são úteis em operaçõespetrolíferas, incluindo operações tais como fraturamento deformações subterrâneas, modificação de permeabilidade de formações subterrâneas, limpeza de fraturas ou poços,fraturamento ácido, acidificação de matriz, tampão decascalho ou controle de areia, e similares. Outra aplicaçãoinclui a colocação de um tampão quimico para isolamento dezonas ou para auxiliar uma operação de isolação.

As composições da invenção podem incluir umeletrólito que pode ser um ácido orgânico, um sal de ácidoorgânico, ou um sal inorgânico. Misturas dos elementosacima são especificamente consideradas incluidas no escopoda invenção. Este elemento irá encontrar-se tipicamentepresente em uma quantidade reduzida (por exemplo, menos decerca de 15% por peso do peso total da composição). 0 ácido orgânico é tipicamente um ácido sulfônico

ou um. ácido carboxilico, e o contra-ion aniônico dos saisde ácido orgânico é tipicamente um sulfonato ou umcarboxilato. Os representantes dessas moléculas orgânicasincluem diversos carboxilatos e sulfonatos aromáticos tais

como p-tolueno sulfonato, naftaleno sulfonato, ácidoclorobenzóico, ácido salicilico, ácido itálico e similares,em que esses contra-ions são solúveis em água. Os ácidosorgânicos mais preferenciais são o ácido fórmico, o ácidocitrico, o ácido 5-hidróxi-l-naftóico, o ácido 6-hidróxi-l-

naftóico, o ácido 7-hidróxi-lnaftóico, o ácido l-hidróxi-2-naftóico, o ácido 3-hidróxi-2-naftóico, o ácido 5-hidróxi-2-naftóico, o ácido 7-hidróxi-2-naftóico, o ácido 1,3-dihidróxi-2-naftóico, e o ácido 3,4-diclorobenzóico.

Os sais inorgânicos que são particularmente

adequados incluem, sem limitações, sais solúveis em água depotássio, sódio e amônio, tais como cloreto de potássio,cloreto de amônio, e sais de tetra-metil amônio.Adicionalmente, podem igualmente ser utilizados os saiscloreto de magnésio, cloreto de cálcio, brometo de cálcio,

haleto de zinco, carbonato de sódio, e bicarbonato desódio. Quaisquer misturas dos sais inorgânicos poderão serigualmente utilizadas. Os sais inorgânicos podem auxiliar odesenvolvimento de uma maior viscosidade que écaracterística dos fluidos preferenciais. Adicionalmente,os sais inorgânicos podem ajudar a manter ã estabilidade deuma formação geológica à qual o fluido é exposto. A estabilidade da formação, e particularmente a estabilidadede argila (mediante inibição de hidratação da argila, porexemplo) são obtidas com um nivel de concentração de algunspontos percentuais por peso e como tal a densidade dofluido não é significativamente alterada pela presença do ..sal inorgânico-a menos que a densidade do fluido se torneuma questão importante, e nesse ponto poderão serutilizados sais inorgânicos mais pesados. Em umaconfiguração preferencial da invenção, o eletrólito écloreto de potássio.- O eletrólito é preferencialmente utilizado em uma quantidade de cerca de 0,01% por peso atécerca de 15,0% por peso do peso total, da composição, e maispreferencialmente desde cerca de 1,0%-por peso até cerca de8,0% por peso do peso total da composição.

As configurações da invenção podem igualmente compreender um composto organoamino. Exemplos de compostosorganoamino adequados incluem, sem serem necessariamentelimitados a, tetraetilenopentamina, trietilenotetramina,pentaetilenohexamina, trietanolamina, e similares, ouquaisquer misturas dos mesmos. Quando são utilizados compostos organoamino em fluidos de acordo com a invenção,eles são incorporados em uma quantidade de até 2,0% por- peso com base no peso total da composição.Preferencialmente, quando é utilizado, o compostoorganoamino é incorporado em uma quantidade de cerca de0,01% por peso até cerca de 1,0% por peso com base no pesototal da composição. Compostos organoamino particularmente úteis incluem tetraetilenopentamina ou trietanolamina.

As composições de acordo com a invenção podemigualmente incluir um agente tensoativo. Os agentestensoativos viscoelásticos, tais como aqueles descritos naspatentes norte-americanas n° US 6.703.352 (Dahayanake eoutros) e n° US 6.482.866 (Dahayanake e outros) sãoigualmente adequados para uso em composições de acordo coma invenção. Em algumas configurações da invenção, o agentetensoativo é um agente tensoativo iônico. Exemplos deagentes tensoativos iônicos adequados incluem, semlimitações, agentes tensoativos aniônicos tais como alquilcarboxilatos, alquil éter carboxilatos, alquil sulfatos,alquil éter sulfatos, alquil sulfonatos, a-olefinasulfonato, alquil éter sulfatos, alquil fosfatos e alquiléter fosfatos. Exemplos de agentes tensoativos iônicos adequados também incluem, sem _limitações, agentestensoativos catiônicos tais como alquil aminas, alquildiaminas, alquil éter aminas, alquil amônia quaternária,dialquil amônia quaternária e compostos de éster amôniaquaternária. Exemplos de agentes tensoativos iônicos adequados também incluem, sem limitações, agentestensoativos geralmente considerados como agentestensoativos zwitteriônicos e em alguns casos como agentestensoativos anfóteros tais como alquil betainas, alquilamido betainas, alquil imidazolinas, óxidos de alquil aminae carboxilatos de alquil amônio quaternário. 0 agentetensoativo anfótero é uma classe de agente tensoativo que tem tanto uma fração carregada positivamente e uma fraçãocarregada negativamente através de uma determinada faixa depH (por exemplo, tipicamente ligeiramente ácida), somenteuma fração carregada negativamente através de umadeterminada faixa de pH (por exemplo, tipicamente ligeiramente alcalina) e somente uma fração carregada,positivamente em uma diferente faixa de pH (por exemplo,tipicamente moderadamente ácida), ao passo que um agentetensoativo zwitteriônico tem uma fração permanentementecarregada positivamente na molécula independentemente de pH e uma fração carregada^ negativamente em pH alcalino. emalgumas configurações da invenção, o agente tensoativo é umagente tensoativo catiônico, zwitteriônico ou anfóterocontendo um grupo amína ou um grupo amônio quaternário emsua estrutura quimica ("agente tensoativo com funcionalidade amina"). Um agente tensoativo particularmente útil é o n-decil-N,N-dimetilamino oxidoconforme divulgado na patente norte-americana n° US6.729.408 (Hinkel, e outros). Em outras configurações dainvenção, o agente tensoativo é uma mistura de dois ou mais dos agentes tensoativos descritos acima, ou uma mistura dequalquer ou quaisquer agentes tensoativos descritos acimacom um ou mais agentes tensoativos não-iônicos. Exemplos deoutros agentes tensoativos não-iônicos adequados incluem,sem limitações, alquil álcool etoxilatos, alquil fenoletoxilatos, alquil ácido etoxilatos, alquil aminaetoxilatos, sorbitan alcanoatos e sorbitan alcanoatos etoxilados. Qualquer quantidade eficaz de agente tensoativoou mistura de agentes tensoativos poderá"ser utilizada emfluidos aquosos de acordo com a invenção. Quandoincorporado, o agente tensoativo ou mistura de agentestensoativos é tipicamente incorporado em uma quantidade de

até cerca de 5%. por peso do peso total da composição,preferencialmente em uma quantidade de cerca de 0,02% porpeso até cerca de 5% por peso do peso total da composição,e mais preferencialmente desde cerca de 0,05% por peso atécerca de 2% por peso do peso total da composição.

Redutores de atrito normalmente conhecidos podem

igualmente ser incorporados às composições da invenção.Qualquer redutor de atrito poderá ser utilizado. Alémdisso, polímeros tais como poliacrilamida, poliisobutilmetacrilato, polimetil metacrilato e poliisobutileno bem

como redutores de atrito solúveis em água tais como goma de'guar, derivados de goma de guar, poliacrilamida e oxido depolietileno podem ser utilizados. Produtos químicoscomerciais para redução de arrasto tais como aquelescomercializados pela empresa Conoco Inc. com a marca "CDR"

conforme descrito na patente norte-americana n° US3.692.676 (Culter e outros) ou redutores de arrasto taiscomo aqueles comercializados pela empresa Chemlink com asmarcas "FLO 1003, 1004, 1005 & 1008" foram igualmentedeterminados como sendo eficazes. Estas espéciespoliméricas adicionadas como redutores de atrito ou agentesde aperfeiçoamento. de Índice de viscosidade podemigualmente atuar como excelentes aditivos de perda defluido reduzindo ou até mesmo eliminando a necessidade deaditivos convencionais para perda de fluido.

As composições baseadas na invenção podemigualmente compreender um agente de quebra. O propósitodeste componente consiste em "quebrar" ou diminuir aviscosidade do fluido para que o fluido seja maisfacilmente removido da formação durante a operação delimpeza. Com relação à quebra de viscosidade, podem serutilizados oxidantes, enzimas ou ácidos. Os agentes dequebra reduzem o peso molecular do polimero mediante a açãode um ácido, um' oxidante, uma enzima, ou alguma combinaçãodos mesmos sobre o polimero propriamente dito. No caso demateriais de gel reticulado com borato o aumento do pH eportanto o aumento da concentração efetiva do agente dereticulação ativo, o anion de borato, cria reversivelmenteas reticulações de borato. A redução do pH pode eliminarcom a mesma facilidade as ligações borato/polimero medianteredução da quantidade de anions de borato disponíveis emsolução, e/ou permitir a -hidrólise"completa do polimero.

As configurações da invenção, podem igualmenteincluir partículas de , agente de escoramento que sãosubstancialmente insolúveis nos fluidos da formação. Aspartículas de agente de escoramento portadas pelacomposição de tratamento permanecem na fratura criada,dessa forma mantendo a fratura aberta quando a pressão defraturamento é aliviada e o poço é colocado em produção. Osmateriais de escoramento adequados incluem, sem limitações,areia, cascas de nozes, bauxita sinterizada, contas devidro, materiais de cerâmica, materiais 'de ocorrêncianatural, ou materiais similares. Podem igualmente serutilizadas misturas de materiais de escoramento. Se forutilizada areia, a mesma deverá ter qualquer granulometriaou tamanho útil, e deverá tipicamente ter um tamanho decerca de 20 até cerca de 100 U.S. Standard Mesh. Osmateriais de ocorrência natural podem ser materiais deocorrência natural não derivados e/ou não processados, bemcomo materiais baseados em materiais de ocorrência naturalque foram processados e/ou derivados. Exemplos adequados demateriais em partículas de ocorrência natural parautilização como agentes de escoramento incluem, sem seremnecessariamente limitados a: cascas de nozes moidas ouesmagadas tais como de nogueira, coco, noz-peca, amêndoa,jarina, castanha do Pará, etc; cascas de sementes moidasou esmagadas (incluindo caroços de frutos) de sementes defrutos tais como ameixa, azeitona, pêssego, cereja, abricó,etc. ; cascas de sementes moidas ou esmagadas de outrasplantas tais como milho (por exemplo espigas de milho ousabugos de milho), etc.: materiais de madeira processadostais como aqueles derivados de madeiras como carvalho,nogueira-amarga, nogueira., choupo, mogno, etc, incluindomadeiras processadas por moagem, divisão em lascas ou outraforma de divisão em partículas, processamento, etc.Informações adicionais sobre nozes e composição das mesmaspoderão ser obtidas na Encyclopedia of Chemical Technology,editada por Raymond E. Kirk e Donald F. Othmer, TerceiraEdição, John Wiley & Sons, volume 16, páginas 248-273(intitulado "Nuts"), Copyright 1981.

A concentração de agente de escoramento nacomposição pode ser qualquer . concentração conhecida natécnica, e será preferencialmente uma quantidade de atécerca de 3 quilogramas de agente de escoramento adicionadospor litro de composição. Além disso, qualquer uma daspartículas de agente de escoramento pode ser adicionalmenterevestida com uma resina para potencialmente aperfeiçoar aresistência, capacidade de agrupamento, ^e propriedades deretorno de fluxo do agente de escoramento.

A midia aquosa utilizada para hidratar os polímerosda invenção pode consistir em água ou salmoura. Nasconfigurações da invenção em que a midia aquosa consiste emsalmoura, a salmoura consiste em água compreendendo um salinorgânico ou sal orgânico. Os sais inorgânicospreferenciais incluem haletos de metais alcalinos, maispreferencialmente cloreto de potássio. A fase portadora dasalmoura pode igualmente compreender um sal orgânico, maispreferencialmente formato de potássio ou sódio. Os saisdivalentes - inorgânicos preferenciais incluem haletos decálcio,, mais preferencialmente cloreto de cálcio ou brometode cálcio. Podem igualmente ser utilizados brometo desódio, brometo de potássio ou brometo de césio. 0 sal podeser selecionado por motivos de compatibilidade, porexemplo, quando a composição de perfuração da jazidautilizou uma fase de salmoura especifica e a fase desalmoura da composição de completação/limpeza é selecionadapara incluir a mesma fase de salmoura.

Um componente de fibra pode ser incluido emcomposições da invenção para obtenção de uma variedade depropriedades incluindo aperfeiçoamento de suspensão departículas, e capacidade de transporte de partículas, eestabilidade de espuma. As fibras utilizadas podem ser denatureza hidrofilica ou hidrofóbica, porém as fibras hidrofilicas são preferenciais. As fibras podem consistirem qualquer material fibroso, . tal. como, sem ser.necessariamente limitado a, fibras orgânicas naturais,materiais vegetais despedaçados, fibras polimérieassintéticas (a titulo de exemplo não limitativo, poliéster, pòliaramida, poliamida, novoloid ou um polímero do tiponovoloid), fibras orgânicas sintéticas fibriladas, fibrasde cerâmica, fibras inorgânicas, fibras metálicas,filamentos metálicos, fibras de carbono, fibras de vidro,fibras de cerâmica, fibras polimérieas naturais, e quaisquer misturas das mesmas. As fibras particularmenteúteis são fibras de poliéster revestidas de forma, a seremaltamente hidrofilicas, tais como, sem limitações, fibrasde tereftalato de polietileno (PET) DACRON®disponibilizadas pela empresa Invista Corp., Wichita, KS,E.U.A., 67220. Outros exemplos de fibras úteis incluem, semlimitações, fibras de poliéster de ácido poliláctico,fibras de poliéster de ácido poliglicólico, fibras deálcool de polivinila, e similares. Quando utilizado nascomposições da invenção, o componente de fibra pode serincluído em concentrações desde cerca de 1 até cerca de 15gramas por litro da composição, preferencialmente aconcentração de fibras consiste em.cerca de 2 até cerca de12 gramas por litro de composição, e mais preferencialmentedesde cerca de 2 até cerca de 10 gramas por litro decomposição.As configurações da invenção podem conteradicionalmente outros aditivos e componentes químicosconhecidos ' por àqueles que são versados na técnica comosendo de uso comum em aplicações de exploração petrolífera.Este incluem, sem necessariamente serem limitados a,materiais tais como agentes tensoativos adicionais àquelesmencionados acima, auxiliares de quebra adicionalmenteàqueles mencionados acima, agentes de remoção de oxigênio,álc.oois, inibidores de incrustação, inibidores de corrosão,aditivos para perda de fluido, bactericidas,estabilizadores de argila, e similares. Além disso, podemincluir um co-tensoativo para otimização de viscosidade oupara minimização da formação de emulsões estáveis contendocomponentes de petróleo cru ou um polissacarideo ou umpolissacarídeo quimicamente modificado, polímeros tais comocelulose, celulose derivada, goma de guar, goma de guarderivada, goma xantana, ou polímeros sintéticos tais comopoliacrilamidas e copolimeros de poliacrilamida, oxidantestais como persulfato de amônio e bromato de sódio, ebiocidas tais como 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamina.

As * composições de acordo com a invenção podemconsistir em fluidos de tratamento de poço espumados eenergizados contendo "agentes de espumação", que sãonormalmente agentes tensoativos ou misturas de agentestensoativos que facilitam a dispersão de um gás nacomposição para formação de pequenas bolhas ou gotas, econferem estabilidade à dispersão ao retardarem acoalescência ou recombinação dessas bolhas ou gotas. Osfluidos espumados e energizados são geralmente descritospela sua qualidade - de espumação, istoé, a razão de volumede gás para volume de espuma. Se a qualidade de espumaçãofor entre 52% e 95%, o fluido é convencionalmente designadocomo um fluido espumado, e abaixo de 52% é - designado comoum fluido energizado. Desta forma, as composições de acordocom a invenção podem incluir ingredientes que formamespumas ou fluidos energizados, tais como, semnecessariamente se limitar a, agente tensoativo deespumação, ou misturas de agente tensoativo, e um gás queforma efetivamente uma espuma ou fluido energizado.Exemplos adequados desses gases incluem dioxido de carbono,nitrogênio, ou qualquer mistura dos mesmos.Na maioria dos casos, um fraturamento hidráulicoconsiste no bombeamento de uma composição livre de agentede escoramento, ou composição tampão, para o interior de umpoço com maior rapidez do que aquela com a qual acomposição pode escapar para a formação "de tal forma que apressão se eleva e a rocha se quebra, criando fraturasartificiais e/ou ampliando fraturas existentes. Em seguida,as partículas de agente de escoramento são adicionadas àcomposição para formação de uma pasta que é bombeada para ointerior da fratura para impedir que a mesma feche quando obombeamento cessa e a pressão de fraturamento declina- Asuspensão de agente de escoramento e a capacidade detransporte da composição de base de tratamento dependemtradicionalmente do tipo de agente promotor de viscosidadeadicional.

Uma outra configuração da invenção inclui o uso de composições de acordo com a invenção para fraturamentohidráulico de uma formação subterrânea. As técnicas parafraturamento hidráulico de uma formação subterrânea serãoconhecidas de pessoas normalmente versadas na técnica, eenvolverão o bombeamento do fluido de fraturamento para ointerior do furo perfurado e para a formação geológicacircundante. A pressão do fluido é superior ao valor minimodo esforço in situ da rocha, criando dessa forma ouampliando fraturas na formação. Vide o manual Stimula.tionEngineering Handbook, John W. Ely, Pennwell Publishing Co.,Tulsa, Okla. (1994), patente norte-americana n° US5.551.516 (Normal e outros) , "Oilfield Applications",Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 10,páginas 328-366 (John Wiley & Sons, Inc. New York, NewYork, 1987) e referências aqui citadas. No tratamento de fraturamento, as composições da presente invenção podem ser utilizadas no tratamento detampão, no estágio de agente de escoramento, ou ambos. Oscomponentes sãó misturados na superfície. Alternativamente,uma das composições pode ser preparada na superfície e bombeada através de uma tubagem enquanto um componentegasoso, tal como dioxido de carbono ou nitrogênio, pode serbombeado através do espaço anular do poço para mistura nointerior do poço, ou vice-versa, para formação de umaespuma ou composição de fluido energizado. Uma outra configuração ainda da invenção inclui o uso de composições baseadas na invenção para operações delimpeza. 0 termo "limpeza" ou "limpeza de fratura" refere-se ao processo de remoção da composição de fraturamento(sem o agente de escoramento) da- fratura e do furo de poço após o processo de fraturamento ter -sido completado. Astécnicas para promoção de limpeza de fraturas envolvemtradicionalmente a redução da viscosidade da composição defraturamento tanto quanto for possível para que a mesmapossa fluir prontamente de volta para o furo de poço. Muito embora sejam tipicamente usados agentes de quebra naoperação de limpeza, as composições de acordo com ainvenção são inerentemente eficazes para utilização emoperações de limpeza, com ou sem um agente de quebra.

Em uma outra configuração, a invenção refere-se aouso de composições baseadas na invenção para disposição deum tampão de cascalho em um furo de poço. Como composição de tampão de cascalho, a mesma compreende preferencialmentecascalho ou areia e outros aditivos opcionais tais comoreagentes de limpeza de torta de filtragem, como agentesquelantes referidos acima ou ácidos (por exemplo, ácidoclorídrico, fluoridrico, fórmico., acético, citrico) ,

inibidores de corrosão, inibidores de incrustação,biocidas, agentes de controle de perda por vazamento,- entreoutros. Para esta aplicação, o cascalho ou areia adequadospossuem tipicamente uma granularidade "mesh" entre 8 e 10U.S. Standard Sieve Series mesh.

Os exemplos a seguir são apresentados para

ilustração da " preparação e propriedades de - composições,compreendendo um polímero hidratado que é misturado com umcomponente multifuncional misturado a seco, e não devem serinterpretados como limitativos. do escopo da invenção, salvo

indicação explicita em contrário nas reivindicações emanexo. Todas as porcentagens, concentrações, razões,partes, etc. são enunciadas por peso . salvo indicação emcontrário ou se aparente no contexto de sua utilização.

Os exemplos a seguir ilustram as composições ■ e

métodos de acordo com a invenção, conforme a descriçãodetalhada das configurações.

Em alguns dos exemplos, são relatadas medições de"primeiro tempo de borda" ("first lip time") e "tempo deborda final" ("final lip time"). 0 procedimento a seguirfoi observado para registro do tempo de retardo dereticulação em termos de "primeiro tempo de borda" e "tempode borda final":

a. um gel de polímero linear foi preparadoanteriormente a qualquer teste de reticulaçãomediante a hidratação de 4,2 gramas por litrode gel de polímero em meio. aquoso em ummisturador Warring .. utilizando águadesionizada, com a velocidade do misturadorWarring ajustada para formar um vórtex, e amistura sendo deixada prosseguir por umperíodo de 1 hora;

b. em seguida de acordo com o projeto doexperimento, um componente multifuncionalmisturado a seco é tipicamente adicionadosimultaneamente com um ativador, e otemporizador é iniciado;

ca composição é misturada por um períodoadicional de 10 segundos;

d. a composição é vertida em um copo de tamanhoadequado, sendo então vertida desse copo paraum outro copo, e sendo repetitivamente vertidade um para o outro, até ser formada uma linguade fluido do tamanho da ponta de um dedopolegar, e a mesma se retrair para o copo doqual a composição é vertida, e o momento emque isto ocorre é o "primeiro tempo de borda";e,e, o momento em que a composição sendo vertida decopo para copo forma uma lingua e se retraipara o copo do qual a composição é vertida,com uma extensão de cerca de .5 cm decomprimento é o "tempo de borda final".0 Exemplo 1 ilustra o retardo de reticulação obtidoem função da concentração de agente quelante. Os dados aquiapresentados foram obtidos com um agente quelante degluconato de sódio e um agente de reticulação de ácidobórico adicionado na forma de pó ao polímero hidratado.Neste exemplo, 4,2 gramas de guar comercialmente disponível(da empresa Economy Polymers & Chemical Co. de Houston,Texas, 7724 5-024 6) por litro' de meio aquoso foramhidratados em um misturador Warring durante 30 minutos a2000 rpm. Foram adicionados . 0,18 gramas de agente deativação cáustico seco por litro de meio aquoso, e 0,18gramas de agente de reticulação de ácido bórico seco porlitro de meio aquoso, e foram incorporadas diferentesquantidades de agentes quelantes ■ de gluconato de sódio. Atemperatura da composição foi mantida a cerca de 210 C. emseguida o primeiro tempo de borda e o tempo de borda finalforam registrados para as diferentes amostras, conforme seencontra ilustrado na FIG. 1. A FIG. 1 mostra que o aumentodo nivel de agente quelante pulverizado seco adicionado aoguar hidratado na presença de um agente de ativação e umagente de reticulação tem um efeito direto no tempo deretardo, conforme é ilustrado pelo, aumento do primeirotempo de borda e dp' tempo de borda final.

Exemplo 2

0 Exemplo 2 demonstra a estabilidade de viscosidadede uma composição de tratamento de poço de acordo com ainvenção- No Exemplo 2, 4,2 gramas de guar (fornecido pelaempresa Economy Polymers & Chemical Co.) por litro de meioaquoso foram hidratados durante 30 minutos em um misturadorEarring a 2000 rpm . a uma temperatura de 24° C, e foramentão misturados com cerca de 0,18 gramas de agenteativador cáustico por litro de meio aquoso, e 0,56 gramasde uma mistura granular seca por litro de meio aquoso,composta de 1 parte por peso de agente de reticulação deácido bórico seco '"'e 2 partes por peso de agente quelante degluconato de sódio seco. A composição de tratamento foientão colocada em um copo de viscosimetro Fann 50 e aviscosidade do fluido foi medida em função de tempo a umatemperatura de cerca de 93° C. Conforme se encontrailustrado no gráfico da FIG. 2, o fluido é estável a 93° Cpor até pelo menos 110 minutos.

.0 Exemplo 3 descreve a influência do tamanho de-grão no tempo de retardo.. No Exemplo 3, 4,2 gramas de guar(fornecido pela empresa Economy Polymers. &. Chemical Co. )por litro de meio aquoso foram hidratados durante 30minutos em um misturador Warring a 2000 rpm a umatemperatura de 24° C, e foram então misturados com cerca de0,18 gramas de agente ativador cáustico seco por litro demeio aquoso, e 0,63 gramas por de meio aquoso de umamistura composta de 1 parte por peso de agente de reticulação de ácido bórico seco e 2,5 partes por peso deagente quelante de gluconato de sódio seco. O primeirotempo de borda e o tempo de borda final foram entãoregistrados para as diferentes amostras, conforme seencontra ilustrado na FIG. 3. No gráfico ilustrado na -FIG.

3, o primeiro conjunto de pontos de dados a um diâmetro demédio de partícula de 0,00 mm, agente de ativação, agentequelante, e agente de reticulação foram adicionados ao guarhidratado em forma liquida. O segundo conjunto de pontos dedados, que representa partículas ligeiramente maiores porém

ainda essencialmente com um tamanho de diâmetro departícula de 0,00 min, representa o agente de ativação, oagente quelante, e o agente de reticulação adicionados emforma pulverizada. O terceiro conjunto de pontos de dadosrepresenta um diâmetro médio de partícula de 1,26 mm

(grânulos misturados de tamanho "mesh" 10/20) de agente deativação, agente quelante, e a gente de reticulação, e oúltimo conjunto de dados representa um diâmetro médio departícula de 3,38 mm (grânulos misturados do tamanho "mesh"4/10). O gráfico da FIG. 3 ilustra claramente o efeito da

25 granularidade das partículas sobre o retardo ■ dereticulação. Desta forma, existe uma correlação entre odiâmetro das partículas e o retardo de reticulação namedida em que quanto maior for o diâmetro das particulasmais longo será o retardo de reticulação.

Exemplo 4

Em um quarto experimento, que demonstra o efeito de retardo de um componente multifuncional misturado a secoincluindo um agente de reticulação de zircônio e um agentequelante de gluconato, foi preparada uma solução aquosahidratada de CMHPG com o polimero adicionado em 0,42% porpeso do peso total da mistura, em condições de pHrelevantes, mediante mistura por 30 minutos em ummisturador Warring sob temperatura ambiente. Após ahidratação do CMHPG o pH da solução foi tamponado para umpH de cerca de 9,5 para promover a reticulação utilizandosoda cáustica. O CMHPG hidratado foi então misturado com cerca de 0,02% por peso do peso total da mistura de umamistura seca de um ' agente de reticulação de lactato desódio zircônio e agente quelante de gluconato de sódio emuma razão molar de 40:1, e a composição foi adicionalmentemisturada durante cerca de cinco até dez segundos. Foi observado que a reação de reticulação foi retardada, e otempo até a reticulação e obtenção de viscosidade adequadade rebordo final foi de cçrca de 1 minuto.

Exemplo 5

O Exemplo 5 ilustra a utilização do componente multifuncional misturado a seco em uma suspensãocompreendendo um meio não aquoso para obtenção dereticulação retardada. Foi preparada uma suspensão de 20%por peso da mistura granular seca, feita de uma razão de 1parte de agente de reticulação de ácido bórico por peso e 2partes por peso de agente quelante de gluconato de sódio, e80% por peso de uma solução de suspensão, que incluiu 0,75% por peso de hidroxil propil celulose em solvente mútuo deglicol éter, Uma solução aquosa hidratada de CMHPG com opolímero adicionado a 0,42% por peso do peso total damistura foi preparada mediante mistura por 30 minutos em ummisturador Warring sob temperatura ambiente. 500 mL da

solução hidratada de CMHPG foram então reticulados medianteutilização de 1,35 g da solução de suspensão e 225microlitros de uma solução cáustica de 28% por peso. 0fluido foi adicionalmente misturado durante cerca de 10segundos. O primeiro tempo de borda foi constatado como

.sendo da ordem de 50 segundos e o tempo de borda final foide 1:40 minutos.. ■ -

Exemplo 6

No Exemplo 6, é ilustrado que a utilização de umcomponente ativador de oxido de magnésio seco juntamente

com um agente quelante de gluconato de sódio (isto é, umabase lentamente solúvel juntamente com um agente de retardotal como gluconato de . sódio) retarda a criação dereticulação de uma solução de polímero hidratada. Umasolução aquosa hidratada .de CMHPG foi preparada com o

polímero adicionado a 0,42% por peso do peso total damistura, mediante mistura •por'30 minutos em um misturadorWarring sob temperatura ambiente. 0,024% de agente quelantede gluconato de sódio seco foram adicionados a 500 mL dogel hidratado de CMHPG, e a composição foi misturadadurante 30 segundos. Em seguida, 0/42 gramas de umacomposição misturada seca compreendendo 5 partes por pesode oxido de magnésio e 2 partes por peso de ácido bóricoforam adicionados à composição. O fluido foi adicionalmentemisturado a 2000 RPM durante 10 segundos. O primeiro tempode borda foi de cerca de 1 minuto e o tempo de borda finalfoi de cerca de 2 minutos.

Exemplo 7

No Exemplo 7, é novamente demonstrado que com autilização de um componente ativador de oxido de magnésioseco j untamente com um agente que1ante de gluconato desódio, a reação de reticulação de uma solução de polímerohidratada é retardada. Uma solução aquosa hidratada deCMHPG foi preparada com o polímero adicionado em 0,42% porpeso do peso total da mistura, mediante mistura por 30minutos em um misturador Warring sob temperatura ambiente.0,024% de agente de reticulação de ácido bórico seco foramadicionados a 500 mL do gel de CMHPG hidratado, e acomposição foi misturada durante 30 segundos. Em seguidaforam adicionados à composição 0,24 gramas de umacomposição misturada seca compreendendo 1 parte por peso deagente ativador de oxido de magnésio e 1 parte por peso deagente quelante de gluconato de sódio. O fluido foiadicionalmente misturado a 2000 RPM. durante 10 segundos. Oprimeiro tempo de borda.foi de cerca de 1 minuto e o tempode borda final foi de cerca de 4 minutos.

As configurações especificas aqui divulgadas sãomeramente ilustrativas, já que a invenção - pode sermodificada e praticada de maneiras diferentes porém equivalentes que são aparentes para • aqueles • que. . sãoversados na técnica e têm acesso ao beneficio dosensinamentos aqui proporcionados. Adicionalmente, não sãopretendidas limitações relativamente aos detalhes deconstrução ou projeto aqui ilustrados, além daquelas ;descritas nas reivindicações que se encontram a seguir. Éportanto evidente que as configurações especificasdivulgadas acima podem ser alteradas ou modificadas e quetais variantes são consideradas abrangidas no escopo eespirito da invenção. Desta forma, a proteção aqui reivindicada é aquela enunciada nas reivindicações que seencontra a seguir.

Claims (15)

- REIVINDICAÇÕES -

1. COMPOSIÇÃO PARA TRATAMENTO DE POÇOS,caracterizada por compreender:(a) um polímero hidratado, e (b) um componente multifuncional misturado a secocompreendendo pelo menos quaisquer dois de um agente de .reticulação não encapsulado, um agente quelante, e umagente de ativação,em que o polimero hidratado e o componente multifuncional misturado a seco são misturados nasuperfície e são subseqüentemente injetados na formaçãoproporcionando um retardo controlado de reticulação paraobtenção de propriedades desejadas de viscosidade dofluido.

2. Composição para tratamento de poços, de acordo,com a reivindicação 1, caracterizada por o polimerohidratado ser selecionado do grupo que consiste em guar,hidróxipropil guar, çarbóximetil. guar,carbóximetilhidróxipropil guar, polímeros sintéticos, e compostos contendo guar.

3. Composição para tratamento de poços, de acordocom qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizadapor o componente multifuncional misturado a secocompreender um agente de reticulação e um agente quelante, e o fluido de tratamento de poço compreender adicionalmenteum agente de ativação misturado com o polimero hidratável eo componente multifuncional misturado a seco na superfície.

4. Composição para tratamento de poços, de acordocom a reivindicação 3, caracterizada por o agente quelanteser selecionado do grupo que consiste em polióis, gluconatos, sorbitóis, manitóis, carbonatos, ou qualquermistura dos mesmos, o agente de reticulação ser selecionadodo grupo que consiste em qualquer fonte de boro, boratos demetais terrosos alcalinos, boratos de metais alcalinos,compostos de zircônio, compostos de titânio, ou qualquer combinação dos mesmos, e o agente de ativação serselecionado do grupo e consiste em soda cáustica, oxido demagnésio, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, ouqualquer mistura dos mesmos.

5. Composição para tratamento de poços, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadapor o componente multifuncional misturado a secocompreender um agente de reticulação e um agente deativação, e o fluido de tratamento de poço compreenderadicionalmente um agente quelante misturado na superfície com o polímero hidratável e com o componente multifuncionalmisturado a seco.

6. Composição pára tratamento de poços, de acordocom a reivindicação 5, caracterizada por o agente quelanteser selecionado do grupo que consiste em polióis, gluconatos, sorbitóis, manitóis, carbonatos, ou qualquermistura dos mesmos, o agente de reticulação ser selecionadodo grupo que consiste em qualquer fonte de boro, boratos demetais terrosos alcalinos, boratos de metais alcalinos,compostos de zircônio, compostos de titânio, ou qualquercombinação dos mesmos, e o agente de ativação ser selecionado do grupo e consiste em soda cáustica, oxido demagnésio, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, ouqualquer mistura dos mesmos.

7. Composição para tratamento de poços, de acordocom qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por o componente multifuncional misturado a secocompreender um agente de reticulação, um agente quelante, eum agente de ativação.

8. Composição para tratamento de poços, de acordocom a reivindicação 7, caracterizada por o agente quelante ser- selecionado do grupo que consiste em polióis,gluconatos, sorbitóis, manitóis, carbònatos, ou qualquermistura dos mesmos, o agente de reticulação ser selecionadodo grupo que consiste, em qualquer fonte de boro, boratos demetais terrosos alcalinos, boratos de metais alcalinos, compostos de zircônio, compostos de titânio, ou qualquercombinação dos mesmos, . e o agente de ativação serselecionado do grupo e consiste em soda cáustica, oxido demagnésio, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, ouqualquer mistura dos mesmos.

9. Composição para tratamento de poços, de acordocom a reivindicação 1, caracterizada por o componentemultifuncional misturado a seco compreender um agente dereticulação e um agente quelante.

10. Composição para tratamento de poços, de acordocom a reivindicação 3, caracterizada por o agente quelanteser selecionado do grupo que consiste em polióis,gluconatos, sorbitóis, manitóis, carbonatos, ou qualquermistura dos mesmos, e o agente de reticulação serselecionado do grupo que consiste em qualquer fonte deboro, boratos de metais terrosos alcalinos, boratos demetais alcalinos, compostos de zircônio, compostos detitânio, ou qualquer combinação dos mesmos,

11. Composição para tratamento de poços, de acordocom a reivindicação 1, caracterizada por o componentemultifuncional misturado a seco ser suspenso em um meio nãoaquoso anteriormente a ser misturado e injetado naformação.

12. Composição para tratamento de poços, de acordocom qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizadapor consistir em um fluido espumado ou um fluido energizadocompreendendo adicionalmente um agente tensoativo e umcomponente gasoso selecionado do grupo que consiste emnitrogênio, dióxido de carbono, e qualquer mistura dosmesmos.

13. Composição para tratamento de poços, de acordocom qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizadapor ser utilizada em operações de fraturamento, operaçõesde limpeza, ou operações de tampão de cascalho em um furode poço.

14. MÉTODO PARA. PRODUÇÃO DE UMA COMPOSIÇÃO PARATRATAMENTO DE POÇOS, caracterizado por compreender:(a) provisão de um polímero hidratado, e(b) provisão de um componente multifuncionalmisturado a seco compreendendo pelo menos quaisquer dois deum agente de reticulação não encapsulado, um agentequelante, e um agente de ativação,em que o polímero hidratado e o componentemultifuncional misturado a seco são misturados nasuperfície e são subseqüentemente injetados, na formaçãoproporcionando um retardo controlado de reticulação paraobtenção de propriedades desejadas de viscosidade dofluido. . .

15. MÉTODO DE FRATURAMENTO DE UMA FORMAÇÃOSUBTERRÂNEA, caracterizado por compreender a mistura nasuperfície de um polímero hidratado e de um componentemultifuncional misturado a seco, em que o componentemultifuncional misturado a seco compreende pelo menos doisde um agente de reticulação não encapsulado, um agentequelante e um agente de ativação, e subseqüente injeção damistura para o interior de uma formação subterrânea a umapressão suficiente para fraturar a.formação.