BRPI0706391A2 - aditivo de argila organofìlica para fluidos de perfuração, fluido de perfuração, e, processo para fornecer propriedades reológicas menos dependentes da temperatura a um fluido de perfuração - Google Patents
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Abstract
ADITIVO DE ARGILA ORGANOFILICA PARA FLUIDOS DE PERFURAçãO, FLUIDO DE PERFURAçãO, E, PROCESSO PARA FORNECER PROPRIEDADES REOLóGICAS MENOS DEPENDENTES DA TEMPERATURA A UM FLUIDO DE PERFURAçãO. Um aditivo de argila organofihica para fluidos de perfuração com base em óleo provendo tais fluidos com propriedades reológicas estáveis à temperatura melhoradas. O aditivo inclui uma argila atapulgita tendo uma capacidade de troca de cátion de pelo menos 5 miliequivalentes por 100 gramas de argila, com base em 100% de argila ativa; um primeiro cátion orgânico fornecido por um sal de amónio quaternário alcoxilado; e um segundo cátion orgânico em que tal segundo cátion orgânico não é fornecido por um sal de amónio quaternário alcoxilado. A quantidade total de cátions orgânicos b) e c) é fornecida em uma quantidade de cerca de +25% a -25% da capacidade de troca de cátion da argila atapulgita.
Description
"ADITIVO DE ARGILA ORGANOFÍLICA PARA FLUIDOS DEPERFURAÇÃO, FLUIDO DE PERFURAÇÃO, E, PROCESSO PARAFORNECER PROPRIEDADES REOLÓGICAS MENOS DEPENDENTESDA TEMPERATURA A UM FLUIDO DE PERFURAÇÃO"
Fundamento da Invenção
Campo da invenção
A presente invenção diz respeito a fluidos de perfuração depoço com base em óleo melhorado conhecido na indústria de prestação deserviço de óleo como fluidos de perfuração, e, em particular, a tipos deemulsão invertida com base em óleo de fluidos de perfuração em que a água édispersa em um meio com base em óleo, no qual os fluidos contêmorganoargilas definidas.
Descrição da Técnica Anterior
Fluidos de Perfuração de Poço de PetróleoA indústria americana produtora de óleo tem usado fluidos deperfuração desde o início das operações de perfuração de poço de petróleo nosEstados Unidos. Os fluidos de perfuração e sua química representam uma áreaimportante para a investigação científica e contêm inovação desde o início atéhoje em dia.
Tais fluidos de perfuração na prática moderna são bombeadossob grande pressão através de uma longa "corda" de tubo previamentecolocada no solo depois da perfuração, então (muito fundo do orifício deperfuração) por meio do centro da broca de perfuração, sendo então retornadaaté o fim através do pequeno espaço entre o exterior dos tubos de perfuração ea própria parede do poço. Os fluidos de base de perfuração, os carregadoreslíquidos do sistema, são freqüentemente compreendidos de óleos (diesel,mineral e poli(alfa-olefina)), propileno glicol, glicosídeo de metila, ésteres eéteres modificados, água e emulsões de óleo e água de proporções variadas.
Um fluido de perfuração é um sistema tixotrópico; isto é,apresenta baixa viscosidade quando cisalhado, tal como, na agitação oucirculação (assim como, por bombeamento), mas quando tal ação decisalhamento é parada, o fluido torna-se espesso para manter os cortes nolugar. O fluido deve tornar-se espesso rapidamente, alcançando umaconcentração de gel suficiente antes dos materiais colocados em suspensãodiminuírem qualquer distância significante - e este comportamento deve sertotalmente reversível em todas as temperaturas encontradas. Além disso,quando um líquido de livre escoamento, o fluido deve reter uma viscosidadesuficientemente alta para carregar toda matéria particulada indesejada dofundo da parte posterior do furo até a superfície.
Um fluido de perfuração deve realizar várias dessas funçõesinter-relacionadas sobre uma ampla faixa de temperaturas para satisfazer osrequerimentos para ser um fluido de perfuração comercial. Manter essasfunções sob as temperaturas muito quentes encontradas na perfuraçãomoderna tem se provado extremamente difícil com o uso de aditivos de fluidode perfuração reológicos comerciais em breve disponíveis no mercado. Essasfunções podem ser agrupadas como segue:
(1) O fluido deve lubrificar constantemente a broca deperfuração de modo que promova eficiência da perfuração e retarde odesgaste da broca,
(2) O fluido deve ter uma espessura ou viscosidade própriapara satisfazer os muitos critérios diferentes requeridos peloproprietário/operador da perfuração,
(3) O fluido deve fornecer o controle de filtração,
(4) O fluido deve colocar em suspensão e transportar as partículassólidas, tais como, agentes de ponderação (para aumentar a gravidade específicado lodo; geralmente baritas; um minério de sulfato de bário, moído a um tamanhode partícula fina) quando a perfuração é interrompida e,
(5) O fluido deve controlar a formação de pressão.As funções acima devem ser satisfatoriamente fornecidasdurante todo o tempo que o fluido está na extensão toda do orifício daperfuração. Uma vez que o orifício da perfuração pode ser visto comodezenas de milhares de pés de comprimento, variações de temperaturasextremas quentes e frias são encontradas, cujas mudanças de temperaturapodem afetar, particularmente, as propriedades físicas e o desempenho dofluido. As medições diferentes de controle durante a perfuração podemocorrer em razão das altas faixas de a) temperatura encontrada (tão altaquanto 5OO0F (260°C)), b) durações de tempo, c) pressões (apenas de algumasbarras àquelas exercidas por uma coluna de fluido que pode estender-se amilhares de pés) e d) direções de perfuração (da vertical para horizontal).
Finalmente, também é importante observar que um fluido deperfuração deve realizar suas várias funções não apenas quando a broca deperfuração ativamente encontra o fundo do poço, mas também em todos ostempos e em todas as posições na perfuração de poço.
Um dos principais problemas que os cientistas da "química dalama" encaram é a produção de agentes espessantes, tixótropos e fluidos deperfuração tendo dispersibilidade satisfatória, com as propriedades tixotrópicassubsidiárias necessárias debatidas acima, enquanto que ao mesmo tempo possuempropriedades reológicas criticamente importantes sobre uma ampla faixa detemperaturas. Embora as composições desses vários fluidos sejam consideradosuma "magia negra", na realidade, os fluidos e seus aditivos envolvem análisesquímica e reológica altamente complexas que usam cálculos químicos ematemáticos intrincados, modelagem e análise reológica.
Sensibilidade de Temperatura
Atualmente, a perfuração de hidrocarboneto para poçosexploratórios e de produção tem sido feita de modo crescente a partir deplataformas localizadas em assentamentos de água, freqüentemente chamadosde perfuração em alto mar. Tal perfuração de água doce e salgada utilizabarcaças e equipamentos fixos de algum modo à superfície submersa da terra.
Os avanços econômicos e técnicos recentemente, impulsionaramessas operações de perfuração em ambientes mais ásperos. Embora os avanços emequipamento e engenharia tenham produzido tecnologia capaz de perfuração emáguas profundas de até 10.000 pés ou mais, os avanços requeridos na tecnologiade fluido de perfuração foram retardados.
Uma área importante de aplicação para os novos sistemas defluido de perfuração está na perfuração geotérmica, particularmente quando umpoço é perfurado em um ângulo outro que não o vertical. Um objetivo da invençãoé, particularmente, tornar industrialmente disponíveis os fluidos de perfuraçãoutilizáveis com propriedades realçadas sobre uma faixa de temperatura grande e"quente". Os sistemas podem ser colocados em uso em operações de perfuraçãocom base no solo bem como as operações em alto mar.
Os fluidos de perfuração com propriedades de temperaturarealçadas tornaram-se tanto, mais importantes quanto complexos em relação àdécada passada como um resultado de mudanças na tecnologia de perfuraçãodirecional. Tais poços também são conhecidos como reservatórios desviados;a extensão do ângulo de desvio pode ser de poucos graus na horizontal.
O uso de um motor no fundo do poço permite que o orifício aser desviado pela introdução de um deslocamento fixo ou curvaturaexatamente acima da broca de perfuração. Este deslocamento ou curvaturapodem ser orientados pelos sistemas MWD modernos que são capazes derelatar exatamente a broca corrente e o ângulo do orifício da face deferramenta e azimute (isto é, a orientação em relação à porção superior doorifício). Conseqüentemente, é possível girar a corda de perfuração até que aface de ferramenta tenha alcançado a direção desejada de desvio e depoisfixar a corda de perfuração no lugar e começar o desvio pela partida do motorpara estender o orifício na direção desviada desejada.
Os métodos para os reservatórios de desvio tiveram muitasmudanças em anos recentes com a produção de motores no fundo do poçomais potentes e seguros e a invenção de técnicas mais precisas que utilizamtécnicas com fio bem como no fundo do poço altamente computadorizado,leitura e equipamento de micro redução, incluindo melhorias no aparelho desom e transmissão de microondas.
Organoargilas
Há muito tempo se sabe que as organoargilas podem serusadas para tornar espessas composições orgânicas e, particularmente, osfluidos de perfuração. Ver J.W. Jordan, "Proceedings of the 10 NationalConference on Clays and Clay Minerais" (1963) que debate uma ampla faixade aplicações de organoargilas de líquidos de alta polaridade até líquidos debaixa polaridade.
A eficiência de algumas argilas organofílicas em sistemas nãoaquosos podem ser ainda melhorada pela adição de um material orgânicopolar de peso molecular baixo à composição. Tais materiais orgânicos polaresforam chamados de ativadores polares, dispersantes, auxiliares de dispersão,agentes de solvatação e outros.
Além disso, a preparação de geleificador pré-ativado de argilaorganofílica que é usada para tornar espessas as composições orgânicas emque os ativadores são misturados com a argila organofílica foi descrita.
Mais recentemente, os geleificadores de argila organofílicaforam desenvolvidos, os quais são os produtos de reação de argilas do tipoesmectita que têm uma capacidade de troca catiônica com certos cátionsorgânicos ou combinações de cátions orgânicos e ânion orgânico. Essesgeleificadores têm a vantagem de serem eficazmente dispersáveis emcomposições orgânicas particulares sem a necessidade de um auxiliar dedispersão sob condições de cisalhamento normais.
Os fluidos de perfuração com base em óleo, particularmente,aqueles que contêm aditivos reológicos de argila organofílica convencionalsofrem perda de viscosidade considerável conforme o fluido de perfuração éaquecido a partir de uma temperatura de 250° F (121°C) até 350°F (177°C),por exemplo. Acima de cerca de 350°F (177°C), um fluido de perfuração queusa argilas organofílicas convencionais para a construção de viscosidade podeconsumir tanto quanto três vezes o teor de argila para manter viscosidadeadequada para o transporte de cortes sozinho. Acima de 400°F (204°C)(204°C), as alternativas para organoargilas, tais como, lodos de asfalto foramconsideradas necessárias - tais Iodos, entretanto, têm uma variedade aindamais extensa de problemas.
As desvantagens de existir composições de organoargila parasistemas não aquosos são que esses fornecem reologia menos eficaz conformeas temperaturas aumentam e freqüentemente falham totalmente emtemperatura por volta de 350 (177°C) e 400°F (204°C).
Resumo da Invenção
A invenção aqui divulga novos fluidos de perfuração com baseem óleo que usam organoargilas específicas, particularmente Iodos deperfuração invertidos de óleo, que fornecem propriedades reológicasmelhoradas em temperaturas elevadas, aceitabilidade ecológica alta sobre osfluidos da técnica anterior e ao mesmo tempo boas propriedades de aplicaçãona composição inicial.
Em um aspecto importante a invenção diz respeito a novosgeleificadores de argila organofílica e aos fluidos de perfuração com base emóleo, melhorados contendo tais organoargilas; ainda, em um outro aspecto ainvenção é dirigida aos processos para fornecer viscosidade menosdependente de temperatura e outras propriedades reológicas para tais fluidossobre as amplas e, freqüentemente, muito altas, faixas de temperaturaencontrada nas operações de perfuração mais recentes.
A presente invenção diz respeito à descoberta de novasorganoargilas e fluidos de perfuração com base em óleo contendo taisorganoargilas, particularmente, fluidos de perfuração de emulsão invertidacom base em óleo, que fornecem viscosidade de fluido de perfuração maisestável em temperaturas em excesso de 350°F (177°C) quando comparadosaos fluidos convencionais contendo as organoargilas específicas conforme oaditivo reológico. A presente invenção também envolve um processo parafornecer reologia e propriedades anti-sedimentação aos fluidos de perfuraçãocom base em óleo pela adição a tais organoargilas específicas de sistemas defluido como aditivos reológicos. A invenção também inclui novos fluidos deperfuração contendo tais aditivos reológicos.
Um aditivo de argila organofílica para fluidos de perfuraçãocom base em óleo que fornece tal fluido com propriedades reológicas estáveisà temperatura melhoradas é divulgado. O aditivo organofílico compreende oproduto de reação de uma argila atapulgita tendo uma capacidade de trocacatiônica de pelo menos 5 miliequivalentes por 100 gramas de argila, combase em 100% de argila ativa; e um primeiro cátion orgânico fornecido porum sal de amônio quaternário alcoxilado; e um segundo cátion orgânico emque tal segundo cátion orgânico não é fornecido por um sal de amônioquaternário alcoxilado. A quantidade total do primeiro e segundo cátionsorgânicos é fornecida em uma quantidade de cerca de +25% a -25% dacapacidade de troca catiônica da argila atapulgita, preferivelmente de +/- 10%da capacidade de troca catiônica e mais preferivelmente em uma quantidadeigual à capacidade de troca catiônica da argila atapulgita. O sal de amônioquaternário alcoxilado está presente, preferivelmente, em uma quantidade demais do que cerca de 50% em peso da quantidade total de teor de cátionorgânico. Mais Preferivelmente, o sal de amônio quaternário alcoxilado estápresente em uma quantidade de cerca de 50% a 100% em peso da quantidadetotal de teor de cátion orgânico.
O primeiro cátion orgânico pode ser fornecido por umcomposto selecionado do grupo que tem a seguinte fórmula:<formula>formula see original document page 9</formula>
em que N é nitrogênio; X compreende um ânion selecionadodo grupo que consiste de cloreto, sulfato de metila, acetato, iodeto e brometo,preferivelmente cloreto; R1 = um grupo alquila C12 a C30, preferivelmente deC12 a C22 e mais preferivelmente de Ci6 a Cis linear ou ramificado, saturadoou insaturado ou, grupos de éster alquílicos que têm de 8 a 30 átomos decarbono e mais preferivelmente R1 = um grupo alquila Ci6 a Cis saturadolinear; R = H-
ou um grupo alquila Ci a C30 linear ou ramificado, saturado ounão saturado: R = H-, grupo alquila Ci a C4 linear ou ramificado, saturado ouinsaturado ou R4, e; R4 = -(CR9R10-CR11R12O)yH onde R9, R10, R11 e R12 sãoindependentemente selecionados do grupo que consiste de H-, CH3- eCH3CH2- e y é de 4 a 12 em média. Preferivelmente, R1 é um grupo alquilaC16 a C18 saturado linear, R2 é um grupo metila, R3 é R4 e em que R9, R105R11,x e R12 = Hey dá em média cerca de 7,5.
O segundo cátion orgânico é preferivelmente selecionado dogrupo que consiste de dimetil bis[alquila graxa] amônio, benzil metilbis [alquila graxa] amônio e sais de amônio quaternário de metil tris[alquilagraxa].
A argila atapulgita pode ser argila atapulgita beneficiada oupode ser um componente de uma mistura de argilas incluindo argila esmectita.
Em uma outra forma de realização um fluido de perfuraçãocom base em óleo com propriedades reológicas menos dependentes datemperatura é divulgado. O fluido de perfuração compreende umacomposição de fluido de perfuração com base em óleo e um geleiflcador deargila organofílica que compreende o produto de reação de:
uma argila atapulgita que tem uma capacidade de trocacatiônica de pelo menos 5 miliequivalentes por 100 gramas de argila combase em 100% de argila ativa;
um primeiro cátion orgânico fornecido por um sal de amônioquaternário alcoxilado; e
um segundo cátion orgânico, em que, tal segundo cátionorgânico não é fornecido por um sal de amônio quaternário alcoxilado;
em que a quantidade total do primeiro cátion orgânico e dosegundo cátion orgânico é fornecida em uma quantidade de cerca de +25% a -25% da capacidade de troca catiônica da argila atapulgita. O geleificador deargila organofílica, opcionalmente, pode ser combinado com outrasorganoargilas padrão ou da técnica anterior, presentes em uma quantidade decerca de 0,01% a cerca de 15% com base no peso total do sistema de fluido.
Preferivelmente, o geleificador de argila organofílica está presente a partir de0,3% a 5% com base no peso total do fluido.
A organoargila é o produto de reação de argila atapulgitaselecionada do grupo que consiste de atapulgita bruta, atapulgita natural,atapulgita beneficiada, atapulgita sintética, atapulgita secada por pulverizaçãoe misturas destas. A argila atapulgita também pode compreender argilasesmectitas.
A viscosidade do fluido medida pelos procedimentosreológicos padrão da API resulta em uma viscosidade aparente, viscosidadeplástica e/ou ponto de limite elástico que são menos afetados pela temperaturaem excesso de 3 50°F (177°C) do que os fluidos de perfuração contendoorganoargilas fabricadas usando-se compostos de amônio quaternário nãocontendo sais alcoxilados.
Em uma outra forma de realização, um processo para fornecerpropriedades reológicas menos dependentes da temperatura a um fluido deperfuração com base em óleo é fornecido. O processo inclui preparar umacomposição base de fluido de perfuração com base em óleo e incorporar emtal composição base de fluido de perfuração um ou mais dos aditivos de argilaorganofílica descritos neste.
Descrição Detalhada
Os fluidos desta invenção podem ser usados como fluidos deperfuração com base em óleo e mais particularmente por fluidos deperfuração de emulsão invertida com base em óleo, utilizados em aplicaçõesde perfuração de alta temperatura. Os fluidos da invenção também podemencontrar utilidade em uma ampla faixa de outros fluidos de perfuração combase em óleo. O termo fluido de perfuração com base em óleo é definidocomo um fluido de perfuração em que a fase contínua é baseada emhidrocarboneto. Os fluidos com base em óleo formulados com mais de cercade 5% água são classificados como fluidos de perfuração de emulsãoinvertida com base em óleo. Comumente, os fluidos de perfuração de emulsãoinvertida com base em óleo conterão água como a fase descontínua emqualquer proporção de até cerca de 50%.
De modo diferente das organoargilas específicas úteis nainvenção destas, os Iodos invertidos com base em óleo tornaram-se espessoscom argilas organofílicas convencionais que sofrem mudanças de viscosidademarcantes no lodo quando esses Iodos são aquecidos muito acima de 3 5O0F(177°C), considerando que os Iodos preparados de acordo com a presenteinvenção têm viscosidade mais dramaticamente estável sobre as mesmasfaixas de temperatura. Como um resultado, os fluidos desta invenção sãoideais para aplicações em temperatura aumentada, tais como, perfuraçãogeotérmica e perfuração direcional, por exemplo.
Os fluidos de perfuração de poço preferidos da invenção sãofluidos de perfuração com base em óleo, mais preferivelmente emulsõesinvertidas com base em óleo. O termo fluidos de perfuração com base em óleoé definido como fluidos de perfuração com base em hidrocarboneto. Asemulsões invertidas com base em óleo têm uma fase "contínua" de óleo e umafase interna aquosa. O termo "emulsão" é comumente usado para descreversistemas em que água é a fase externa ou contínua e óleo é disperso dentro dafase externa. O termo "invertido" significa que o hidrocarboneto - substânciado óleo é a fase contínua ou externa e que um fluido aquoso é a fase interna.
Água na forma de salmoura é freqüentemente usada naformação da fase interna desses tipos de fluidos. A salmoura pode ser definidacomo uma solução aquosa que pode conter de cerca de 10 a 350.000 partespor milhão de íons metálicos, tais como, íons de lítio, sódio, potássio,magnésio ou cálcio. As salmouras preferidas usadas para formar a fase internado fluido preferido da invenção contêm de cerca de 5 a cerca de 35% em pesode cloreto de cálcio e podem conter várias quantidades de outros saisdissolvidos, tais como, bicarbonato de sódio, sulfato de sódio, acetato desódio, borato de sódio, cloreto de potássio ou, cloreto de sódio.
A razão de água (salmoura) para óleo nas emulsões dainvenção geralmente forneceria um teor de salmoura tão alto quanto possívelenquanto ainda mantém uma emulsão estável uma vez que um fluido deperfuração de teor de água alto não é tão caro e está menos sujeito às objeçõesao trabalho do que com um fluido de perfuração que contém um teor de águabaixo. As razões de óleo/salmoura na faixa de cerca de 95:5 a 50:50 foramobservadas funcionar satisfatoriamente, dependendo do óleo particularescolhido. Desse modo, o teor de água de um fluido de perfuração típicopreparado de acordo com os ensinamentos da invenção terá um teor aquoso(água) de cerca de 0 a 50 porcento em volume, com a faixa mais preferidasendo de cerca de 5 a 30 porcento em volume, mais preferivelmente de cercade 10 a 20 porcento em volume do fluido de perfuração.
A fim de formar uma emulsão estável, um tensoativo ouemulsificante também podem ser adicionados às fases externas, internas ouambas. O emulsificante é preferivelmente selecionado de vários ácidosorgânicos que são familiares àqueles habilitados na área de fluido deperfuração, incluindo a monocarboxila alcanóica, alquenóica ou, ácidosgraxos alquinóicos contendo de cerca de 3 a 20 átomos de carbono e misturasdestas. Os exemplos deste grupo de ácidos incluem ácidos esteárico, oléico,capróico, cáprico e butírico. Acido adípico, um membro dos ácidosdicarboxílicos alifáticos também pode ser usado. Os tensoativos ouemulsificantes mais preferidos incluem cal, sais de cálcio de ácido graxo elecitina.
Os materiais de ponderação também são usados para pesar osfluidos de perfuração de poço da invenção a uma densidade na faixa preferidade cerca de 8 libras por galão a 18 libras por galão e mais. Os materiais deponderação bem conhecidos na técnica incluem barita, ilmenita, carbonato decálcio, óxido de ferro e sulfeto de chumbo. O material de ponderaçãopreferido é barita comercialmente disponível.
De acordo com um aspecto da invenção, uma argilaorganofílica é preferida, que compreende o produto de reação de:
(a) argila atapulgita que tem uma capacidade de troca catiônicade pelo menos 5 miliequivalentes por 100 gramas de argila, com base em100% de argila ativa; e
(b) um primeiro cátion orgânico fornecido por um sal deamônio quaternário alcoxilado; e
(c) um segundo cátion orgânico em que tal segundo cátionorgânico não é um sal de amônio quaternário alcoxilado.
A invenção usa a organoargila acima em uma composição defluido de perfuração inventiva que se tornou espessa com os geleificadores deargila organofílica indicados acima.
Um aspeto importante da invenção, portanto, diz respeito a umsistema de fluido de perfuração que compreende:
(a) uma composição de fluido de perfuração com base óleo; e
(b) um geleificador de argila organofílica que compreende oproduto de reação de:i) argila atapulgita que tem uma capacidade de troca catiônicade pelo menos 5 miliequivalentes por 100 gramas de argila, com base em100% de argila ativa; e
ii) um primeiro cátion orgânico fornecido por um sal deamônio quaternário alcoxilado; e
iii) um segundo cátion orgânico em que tal segundo cátionorgânico não é um sal de amônio quaternário alcoxilado
As composições de fluido de perfuração com base em óleo,preferidas são fluidos de emulsão invertida com base em óleo.
As organoargilas úteis nesta invenção são os produtos dereação de argila atapulgitas e compostos quaternários definidos. Argilaatapulgita é bem conhecida na técnica e está comercialmente disponível devárias fontes incluindo Engelhard.
As argilas que podem ser usadas na presente invenção parapreparar o componente de organoargila do fluido de perfuração inventivo sãoargilas atapulgitas que têm uma capacidade de troca catiônica de pelo menos5 miliequivalentes por 100 gramas de argila, 100% de base de argila ativa,como determinado pelas técnicas analíticas padrão bem conhecidas, taiscomo, por exemplo, acetato de amônio ou metileno azul.
Uma fórmula representativa para argilas úteis de acordo com apresente invenção é a seguinte:
Atapulgita
Mg5Si8O20(HO)2(OH2)4-4H2O
A argila preferida usada na presente invenção para fabricar aorganoargila usado nesta invenção é atapulgita beneficiada, embora a sintéticae outras formas de atapulgitas também possam ser usadas. Uma descrição deatapulgita pode ser encontrada em Clay Mineralogy por Ralph E. Grim, 2Edição (publicado por McGraw Hill).
Será entendido que tanto as formas cisalhadas quanto as nãocisalhadas das argilas listadas acima possam ser utilizadas. Além disso, aargila atapulgita utilizada pode ser bruta (contendo ganga ou material não deargila) ou beneficiada (ganga removida). A capacidade de usar argila brutacomo a argila para esta invenção representa uma economia de custosubstancial para todo o processo. A razão para isto é que um processo debeneficiamento de argila, que adicionaria custo se requerido, não foi realizadona presente invenção.
A presente invenção é fundamentada na descoberta inesperadaque as organoargilas fabricadas com cátions orgânicos específicos fornecemestabilidade de viscosidade melhorada em temperaturas elevadas aos sistemasde perfuração com base em óleo, bem como dispersibilidade mais fácil nacomposição. As organoargilas com base em atapulgita descritas nestefornecem certas vantagens reológicas aos sistemas com base não alcançávelcom a organoargilas da técnica anterior. Por exemplo, as organoargilasatapulgitas da presente invenção fornecem mais propriedades de suspensãoem organoargilas de montmorilonita similarmente preparadas, sem a adiçãode mais viscosidade volumétrica como as organoargilas de montmorilonita.Aqueles habilitados na técnica avaliarão a necessidade, sob certascircunstâncias, onde mais a suspensão será desejável, mas a viscosidadevolumétrica não será.
Os sais orgânicos catiônicos que são importantes para estainvenção podem ser selecionados de uma variedade de materiais que sãocapazes de formar uma organoargila pela troca de cátions com a argilaatapulgita. Os cátions orgânicos que são reagidos com a argila atapulgitadevem ter uma carga positiva localizada em um átomo simples ou em umgrupo pequeno de átomos dentro do composto. O cátion pode ser fornecidopor compostos selecionados do grupo que consiste de sais de amônioquaternário, sais de fosfônio, sais de sulfônio e misturas destas.
O primeiro cátion orgânico fornecido por um sal de amônioquaternário alcoxilado ou misturas destes. Este sal pode ser, preferivelmente,fornecido por um composto selecionado do grupo que tem a seguinte fórmula:
<formula>formula see original document page 16</formula>
em que
1. N é nitrogênio;
2. R1 = um grupo alquila C12 a C30, preferivelmente Cn a C22 e maispreferivelmente Ci6 a Cis linear ou ramificado, saturado ouinsaturado, ou grupos de éster alquílicos que têm de 8 a 30 átomosde carbono. Mais preferivelmente R1 = um grupo alquila Cl6 a Cl8linear saturado;
3. Rz = H-
ou um grupo alquila Ci a C30 linear ou ramificado, saturadoou insaturado, mais preferivelmente H-, um grupo alquila C| ou Ci6a Cis linear saturado e mais preferivelmente um grupo metila:
4. R3 = H- ou um grupo alquila Ci a C4 linear ou ramificado, saturadoou insaturado ou R4 , mais preferivelmente R4 e;
5. R4 = -(CR9R10-CR11R12O)yH onde:
a. R9, R10, R11 e R12
são, independentemente, selecionados dogrupo que consiste de H-, CH3- e CH3CH2-. PreferivelmenteR9, R10, R11 e R12 são H- ou CH3- e mais preferivelmente são H-.
6. y é em média de 4 a 40, preferivelmente de 4 a 20, maispreferivelmente de 4 a 12.
Particularmente preferido é um composto onde R1 é um grupoalquila Ci6 a Cis linear, saturado, R2 é um grupometila, R3 é R4 e em que R9,
R10, R11 e R12=Hey dá em média cerca de 7,5. X" compreende um ânionselecionado do grupo que consiste de cloreto, sulfato de metila, acetato,iodeto e brometo, preferivelmente cloreto.Os materiais brutos usados para fabricar estes compostos deamônio quaternário podem ser derivados de óleos naturais, tais como, sebo,soja, coco e óleo de palma. Os grupos alifáticos úteis na fórmula acimapodem ser derivados de outros óleos de ocorrência natural incluindo váriosóleos vegetais, tais como, óleo de milho, óleo de coco, óleo de soja, óleo decaroço de algodão, castor óleo e outros, bem como vários óleos ou gordurasanimais. Os grupos alifáticos também podem ser petroquimicamente derivadode, por exemplo, alfa olefinas. Os exemplos representativos de radicais úteis,ramificados, saturados incluíram 12-metilestearila e 12-etilestearila.
Os exemplos ilustrativos de compostos de cloreto de amônioquaternário alcoxilado, adequados incluem aqueles disponíveis sob o nomecomercial Ethoquad da Akzo Chemie America, por exemplo, cloreto deamônio quaternário de metil bis(polioxietileno [15]) cocoalquila, cloreto deamônio quaternário de metil bis(polioxietileno [15]) oleíla e cloreto deamônio quaternário de metil bis(polioxietileno [15]) octadecila, em que osnúmeros nos suportes referem-se ao número total de unidade de óxido deetileno. Particularmente útil é Ethoquad 18/25.
O segundo cátion orgânico é um ou mais compostos deamônio quaternário facilmente disponíveis no mercado que não são sais deamônio quaternário alcoxilados.
Particularmente úteis como os segundos cátions orgânicos sãoos compostos de amônio quaternário que tem a fórmula:
<formula>formula see original document page 17</formula>
em que
1. R5 compreende um grupo selecionado de grupos hidrocarbonetolineares ou ramificados, saturados ou insaturados, alifáticos,aralquílicos ou, aromáticos que têm de 8 a 30 átomos de carbono ougrupos de éster alquílicos que têm de 8 a 30 átomos de carbono;mais preferidos são os grupos alquila Cu a C22 lineares, saturados emais preferidos são os grupos alquila Ci6 a Cis lineares, saturados,
2. R6, R7 e R8 são, independentemente, selecionados do grupo queconsiste de:
a. grupos hidrocarboneto, fluorocarboneto ou, outrohalocarboneto linear ou ramificado, saturado ou insaturadoalifático que tem de 1 a cerca de 30 átomos de carbono;
b. grupos aralquila ou aromáticos que têm de 6 a cerca de 30átomos de carbono,
c. grupos amida,
d. grupos alila, vinila ou, outros, alquenila ou alquinila quepossuem insaturação reativa e que têm de 2 a cerca de 30átomos de carbono,
e. hidrogênio e
f. ésteres; e
compreendem um ânion selecionado do grupo que consiste decloreto, sulfato de metila, acetato, iodeto e brometo, preferivelmente cloreto.
Os materiais brutos usados para fabricar esses compostos deamônio quaternário podem ser derivados de óleos naturais, tais como, sebo,soja, coco e óleo de palma. Os grupos alifáticos úteis na fórmula acimapodem ser derivados de outros óleos de ocorrência natural incluindo váriosóleos vegetais, tais como, óleo de milho, óleo de coco, óleo de soja, óleo decaroço de algodão, óleo de mamona e outros, bem como, vários óleos ougorduras animais. Os grupos alifáticos também podem ser petroquimicamentederivados de, por exemplo, alfa olefinas. Os exemplos representativos deradicais úteis, ramificados, saturados incluíram 12-metilestearila e 12-etilestearila.Os exemplos de grupos aromáticos úteis incluem materiais dotipo benzila e benzílicos derivados de haletos de benzila, haletos debenzidrila, haletos de tritila, halo-fenilalcanos em que a cadeia alquila tem de1 a 30 átomos de carbono, tal como, 1-halo-l-feniloctadecano; porçõesbenzila substituídas, tais como, aquelas derivadas de haletos de orto-, meta- epara-clorobenzila, haletos de para-metoxibenzila, haletos de orto-, meta- epara-nitrilobenzila e haletos de orto-, meta- e paraalquilbenzila em que acadeia alquila contém de 1 a 30 átomos de carbono; e porções do tipo benzilade anel fundido, tais como, aquelas derivadas de 2-halometilnaftaleno, 9-halometilantraceno e 9-halometil-fenantreno, em que o grupo halocompreende cloro, bromo ou, qualquer outro tal grupo que serve como umgrupo de partida no ataque nucleofílico da porção tipo benzila por um átomode nitrogênio para gerar uma amina substituída.
Os exemplos de outros grupos aromáticos incluemsubstituintes tipo aromáticos, tais como, fenila e fenila substituída; N-alquila eΝ,Ν-dialquil anilinas, onde os grupos alquila contêm entre 1 e 30 átomos decarbono; orto-, meta- e para-nitrofenila, orto-, meta- e para-alquil fenila, emque o grupo alquila contém entre 1 e 30 átomos de carbono; 2-, 3- e 4-halofenila em que o grupo halo é definido como cloro, bromo, ou iodo; e 2-,3- e 4-carboxifenila e ésteres destes, onde o álcool do éster é derivado de umálcool alquílico, em que o grupo alquila contém entre 1 e 30 átomos decarbono, arila, tal como, fenol ou, aralquila, tal como, álcoois benzílicos; eporções arila de anel fundido, tal como, naftaleno, antraceno e fenantreno.
Os cátions orgânicos secundários preferidos para os propósitosda invenção incluem um sal de amônio quaternário que contém pelo menosuma, preferivelmente duas ou três cadeias de hidrocarboneto que têm de cercade 8 a cerca de 30 átomos de carbono e metila ou benzila.
Alguns exemplos de compostos de amônio quaternário decátion orgânico secundário, particularmente preferidos para fabricar ascomposições desta invenção são: cloreto de dimetil bis [sebo hidrogenado]amônio (2M2HT), cloreto de metil benzil bis [sebo hidrogenado] amônio(MB2HT) e cloreto de metil tris[sebo hidrogenado alquila] (M3HT).
Os compostos úteis para o cátion orgânico secundário sãofabricados por Akzo Nobel, CECA (uma companhia química francesa),Degussa e KAO Chemical Company do Japão.
Muito úteis também são os produtos comerciais que são doisfluidos orgânicos de cátion pré-misturados contendo os dois tipos dequaternários descritos acima. Particularmente útil é Varisoft 5TD fabricadopor Goldschmidt, um mistura de quats alcoxilados e não alcoxilados dos tiposdescritos acima dentro da faixa especificada; a faixa de Varisoft 5TDparticular é de aproximadamente 1 parte de quaternário não alcoxilado a 2partes de quaternário alcoxilado - esta faixa foi observada particularmenteeficaz.
A preparação dos sais orgânicos podem ser conseguida pelastécnicas bem conhecido na técnica. Os primeiros compostos quaternáriosdesta invenção, tipicamente, podem ser preparados pela reação das aminasprimárias ou secundárias com óxidos de alquileno, tais como, óxido de etilenoe propileno, seguido por quaternização. Por exemplo, quando se prepara umsal de amônio quaternário, uma pessoa habilitada na técnica pode prepararuma amina secundária de dialquila, por exemplo, pela hidrogenação denitrilas, ver Patente U.S. No. 2.355.356 e depois formar a amina terciária dedialquila alcoxilada pela reação com óxidos de alquileno, tais como, óxidosde etileno e propileno.
Os ilustrativos das numerosas patentes que geralmentedescrevem sais catiônicos orgânicos, sua maneira de preparação e seu uso napreparação de argilas organofílicas são comumente designados nas PatentesU.S. 2.966.506; 4.081.496, 4.105.578; 4.116,866; 4.208.218; 4.391.637;4.410.364; 4.412.018; 4.434.075; 4.434.076; 4.450.095 e 4.517.112; osconteúdos dos quais são incorporados neste por referência.
A organoargila pode ser fabricada por uma variedade de métodos,tais como, por uma pasta aquosa diluída, em um misturador de argamassa, em ummisturador de argamassa sob pressão ou, como uma combinação de quat fundidocom argila, com tanto que o quat adsorva totalmente ou quase totalmente naargila. A organoargila pode ser preparada pela mistura de uma ou mais argilasatapulgitas, os dois compostos de amônio quaternário, individualmente ou comouma mistura e água junto, preferivelmente em temperaturas com a faixa de 21°Ca 100°C, mais preferivelmente de 35°C a 79°C e mais preferivelmente de 60°C a75°C, por um período de tempo suficiente para os compostos orgânicos reagiremcom a argila. A argila atapulgita pode ser dispersa em água antes da adição doscátions orgânicos ou simultaneamente misturada com água e os cátions orgânicos.Se a argila atapulgita é primeiramente dispersa em água, pode ser isenta deimpurezas de não argila, por exemplo, pela centrifugação antes da reação com oscátions orgânicos e/ou, cisalhada para realizar a exposição de mais área desuperfície para a reação com os cátions orgânicos. A reação pode ser seguida porfiltração, lavagem, secagem e trituração do produto de organoargila. O tamanhode partícula da organoargila, que desempenha um papel na sua eficácia, pode sercontrolado pela trituração, com tamanhos menores de partícula permitindodispersão melhorada.
A argila usada durante a fabricação pode ser dispersa em umapasta aquosa em uma concentração de cerca de 1 a cerca de 80% epreferivelmente de cerca de 2% a cerca de 7%, a pasta de argila/água,opcionalmente, pode ser centrifugada para remover impurezas de não argilaque freqüentemente constituem de cerca de 1% a cerca de 50% dacomposição de argila natural de partida, a pasta agitada por agitação ou outromeios, aquecido a uma temperatura na faixa de 60°C a 77°C; os compostosde amônio quaternário especiais adicionados como descrito, preferivelmentecomo um líquido; e a agitação continuou para realizar e completar a reação. Acombinação da argila seca e o composto quaternário, tal como, com ummisturador de argamassa, também é possível e em alguns casos pode serpreferível. Adicionalmente, a argila não precisa ser 100% argila atapulgita.Em uma forma de realização a argila atapulgita é um componente de umacombinação ou mistura de argilas que também inclui argilas esmectitas.
A quantidade do composto de amônio quaternário adicionada àargila para propósitos desta invenção deve ser suficiente para comunicar à argilaas características realçadas desejadas. Tais características incluem a estabilidadeem temperaturas elevadas e a processabilidade. A quantidade de orgânico reagidocom argila é calculada aproximadamente como uma percentagem da capacidadede troca catiônica da argila de filossilicato, isto é, a quantidade miliequivalente deamina quaternária reagida com 100 g de argila dividida pela capacidade de trocacatiônica da amostra de argila expressa como miliequivalentes por 100 gramas deamostra de argila pura 100 vezes iguais a percentagem orgânica, aqui depoisreferido neste pedido como "percentagem orgânica". A capacidade de trocacatiônica (CEC) da argila pode ser determinada usando-se técnicas analíticaspadrão que são conhecidas na técnica. A quantidade total de cátions orgânicos éfornecida em uma quantidade relativa à capacidade de troca catiônica da argilaatapulgita. Preferivelmente essa quantidade é de +/- 25% da capacidade de trocacatiônica, mais preferivelmente de +/- 10% e mais preferivelmente, quase igual àcapacidade de troca catiônica.
O cátion orgânico alcoxilado está presente em uma quantidade decerca de 1% a cerca de 100% em peso do teor de cátion orgânico total. Como umamatéria de processamento prático o cátion orgânico alcoxilado provavelmenteestará presente em cerca de 5 a 95% em peso do teor de cátion orgânico total e épreferido ter pelo menos 50% em peso do cátion orgânico alcoxilado. A faixamais preferida é de 50% a 75% em peso do cátion orgânico alcoxilado.
Os geleificadores de argila organofílica preparados de acordocom esta invenção são usados como aditivos reológicos nas composições defluido de perfuração, tais como fluidos de perfuração com base em óleo oufluidos de perfuração de emulsão invertida. Estes fluidos são preparados porqualquer método de fluido de perfuração convencional incluindodispensadores de alta e baixa velocidades. Conseqüentemente, a invençãotambém fornece composições de solvente não aquoso que se tornam espessascom o geleificador de argila organofílica indicado acima.
As argilas organofílicas desta invenção são adicionadas àscomposições de fluido de perfuração em quantidades suficientes para obter aspropriedades reológicas desejadas. As quantidades do geleificador de argilaorganofílica a serem adicionadas são de cerca de 0,01% a 15%, preferivelmente decerca de 0,3% a 5%, com base no peso total do sistema de fluido. A composiçãode fluido de perfuração pode conter, opcionalmente, organoargilas convencionais,adicionais com as argilas organofílicas descritas neste. Por exemplo, em umaforma de realização as argilas organofílicas preparadas de acordo com a invençãosão usadas em uma composição de fluido de perfuração em combinação comorganoargilas padrão com base em bentonita e/ou hectorita.
Como uma primeira forma de realização, esta invençãofornece uma organoargila com base em atapulgita útil para a formulação defluidos de propriedades reológicas menos dependentes da temperatura.
Em uma forma de realização a presente invenção fornece umprocesso para fornecer propriedades reológicas menos dependentes datemperatura a um fluido de perfuração com base em óleo do tipo usado emoperações de perfuração de alta temperatura que compreende:
a) preparar uma composição base de fluido de perfuração,incluindo uma emulsão invertida, com base em óleo; e
b) incorporar em uma tal composição base de fluido deperfuração com base em óleo ou de emulsão invertida; uma ou maisorganoargilas fabricadas como descrito acima.
O método desta invenção pode encontrar utilidadepara preparar outros sistemas de fluido não aquoso onde aestabilidade de viscosidade melhorada sobre uma faixa de temperaturas é requerida.
Em uma forma de realização preferida a presente invençãoenvolve um fluido de perfuração com base em óleo ou de emulsão invertidaque compreende:
a) uma composição base de fluido de perfuração com base emóleo; e
b) uma ou mais organoargilas fabricadas como descrito neste.
Componente a) uma composição base de fluido de perfuraçãocom base em óleo ou de emulsão invertida, é uma composição de fluido deperfuração em que a fase contínua é fundamentada em hidrocarboneto. Osfluidos com base em óleo formulados com mais de 5% água são definidospara o propósito desta invenção como fluidos de perfuração de emulsãoinvertida com base em óleo.
As composições de fluido base, preferidas desta invenção sãoemulsões invertidas com base em óleo. Tais fluidos têm uma fase contínua deóleo e uma fase interna aquosa.
Comumente, os fluidos de perfuração de emulsão invertida combase em óleo conterão água como a fase descontínua em qualquer proporção deaté cerca de 50%. Para a prática o termo "emulsão" é comumente usado paradescrever os sistemas nos quais a água é a fase externa ou contínua e o óleo édisperso dentro da fase externa. O termo "invertido" significa que ohidrocarboneto - substância do óleo é a fase contínuaou externa e que um fluido aquoso é a fase interna. Agua na forma de salmoura éfreqüentemente usada na formação da fase interna desses tipos de fluido base.
Vários outros aditivos, além dos aditivos reológicos queregulam a viscosidade e as propriedades anti-sedimentação que fornecemoutras propriedades podem ser usados no fluido de modo a obter aspropriedades de aplicação desejadas, tais como, por exemplo, emulsificantesou sistemas emulsificantes, agentes de ponderação, aditivos de prevenção deperda de fluido e aditivos de umectação.
Os fluidos desta invenção podem ser preparados porcombinação simples da argila ou argilas organofílicas na razão de pesoprópria no fluido de perfuração ou componentes em pó podem seradicionados separadamente ao fluido.
Um processo para preparar fluidos de perfuração de emulsãoinvertida (Iodos oleosos) envolve o uso de um dispositivo de mistura paraincorporar os componentes individuais que compõem aquele fluido. Osemulsificantes e agentes de umectação primários e secundários (mistura detensoativo) são adicionados ao óleo base (fase contínua) sob agitação moderada.
A fase aquosa, tipicamente uma salmoura, é adicionada à mistura deóleo/tensoativo base junto com agentes de controle de alcalinidade edescontaminantes de gás ácido. Os aditivos reológicos bem como materiais decontrole de perda de fluido, agentes de ponderação e produtos químicos deinibição de corrosão também são incluídos e a agitação continuou para garantir adispersão de cada ingrediente e homogeneidade da mistura fluidizada resultante.
Como debatido neste, o uso do termo composição base defluido de perfuração com base em óleo ou de emulsão invertida é definidopara significar o óleo base mais todos os outros ingredientes que compõem olodo de perfuração exceto o agente reológico de organoargila inventivo. Aordem de adição do aditivo reológico não é importante e pode ser estritamentealeatória, por exemplo, o aditivo reológico de organoargila pode ser pré-combinado com outros ingredientes antes da incorporação ou adicionado porsi só. Tais produtos podem ser adicionados ao fluido de perfuração base queusa a ampla variedade de técnicas de fabricação de mistura conhecida natécnica e aos técnicos de trabalho de campo.
Os fluidos de perfuração desta invenção apresentam perdas deviscosidade reduzidas conforme o fluido de perfuração é aquecido acima deuma temperatura de 350°F (177°C).
Os seguintes exemplos são ilustrações designadas para assistiraqueles habilitados na técnica de fluido de perfuração para praticar a presenteinvenção, mas não são pretendidos para limitar o amplo escopo da invenção.
Várias modificações e mudanças podem ser feitas sem divergir da essência e doespírito da invenção. Os vários produtos químicos usados nos exemplos sãomateriais comerciais, exceto em relação aos fluidos de perfuração inventivos. OsProcedimentos API RP 131 e 13B foram seguidos pela preparação &envelhecimento (131) dos fluidos de perfuração e medição das propriedadesreológicas (13B) dos fluidos de perfuração para os seguintes exemplos:
Exemplos 1-3
Resumo da Composição
<table>table see original document page 26</column></row><table>
Exemplo 1: A Tabela 1 ilustra o efeito de EA-3191 naviscosidade de um lodo de perfuração com base em óleo depois de sersubmetido a condições dinâmicas a 400° F (204°C). Quando 5,0 ppb de EA-113® (usado em combinação com 15,0 ppb de BENTONE 42®), sãocomparados a 5,0 ppb de EA-3191 (usado em combinação com BENTONE42), EA-3191 demonstrou uma melhora na estabilidade de temperatura pelaapresentação de uma reologia superior depois do envelhecimentodinamicamente aquecido a 400°F (204°C). A viscosidade em elevada taxa decisalhamento, medida a 600 rpm é 33% maior do que aquela da amostra deEA-113. A viscosidade em baixa taxa de cisalhamento, medida a 6 rpm,também é mais alta na amostra de EA-3191. Adicionalmente, o Ponto delimite elástico do EA-113(12) comparado ao EA-3191 (22) mostra que o EA-3191 será mais eficaz nos sólidos colocados em suspensão.
Exemplo 1
Tabela 1:
<table>table see original document page 27</column></row><table>
Exemplo 2: A Tabela 2 ilustra o efeito de temperatura alta(400°F (204°C)) na viscosidade de um lodo de perfuração com base em óleocontaminado com rev dust para simular os sólidos de perfuração (rev dust éuma argila de montmorilonita alterada que contém de 15 - 40% de cristobalitae de 10 a 20% de quartzo fornecidos por Milwhite Inc. (CAS# 1302-78-9)
Quando 5,0 ppb de EA-113 são combinados com 15,0 ppb deBENTONE 42® e, comparados a 5 ppb de EA-3191 (combinados com 15 ppbde BENTONE 42), o EA-3191 apresentou uma reologia mais estável de antespara depois do envelhecimento por aquecimento. O fluido EA-113contaminado com rev dust mostra um perfil reológico inicial aumentado quedramaticamente caiu depois de um ciclo de rolo quente de 16 horas a 400°F(204°C). EA-3191 é mais tolerante à contaminação por rev dust (simulaçãode sólidos de perfuração) como mostrado no nivelamento do perfil reológicoinicial e envelhecido por aquecimento.
Exemplo 2
Tabela 2:
<table>table see original document page 28</column></row><table>Exemplo 3: A Tabela 3 ilustra o efeito de aumento naconcentração de Ethoquad 18/25 (quaternário etoxilado) no teor orgânico doaditivo experimental. Como a concentração de Ethoquad 18/25 aumenta (aconcentração de 2M2HT diminui), o perfil reológico de um lodo deperfuração com base em óleo depois de rolar a quente por 16 horas a 400°F(204°C) aumenta.<table>table see original document page 30</column></row><table>
Claims (26)
1. Aditivo de argila organofílica para fluidos de perfuraçãocom base em óleo, caracterizado pelo fato de que provê tais fluidos compropriedades reológicas estáveis à temperatura melhoradas compreendendo oproduto de reação de:a) argila atapulgita tendo uma capacidade de troca de cátion depelo menos 5 miliequivalentes por 100 gramas de argila, com base em 100%de argila ativa; eb) um primeiro cátion orgânico fornecido por um sal deamônio quaternário alcoxilado; ec) um segundo cátion orgânico em que tal segundo cátionorgânico não é fornecido por um sal de amônio quaternário alcoxilado;em que a quantidade total de cátions orgânicos b) e c) éfornecida em uma quantidade de cerca de +25% a -25% da capacidade detroca de cátion da argila atapulgita.
2. Aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o primeiro cátion está presente em uma quantidade de cerca de 50% a cerca de 100% em peso da quantidade total de teor de cátion orgânico.
3. Aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a quantidade total dos cátions orgânicos b) e c) é fornecida emuma quantidade de +/- 10% da capacidade de troca de cátion da argilaatapulgita.
4. Aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a quantidade total dos cátions orgânicos b) e c) é fornecida emuma quantidade quase igual à capacidade de troca de cátion da argilaatapulgita.
5. Aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o dito primeiro cátion orgânico é fornecido por um compostoselecionado do grupo tendo a seguinte fórmula:<formula>formula see original document page 32</formula> em que -N é nitrogênio; r compreende um ânionselecionado do grupo que consiste de cloreto, metil sulfato, acetato,iodeto e brometo; R1 = um C12 a C30; R2 = um grupo alquila Cl a C30linear ou ramificado, saturado ou não saturado; R=H, grupo alquila ClaC4 linear ou ramificado, saturado ou não saturado ou R4 e; R 4= -(CR9R10-CR11R12O)yH onde R9, R10, R11 e R12 são independentementeselecionados do grupo que consiste de H, CH3 e CH3CH2 e y é de 4 a 12em média.
6. Aditivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que R é um grupo alquila C16 a Cl8 linear, saturado, R éum grupo metila, R3 é R4 e em que R9, R10, R11 e R12 = H e y é em médiade cerca de 7,5.
7. Aditivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o primeiro cátion orgânico é mais do que 50% em peso daquantidade de peso do teor de cátion orgânico total.
8. Aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o dito segundo cátion orgânico é selecionado do grupo queconsiste de 2M2HT, MB2HT e M3HT.
9. Aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a dita argila atapulgita é argila atapulgita beneficiada.
10. Aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a dita argila atapulgita não é beneficiada.
11. Aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a argila atapulgita é um componente de uma mistura deargilas incluindo argila esmectita.
12. Fluido de perfuração com base em óleo com propriedadesreológicas menos dependentes da temperatura, caracterizado pelo fato de quecompreende:a) uma composição de fluido de perfuração com base em óleo;eb) um geleificador de argila organofílica compreendendo oproduto de reação de:i) uma argila atapulgita tendo uma capacidade de troca decátion de pelo menos 5 miliequivalentes por 100 gramas de argila com baseem 100% de argila ativa;ii) um primeiro cátion orgânico fornecido por um sal deamônio quaternário alcoxilado; eiii) um segundo cátion orgânico em que tal segundo cátionorgânico não é fornecido por um sal de amônio quaternário alcoxilado;em que a quantidade total de b)ii) e b)iii) é fornecida em umaquantidade de cerca de +25% a -25% da capacidade de troca de cátion daargila atapulgita
13. Fluido de perfuração de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que o dito geleificador de argila organofílica estápresente em uma quantidade de cerca de 0,01% a cerca de 15% com base nopeso total do dito sistema de fluido.
14. Fluido de perfuração com base em óleo com propriedadesreológicas menos dependentes da temperatura, caracterizado pelo fato de quecompreende:a) uma composição de fluido base de perfuração com base emóleo,b) uma ou mais organoargilas preparadas pela reação deargila atapulgita com um primeiro e segundo compostos de amônioquaternários; em que o segundo composto de amônio quaternário não éum sal alcoxilado e um primeiro composto de amônio quaternário tendo aformula química:<formula>formula see original document page 34</formula>em que R1 = um grupo alquila C12 a Cl8 linear, R = R oumetila, R3 = metila ou R4 e R4 = (CH2-CH2O)yH onde y é de 4 a 8 em média eN é nitrogênio e X" é cloretoem que o primeiro composto de amônio quaternário estápresente em uma quantidade de 1% a cerca de 100% em peso do teor decomposto de amônio quaternário total e a quantidade total do composto deamônio quaternário é fornecido em uma quantidade de cerca de +25% a -25%da capacidade de troca de cátion da argila atapulgita.
15. Fluido de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que a organoargila é o produto de reação de argila atapulgitaselecionada do grupo que consiste de atapulgita bruta, atapulgita natural,atapulgita beneficiada, atapulgita sintética, atapulgita secada por pulverizaçãoe misturas destas.
16. Fluido de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que a argila atapulgita é atapulgita beneficiada.
17. Fluido de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que a argila atapulgita não é beneficiada.
18. Fluido de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que a uma ou mais organoargilas compreendem ainda argilasesmectitas.
19. Fluido de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que a viscosidade do fluido medida pelos procedimentosreológicos padrão da API resulta em uma viscosidade aparente, viscosidadeplástica e/ou ponto de limite elástico que são menos afetados pela temperaturaem excesso de 35O0F (177°C) do que os fluídos de perfuração contendoorganoargilas com base em atapulgita fabricadas usando compostos deamônio quaternários não contendo sais alcoxilados.
20. Fluido de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que o composto orgânico quaternário que não é um sal alcoxiladoé selecionado do grupo que consiste de 2M2HT, BM2HT e M3HT.
21. Fluido de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que a organoargila de b) compreende de 0,3% a 5% com base nopeso total do fluido.
22. Fluido de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que compreende ainda uma segunda organoargila que é diferenteda uma ou mais organoargilas relatadas no elemento b).
23. Processo para fornecer propriedades reológicas menosdependentes da temperatura a um fluido de perfuração com base em óleo,caracterizado pelo fato de que compreende:(1) preparar um fluido de perfuração com base na composiçãode óleo base; e.(2) incorporar em uma tal composição base de fluido deperfuração um ou mais aditivos como definidos na reivindicação 1.
24. Processo para fornecer propriedades reológicas menosdependentes da temperatura a um fluido de perfuração com base em óleo,caracterizado pelo fato de que compreende:(1) preparar uma composição base de fluido de perfuração combase em óleo; e(2) incorporar em uma tal composição base de fluido deperfuração um ou mais aditivos como definidos na reivindicação 5.
25. Processo para fornecer propriedades reológicas menosdependentes da temperatura a um fluido de perfuração de emulsão invertidacom base em óleo, caracterizado pelo fato de que compreende:(1) preparar uma composição base de fluido de perfuração deemulsão invertida com base em óleo; e(2) incorporar em tal composição base de fluido de perfuraçãoum ou mais aditivos como definidos na reivindicação 1.
26. Processo para fornecer propriedades reológicas menosdependentes da temperatura a um fluido de perfuração de emulsão invertidacom base em óleo, caracterizado pelo fato de que compreende:(1) preparar uma composição base de fluido de perfuração deemulsão invertida com base em óleo; e(2) incorporar em tal composição base de fluido de perfuraçãoum ou mais aditivos como definidos na reivindicação 5.
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