IT8320037A1

IT8320037A1 - Soluzioni saline pesanti a bassa perdita di fluido contenenti idrossietil cellulosa

Info

Publication number: IT8320037A1
Application number: IT1983A20037A
Authority: IT
Original assignee: Nl Industries Inc
Priority date: 1982-03-11
Filing date: 1983-03-11
Publication date: 1984-09-11
Also published as: NL8300898A; GB8304212D0; FR2523142B1; JPS58171471A; BR8301153A; FR2523142A1; DE3308214C2; IT8320037A0; JPH0377835B2; NO159535B; NO830789L; AU553329B2; ES520465A0; GB2116230B; IN159877B; AU1133683A; IE830526L; CA1202477A; ES8404377A1; HK13087A

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a solu= zioni saline pesanti contenenti bromuro di zinco e almeno un sale solubile scelto dal gruppo costi= tuito di cloruro di calcio e bromuro di calcio e, in particolare, a certe soluzioni saline aventi una bassa perdita di fluido,contenenti idrossietil cellulosa.

Negli ultimi anni, il campo operativo prati= co delle soluzioni saline trasparenti da usare nel= l'industria petrolifera e del gas ? stato signifi= cativamente esteso con l'utilizzazione di sali so= lubili di zinco, particolarmente bromuro di zinco, cosicch? i vantaggi di soluzioni saline trasparenti possono essere ora ottenuti con fluidi aventi den= sit? fino a 19,2 libbre per gallone ( 2,300 Kg/1 ) a temperature e pressioni ambiente.

Le alte densit? di soluzioni saline traspa? renti vengono usate estensivamente : come fluidi di completamento per rendere minimo l'intasamento dei fori, per proteggere la permeabilit? di forma= zioni produttive e per minimizzare i problemi mecca= nici; come fluidi di servizio, per le stesse ragion , ni; come fluidi per l'uso dell'utensile packer, per permettere facilit? di movimento e di ricupero dell 'utensile packer; per allargamento , e per ap= plicazioni di consolidamento delle sabbie produtti= ve; come fluido d'infangamento o fluido zavorra; per lavori con funi d'acciaio; e come fluidi di per= forazione.

Soluzioni saline trasparenti aventi una densit? di 14,2 libbre per gallone (ppg) ( 1,701 Kg/l ) o inferiore sono generalmente formulate in modo da contenere cloruro di sodio, bromuro di so= dio, cloruro di potassio, cloruro di calcio, bromu= ro di calcio, o miscele di questi sali. Soluzioni saline trasparenti aventi una densit? fino a cir= ca 15,1 ppg ( 1,809 Kg/l ) possono essere formulate con cloruro di calcio e bromuro di calcio; tuttavia, se la soluzione salina deve avere una bassa temperatura di cristallizzazione, allora le soluzioni saline trasparenti in questo intervallo di densit? sono generalmente formulate per contenere un sale solubile di zinco. Si preferisce il bromuro di zin= co poich? le soluzioni saline che lo contengono so= -no meno corrosive delle-soluzioni saline contenenti cloruro di zinco. Le soluzioni saline trasparenti aventi una densit? maggiore di circa 15,1 ppg (1,809 Kg/l) sono formulate per contenere bromuro di zin= co

Generalmente, i polimeri di idrossietil cellulosa (HEC) e di gomma xantanica sono compatii bili con i fluidi che non contengono sali di zinco. Tuttavia, a pi? alte densit?, 1*idratazione dei vi= scosizzanti ? significativamente pi? lenta. L'HEC ? generalmente considerata come non soddisfacente per l'uso nei fluidi contenenti sali di zinco.

Noi abbiamo ora trovato che l'HEC funzio= ner? come additivo per diminuire la perdita di liquido in certe soluzioni saline pesanti nelle qua= li l'HEC non funziona efficacemente come viscosiz= zante. Queste soluzioni saline pesanti cont?ngo= no o:

1) da circa 16% a circa 20% in peso di bromuro di zinco; o

2) pi? del 20% di bromuro di zinco e una concentrazione di cloruro di calcio di alme? no ( 2X-33 ) % in peso, dove X = % di bromuro di zinco,

E', perci?, un oggetto della presente in= venzione fornire delle soluzioni saline pesanti con= tenenti bromuro di zinco e almeno un sale solubile scelto dal gruppo costituito di cloruro di calcio e bromuro di calcio, e una quantit? di idrossi= etil cellulosa per la riduzione della perdita di fluido.

Un altro oggetto della presente invenzio= ne ? di fornire soluzioni saline pesanti aventi una densit? nell'intervallo da circa 14,2 a circa 16,0 ppg ( da circa 1,701 a circa 1,917 Kg/l ) con= tenenti bromuro di zinco e almeno un sale solubile scelto dal gruppo costituito di cloruro di calcio e bromuro di calcio, e una quantit? di idrossi= etil cellulosa per la riduzione della perdita di fluido.

Ancora un altro oggetto della presente in= venzione ? di fornire un metodo per la diminuzione della perdita di fluido nelle soluzioni saline pe= santi aventi una densit? nell'intervallo da circa 14,2 a circa 16,0 ppg ( da circa 1,701 a circa 1,917 Kg/l ) contenenti bromuro di zinco e almeno un sale solubile scelto dal gruppo costituito di cloruro di calcio e bromuro di calcio.

Le soluzioni saline pesanti da usare nella presente invenzione contengono bromuro di zinco e almeno un sale solubile scelto dal gruppo costitui= to di cloruro di calcio e bromuro di calcio.

In una realizzazione dell'invenzione, la concentrazione di bromuro di zinco deve essere nell'intervallo da circa 16% a circa 20% in peso.

Preferibilmente la concentrazione di bromuro di zinco ? ? 18% e la concentrazione di cloruro di cal= ci? ??5(X-17)% dove X ? il % di bromuro di zinco.

In un*altra realizzazione dell?invenzione, la soluzione salina deve contenere pi? del 20% in peso di bromuro di zinco e una concentrazione di cloruro di calcio di almeno ( 2X-33 )% in peso, dove X ? il % di bromuro di zinco.

Le soluzioni saline preferite hanno una densit? nell'intervallo da circa 14,2 a circa 16,0 ppg ( da circa 1,701 a circa 1,917 Kg/l ),

Generalmente, le soluzioni saline pesanti vengono preparate mescolando insieme varie soluzio= ni saline standard disponibili in commercio, come segue: soluzioni saline di cloruro di calcio aven= ti una densit? nell'intervallo da circa 11,0 a cir= ca 11,6 ppg ( da circa 1,318 a circa 1,390 Kg/l ); soluzione salina di bromuro di calcio avente una densit? di 14,2 ppg ( 1,701 Kg/1 ); e una soluzio= ne di bromuro di calcio/bromuro di zinco avente una densit? di 19,2 ppg ( 2,300 Kg/l ) contenente circa 20% di bromuro di calcio e circa 57% di bro= muro di zinco. Cloruro di calcio solido e bromuro di calcio solido vengono anche usati insieme con queste soluzioni saline per preparare le soluaioni saline pesanti da usare nella presente invenzione? Tuttavia, si preferisce utilizzare soltanto solu= zioni liquide per formulare le soluzioni saline nella pratica della presente invenzione. Tabelle di miscelazione/preparazione di soluzioni saline standard sono disponibili da vari fabbricanti e fornitori di queste soluzioni saline reperibili in commercio.

I polimeri di HEC che sono utili come agen= ti per il controllo della perdita di fluido nella presente invenzione sono materiali solidi particel= lari che sono gomme solubili in acqua o dispersi= bili in acqua e che nella soluzione o dispersione in un mezzo acquoso aumentano la viscosit? del si= stema. I polimeri di HEC sono generalmente mate= riali non-ionici , solubili iri acqua,di elevato ren= dimento, prodotti per trattamento della cellulosa con idrossido di sodio seguito da reazione con os= sido di etilene. Ogni unit? di anidroglucosio nel= la molecola di cellulosa ha tre gruppi idrossilici reattivi. Il numero medio di molecole di, ossido di etilene che ? attaccato ad ogni unit? di anidro^ glucosio nella cellulosa viene detto molecole di sostituente combinato . Il numero medio di idrossi= li di ogni unit? di anidro-glucosio che ? reagito con l'ossido di etilene ? detto grado di sostitu? zione. In generale, ? preferibile usare polimeri di HEC aventi una sostituzione di moli maggiore di 1.

Generalmente, nell'aggiunta di polimeri idrofili in polvere secchi, come l'HEC, nell'acqua, le particelle di polimero subiscono un'idratazione che impedisce alla parte interna delle particelle di idratarsi facilmente, di solvatarsi o di disper= dersi in altro modo nel mezzo acquoso, Di conse= guenza, un'alta velocit?1di taglio, tempi lunghi di miscelazione e/o temperature elevate devono es= sere applicati allo scopo di ottenere un sistema omogeneo.

Noi abbiamo trovato che l'HEC e altri poli= meri idrofili possono essere attivati in modo tale che i polimeri renderanno viscose le soluzioni sa= line pesanti a temperature ambiente. Composizioni di HEC attivata, e metodi per attivare l'HEC vengo= no descritti nelle seguenti domande di brevetto co= pendenti elencate , menzionate qui per riferimento per tutti gli scopi ; SN 119.805 depositata 1*8 febbraio 1980, intitolata Dispersible Hydrophilic Polymer Compositions; e SN 146.286 depositata il 5 maggio 1980, intitolata Compositions and Method for Thickening Aqueous Brines. Metodi di attiva= zione di altri polimeri idrofili vengono descritti nella co-pendente domanda di brevetto SN 196.367 depositata il 14 ottobre I960, intitolata Disper= sible Hydropbilic Polymer Compositions, menzionata qui per riferimento per tutti gli scopi.

Composizioni di HEC attivata comprendono: 1) HEC, un agente solvaiante comprendente un liquido organico polare miscibile in acqua che, quando ? miscelato uniformemente con l?HEC nel rap= porto in peso di HEC all'agente solvatante di 1:2, produce una miscela con sostanzialmente nessun agen= te solvatante liquido libero, presente dopo essere rimasta in riposo per una settimana a temperatura ambiente in un contenitore sigillato, e un agente di diluizione comprendente un liquido organico che non ? un agente solvatante; e

2) HEC, un liquido acquoso, e un liquido organico polare solubile in acqua che quando ? mi= scelato uniformemente con l'HEC nel rapporto in pe= so di HEC al liquido organico polare di 1:2, pro= duce una miscela con liquido libero presente dopo essere rimasta in riposo per una settimana a tera= peratura ambiente in un contenitore sigillato. Pre= feribilmente il liquido acquoso ha un pH maggiore di 7,0.

Generalmente parlando, ? stato trovato che virtualmente qualsiasi composto organico che supe= ra la prova di solvatazione descritta sopra, fun= zioner?, in misura accettabile, come agente di sol= vatazione. Agenti di solvatazione non-limitanti ma preferiti comprendono: glicoli alifatici conte= nenti da 2 a 5 atomi di carbonio quali glicol eti= lenico, 1,2-propandiolo, 1,4-butandiolo, l,3-pen=-? tandiolo e simili; trioli alchileiiici contenenti da 2 a 6 atomi di carbonio quali glicerolo, 1,2,3--butan-triolo, 1,2,3-pentantriolo e simili; ammidi contenenti da 1 a 4 atomi di carbonio quali formam= mide, acetammide, dimetil formaramide, e simili; e le miscele dei vari composti suddetti.

L?agente di diluizione,in generale, sar? qualsiasi materiale o composto organico liquido che non sia un agente solvatante. In generale, gli agenti di diluizione sono liquidi che non rigon= fiano apprezzabilmente i polimeri di HEC, p. es. essi non producono miscele semisolide o viscose che non hanno alcun liquido libero presente dopo un periodo di solvatazione di tuia settimana descrit= to nella prova suddetta per la determinazione degli agenti solvatahti. Esempi non-limitanti di agenti di diluizione comprendono idrocarburi liquidi ali= fatici e aromatici contenenti da 5 a IO atomi di carbonio; kerosene, gasolio, isopropanolo, eteri di glicoli alchilenici, oli vegetali, ecc, Parti= colarmente preferiti sono liquidi organici solubi= li o miscibili in acqua pi? preferibilmente alca= noli aventi almeno 3 atomi di carbonio, eteri mono= alehilici del glicol etilenico, eteri monoalchili= ci del glicol dialchilenico, e simili. L?agente di diluizione manterr? la composizione polimerica allo stato liquido, versabile, ad una temperatura di circa 20? C. Si comprender?, tuttavia, che mi= nori quantit? di agente di diluizione possono es= sere usate se desiderato e che la quantit? finale di agente di diluizione usata dipender? dal tipo di taglio che ? valido a disperdere l?addensante. In generale h stato trovato che addensanti deside= rabili, che sono liquidi versabili, possono essere prodotti da composizioni contenenti da circa 10 a circa 25% in peso di polimero di HEC, da circa 2 a circa 70% in peso di agente di diluizione, e da circa 5 a circa 88% di agente di solvatazione.

HEC ? stata aggiunta alle soluzioni saline pesanti per aumentare la viscosit? della soluzio= U? salina in modo tale che venga ridotto l?ammon= tare della perdita di soluzione salina verso la formazione contattata dalla soluzione salina. Nor= malmente in assenza di particelle di concatenazio= ne, l'idrossietil cellulosa fornisce uno scarso controllo della perdita di fluido in quelle solu= zioni saline in cui l'HEC ? completamente idratata. Vedi per esempio la co-pendente domanda di brevetto SN 161.444 depositata il 20 giugno I960, intitolata Thickened Heavy Brines, menzionata qui per ri= ferimento.

Noi abbiamo trovato, come descritto nella co-pendente domanda di brevetto SH 161.444 depositata il 20 giugno 1980,che se la concentrazione di bromuro di zinco ? inferiore a circa il 20% in pe= so, l'HEC non gelificher? o render? viscosa effi= cacemente la soluzione salina. Veramente, noi ab= biamo trovato che mentre ? possibile rendere visco= sa una soluzione salina non contenente affatto bro= muro di zinco o una soluzione salina contenente un'alta concentrazione di bromuro di zinco, con HEC, se le due soluzioni addensate vengono misce= late per produrre una soluzione contenente bromu= ro di zinco con concentrazione inferiore a circa il 20% in peso, la viscosit? della soluzione sali= na miscelata sar? essenziaraente la stessa come se non fosse affatto presente l'HEC.

Come qui indicato, ? una caratteristica della presente invenzione che l'HEC funzioni come un eccellente additivo di controllo della perdita di fluido in certe soluzioni saline pesanti in cui l'HEC ? un viscosizzante molto poco efficiente.

Le soluzioni saline della presente invenzione con= tenenti HEC sono torbide o opache in confronto al= le soluzioni saline trasparenti ottenute quando l'HEC ? completamente o quasi completamente idra--tata. ?pparentemnete l?HEC non ? completamente so= lubilizzata in queste soluzioni saline e cosi al= meno una parte dell'HEC ? disponibile ad agire co= me un agente di concatenazione per diminuire la perdita di fluido di queste soluzioni saline.

Nella pratica di questa invenzione si pre= ferisce che l'HEC sia attivata in modo tale che l'HEC si idrater? in queste soluzioni saline pesanti a temperatura ambiente.

Bisogna soltanto che la concentrazione di HEC sia sufficiente a ridurre la perdita di fluido della soluzione salina. Preferibilmente, la con=* centrazione di HEC sar? da circa 0,25 a circa 5,0 ppb ( da circa 0,713a circa 14?26 g/l ), pi? pre= feribilmente da circa 0,25 a circa 3,0 ppb ( da circa 0,713 a circa 8,56 g/l ).

E* un'altra realizzazione della presente invenzione il fornire un metodo per la diminuzio= ne della perdita di fluido di soluzioni saline pe= santi contenenti bromuro di zinco e almeno un sale solubile scelto dal gruppo costituito di cloruro di calcio e bromuro di calcio, che comprende la formulazione di soluzioni saline in modo da contene= re da circa 16% a circa 20% in peso di bromuro di zinco e la miscelazione con la soluzione salina di una quantit? di HEC che riduca la perdita di flui= do, come descritto precedentemente.

Ancora un'altra realizzazione della presente invenzione fornisce un metodo per la diminuzione della perdita di fluido di soluzioni saline pesanti contenenti bromuro di zinco, cloruro di calcio, e bromuro di calcio, che comprende la formulazione di soluzioni saline in modo da contenere pi? del 20% di bromuro di zinco e una concentrazione di. cloruro di calcio di almeno (2X-33)% ih peso, dove -X ? il % di bromuro di zinco,e la miscelazione corla soluzione salina di una quantit? di HEC che ri= duca la perdita di fluido, come descritto preceden= temente.

- Par-illustrare pi? completamente l?inven= zione, vengono presentati i seguenti esempi nonlimitanti.

Esempi dell'invenzione Soluzioni saline pesanti aventi le compo= sizioni elencate in Tabella 1 furono preparate mi= scelando insieme le quantit? indicate dei seguenti materiali: una soluzione di bromuro di calcio/ bromuro di zinoo con densit? 19,2 ppg (2*300 Kg/l) contenente 20% di bromuro di calcio e 57% di bro= muro di zinco; una soluzione di bromuro di calcio con densit? 14,2 ppg (1,701 Kg/l) contenente 53% di bromuro di calcio; una soluzione di cloruro d? calcio con densit? 11,6 ppg (1,390 Kg/l) contenen= te 37,6% di cloruro di calcio; e palline di cloru= ro di calcio contenenti cloruro di calcio al 95%. Dopo raffreddamento a temperatura ambiente, vi fu= rono aggiunte: o 3 ppb (8,56 g/1) di idrossietil cellulosa NATROSOL 250 HHR; oppure 3 ppb (8,56 g/1) di NATROSOL 250 HHR attivato (p. es. ,15 ppb (42,80 g/1) di una composizione contenente 20% di HEC, 25% di glicerina, 54,6% di isopropanolo, e 0,4% di CAB-O-SIL M5). Successivamente le solu= zioni saline pesanti furono rullate per 16 ore a temperatura ambiente e si determinarono la reolo= gi? e il filtrato API RP 13B. Le soluzioni saline pesanti furono poi rullate per 16 ore a 150? F (65? C), raffreddate a temperatura ambiente e di nuovo si determinarono i valori API RP 13B. I dati ottenuti sono riportati in Tabella 2.

I dati indicano che soluzioni saline pesan= ti contenenti HEC possono essere formulate per pre= sentare un bassissimo filtrato API purch? il % di bromuro di zinco nella soluzione salina sia nello intervallo da circa 16% a circa 20% in peso, 0 il % di bromuro di zinco sia superiore al 20% e il % di cloruro di calcio sia superiore a ( 2X-33 ) % dove X e il % di bromuro di zinco nella soluzione sali= na. Preferibilmente, il % di bromuro di zinco ? nell?intervallo da circa il 18 % a circa il 20 % e il % di cloruro di calcio ? inferiore a circa 5(X-17)%. In questo intervallo preferito l'HEC si solubilizza in quantit?-tale che alla soluzio= ne salina pesante viene impartita una apprezzabile viscosit?. I dati inoltre indicano che ? preferi= bile omettere del tutto il cloruro di calcio soli= do dalla soluzione salina pesante.

Claims

RIVENDICAZIONI

1, una soluzione salina pesante contenente bromuro di zinco e almeno un sale solubile scelto dal gruppo costituito di cloruro di calcio e bromuro di calcio, e una quantit? di idrossietil cellulosa per la riduzione della perdita di fluido, in cui detta soluzione salina contiene da circa 16% a circa 20% in peso di bromuro di zinco.

2, La soluzione salina della Rivendicazione 1 avente una densit? nell'intervallo da circa 14,2 a circa 16,0 libbre per gallone (da circa 1,701 a circa 1 ,917 Kg/1).

3, La soluzione salina della Rivendicazione 2 in cui la concentrazione di idrossietil cellulosa ? da circa 0,25 a circa 5 ,0 libbre per barile da 42 galloni (da circa 0,713 a circa 14,26 g/l).

4 La soluzione salina della Rivendicazio= ne 2 in cui la concentrazione di idrossietil cel= luiosa ? da circa 0,25 a circa 3,0 libbre per bari= le da 42 galloni ( da circa 0,713 a circa 8,56 g/l ).

5. La soluzione salina della Rivendica^ zione 1, 2, 3 o 4 in cui detta idrossietil cellu= Iosa ? stata attivata in modo tale che detta idros= sietil cellulosa si idrater? in tale soluzione sa= lina a temperature ambiente.

6. Una soluzione salina pesante contenen= te bromuro di zinco, cloruro di calcio, e bromuro di calcio, e una quantit? di idrossietil cellulosa per la riduzione della perdita di fluido, in cui detta soluzione salina contiene pi? di circa il 20% in peso di bromuro di zinco e una concentrazione di cloruro di calcio di almeno ( 2X-33 )% in peso dove X ? il % in peso di bromuro di zinco in detta soluzione salina.

7. La soluzione salina della Rivendica= zione 6 avente una densit? nell?intervallo da cir=s ca 14,2 a circa 16,0 libbre per gallone ( da circa 1,701 a circa 1,917 Kg/l ).

8. La soluzione salina della Rivendica^ zione 7 in cui la concentrazione di idrossietil cellulosa ? da circa 0,25 a circa 5,0 libbre per barile da 42 galloni ( da circa 0,713 a circa 14,26

g/1 )?

9. La soluzione salina della Rivendicazio= ne 7 in cui la concentrazione di idrossietil cellu= Iosa ? da circa 0,25 a circa 3.,0 libbre per barile da 42 galloni ( da circa 0,713 a circa 8,56 g/l ).

10. La soluzione salina della Rivendica= zione 6, 7, 8, o 9 in cui detta idrossietil cellu= Iosa ? stata attivata in modo tale che detta idros= sietil cellulosa si idrater? in tale soluzione sa= lina a temperature ambiente.

11. Un metodo per la diminuzione della per= dita di fluido di soluzioni saline pesanti conte= nenti bromuro di zinco e almeno un sale solubile scelto dal gruppo costituito di cloruro di calcio e bromuro di calcio, che comprende l?aggiustamento della concentrazione di bromuro di zinco in detta soluzione salina nell'intervallo da circa 16% a circa 20% in peso, e la miscelazione con detta so= luzione salina di una quantit? di idrossietil cel= lulosa per la riduzione della perdita di fluido.

12* Il metodo della Rivendicazione 11 in cui detta soluzione salina ha una densit?'nello intervallo da circa 14,2 a circa 16,0 libbre per ?gallone"( da circa 1,701 a circa 1,917 Kg/l ).13. Il metodo della Rivendicazione 12 in cui la concentrazione di idrossietil cellulosa ? da circa 0,25 a circa 5,0 libbre per barile da 42 galloni ( da circa 0,713 a circa 14,26 g/1 ).

14. Il metodo della Rivendicazione 12 in cui la concentrazione di idrossietil cellulosa ? da circa 0,25 a circa 3,0 libbre per barile da 42 galloni ( da circa 0,713 a circa 8,56 g/l ).

15. Il metodo della Rivendicazione 11,12, 13, o 14 in cui detta idrossietil cellulosa ? sta--ta attivata in modo tale che detta idrossietil cel= lulosa si idrater? in tale soluzione salina a tem= perature ambiente,

16. Un metodo per ridurre la perdita di fluido di soluzioni saline pesanti contenenti bro= muro di zinco, cloruro di calcio, e bromuro di cal= ci?, che comprende l?aggiustamnto della concentra^ zione di bromuro di zinco in detta soluzione salina ad un valore superiore al 20% in peso, l'aggiusta= mento della concentrazione di cloruro di calcio in detta soluzione salina ad almeno (.2X-33 )% in peso, dove X ? il % in peso di bromuro di zinco, e la miscelazione con detta soluzione salina di una quantit? di idrossietil cellulosa per la ridu= zione della perdita di fluido.

17. Il metodo della Rivendicazione 16 in cui detta soluzione salina ha una densit? nell?in? tervallo da circa 14,2 a circa 16,0 libbre per gal= Ione ( da circa 1,701 a circa 1,917 Kg/l ?).

18. Il metodo della Rivendicazione 17 in cui la concentrazione di idrossietil cellulosa ? da circa 0,25 a circa 5,0 libbre per barile da 42 galloni ( da circa 0,713 a circa 14,26 g/l ).

19. Il metodo della Rivendicazione 17 in cui la concentrazione di idrossietil cellulosa ? da circa 0,25 a circa 3,0 libbre per barile da 42 galloni ( da circa 0,713 a circa 8,56 g/'l ).

20. Il metodo della Rivendicazione 16, 17, 18, o 19 in cui detta idrossietil cellulosa ? sta? ta attivata in modo.tale che detta idrossietil cel= lulosa si idrater? in tale soluzione salina a temperature ambiente.