BRPI1013311B1 - Método para degradação química - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA DEGRADAÇÃO QUÍMICA, E, MÉTODO PARA TRATAR PELO MENOS UMA PORÇÃO DA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA. Método compreendendo: a colocação de um polímero degradável dentro de uma porção de uma formação subterrânea; a introdução de uma solução de base na porção da formação subterrânea, onde a solução de base é composta pelo menos por uma base selecionada do grupo que consiste de: hidróxido de amônio, uma solução alcalina alcoólica, e uma solução alcalina, e derivados dos mesmos; e permitindo que a solução alcalina de amina, e derivados dos mesmos; e permitindo que a solução de base degrade o polímero degradável.

Description

FUNDAMENTOS

[0001] A presente invenção refere-se a tratamentos subterrâneos, e mais especialmente, a métodos de degradação de polímeros degradáveis em formações subterrâneas.

[0002] Os polímeros degradáveis estão tornando-se cada vez mais do interesse em várias aplicações subterrâneas com base, pelo menos parcialmente, na sua habilidade de degradar e produzir espaços vazios, agirem como uma restrição temporária ao fluxo de um fluido, ou produzirem produtos de degradação desejáveis (por exemplo, ácidos). Um polímero degradável específico que recentemente recebeu atenção é o ácido polilático porque os seus produtos de degradação executarão uma função desejada (por exemplo, degradar um componente solúvel em ácido).

[0003] Os polímeros degradáveis poderão ser utilizados para gerarem espaços vazios atrás com a degradação para melhorar a permeabilidade de uma determinada estrutura. Por exemplo, poderá ser criada uma estrutura de escoramento que é composta por particulados de escoramento e polímeros degradáveis, de forma que quando o polímero degradável é degradado, são formados espaços vazios na estrutura de escoramento. Da mesma forma, também poderão ser criados espaços vazios em um espaço cimentado em um ambiente subterrâneo. Além disso, os polímeros degradáveis poderão ser usados como um revestimento para proteger temporariamente um objeto ou produto químico revestido da exposição ao ambiente subterrâneo. Por exemplo, um produto para produzir quebra ou algum outro tratamento químico poderá ser revestido, encapsulado, ou represado em ácido polilático e usado em uma operação subterrânea, de forma que o produto para a quebra não seja substancialmente exposto ao ambiente subterrâneo até que o revestimento de ácido polilático seja substancialmente degradado. Ainda outro uso para os polímeros degradáveis em operações subterrâneas envolve a criação de ferramentas ou peças de ferramentas para trabalho subterrâneo de massas sólidas obtidas a partir de um polímero degradável. Em tais operações, o polímero degradável poderá ser projetado de tal forma que ele não seja substancialmente degradado até que a ferramenta tenha completado substancialmente a sua função desejada. Ainda outros usos para os polímeros degradáveis em operações subterrâneas incluem a sua utilização como agentes de direcionamento, agentes de formação de pontes, e agentes de controle de perda de fluidos.

[0004] Geralmente, a hidrólise de um polímero degradável, muito desejavelmente, poderá ser obtida durante um período de tempo razoável (por exemplo, de cerca de um dia a cerca de uma semana), nas temperaturas do fundo de furo (“BHT”) acima de cerca de 60°C. Infelizmente, muitos furos de poço têm um BHT que poderia ser inferior a 60°C. Nestes ambientes de temperatura menor, poderá ser necessário um tempo relativamente maior (por exemplo, semanas ou mesmo meses) para que o polímero degradável seja hidrolisado, o que poderá ser indesejável.

[0005] Para atender os requisitos de período de tempo e temperatura desejados para a hidrólise, poderá ser utilizado um derivado de um polímero degradável. A preparação de um polímero degradável (por exemplo, através da copolimerização de um polímero degradável, como um poli(lactídeo), com um grupo hidrofílico ou um polímero de óxido de polietileno, poderá ajudar a trazer água para a ligação degradável e portanto aumentar a degradação hidrolitica do polímero degradável em temperatura menor) para atender aos parâmetros de degradação especificados poderá ser uma tarefa de longa duração e dispendiosa, e esses polímeros degradáveis requeridos poderão ainda requerer temperaturas acima de cerca de 60°C (dependendo do peso molecular, da cristalinidade, hidrofobicidade, etc) para se obter a degradação desejada.

SUMÁRIO

[0006] A presente invenção refere-se a tratamento subterrâneos, e mais especialmente, a métodos de degradação de polímeros degradáveis em formações subterrâneas.

[0007] Um exemplo de um método da presente invenção é constituído pela introdução de um polímero degradável dentro de uma parte de uma formação subterrânea, a introdução de uma solução de base na porção da formação subterrânea, onde a solução de base é constituída pelo menos por uma base selecionada do grupo que consiste de: hidróxido de amônio, uma solução alcalina alcoólica, uma solução alcalina de amina, e derivados das mesmas, permitindo que a solução de ácido ou de base degrade o polímero degradável.

[0008] Outro exemplo de um método da presente invenção é constituído pela introdução de um polímero degradável no furo de poço, a introdução de uma solução de base do furo de poço para que ela entre em contato com o polímero degradável, onde a solução de base é constituída pelo menos por uma base selecionada do grupo que consiste de: hidróxido de amônio, uma solução alcalina alcoólica, uma solução alcalina de amina, e derivados das mesmas, e permitindo que a solução de base degrade o polímero degradável.

[0009] Ainda outro exemplo de um método da presente invenção é constituído pela introdução de um fluido de tratamento composto por um fluido aquoso, um polímero degradável capaz de liberar um ácido, um agente geleificante, e uma solução de base, onde a solução de base é composta pelo menos por uma base selecionada do grupo que consiste de: hidróxido de amônio, uma solução alcalina alcoólica, uma solução de amina alcalina, e derivados das mesmas, a introdução do fluido de tratamento em uma furo de poço que penetra na formação subterrânea, permitindo que a solução de base degrade o polímero degradável para liberar o ácido do polímero degradável, e permitindo que o ácido liberado do polímero degradável facilite uma redução na viscosidade do fluido de tratamento.

[00010] As características e vantagens da presente invenção ficarão aparentes para aqueles adestrados na arte. Embora possam ser feitas numerosas mudanças na mesma por aqueles adestrados na arte, essas mudanças estão dentro do espírito da invenção.

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS

[00011] A presente invenção refere-se a tratamento subterrâneos, e mais especialmente, a métodos de degradação de polímeros degradáveis em formações subterrâneas.

[00012] Os métodos da presente invenção, em geral, são constituídos pela introdução de um polímero degradável dentro de uma porção de uma formação subterrânea, a introdução de uma solução de base constituída pelo menos por um componente selecionado do grupo que consiste de: hidróxido de amônio, uma solução alcalina alcoólica, e uma solução de amina alcalina, e derivados das mesmas, na porção da formação subterrânea, e deixando que a solução de base degrade o polímero degradável. Conforme usado aqui, o termo “solução” não tem conotação de nenhum grau específico de dissolução ou mistura das substâncias presentes na solução. Em algumas realizações, a porção da formação subterrânea onde é localizado o polímero degradável poderá ter uma temperatura de cerca de 60°F (15°C) ou menos. Em algumas realizações de exemplo, a degradação do polímero degradável poderá acontecer dentro de um período de tempo de 2 a 3 dias depois da introdução da solução de base.

[00013] Os métodos da presente invenção têm muitas vantagens em potencial. Entre estas vantagens, uma vantagem poderá ser que as soluções de base compostas por hidróxido de amônio, uma solução alcalina alcoólica, e uma solução de amina alcalina, e/ou derivados das mesmas, poderá degradar um polímero degradável mais rapidamente do que outras soluções de base, por exemplo, hidróxido de sódio. Por exemplo, o tempo necessário para degradar um polímero degradável em temperaturas na faixa de cerca de 60°F a cerca de 150°F (15 a 66°C) poderá estar na faixa de horas a uma semana com uma solução de base constituída por hidróxido de amônio, uma solução alcalina alcoólica, e/ou uma solução de amina alcalina, comparado com um mês ou mais, com uma solução de base composta por hidróxido de sódio usada em condições semelhantes.

[00014] De acordo com certas realizações da presente invenção, embora não desejando ser limitados por qualquer teoria específica, poderá acreditar-se que as soluções de base usadas nos métodos da presente invenção poderão degradar um polímero degradável através de, inter alia, uma reação nucleofílica de substituição. As reações nucleofílicas de substituição são bem conhecidas na arte e geralmente considera-se que seguem um mecanismo SN1 ou SN2. Em geral, ocorre uma reação de substituição nucleofílica quando um nucleófilo se torna atraído por uma carga positiva total ou parcial sobre um eletrófilo. Durante a reação, o nucleófilo forma uma ligação química com o eletrófilo através da doação de ambos os elétrons de ligação e deslocando o outro grupo funcional que estava ligado previamente ao eletrófilo. Geralmente, todas as moléculas ou íons com um par de elétrons livres podem agir como nucleófilos, no entanto, os íons negativos (anions) poderão ser mais potentes do que as moléculas neutras. De preferência, os nucleófilos da presente invenção são bases Lewis neutras ou com carga negativa. Em geral, quanto mais básico for o íon (maior será o pKa do ácido conjugado), mais reativo poderá ser o íon como um nucleófilo. Em certas realizações, o eletrófilo poderá ser o carbono de um grupo carbonila em um poli(lactídeo).

[00015] De acordo com certas realizações da presente invenção, embora não desejando ser limitados por qualquer teoria específica, acredita-se que as soluções de base poderão degradar o polímero degradável através de uma rota hidrolítica ou aminolítica catalisada por base. As soluções de base que são adequadas para uso nos métodos da presente invenção são aquelas que contêm pelo menos um componente selecionado do grupo que consiste de: hidróxido de amônio, uma solução alcalina alcoólica, uma solução de amina alcalina, e derivados das mesmas. Exemplos de soluções alcalinas alcoólicas incluem, mas não são limitadas a, uma solução de hidróxido de sódio metanólico, uma solução de hidróxido de sódio etanólico, uma solução de hidróxido de potássio metanólica, e semelhantes. As soluções alcalinas alcoólicas poderão produzir nucleófilos, tais como grupos metóxido ou grupos etóxido. Um exemplo de uma solução de amina alcalina que poderá ser adequada é uma combinação de uma amina (por exemplo, etilenodiamina) e hidróxido de sódio. Em certas realizações, uma solução de base que contém hidróxido de amônio poderá ser introduzida na porção da formação subterrânea através do fornecimento de uma combinação de uréia, enzima de urease, e água na porção da formação subterrânea. A uréia, enzima de urease, e água reagem para formar hidróxido de amônio in situ. Da mesma forma, em algumas realizações, poderá ser introduzida em uma porção da formação subterrânea uma solução alcalina alcoólica, através do fornecimento de precursores da solução alcalina alcoólica e a formação da solução alcalina alcoólica in situ.

[00016] Para fins de explicação e não de limitação, acredita-se que de acordo com algumas realizações, a hidrólise de um polímero degradável catalisada por base poderá ser expressa pela seguinte rota de exemplo:

[00017] Da mesma forma, acredita-se que de acordo com algumasrealizações, a aminólise de um polímero degradável catalisada por base em um meio aquoso poderá ser expressa pela seguinte rota de exemplo:

[00018] Em algumas realizações nas quais é degradado um polímero degradável através de uma rota catalisada por base, a solução de base fornece um nucleófilo capaz de catalisar a degradação de um polímero degradável em ambientes subterrâneos de baixa temperatura, por exemplo, na temperatura do fundo de furo (“BHT”) de cerca de 60°C ou menos.

[00019] A quantidade de solução de base que poderia ser usada para degradar um polímero degradável na presente invenção dependerá de vários fatores, incluindo, mas não limitados ao, pH da solução de base, a nucleofilicidade dos nucleófilos presentes na solução, o polímero degradável, a temperatura da formação subterrânea, a natureza da formação subterrânea, e o tempo e/ou grau de degradação desejados. Em algumas realizações, a relação em peso entre a solução de base e o polímero degradável é equivalente ou ligeiramente maior do que a relação estequiométrica. Em algumas realizações, a quantidade de solução de base é a quantidade suficiente para degradar o polímero degradável.

[00020] Em geral, o grau de degradação dos polímeros degradáveis adequado para uso na presente invenção poderá ser influenciado por vários fatores, incluindo temperatura, tipo de ligação química na estrutura principal polimérica, hidrofilicidade ou hidrofobicidade do polímero degradável, peso molecular do polímero degradável, cristalinidade, e a presença de compostos com baixo peso molecular no polímero degradável.

[00021] Em algumas realizações, acredita-se que a degradação do polímero degradável poderá ser provocada pela reação da água com uma ligação instável do polímero degradável, como uma ligação com de um éster em uma cadeia de poli(lactídeo). A velocidade da reação poderá ser bastante relacionada com a habilidade do polímero degradável de absorver água. Tipicamente, os polímeros hidrofílicos são capazes de absorver uma quantidade maior de água do que a matriz hidrofóbica, e, portanto, os polímeros hidrofílicos usualmente se degradam mais rapidamente do que as matrizes hidrofóbicas. Em geral, um polímero degradável com um teor amorfo maior poderá ser atacado mais rapidamente pelas soluções de base da presente invenção, e, portanto, poderá se hidrolisar mais rapidamente do que os materiais cristalinos. Em algumas realizações, a velocidade de degradação, por exemplo, a hidrólise, também poderá depender da cinética da reação de degradação.

[00022] Os polímeros degradáveis adequados para uso nos métodos da presente invenção são aqueles capazes de serem degradados na presença de uma solução de ácido ou de base através de um mecanismo descrito aqui ou qualquer outro mecanismo adequado. Esta degradação poderá ser o resultado de uma reação química, uma reação térmica, ou uma combinação das mesmas, e a degradação poderá ocorrer ao longo do tempo, ao contrário de imediatamente. Em algumas realizações, a degradação dos polímeros degradáveis poderá ser o resultado da degradação hidrolítica ou aminolítica. Os termos “degradando”, “degradação”, e “degradável” referem-se a ambos os casos relativamente extremos de degradação hidrolítica ou aminolítica que o polímero degradável poderá sofrer, i.e., heterogênea (ou erosão volumosa) e homogênea (ou erosão superficial), e qualquer estágio de degradação entre estes dois. Os termos “polímero” ou “polímeros” usados aqui não significam nenhum grau específico de polimerização; por exemplo, são incluídos dentro desta definição os oligômeros. Em alguns casos, o polímero degradável poderá ser capaz de liberar um produto de degradação desejável, como por exemplo, um ácido ou uma base, durante a sua hidrólise. Entre outras coisas, os polímeros degradáveis capazes de liberarem qualquer ácido poderão se degradar depois de um tempo desejado para liberar um ácido, por exemplo, para degradar uma torta de filtro ou para reduzir a viscosidade de um fluido de tratamento.

[00023] Exemplos de polímeros degradáveis adequados que poderiam ser usados em conjunto com os métodos desta invenção incluem, mas não são limitados a, poliésteres alifáticos, poli(lactídeo)s, poli(glicolídeo)s, poli(ε- caprolactonas), poli(hidroxi éster éteres), poli(hidroxibutiratos), poli(anidretos), policarbonatos, poli( aminoácidos), poli(óxidos de etileno), poli(fosfazenos), poliéter ésteres, poliéster amidas, poliamidas, e copolímeros, misturas, derivados, ou combinações de quaisquer destes polímeros degradáveis. O termo “derivados” é definido aqui como incluindo qualquer composto que é feito de um dos compostos listados, por exemplo, através da substituição de um átomo no composto listado por outro átomo ou grupo de átomos, o rearranjo de dois ou mais átomos no composto listado, a ionização de um dos compostos listados, ou a criação de um sal de um dos compostos listados. O termo “copolímero” usado aqui não é limitado à combinação de dois polímeros, mas inclui qualquer combinação de polímeros, por exemplo, polímeros enxertados, terpolímeros e semelhantes. Em realizações de exemplo, poderão ser usados poliésteres alifáticos, tais como ácido polilático, poli(anidreto)s e poli(lactídeo)s-co-poli(glicolídeo)s.

[00024] Em realizações preferidas nas quais o polímero degradável é um poliéster alifático, o polímero degradável é o ácido poli- lático. Outros polímeros degradáveis que são submetidos à degradação hidrolítica ou aminolítica poderão ser adequados. A seleção de polímeros degradáveis poderá depender da aplicação específica e das condições envolvidas. Por exemplo, os polímeros degradáveis que poderiam ser preferidos incluem aqueles polímeros degradáveis que liberam produtos de degradação úteis ou desejados, como por exemplo, um ácido. Tais produtos de degradação poderão ser úteis em uma aplicação de furo descendente, por exemplo, para quebrar um fluido de tratamento viscoso ou um componente solúvel ácido presente na mesma (tais como uma torta de filtro). Outras premissas básicas a serem consideradas na seleção de um polímero degradável incluem os produtos de degradação resultantes, o tempo requerido para o grau requerido de degradação, e o resultado desejado da degradação (por exemplo, os espaços vazios).

[00025] Em realizações nas quais o polímero degradável é o ácido polilático, o ácido polilático poderá ter sido sintetizado a partir de ácido lático, através de uma reação de condensação, ou mais comumente, através da polimerização por abertura de anel do monômero de lactídeo cíclico. Como ambos, o ácido lático e o lactídeo podem obter a mesma unidade de repetição, o termo geral “ácido polilático” conforme usado aqui refere-se a um polímero feito a partir de tais lactídeos, ácido lático, ou oligômeros, sem a referência ao grau de polimerização. O monômero de lactídeo existe geralmente em três formas diferentes: dois estéreo-isômeros L- e D- lactídeo e racêmicos D, L- lactídeo (mesolactídeo).

[00026] A quiralidade das unidades de lactídeo fornece um meio para o ajuste, entre outras coisas, das velocidades de degradação, assim como das propriedades físicas e mecânicas. O poli(lactídeo L), por exemplo, é um polímero semicristalino com uma velocidade de hidrólise relativamente baixa. Isto poderia ser desejável em aplicações da presente invenção onde é desejada uma degradação mais lenta dos polímeros degradáveis. O poli(lactídeo D, L) poderá ser um polímero mais amorfo com uma velocidade de hidrólise resultante mais rápida. Isto poderá ser adequado para outras aplicações onde uma degradação mais rápida poderia ser apropriada. Os estereoisômeros de ácido lático poderão ser usados individualmente ou combinados para serem usados de acordo com a presente invenção. Adicionalmente, eles poderão ser copolimerizados, por exemplo, com glicolídeo ou outros monômeros, tais como ε-caprolactona, 1,5-dioxepan-2-ona, trimetileno carbonato, ou outros monômeros adequados, para obter-se polímeros com propriedades ou tempos de degradação diferentes. Adicionalmente, os estereoisômeros de ácido lático podem ser modificados para serem usados na presente invenção, entre outras coisas, através de mistura, copolimerização ou de outra forma, mistura de estereoisômeros, mistura, copolimerização ou de outra forma, mistura de ácido polilático de alto e baixo peso molecular, através de mistura, copolimerização ou de outra forma, mistura de ácido polilático com outro poliéster ou poliésteres.

[00027] Os polímeros degradáveis contendo uma ligação de anidreto poderão ser os mais reativos dos polímeros degradáveis, por exemplo, eles poderão ter velocidades de degradação mais rápidas, mesmo em baixas temperaturas. Soluções de ácid ou de base adequadas poderão aumentar a velocidade de uma reação de degradação. Em realizações preferidas, onde a temperatura nas redondezas da formação subterrânea é muito baixa, (por exemplo, temperaturas na faixa de cerca de 10°C a cerca de 60°C), o polímero degradável usado poderá ser um anidreto, porque considera-se que aquele polímero degradável é hidrolisado mais rapidamente. De acordo com algumas realizações nas quais o polímero degradável é composto por um poli-anidreto, o polímero degradável poderá ser preparado para ser hidrolisado em uma temperatura mais elevada através do aumento da hidrofobicidade do polímero degradável de forma que a água não atinja o grupo hidrolisável tão rapidamente. Em geral, a hidrofobicidade de um poli-anidreto poderá ser aumentada através do aumento do volume de hidrocarbonetos nestes polímeros. Os polímeros degradáveis que contêm uma ligação de éster (por exemplo, poli(lactídeo), poli(glicolídeo), etc.) poderão ser degradados parcialmente mais lentamente e poderão necessitar uma forte solução de base para serem degradados em uma temperatura baixa. Os polímeros degradáveis que são constituídos por um grupo de carbonato podem ser os mais difíceis de serem hidrolisados, mas as soluções fortemente básicas poderão ser capazes de executar aquele trabalho em baixas temperaturas.

[00028] Poderão ser incluídos plastificantes nos polímeros degradáveis usados nos métodos da presente invenção. Os plastificantes poderão estar presentes em uma quantidade suficiente para produzir características que possam vir a ser desejadas, por exemplo, para fornecer aderência aos polímeros degradáveis gerados. Além disso, os plastificantes poderão aumentar a velocidade de degradação dos polímeros degradáveis. Os plastificantes, se utilizados, de preferência são pelo menos intimamente incorporados dentro dos polímeros degradáveis. Um exemplo de um plastificante adequado para o ácido polilático incluiria ácido lático oligomérico. Exemplos de plastificantes que poderiam ser úteis em algumas realizações da presente invenção incluem, mas não são limitados a, polietileno glicol; óxido de polietileno; ácido lático oligomérico; citrato ésteres (tais como oligômeros de tributil citrato, trietil citrato, acetiltributil citrato, e acetiltrietil citrato); monoésteres de glicose; ésteres de ácido parcialmente graxo; PEG monolaurato; triacetina; poli(ε-caprolactona);poli(hidroxibutirato); glicerin-1-benzoato-2,3-dilaurato; glicerin-2-benzoato- 1,3-dilaurato; bis(butil dietileno glicol)adipato; etilftaliletil glicolato; glicerina diacetato monocaprilato; diacetil monoacil glicerol; polipropileno glicol (e derivados epóxi do mesmo); poli(propileno glicol)dibenzoato; dipropileno glicol dibenzoato; glicerol; etil ftalil etil glicolato; poli(etileno adipato)diestearato; di-iso-butil adipato; e combinações dos mesmos. A seleção de um plastificante apropriado dependerá do polímero degradável específico utilizado. Deve-se notar que, em certas realizações, quando formado inicialmente, o polímero degradável poderá ser levemente flexível. Mas tão logo tenha sido removido substancialmente todo o solvente, os particulados poderão se endurecer. Mais polímeros degradáveis flexíveis poderão ser benéficos em certas aplicações selecionadas. A adição de um plastificante pode afetar o grau relativo de flexibilidade. O grau relativo de cristalinidade e de condição amorfa do polímero degradável também pode afetar a dureza relativa dos polímeros degradáveis. Por seu lado, a dureza relativa dos polímeros degradáveis poderá afetar a habilidade das soluções ácidas e básicas de degradarem o polímero degradável em baixas temperaturas.

[00029] O polímero degradável poderá ser introduzido em uma formação subterrânea por qualquer de uma quantidade de usos. Em algumas realizações, os polímeros degradáveis poderão ser usados em operações subterrâneas como partículas de controle de perda de fluido, agentes de direcionamento, componentes de torta de filtro, aditivos de fluido de perfuração, aditivos de cimento, e semelhantes. Em certas realizações, o polímero degradável poderá estar em uma forma mecânica, como uma ferramenta de furo descendente (por exemplo, tampões, luvas e semelhantes). Em outras realizações, o polímero degradável poderá estar presente em uma torta de filtro que está presente na formação subterrânea. Por exemplo, o polímero degradável poderá ser introduzido na formação como parte do fluido que forma a torta do filtro, de tal forma que a torta do filtro contenha o polímero degradável. Em alguns casos, o polímero degradável poderá ser capaz de liberar um produto de degradação desejado, por exemplo, um ácido, durante a sua hidrólise. O ácido liberado por certos polímeros degradáveis poderá ser usado para facilitar uma redução na viscosidade de um fluido ou para degradar uma torta de filtro, assim como para numerosas outras funções em operações subterrâneas. Assim sendo, os métodos da presente invenção poderão ser usados em qualquer operação subterrânea na qual é desejada a degradação de um polímero degradável.

[00030] Em algumas realizações, um polímero degradável poderá ser introduzido na formação subterrânea através da inclusão do polímero degradável em um fluido de tratamento (por exemplo, um fluido de fratura). Tais fluidos de tratamento poderão ser constituídos por um fluido aquoso e um polímero degradável. Dependendo da aplicação, os fluidos de tratamento poderão ainda ser constituídos por um ou mais dos seguintes: um agente de geleificação, um agente de reticulação, agentes de formação de pontes, e de escoramento. Os fluidos de tratamento poderão ainda ser constituídos por aditivos adicionais, quando forem considerados apropriados por uma pessoa com conhecimento normal na arte, com o benefício desta apresentação. Exemplos desses aditivos adicionais incluem, mas não são limitados a, agentes de ajuste de pH, soluções tampão de pH, agentes oxidantes, enzimas, materiais de circulação perdidos, inibidores de incrustação, tensoativos, e estabilizantes de argila, aditivos de controle de perda de fluido, combinações dos mesmos, e semelhantes.

[00031] Um polímero degradável poderá ser incluído nos fluidos de tratamento em uma quantidade suficiente para uma determinada aplicação. Por exemplo, em realizações onde são utilizados polímeros degradáveis capazes de liberar um ácido, deve estar presente um polímero degradável no fluido de tratamento, em uma quantidade suficiente para liberar uma quantidade desejada de ácido. Em algumas realizações, a quantidade de ácido liberada deve ser suficiente para reduzir a viscosidade do fluido de tratamento até um nível desejado. Em outra realização, a quantidade de ácido liberada deve ser suficiente para facilitar a degradação de um componente solúvel em ácido, por exemplo, um componente solúvel em ácido de uma torta de filtro, um componente solúvel em ácido adjacente à uma torta de filtro, ou um componente solúvel em ácido de um pacote de escoramento. Em certas realizações, um polímero degradável poderá estar presente no fluido de tratamento em uma quantidade na faixa de cerca de 1% a cerca de 30% em peso do fluido de tratamento. Em certas realizações, poderá estar presente no fluido de tratamento um polímero degradável em uma quantidade na faixa de cerca de 3% a cerca de 10% em peso do fluido de tratamento. Uma pessoa com conhecimento normal na arte, com o benefício desta apresentação, será capaz de determinar a quantidade apropriada de um polímero degradável a ser incluído em um fluido de tratamento para uma aplicação específica.

[00032] Os fluidos aquosos que poderiam ser utilizados nos fluidos de tratamento, poderão ser água doce, água salgada (por exemplo, água contendo um ou mais sais dissolvidos na mesma), salmoura (por exemplo, água salgada saturada), ou água do mar. Em certas realizações, poderá estar presente nos fluidos de tratamento usados nos métodos da presente invenção um fluido aquoso, em uma quantidade na faixa de cerca de 1% a cerca de 99% em peso do fluido de tratamento.

[00033] Em certas realizações, poderá estar presente em um fluido aquoso nos fluidos de tratamento usados nos métodos da presente invenção em uma quantidade na faixa de cerca de 20% a cerca de 80% em peso do fluido de tratamento. Uma pessoa adestrada na arte, com o benefício desta apresentação reconhecerá a quantidade apropriada de um fluido aquoso para uma determinada aplicação.

[00034] Os fluidos de tratamento, além de introduzirem polímeros degradáveis nas formações subterrâneas, poderão também ser usados para a introdução de uma solução de base em uma formação subterrânea. Conforme utilizado aqui, o termo “fluido de tratamento” refere-se a qualquer fluido que possa ser usado em uma aplicação subterrânea em conjunto com uma função desejada e/ou para um determinado fim. O termo “fluido de tratamento” não significa qualquer ação específica pelo fluido ou qualquer componente do mesmo. Assim sendo, em algumas realizações, um fluido de tratamento, opcionalmente, poderá ser constituído por uma solução de base. Tais fluidos de tratamento poderão ser usados para a hidrólise de polímeros degradáveis presentes no fluido de tratamento ou presentes na formação subterrânea (por exemplo, em uma torta de filtro, em um escoramento ou em uma ferramenta de furo descendente). Quando presente, a solução de base poderá estar presente no fluido de tratamento em uma quantidade na faixa de cerca de 0,1% a cerca de 50% em peso do fluido de tratamento. Em algumas realizações, a solução de base poderá estar presente em uma quantidade na faixa de cerca de 1% a cerca de 15% em peso do fluido de tratamento.

[00035] Poderá ser utilizada uma larga variedade de agentes geleificantes nos fluidos de tratamento usados nos métodos da presente invenção. Embora sejam opcionais, um ou mais agentes de geleificação poderão ser incluídos em um fluido de tratamento da presente invenção para geleificar a água e aumentar a viscosidade do fluido de tratamento. Exemplos de agentes de geleificação adequados incluem, mas não são limitados a biopolímeros (por exemplo, gomas de xantano e succinoglicano), guar, galactomanano, celulose, celuloses modificadas, e derivados dos mesmos, combinações dos mesmos, e semelhantes. Quando presente, um agente geleificante geralmente deve ser incluído nos fluidos de tratamento em uma quantidade suficiente, entre outras coisas, para obter-se uma viscosidade desejada. Em algumas realizações, um agente geleificante poderá estar presente nos fluidos de tratamento em uma quantidade na faixa de cerca de 0,25% a cerca de 10% em peso do fluido de tratamento. Em outras realizações, um agente de geleificação poderá estar presente nos fluidos de tratamento em uma quantidade na faixa de cerca de 0,75% a cerca de 1,5% em peso do fluido de tratamento.

[00036] Embora seja opcional, pelo menos uma porção do agente de geleificação incluído nos fluidos de tratamento poderá ser reticulado por uma reação constituída por um agente de reticulação, por exemplo, para aumentar ainda mais a viscosidade do fluido de tratamento. Exemplos de agentes de reticulação adequados incluem, mas não são limitados a, compostos de zircônio (tais como, por exemplo, lactato de zircônio, trietanolamina lactato de zircônio, carbonato de zircônio, acetil acetonato de zircônio, malato de zircônio, citrato de zircônio, e lactato diisopropilamina zircônio); compostos de titânio (tais como, por exemplo, lactato de titânio, malato de titânio, citrato de titânio, lactato de amônio titânio, trietanolamina titânio, e acetil acetonato de titânio); compostos de alumínio (tais como, por exemplo, lactato de alumínio ou citrato de alumínio); compostos de borato (tais como, por exemplo, tetraborato de sódio, ácido bórico, tetraidrato octaborato disódico, diborato de sódio, ulexita e colemanita); compostos de antimônio; compostos de cromo; compostos de ferro; compostos de cobre; compostos de zinco; ou uma combinação dos mesmos. Um exemplo de um agente de reticulação com base em zircônio, disponível comercialmente, é o agente de reticulação “CL- 24®” da Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. Um exemplo de um agente de reticulação com base em titânio disponível comercialmente é o agente de reticulação “CL-39®” da Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. Um exemplo de um agente de reticulação com base em borato adequado é o agente de reticulação de borato retardado “CL-22®” disponível comercialmente da Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. Poderão ser também utilizados íons divalentes; por exemplo, cloreto de cálcio e óxido de magnésio. Um exemplo de um agente de reticulação de íon divalente é disponível comercialmente como “CL-30®” da Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. Quando presente, o agente de reticulação geralmente deve ser incluído nos fluidos de tratamento da presente invenção em uma quantidade suficiente, entre outras coisas, para produzir o grau desejado de reticulação. Em algumas realizações, poderá estar presente um agente de reticulação nos fluidos de tratamento da presente invenção, em uma quantidade na faixa de cerca de 0,01% a cerca de 5,0% em peso do fluido de tratamento.

[00037] Em algumas realizações dos métodos da presente invenção, um polímero degradável capaz de liberar um ácido em um fluido de tratamento geleificado (e opcionalmente, reticulado) poderá ser usado em conjunto com uma solução de base para facilitar uma redução na viscosidade de tal fluido. Em algumas realizações, o fluido de tratamento poderá ser constituído por uma solução de base para hidrolisar o polímero degradável, dessa forma liberando um ácido. O ácido liberado do polímero degradável poderá funcionar, entre outras coisas, para reduzir a viscosidade do fluido de tratamento geleificado (e opcionalmente, reticulado), por exemplo, através da quebra das reticulações no fluido de tratamento, por intermédio da redução do pH de tratamento de forma suficiente para reverter as reticulações no mesmo, ou através da quebra da estrutura principal do agente de geleificação presente no fluido de tratamento.

[00038] De acordo com algumas realizações, um fluido de tratamento constituído por um polímero degradável poderá ser introduzido em uma formação subterrânea, simultaneamente com a introdução de uma solução de base que não reage adversamente com, ou que de outra forma interfere com qualquer aspecto do fluido de tratamento. Em outras realizações, poderá ser introduzida na formação subterrânea uma solução de base, após a introdução do polímero degradável. Em algumas realizações, um polímero degradável, que poderá ser fornecido em qualquer de várias formas, por exemplo, em uma torta de filtro, poderá ser contatado por um nucleófilo fornecido por uma solução de base, após a introdução do polímero degradável na formação subterrânea.

[00039] Por exemplo, em certas realizações, a presente invenção apresenta um método de tratamento, pelo menos uma porção de uma formação subterrânea, constituído pelo fornecimento de um fluido de tratamento que é composto por um fluido aquoso, um polímero degradável capaz de liberar um ácido, uma solução de base, e um agente geleificante; e a introdução do fluido de tratamento na formação subterrânea. Em um determinado tempo ou após um período de espera desejado, o nucleófilo fornecido pela solução de base deve ser deixado hidrolisar o polímero degradável para que haja a liberação de um ácido que facilite a redução na viscosidade do fluido de tratamento. O fluido de tratamento poderá ser recuperado da formação subterrânea após a sua redução de viscosidade.

[00040] Em algumas realizações, poderá ser fornecido um polímero degradável para uma formação subterrânea, através de um fluido (por exemplo, um fluido de perfuração e de serviço) capaz de formar uma torta de filtro na face de uma porção de uma formação subterrânea. Tais fluidos são usados, entre outras coisas, para minimizar os danos na permeabilidade da formação subterrânea. Após serem produzidos os fluidos desejáveis, tais como hidrocarbonetos, a torta de filtro deve ser removida.

[00041] Assim sendo, em certas realizações da presente invenção, poderá ser introduzida em uma formação subterrânea uma solução de base para facilitar a remoção de uma torta de filtro que contenha um polímero degradável. Em tais realizações, a torta de filtro poderá ser formada por um fluido (por exemplo, um fluido de perfuração e de serviço) que contém um polímero degradável. Quando introduzido na formação subterrânea, a solução de base hidrolisa o polímero degradável de tal forma que facilite a sua degradação.

[00042] Para facilitar um melhor entendimento da presente invenção, são apresentados os seguintes exemplos de certos aspectos de algumas realizações. De nenhuma forma os exemplos seguintes devem ser lidos como limitando, ou definindo, o escopo da invenção.

EXEMPLO 1

[00043] Foram executados testes de uma solução constituída por hidróxido de amônio básico sobre ácido polilático, para se comparar os tempos relativos para a dissolução completa do ácido polilático. A amostra nr. 1 era uma solução de 50 ml contendo 30% de hidróxido de amônio por peso. A amostra nr. 2 era uma solução de 50 ml contendo 15% de hidróxido de amônio por peso. A amostra nr. 3 era uma solução de 50 ml contendo 7,5% de hidróxido de amônio por peso. Contas de ácido polilático (2 mm de diâmetro, contas 5050D disponíveis comercialmente da Cargill-Dow, Minneapolis, Minnesota) foram adicionadas a cada amostra e suavemente agitadas na temperatura ambiente (22°C). As contas de ácido poli lático foram hidrolisadas e formaram uma solução homogênea. Os resultados deste teste são mostrados na Tabela 1.Tabela 1

[00044] Assim sendo, este exemplo mostra que uma solução constituída por uma base como hidróxido de amônio é capaz de hidrolisar um polímero degradável em baixas temperaturas.

EXEMPLO 2

[00045] A dissolução do ácido polilático foi testada com uma solução constituída por NaOH metanólico básico como se segue. Primeiramente, 5 g de contas de ácido polilático (2 mm de diâmetro, contas 5050D disponíveis comercialmente das Cargill-Dow, Minneapolis, Minnesota) foram adicionadas em 50 ml de solução contendo 5% em peso de NaOH. Esta solução foi agitada na temperatura ambiente (22°C) durante cinco dias. No final dos cinco dias, não foi observada nenhuma dissolução apreciável do ácido poli-lático. A seguir, foram adicionados 10 ml de metanol na solução, e a solução foi aquecida a 50°C durante três dias. No final dos três dias, o ácido polilático estava completamente hidrolisado.

[00046] Assim sendo, este exemplo mostra que uma solução composta por uma base, como NaOH metanólico, é capaz de hidrolisar um polímero degradável em baixas temperaturas.

EXEMPLO 3

[00047] A dissolução de ácido polilático foi testada com uma solução constituída por etilenodiamina alcalino como se segue. Duas amostras de teste, a amostra nr.4 e a amostra nr.5, foram preparadas como se segue: 5 g de contas de ácido polilático (2 mm de diâmetro, contas 5050D disponíveis comercialmente da Cargill-Dow, Minneapolis, Minnesota), 3 g de NaOH, e 5 ml de etilenodiamina, foram adicionados em uma solução de 50 ml de água. A amostra nr.4 foi suavemente agitada na temperatura ambiente (22°C) e observada até a dissolução completa do ácido polilático, enquanto a amostra nr. 5 era suavemente agitada a 55°C e observada. Na amostra nr. 4 o ácido polilático foi completamente dissolvido depois de quinze dias. Na amostra nr.5 o ácido polilático foi completamente dissolvido depois de seis dias.

[00048] Este exemplo mostra, portanto, que uma solução constituída por etilenodiamina alcalino é capaz de degradar um polímero degradável em baixas temperaturas.

[00049] Assim sendo, a presente invenção é bem adaptada para atingir os fins e vantagens mencionados, assim como aqueles que são inerentes à mesma. As realizações específicas apresentadas acima são somente ilustrativas, porque a presente invenção poderá ser modificada e praticada de formas diferentes, mas equivalentes, que são aparentes para aqueles adestrados na arte tendo o benefício dos ensinamentos apresentados aqui. Além disso, não se pretende impor limitações aos detalhes de construção ou de projeto mostrados aqui, além dos que são descritos nas reivindicações abaixo. Fica, portanto, evidente, que as realizações ilustrativas específicas apresentadas acima poderão ser alteradas ou modificadas, e todas essas variações são consideradas dentro do escopo e do espírito da presente invenção. Especialmente, todas as faixas de valores (da forma, “de cerca de a até cerca de b”) apresentadas aqui devem ser entendidas como se referindo ao conjunto todo (o conjunto de todos os sub-conjuntos) da faixa respectiva de valores, e apresentada para qualquer faixa incluída dentro da faixa mais ampla de valores. Os termos nas reivindicações têm também o seu significado pleno, normal, a não ser que seja explicitamente e claramente definido de outra forma pelo solicitante da patente. Além disso, os artigos indefinidos “um” ou “uma”, usados nas reivindicações, são definidos aqui como significando um ou mais de um dos elementos que eles representam.

Claims (5)

1. Método para degradação química, caracterizado pelo fato de compreender:fornecer um polímero degradável para dentro de uma porção de uma formação subterrânea em que o polímero degradável está presente em uma ferramenta de furo descendente e em que o polímero degradável compreende pelo menos por um polímero degradável selecionado do grupo que consiste de um poliéter alifático, um poli(lactídeo), um poli(glicolídeo), uma poli(ε-caprolactona), um poli(hidroxi éster éter), um poli(hidroxibutirato), um poli(anidreto), um policarbonato, um poli(orto éter), poli(aminoácido), um poli(óxido de etileno), um poli(fosfazeno), um éster de poliéter, uma amida de poliéster, uma poliamida, e um copolímero dos mencionados anteriormente;introduzir uma solução de base na porção da formação subterrânea, em que a solução de base compreende pelo menos uma base selecionada do grupo que consiste de hidróxido de amônio, uma solução alcalina alcoólica, uma solução de amina alcalina, e derivados dos mesmos; e, permitir que a solução de base degrade o polímero degradável.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a formação subterrânea ter uma temperatura menor do que 60°C.

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o polímero degradável liberar um ácido durante a hidrólise.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de um plastificante ser incluído no polímero degradável.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o plastificante compreender pelo menos por um plastificante selecionado do grupo que consiste de: um polietileno glicol; um óxido de polietileno; um ácido lático oligomérico; um citrato éster; um monoéster de glicose; um éster de ácido parcialmente graxo; um PEG monolaurato; uma triacetina; uma poli(ε-caprolactona); umpoli(hidroxibutirato); um glicerin-1-benzoato-2,3-dilaurato; um glicerin-2- benzoato-1,3-dilaurato; um bis(butil dietileno glicol)adipato; um etilftaliletil glicolato; um glicerina diacetato monocaprilato; um diacetil monoacil glicerol; um polipropileno glicol; um derivado epóxi de um polipropileno glicol; um poli(propileno glicol)dibenzoato; um dipropileno glicol dibenzoato; um glicerol; um etil ftalil etil glicolato; um poli(etileno adipato)diestearato; e um di-iso-butil adipato.