ITVA20120016A1 - Metodo per il trattamento di formazioni sotterranee - Google Patents

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ITVA20120016A1
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polygalactomannan
purified
treating
underground formation
ethers
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IT000016A
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Barbara Biasotti
Giovanni Foridi
Lorenzo Giardini
Valentina Langella
Bassi Giuseppe Li
Luigi Merli
Pierangelo Pirovano
Mauro Riccaboni
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Lamberti Spa
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Description

Descrizione
METODO PER IL TRATTAMENTO DI FORMAZIONI SOTTERRANEE
SETTORE TECNICO
La presente descrizione si riferisce a un metodo di trattamento di una porzione di una formazione sotterranea tramite l'uso di un fluido acquoso per fracturing comprendente, disciolto in esso, dallo 0,3 al 3,0% in peso di un agente viscosizzante, che à ̈ un etere di poligalattomannano non-purificato facilmente disperdibile e di rapida dissoluzione.
STATO DELL’ARTE
La propagazione di fratture in formazioni sotterranee (fratturazione idraulica o fracturing), Ã ̈ ampiamente utilizzata per stimolare la produzione e recupero di petrolio e gas.
Essa comporta l'iniezione di un fluido adeguato lungo un foro di trivellazione per raggiungere una formazione, il fluido viene iniettato a una pressione sufficiente per rompere estesamente la formazione e per creare passaggi per il petrolio e gas che sono contenuti nei pori della formazione e aiutarli a scorrere fino al pozzo. Per impedire la chiusura delle fratture materiali adatti in forma di particelle (proppants) vengono iniettati nella formazione trasportati dal fluido. Solitamente, i fluidi per fracturing sono gelificati con polimeri solubili in acqua, specialmente con polimeri naturali o polimeri naturali modificati, ad esempio polimeri naturali eterificati, per ampliare più efficacemente le fratture e inibire le perdite del fluido stesso. Polimeri solubili in acqua sono normalmente disponibili in forma di polveri e devono essere disciolti nel liquido acquoso per svolgere la loro funzione viscosizzante.
La dissoluzione di particelle di polimero naturale in fluidi acquosi à ̈ tipicamente accompagnata dalla formazione di grumi: appena a contatto con l’acqua, si forma uno strato sottile di gel appiccicoso sulla superficie delle particelle polimeriche che impedisce all'acqua di idratare la parte interna delle particelle stesse, favorendo così la formazione di grumi.
Di conseguenza, tutta la fase di idratazione del polimero viene prolungata in maniera inaccettabile, specialmente se il polimero deve essere sciolto in una grande quantità di fluido acquoso contenente sali, cosa che spesso accade durante la preparazione di fluidi acquosi per fracturing.
Tra i polimeri naturali che vengono utilizzati per addensare i fluidi per fracturing, sono ampiamente utilizzati i poligalattomannani e i poligalattomannani modificati chimicamente, in quanto essi formano gel stabili in combinazione con agenti reticolanti, che sono solitamente a base di sali di titanio, zirconio e boro.
I poligalattomannani (chiamati anche galattomannani) sono polisaccaridi ottenuti dall’endosperma di semi di leguminose e sono costituiti da una catena di mannosio con pendagli laterali di galattosio (più specificamente, uno scheletro di (1,4)-beta-D-mannopiranosio con ramificazioni di alfa-D-galattosio in posizione 6, cioà ̈ unità laterali di tipo (1,6)-alfa-D-galattopiranosio).
Per preparare un fluido gelificato per fracturing, i poligalattomannani e i poligalattomannani modificati chimicamente sono inizialmente disciolti nella parte acquosa del fluido che viene poi reticolato con una composizione reticolante. Purtroppo, anche i poligalattomannani e i poligalattomannani modificati chimicamente, ad esempio i poligalattomannani eterificati, soffrono dei medesimi inconvenienti sopra descritti, ossia della formazione di grumi.
Molte soluzioni sono state messe in pratica per evitare la formazione di grumi nella preparazione di fluidi per fracturing, compresi apparecchi che sono specificamente progettati per idratare i polimeri e produrre in continuo gel viscosi in luoghi vicini al sito perforazione, come descritto in US 2006/107998 .
Un altro modo per idratare rapidamente i polimeri viscosizzanti à ̈ preparare una sospensione concentrata del polimero in un mezzo non-acquoso, solitamente un fluido a base di idrocarburi, glicoli o di derivati di glicoli, che facilita la dispersione del polimero e la miscelazione della sospensione, ma che può rappresentare un problema per l'ambiente e rappresenta un costo aggiuntivo.
È anche ben noto nell’arte (per esempio da US 5,165,479) come trattare i polimeri naturali con piccole quantità di agenti reticolanti, quali gliossale, borati e simili, per inibirne l'idratazione e minimizzare la tendenza a formare grumi a contatto con acqua.
US 3,808,195, ad esempio, descrive un processo per rendere disperdibili i poligalattomannani e i loro derivati solubili in acqua che prevede il trattamento delle farine e dei derivati con sali di boro.
US 3,297,583 descrive un metodo per dissolvere rapidamente e senza grumi molte sostanze polimeriche che richiede l'uso di da 0,005 a 5% in peso di aldeidi come agenti reticolanti che ne migliorano la disperdibilità.
Sebbene sia ben noto il trattamento con agenti reticolanti per migliorare la disperdibilità del poligalattomannani, i polimeri che risultano dal trattamento con gli agenti reticolanti descritti nell’arte sono disperdibili, ma hanno un tempo di dissoluzione che può essere ancora troppo lungo per le operazioni di fracturing. Pertanto, sarebbe altamente desiderabile avere un poligalattomannano che sia facilmente solubile e possa essere usato come agente viscosizzante per fluidi acquosi per fracturing grazie alle sue caratteristiche di alta velocità di dissoluzione e disperdibilità.
Gli eteri di poligalattomannano comunemente usati nel campo sono prodotti purificati, cioà ̈ i sottoprodotti della reazione di eterificazione sono stati rimossi lavando la massa di reazione, e contengono normalmente più del 95% in peso di materia attiva.
Si à ̈ ora trovato che eteri di poligalattomannani non-purificati sono più facilmente disperdibili e hanno un’alta velocità di dissoluzione in fluidi per fracturing rispetto ai corrispondenti prodotti purificati.
Inaspettatamente, le loro impurezze incidono positivamente sulla loro velocità di dissoluzione e sulla loro disperdibilità senza compromettere le caratteristiche richieste agli agenti viscosizzanti.
Con l'espressione "eteri di poligalattomannani non-purificati" si indicano eteri di poligalattomannani che non sono stati lavati dopo l'eterificazione e contengono dal 4 al 25% in peso secco di sottoprodotti derivanti dalla reazione di eterificazione.
La quantità di sottoprodotti derivanti dalla reazione di eterificazione (impurezze) viene misurato come contenuto di ceneri per i carbossialchil eteri o gli eteri cationici e come somma del contenuto di ceneri e del contenuto di glicoli e poliglicoli per gli eteri idrossialchilici e per gli eteri misti.
Nel presente testo, con l’espressione "sostituzione molare" (MS), si intende il numero medio di sostituenti idrossialchilici su ciascuna unità anidroglicosidica del poligalattomannano, che può essere misurato, per esempio, mediante<1>H-NMR.
Con l’espressione "grado di sostituzione" (DS), si intende il numero medio di gruppi ossidrilici sostituiti su ciascuna unità anidroglicosidica del poligalattomannano, che può essere misurato, per esempio, mediante<1>H-NMR. RIASSUNTO DELL'INVENZIONE
In un aspetto, la presente invenzione riguarda un metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea comprendente:
a) si prepara un fluido acquoso per fracturing comprendente, disciolto in esso, dallo 0,3 al 3,0% in peso di un agente viscosizzante che à ̈ un etere di poligalattomannano non-purificato contenente dal 4 al 25% in peso secco di impurezze preparato secondo il seguente processo, che non comprende alcuno stadio di purificazione:
I) si fa reagire un poligalattomannano con un agente eterificante in presenza di un catalizzatore alcalino;
II) si essicca e si recupera l'etere di poligalattomannano non-purificato; b) opzionalmente si aggiunge una composizione reticolante;
c) si inietta il fluido per fracturing in una porzione di una formazione sotterranea.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
La quantità di impurezze nell’etere di poligalattomannano non-purificato à ̈ misurata come somma del contenuto di ceneri, glicoli e poliglicoli.
Il contenuto di ceneri à ̈ determinato a 900 °C secondo la norma ASTM D586-97(R02). Il contenuto di glicoli e poliglicoli, che sono principalmente di- e triglicoli, viene determinato, dopo estrazione per 40 min a 40 °C con acetone, mediante gas-cromatografia con standardizzazione interna.
Per la realizzazione del metodo della presente invenzione, l'etere di poligalattomannano non-purificato contiene preferibilmente dal 5 al 20% in peso secco di impurezze.
Gli eteri di poligalattomannani che possono essere utilizzati nel metodo dell'invenzione sono idrossialchil eteri di poligalattomannani, ad esempio idrossipropil eteri ed idrossietil eteri, carbossialchil eteri di poligalattomannani, ad esempio carbossimetil eteri e carbossietil eteri, carbossialchil idrossialchil eteri (eteri misti) di poligalattomannani ed eteri cationici di poligalattomannani.
Lo stadio di eterificazione I) dell'invenzione à ̈ ben noto nella tecnica.
I poligalattomannani adatti per il processo dell'invenzione possono essere estratti, per esempio, da Trigonella foenum-graecum (gomma di fieno greco), Cyamopsis tetragonoloba (gomma di guar), Cesalpinia spinosa (gomma di tara), Ceratonia siliqua (gomma di carrube), Cassia tora e Cassia obtusifolia (gomma di cassia).
Questi poligalattomannani differiscono l'uno dall'altro nel rapporto mannosiogalattosio. In ordine di crescente il fieno greco ha un rapporto mannosio:galattosio circa 1:1, il guar circa 2:1, la tara circa 3:1, la farina di carrube circa 4:1 e la cassia circa 5:1.
Lo stadio I) del processo della presente invenzione à ̈ applicabile a un poligalattomannano sia in forma di farina che in forma di "split". Il termine "split" indica l’endosperma che viene ottenuto mediante rimozione del guscio e del germe dai semi delle leguminose.
Normalmente, prima dell’eterificazione, la farina o gli splits del poligalattomannano vengono rigonfiati o sospesi in acqua o in una miscela acqua/solvente solubile in acqua. Solventi adatti sono alcool come metanolo, etanolo e alcool secondari inferiori, come isopropanolo, sec-butanolo, alcool secamilico, o alcool terziari inferiori.
I catalizzatori alcalini dello stadio I) sono in generale idrossidi di metalli alcalini o alcalino-terrosi, come idrossido di sodio, potassio o calcio.
Agenti eterificanti per la preparazione di idrossialchil eteri di poligalattomannani sono ossidi di alchilene, per esempio, ossido di etilene, ossido di propilene, ossido di butilene, utilizzati per ottenere idrossietil poligalattomannani, idrossipropil poligalattomannani o idrossibutil poligalattomannani.
Acidi alo-carbossilici come l’acido monocloroacetico o suoi sali possono essere utilizzati per la preparazione di carbossialchil eteri.
Gli eteri cationici possono essere preparati utilizzando reagenti alchilanti contenti ammine terziarie o gruppi ammonio quaternari come 2-dialchilaminoetil cloruro, 3-cloro-2-idrossipropiltrimetil ammonio cloruro e 2,3-epossi-propiltrimetil ammonio cloruro.
Gli eteri misti possono essere preparati aggiungendo una miscela degli agenti eterificanti sopra citati.
La reazione può essere condotta a temperatura ambiente o a temperature elevate per un tempo sufficiente per completare la reazione, solitamente compreso tra circa 0,5 e circa 24 ore.
Successivamente, il pH alcalino del materiale risultante può essere ridotto ad un valore neutro o leggermente acido. Qualsiasi acido può essere scelto per neutralizzare la miscela di reazione, esempi di acidi adatti sono l'anidride carbonica, l’acido fosforico, l’acido solforico e l’acido acetico. La quantità di acido utilizzato à ̈ la quantità necessaria per raggiungere il pH desiderato.
Gli eteri di poligalattomannano disponibili commercialmente che sono comunemente utilizzati nel settore vengono purificati dopo questi passaggi mediante lavaggio con acqua, solventi organici come acetone o isopropanolo, o con una miscela di acqua e solventi organici.
Al contrario, gli eteri di poligalattomannano della presente invenzione non vengono lavati o purificati e contengono ancora tutti i sottoprodotti che si formano durante la loro sintesi.
Alla fine del processo, gli eteri di poligalattomannani non-purificati vengono essiccati e recuperati utilizzando mezzi noti nell’arte. Eventualmente gli eteri di poligalattomannani possono essere macinati prima dell'essiccamento.
Gli eteri di galattomannani non-purificati ottenuti da questo processo contengono ancora dal 4 al 25% in peso secco delle impurezze sopra definite.
Dettagli più specifici sulla preparazione degli eteri di poligalattomannani possono essere trovati per esempio in “Industrial Gums: Polysaccharides and their Derivatives†, 3<a>Ed., Whistler, Roy L., e BeMiller, James N., Academic Press (1993).
Gli eteri idrossialchilici di poligalattomannani possono avere una sostituzione molare compresa tra 0,1 e 2, preferibilmente tra 0,2 e 0,9, più preferibilmente tra 0,3 e 0,6. I carbossialchil eteri possono avere un grado di sostituzione da 0,1 a 0,5, preferibilmente da 0,1 a 0,3.
Gli eteri misti possono avere MS e DS compreso nello stesso intervallo dei monoeteri. Il poligalattomannani cationici possono avere un grado di sostituzione compreso tra 0,1 e 0,5.
In una forma di realizzazione preferita, l'etere di poligalactomannano nonpurificato viene trattato durante il processo di preparazione con una piccola quantità di agente reticolante e quindi contiene da 0,01 a 0,05% in peso, preferibilmente da 0,02 a 0,04% in peso, di agente di reticolante. Agenti reticolanti preferiti sono composti contenenti boro e gliossale.
Una soluzione acquosa all’1% in peso degli eteri di poligalattomannani nonpurificati dell’invenzione ha una viscosità Brookfield® RVT a 20 °C e 20 rpm preferibilmente non inferiore a 500 mPa*s.
Preferibilmente, il 95% in peso degli eteri di poligalattomannani non-purificati della invenzione passa attraverso un setaccio standard da 200 mesh.
Per la realizzazione della presente invenzione, il guar à ̈ il poligalattomannano preferito e idrossipropil guar, carbossimetil guar e carbossimetil idrossipropil guar sono gli eteri di poligalattomannano preferiti.
Gli eteri di poligalattomannani non-purificati dell'invenzione si idratano velocemente, sono facilmente disperdibili e possono essere utilizzati vantaggiosamente come agenti viscosizzanti in fluidi per fracturing a base acquosa.
Qualsiasi tipo di fluido acquoso per fracturing può essere utilizzato nel metodo dell'invenzione. Il fluido può essere, per esempio, un fluido gelificato, comprendendo sia i gel lineari che quelli reticolati, o una schiuma-gel, in cui le bolle di schiuma aiutano a trasportare e a inserire nelle fratture i proppants.
Nel metodo per trattare una formazione sotterranea secondo l’invenzione, à ̈ possibile aggiungere un agente reticolante nella preparazione del fluido. Questo permette di aumentare considerevolmente la viscosità della soluzione di polimero formando un reticolo polimerico nel liquido a base acquosa. Gli agenti reticolanti opzionalmente utilizzabili nella fase b) sono quelli comunemente utilizzati nel settore.
Anche se molti agenti reticolanti possono essere utilizzati per reticolare il fluido acquoso addensato, quelli preferiti includono, ma non sono limitati a, composti contenenti boro e ioni di metalli di transizione.
Esempi di agenti reticolanti a base di boro includono: composti che rilasciano ioni borato, come acido borico, ossido borico, acido piroborico, acido metaborico, borace, tetraborato di sodio, pentaborato; ulexite, colemanite, e altri minerali contenenti borato a dissoluzione lenta.
Ioni di metalli di transizione reticolanti sono, per esempio, composti che rilasciano zirconio e titanio, come biossido di titanio, ossicloruro di zirconio, lattato di zirconio, glicolato di zirconio, lattato di trietanolammina e zirconio, acetilacetonato di zirconio, citrato di titanio, maleato di titanio, tartrato di titanio, e altri chelati di titanio e zirconio.
Se opportuno, miscele di agenti reticolanti possono essere utilizzate nella composizione reticolante dell’invenzione.
La componente acquosa del fango per fracturing può essere scelta tra acqua dolce, acqua salata, acqua marina, salamoia naturale o sintetica, miscele di acqua e composti organici solubili, qualsiasi altro liquido acquoso che non interagisca con gli altri componenti del fluido di trattamento incidendo negativamente sulle prestazioni, e loro miscele.
Preferibilmente le composizioni di reticolazione comprendono anche un agente ritardante. Gli agenti ritardanti ritardano la velocità di reticolazione per un tempo sufficiente da permettere al liquido acquoso addensato di essere facilmente pompato nella zona sotterranea.
Il fango acquoso per fracturing, insieme all'agente viscosizzante, alla composizione reticolazione e alla componente acquosa, contiene normalmente additivi ben noti agli esperti nell’arte, ad esempio proppants, agenti destrutturanti di gel, tamponi, stabilizzanti di argille, assorbitori di ossigeno, ecc.. Gli agenti destrutturanti di gel utili includono, ma non sono limitati a, persolfato di ammonio, persolfato di sodio, bromato di sodio e cloruro di sodio, enzimi. Preferibilmente, l'agente destrutturante di gel à ̈ “ritardato†, ad esempio à ̈ persolfato di ammonio incapsulato. Un agente destrutturante di gel ritardato rilascia lentamente l'ossidante attraverso il rivestimento polimerico permettendo di avere un gel iniziale molto forte per trasportare e depositare i proppants nella formazione.
Il fluido comprende inoltre, opzionalmente, uno o più proppants in sospensione nel fluido. Proppants utili includono, ma non sono limitati a, ghiaia, sabbia, sabbia rivestita di resina, perle in ceramica, bauxite, vetro, perle di vetro e loro miscele. Il fluido acquoso per fracturing include anche, eventualmente, uno o più tamponi. Tamponi utili includono, ma non sono limitati a, carbonato di potassio, carbonato di sodio, bicarbonato di potassio, bicarbonato di sodio, sesquicarbonato di sodio, sesquicarbonato di potassio, idrossido di potassio, idrossido di sodio, e loro miscele. Il tampone può essere aggiunto al fluido prima di aggiungere la composizione reticolante.
Il fluido acquoso per fracturing dell’invenzione può opzionalmente comprendere uno o più additivi convenzionali che non influiscono negativamente sulle prestazioni del fluido di trattamento dei pozzi. Tali additivi comprendono, ma non sono limitati a, stabilizzanti di argille, stabilizzanti di gel, tensioattivi, battericidi e simili.
Generalmente i fluidi acquosi addensati per fracturing dell'invenzione hanno una viscosità Fann superiore a circa 50 mPa*s a 100 sec<-1>, e, più preferibilmente, superiore a circa 100 mPa*s a 100 sec-<1>.
Nel metodo dell’invenzione, il fluido acquoso per fracturing viene poi pompato o iniettato nella formazione sotterranea (ad esempio, dalla superficie attraverso il pozzo). Preferibilmente, il fluido viene pompato o iniettato ad una pressione sufficiente per fratturare la formazione (ad esempio, per generare una pluralità di fratture) e quindi per permettere di trasportare e depositare nelle fratture il solido particolato (proppants) sospeso nel fluido.
I seguenti esempi sono inclusi per dimostrare le forme di realizzazione preferite dell'invenzione.
ESEMPI
Esempi 1-5.
Preparazione di idrossipropil guar purificato e non-purificato
800 g di farina di guar o guar splits (vedi Tabella 1) sono stati caricati in un reattore da 5 litri munito di agitatore a temperatura ambiente. L'atmosfera di reazione à ̈ stata resa inerte per mezzo di vuoto/ lavaggi con azoto, e, sono stati aggiunti sotto vigorosa agitazione, quantità diverse di NaOH (vedi Tabella 1) e, per gli Esempi 1-4, 2,5 g di borace in 440 g di acqua/isopropanolo. La miscela à ̈ stata mantenuta sotto agitazione per 15 minuti a 20 °C. Il reattore à ̈ stato sottoposto a tre cicli di vuoto/riempimento con azoto quindi sono stati aggiunte diverse quantità di ossido di propilene (PO, vedi Tabella 1). Le miscele di reazione sono state mantenute per 45 minuti a 70-75 °C sotto agitazione. Successivamente la massa di reazione à ̈ stata raffreddata a 40 °C, il solvente à ̈ stato allontanato mediante distillazione e il pH della massa à ̈ stato ridotto ad un valore compreso tra 9,0 e 10,0 per aggiunta di CO2.
La massa di reazione dell’Esempio 1 (comparativo) à ̈ stato purificata mediante lavaggio con acqua dopo la distillazione.
Gli idrossipropil guar così ottenuti sono stati essiccati su un essiccatore a letto fluido usando aria calda, e macinati. Alla fine del processo tutti gli idrossipropil guar avevano un contenuto di umidità pari a circa il 3% in peso.
Il contenuto di impurezze e di boro, l’MS e la viscosità Brookfield RVT ® (1% in peso in acqua, 20 rpm, 20 °C) degli idrossipropil guar degli Esempi 1-5 sono riportati nella Tabella 1. Il contenuto di boro à ̈ stato determinato, dopo digestione acida degli eteri di poligalattomannano, mediante spettrometria di emissione atomica al plasma accoppiato induttivamente (ICP-AES).
Tabella 1
Guar NaOH PO MS Impurezze Viscosità Boro Campione (g) (g) % in peso mPa*s (ppm) Esempio
farina 89 187 0.42 1.8 4300 310 1*
Esempio 2farina80 187 0.40 6.9 2420 249 Esempio 3farina34 155 0.42 11.1 2060 220 Esempio 4 split 33 155 0.42 7.3 2560 242Esempio 5farina 30 438 1.5 15.9 1100 -* Comparativo
Esempi 6-8
Preparazione di idrossipropil carbossimetil guar purificato e non-purificato 800 g di farina di guar sono stati caricati in un reattore da 5 litri munito di agitatore a temperatura ambiente. L'atmosfera di reazione à ̈ stata resa inerte per mezzo di vuoto/lavaggi con azoto, poi, sotto vigorosa agitazione, sono state aggiunte quantità diverse di NaOH come riportato in Tabella 2, 68,0 g di monocloroacetato di sodio e 2,5 g di borace in 350 g di acqua/ isopropanolo. La miscela à ̈ stata mantenuta sotto agitazione per 15 minuti a 20 °C. Il reattore à ̈ stato sottoposto a tre cicli di vuoto/riempimento con azoto, quindi sono stati aggiunti 120 g di ossido di propilene.
La miscela di reazione à ̈ stata mantenuta per 45 minuti a 70-75 °C sotto agitazione.
Successivamente il sistema di reazione à ̈ stata raffreddato a 40 °C, il solvente à ̈ stato allontanato mediante distillazione e il pH della massa di reazione à ̈ stato ridotto ad un valore compreso tra 9,0 e 10,0 per aggiunta di CO2.
La massa di reazione dell’Esempio 6 (comparativo) à ̈ stato purificata mediante lavaggio con acqua dopo la distillazione.
I carbossimetil idrossipropil guar così ottenuti sono stati essiccati su un essiccatore a letto fluido usando aria calda, e macinati.
Al termine del processo tutti gli idrossipropil carbossimetil guar degli Esempi 6-8 avevano un contenuto di umidità pari a circa il 3% in peso.
DS, MS, contenuto di impurezze e boro, e la viscosità Brookfield® RVT (1% in peso in acqua, 20 rpm, 20 °C) dei carbossimetil idrossipropil guar degli Esempi 6-8 sono riportati nella Tabella 2.
Tabella 2
NaOH Impurezze Viscosità Boro Campione Guar MS DS
(g) % in peso mPa*s (ppm) Esempio
farina83 0.3 0.16 2.9 3300 260 6*
Esempio 7farina83 0.3 0.16 14.2 1930 215 Esempio 8farina54 0.3 0.18 6.8 2100 240 * Comparativo
Test Applicativi
I metodi usati nei test applicativi sono i seguenti:
Test di Disperdibilità.
396 g di acqua e 4 g di campione sono stati trasferiti in un becher da 600 ml senza agitare. Dopo 1 minuto la miscela à ̈ stata posta sotto agitazione con una agitatore magnetico (5 cm di lunghezza) a 1200 rpm. Dopo 1 minuto l'agitazione à ̈ stata interrotta e la soluzione à ̈ stata controllata visivamente per verificare la presenza di grumi o “occhi di pesce†(piccoli grumi traslucidi). I risultati del Test di Disperdibilità, riportati in Tabella 3 e Tabella 4, sono stato considerati positivi (OK) se le soluzioni non mostravano grumi o occhi di pesce.
FANN Test.
Per ogni campione degli Esempi 1-8, 500 ml di acqua deionizzata e 10 g di KCl sono stati trasferiti in un tazza per Waring-Blender. La temperatura delle soluzioni à ̈ stata portata a 24 °C. Alle soluzioni sono state aggiunte in 5 secondi e sotto agitazione a 2000 rpm differenti quantità di eteri di poligalattomannano, come indicato nella Tabella 2.
Il pH dei campioni contenenti boro à ̈ stato regolato a un valore di circa 6,50 con acido acetico. Dopo esattamente 2 min à ̈ stata determinata la viscosità Fann a 300 rpm (V2').
La temperatura della soluzione à ̈ stata mantenuta a 24 °C per 60 minuti dopo la dissoluzione.
Dopo questo periodo à ̈ stata determinata nuovamente la viscosità Fann a 300 rpm (VF) impostando il viscosimetro a 600 rpm per 15 secondi prima della determinazione della viscosità.
La velocità di idratazione a 2 min, calcolata come (V2'/VF)*100, à ̈ riportata in Tabella 3 per gli idrossipropil guar degli Esempi 1-5 (HPG) e in Tabella 4 per gli idrossipropil carbossimetil guar degli Esempi 6-8 (CMHPG) (Idratazione a 2’ (%)).
Tabella 3
HPG Test di
Campione Idratazione a 2’ (%)
(g/500 ml) Disperdibità
Esempio 1* 2.40 OK 74
Esempio 2 2.57 OK 92
Esempio 3 2.83 OK 88
Esempio 4 2.64 OK 87
Esempio 5 3.00 OK 96
* Comparativo
Tabella 4
CMHPG Test di Idratazione a 2’ (%) Campione (g/500 ml) Disperdibilità
Esempio 6* 2.40 OK 91
Esempio 7 2.71 OK 98
Esempio 8 2.88 OK 95
* Comparativo
I risultati mostrano che gli eteri non-purificati di poligalattomannani secondo l’invenzione hanno eccellente idratabilità e disperdibilità, caratteristiche che li rendono perfettamente adatti come viscosizzanti per fluidi a base acquosa di fracturing. Al contrario, gli eteri di poligalattomannani dell’arte nota non presentano le stesse caratteristiche. Mentre i metodi di questa invenzione sono state descritti nei termini delle forme di realizzazione preferite, sarà evidente agli esperti nell’arte che al processo qui descritto possono essere applicate differenti modifiche senza allontanarsi dal concetto e dalla portata dell'invenzione. Tutti questi sostituti similari e varianti ovvie agli esperti del ramo sono considerati essere all’interno dell’ambito dell'invenzione, come à ̈ indicato nelle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea comprendente: a. si prepara un fluido acquoso per fracturing comprendente, disciolto in esso, dallo 0,3 al 3,0% in peso di un agente viscosizzante che à ̈ un etere di poligalattomannano non-purificato contenente dal 4 al 25% in peso secco di impurezze, preparato secondo il seguente processo, che non comprende alcuno stadio di purificazione: I) si fa reagire un poligalattomannano con un agente eterificante in presenza di un catalizzatore alcalino; II) si essicca e si recupera l'etere di poligalattomannano nonpurificato; b. opzionalmente si aggiunge una composizione reticolante; c. si inietta il fluido per fracturing in una porzione di una formazione sotterranea.
  2. 2. Il metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea secondo la rivendicazione 1 in cui la quantità di impurezze nell’ etere di poligalattomannano non-purificato à ̈ misurata come somma di ceneri, glicoli e poliglicoli.
  3. 3. Il metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui l'etere di poligalattomannano non-purificato contiene dal 5 al 20% in peso secco di impurezze.
  4. 4. Il metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea secondo la rivendicazioni 1 in cui l'etere di poligalattomannano non-purificato contiene dallo 0,01 al 0,05% in peso di un agente reticolante.
  5. 5. Il metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea secondo la rivendicazione 4 in cui detto agente reticolante à ̈ scelto tra composti contenenti boro e gliossale.
  6. 6. Il metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 in cui l'etere di poligalattomannano non-purificato à ̈ scelto tra idrossialchil eteri di poligalattomannani, carbossialchil eteri di poligalattomannani, carbossialchil idrossialchil eteri di poligalattomannani ed eteri cationici di poligalattomannani.
  7. 7. Il metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea secondo la rivendicazione 6 in cui l'etere di poligalattomannano non-purificato viene preparato da un poligalattomannano estratto da Trigonella foenumgraecum (gomma di fieno greco), Cyamopsis tetragonoloba (gomma di guar), Cesalpinia spinosa (gomma di tara), Ceratonia siliqua (gomma di carrube), Cassia tora e Cassia obtusifolia (gomma di cassia).
  8. 8. Il metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea secondo la rivendicazione 7 in cui l'etere di poligalattomannano non-purificato viene preparato da un poligalattomannano estratto dalla Cyamopsis tetragonoloba (gomma di guar).
  9. 9. Il metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea secondo la rivendicazione 8 in cui l'etere di poligalattomannano non-purificato à ̈ idrossipropil guar, carbossimetil guar o carbossimetil idrossipropil guar con sostituzione molare idrossipropilica compresa tra 0,2 e 2,0 e/o grado di sostituzione carbossimetilica compresa tra 0,1 e 0,5.
  10. 10. Il metodo per trattare una porzione di una formazione sotterranea secondo la rivendicazione 9 in cui l'etere di poligalattomannano non-purificato à ̈ idrossipropil guar con sostituzione molare idrossipropilica compresa tra 0.3 e 0.6.
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