BR0311487B1 - Fluido aquoso de perfuração, e, método para perfurar um furo de poço através de uma formação subterrânea. - Google Patents

Description

"FLUIDO AQUOSO DE PERFURAÇÃO, E, MÉTODO PARA PERFURAR

UM FURO DE POÇO ATRAVÉS DE UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA" CAMPO TÉCNICO

Esta invenção diz respeito a fluidos aquosos para perfuração contendo polímeros aniônicos. Mais particularmente, esta invenção está relacionada a um método para aumentar a viscosidade dos fluidos aquosos para perfuração usando polímeros de dispersão aniônicos, a fluidos aquosos para perfuração contendo polímeros de dispersão aniônicos, e ao uso dos fluidos para perfuração para perfurar um furo de poço através de uma formação subterrânea.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Na perfuração de poços para recuperação de petróleo, gás e água, de formações subterrâneas, um fluido de perfuração ou uma lama de perfuração é bombeado(a) para baixo através de um tubo de perfuração oco, através da face da broca de perfuração e para cima através do furo da perfuração. A lama de perfuração serve para resfriar e lubrificar a broca de perfuração, para levar os cortes da perfuração para a superfície e para selar os lados do poço evitando a perda de água e de fluido de perfuração para dentro da formação que envolve o furo da perfuração. A lama de perfuração precisa possuir ambos, uma viscosidade apropriada e algum grau de gelificação, para conduzir os sólidos provenientes da perfuração até a superfície, por sobre uma tela para remover os pedaços grandes e remover areias cm uma bacia de decantação.

Com a finalidade de ser obtida uma viscosidade apropriada, diversos agentes poliméricos formadores de viscosidade podem ser adicionados ao fluido de perfuração. Os polímeros atuam no sentido de aumentar a viscosidade do fluido de perfuração, formando deste modo uma barreira entre as formações de rocha e o veio do material que está sendo recuperado. Os polímeros auxiliam também no aumento da propriedade escorregadia do fluido de perfuração e do minério perfurado e ainda para a lubrificação do lodo de rejeito. Os polímeros são úteis também na separação da água, do óleo e dos sólidos de rejeito após o fluido de perfuração ser recuperado do poço.

Os formadores de viscosidade poliméricos usados até o presente momento incluem polímeros em látex, onde os sólidos de polímero são dispersados em um solvente hidrocarboneto e estabilizados com tensoativos, polímeros secos e polímeros em solução.

As desvantagens associadas com os polímeros em látex incluem a agressividade ao meio ambiente dos hidrocarbonetos e dos tensoativos no caso de derramamentos ou descargas em uma plataforma terrestre ou oceânica, e o potencial de perigo de incêndio associado ao solvente hidrocarboneto. Além disso, a legislação ambiental em determinados países proíbe a injeção de polímeros contendo óleo em formações subterrâneas abaixo de uma profundidade especificada. Os polímeros em látex precisam ser também invertidos antes do seu uso e a emulsão óleo em água quebrada, o que envolve o uso de tensoativos adicionais.

Os polímeros secos são usados de modo convencional nas operações de perfuração devido à elevada concentração de polímero disponível nesta forma se comparado com os polímeros em látex ou em solução. No entanto, os polímeros secos são tipicamente muito difíceis de dissolver, requerendo um consumo significativo de energia e de água para assegurar uma adequada transformação do polímero seco em uma forma diluída ativa. Além disso, por causa da dificuldade associada à dissolução do polímero seco, somente soluções muito diluídas, tipicamente abaixo de 0,5 por cento de polímero produto, são preparadas, aumentando deste modo significativamente a necessidade de uso de água. Em locais remotos de perfuração, tanto a energia como a água são freqüentemente escassas e requerem um significativo aporte financeiro para que sejam asseguradas. Em conseqüência, existe uma contínua necessidade para o desenvolvimento de modificadores de viscosidade não agressivos do ponto de vista ambiental, seguros e econômicos, para fluidos de perfuração.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em um aspecto, esta invenção é um método para aumentar a viscosidade de um fluido aquoso de perfuração usado na perfuração de poços através de formações subterrâneas e que compreende adicionar ao fluido de perfuração uma efetiva quantidade, para aumento da viscosidade, de um ou mais polímeros em dispersão aniônicos, onde os polímeros em dispersão aniônicos são compostos de cerca de 2 a cerca de 98 por cento em moles de um ou mais monômeros aniônicos e de cerca de 98 a cerca de 2 por cento em moles de um ou mais monômeros não-iônicos, e onde o polímero em dispersão aniônico possui uma RSV de cerca de 10 a cerca de 50 dl/g.

Em outro aspecto, esta invenção é um fluido aquoso de perfuração usado na perfuração de poços através de formações subterrâneas, que possui um pH entre cerca de 7 e cerca de 12 e uma viscosidade de cerca de 20 a cerca de 80 seg (cone Marsch) e que é preparado pela mistura de água, salmoura ou água do mar com cerca de 0,009 kg/barril a cerca de 1,13 kg/barril, com base nos ativos do polímero, de um ou mais polímeros em dispersão aniônicos, onde os polímeros em dispersão aniônicos são compostos de cerca de 2 a cerca de 98 por cento em moles de um ou mais monômeros aniônicos e de cerca de 98 a cerca de 2 por cento em moles de um ou mais monômeros não iônicos, e onde os polímeros em dispersão aniônicos possuem uma RSV de cerca de 10 a cerca de 50 dl/g.

Em outro aspecto, esta invenção é um método para perfuração de um poço através de uma formação subterrânea que compreende circular através do furo do poço um fluido de perfuração aquoso eu possui um pH entre cerca de 7 e cerca de 12 e uma viscosidade de cerca de 20 a cerca de 80 seg (cone Marsch) e que é preparado pela mistura de água, salmoura ou água do mar com cerca de 0,009 kg/barril a cerca de 1,13 kg/barril, com base nos ativos do polímero, de um ou mais polímeros em dispersão aniônicos, onde os polímeros em dispersão aniônicos são compostos de cerca de 2 a cerca de 98 por cento em moles de um ou mais monômeros aniônicos e de cerca de 98 a cerca de 2 por cento em moles de um ou mais monômeros não iônicos, e onde os polímeros em dispersão aniônicos possuem uma RSV de cerca de 10 a cerca de 50 dl/g. O fluido de perfuração desta invenção é preparado usando composições de polímero à base de água não contendo nem solventes orgânicos nem tensoativos, resultando deste modo em um sistema de tratamento que objetiva preocupações com o meio ambiente, de segurança, manuseio e econômicas das indústrias que utilizam esses processos de perfuração.

Os fluidos para perfuração preparados usando o polímero em dispersão aniônico desta invenção não floculam a bentonita nas lamas de perfuração contendo bentonita e possuem, portanto, uma vida útil significativamente aumentada se comparados com os fluidos para perfuração contendo bentonita preparados de polímeros secos de composição similar.

Além disso, quando o polímero em dispersão aniônico desta invenção é usado para preparar lamas de perfuração contendo bentonita, menos bentonita é requerida para a preparação de uma lama de perfuração que possui as mesmas características de elevação que uma composição correspondente preparada usando polímeros secos, resultando em uma vida útil aumentada para a broca de perfuração. Isto permite que o usuário final realize uma economia de custo em relação à bentonita, bem como a custos associados com uma reposição menos freqüente das brocas de perfuração.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Definição dos Termos “Polímero em dispersão aniônico” significa um polímero aniônico solúvel em água dispersado em uma fase aquosa contínua contendo um ou mais sais inorgânicos. Os exemplos representativos de polimerização em dispersão de monômeros aniônicos solúveis em água em uma fase aquosa contínua podem ser encontrados nas Patentes U.S. 5.605.970; 5.837.776; 5.985.992 e 6.265.477 e no Pedido PCT Número US 01/10867, incorporados aqui como referência.

Os polímeros em dispersão são preparados combinando água, um ou mais sais inorgânicos, um ou mais monômeros aniônicos e não-iônicos solúveis em água, quaisquer aditivos de polimerização tais como quelantes, tampões de pH ou agentes de transferência de cadeia, e um polímero estabilizante solúvel em água. Além disso, um processamento adicional, agentes modificadores de estrutura e/ou estabilizantes podem ser adicionados à mistura. Toda ou uma parte desta mistura é carregada a um reator equipado com um misturador, termopar, tubo para purga com nitrogênio, e condensador de água. A solução é misturada vigorosamente, aquecida até a temperatura desejada, sendo então adicionado um iniciador solúvel em água. A solução é purgada com nitrogênio enquanto são mantidas a temperatura e a agitação durante várias horas. Durante o curso da reação, uma fase descontínua contendo o polímero solúvel em água se forma. Uma parte da mistura de reação contendo qualquer combinação de materiais de partida pode ser adicionada de uma maneira em semi-batelada durante o curso da polimerização para melhorar o processamento ou para afetar a composição do polímero ou o peso molecular. Após decorrido este tempo, os produtos são resfriados até a temperatura ambiente e quaisquer aditivos pós-polimerização são carregados ao reator. As dispersões contínuas em água, de polímeros solúveis em água, são líquidos de escoamento livre com as viscosidades do produto de cerca de 50 a cerca de 10.000 centipoise (cP), conforme medição em baixo cisalhamento.

Os sais inorgânicos apropriados para preparação do polímero em dispersão aniônico incluem sulfatos, fosfatos, cloretos, fluoretos, citratos, acetatos, tartaratos, hidrogeno fosfatos inorgânicos ou orgânicos, ou uma mistura dos mesmos. Os sais preferidos incluem sulfato de amônio, sulfato de sódio, sulfato de magnésio, sulfato de alumínio, hidrogênio fosfato de amônio, hidrogênio fosfato de sódio, hidrogênio fosfato de potássio, cloreto de sódio e cloreto de amônio. Os sais são usados na solução aquosa possuindo tipicamente uma concentração combinada total de 15 por cento em peso ou acima na mistura de produtos.

Sais catiônicos adicionais podem ser usados sozinhos ou em combinação com os sais inorgânicos acima para preparação de polímeros em dispersão aniônicos. Os sais catiônicos preferidos incluem halogenetos de tetralquilamônio possuindo de 4 a 22 átomos de carbono, halogenetos de tetralquilamônio substituídos possuindo de 4 a 22 átomos de carbono, halogenetos de aril trialquilamônio possuindo de 9 a 22 átomos de carbono, e halogenetos de aril trialquilamônio substituídos possuindo de 9 a 22 átomos de carbono. Os sais catiônicos preferidos representativos incluem cloreto de cetilpiridínio, cloreto de cetilmetilamônio e cloreto de benziltrietilamônio.

Os estabilizantes usados para preparação de polímeros em dispersão aniônicos incluem tipicamente polímeros solúveis em água carregados anionicamente possuindo um peso molecular de cerca de 10.000 a cerca de 10.000.000, sendo de preferência de cerca de 1.000.000 a cerca de 3.000.000. O polímero estabilizante precisa ser solúvel ou ligeiramente solúvel na solução de sal, e precisa ser solúvel em água. O estabilizante é usado em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 20 % em peso, com base no peso total do polímero em dispersão.

Os estabilizantes aniônicos representativos incluem, mas não se limitam a, ácido poliacrílico, ácido poli(met)acrílico, poli(ácido 2- acrilamido-2-metil-l-propanosulfônico), copolímeros de ácido 2-acrilamido- 2-metil-l-propanosulfônico e um co-monômero aniônico selecionado de ácido acrílico e ácido metacrílico, polímeros de um ou mais monômeros aniônicos e um ou mais monômeros não-iônicos, e sais de sódio dos estabilizantes aniônicos acima mencionados.

Componentes estabilizantes ou dispersantes não-iônicos podem ser usados também sozinhos ou em combinação com os estabilizantes aniônicos descritos aqui para a preparação de polímeros em dispersão aniônicos. Os componentes não-iônicos representativos incluem, mas não se limitam a, polivinil álcool, polivinil pirrolidona, polietileno glicol, polipropileno glicol, óxido de polietileno, polietileno, amido solúvel, epicloridrina/dimetilamina, poli(N-vinil piridina), e similares.

Componentes estabilizantes ou dispersantes catiônicos podem ser usados também sozinhos ou em combinação com os estabilizantes aniônicos ou não-iônicos descritos aqui para a preparação de polímeros em dispersão aniônicos. Os estabilizantes catiônicos apropriados incluem, mas não se limitam a, poli(dialildimetilamônio cloreto), poli(sal quaternário de dimetilaminoacrilato metil cloreto), copolímero de acrilamida/sal quaternário de dimetilaminoetil acrilato benzil cloreto e copolímero dialildimetilamônio cloreto/sal quaternário de dimetilaminoetil acrilato benzil cloreto.

Um álcool multifuncional tal como glicerina ou etileno glicol pode ser incluído também no sistema de polimerização. A formação de partículas finas é levada a efeito suavemente na presença desses álcoois. A reação de polimerização é iniciada por quaisquer meios que venham a resultar na geração de um radical livre apropriado. A iniciação pode ser induzida através do uso de qualquer número de sistemas convencionais incluindo sistemas de iniciação acoplados térmicos, fotoquímicos ou redox.

Os radicais derivados termicamente, nos quais as espécies de radical resultam de dissociação homolítica térmica de um composto azo, peróxido, hidroperóxido e peréster, solúvel em água, são os preferidos. Os iniciadores especialmente preferidos são compostos azo incluindo 2,2’-azobis(2- amidinopropano) dihidrocloreto e 2,2’-azobis(N,N’-dimetilenoisobutilamina) hidrocloreto, e similares.

Um polímero semente pode ser adicionado à mistura de reação antes do início da polimerização dos monômeros, com a finalidade de facilitar uma dispersão fina das partículas. O polímero semente é um polímero solúvel em água, insolúvel na solução aquosa do sal aniônico polivalente. A composição do monômero do polímero semente não necessita ser idêntica a aquela do polímero solúvel em água formado durante a polimerização. O polímero semente é de preferência um polímero preparado pelo processo de polímero em dispersão aqui descrito.

Uma vez que os polímeros em dispersão não contêm tensoativos ou óleo, os polímeros em dispersão são não agressivos do ponto de vista ambiental. Mais ainda, a ausência de óleo nos polímeros em dispersão equiparam a polímeros tais que possuem um conteúdo praticamente zero de orgânicos voláteis (VOC), e dramaticamente reduzidas demanda biológica de oxigênio (BOD), demanda de oxigênio a carbono (COD) e carbono orgânico total (COD) comparado a polímeros em emulsão inversa convencionais. Esta é uma outra vantagem do ponto de vista ambiental desses polímeros. “Monômero aniônico” significa um monômero conforme definido aqui que possui uma carga líquida negativa. Os monômeros aniônicos representativos incluem ácido (met)acrílico e seus sais, incluindo, mas não limitado a, ácido acrílico, acrilato de sódio, acrilato de amônio, ácido metacrílico, metacrilato de sódio e metacrilato de amônio; ácido 2-acrilamido- 2-metilpropanosulfônico (AMPS) e seu sal de sódio; ácido vinil sulfônico e seus sais incluindo vinil sulfonato de sódio; ácido estireno sulfônico e seus sais; ácido malêico e seus sais, incluindo, mas não limitado ao sal de sódio e o sal de amônio; sulfopropil acrilato ou metacrilato ou outras formas solúveis em água destes ou de outros ácidos polimerizáveis carboxílicos ou sulfônicos; sulfometilada acrilamida; alil sulfonato; ácido itacônico, ácido acrilamidometilbutanóico; ácido fumárico; ácido vinilfosfônico, ácido alilfosfônico, fosfonometilada acrilamida, e similares. r “Acido (met)acrílico” significa ácido acrílico ou ácido metacrílico ou um sal dos mesmos. “(Met)acrilamida” significa acrilamida ou metacrilamida. “Monômero” significa um composto alílico, vinílico ou acrílico polimerizável. O monômero pode ser aniônico, catiônico ou não- iônico. Os monômeros de vinil são os preferidos, e os monômeros acrílicos são os mais preferidos. “Monômero não-iônico” significa um monômero conforme aqui definido que é eletricamente neutro. Monômeros solúveis em água, não- iônicos, representativos incluem acrilamida, metacrilamida, N- metilacrilamida, A^iV-dimetilacrilamida, Α,Α-dietilacrilamida, N- isopropilacrilamida, V-vinilformamida, A-vinilmetilacetamida, dimetilhidroxipropil (met)acrilato, hidroxietil metacrilato, hidroxietil acrilato, hidroxipropil acrilato, hidroxipropil metacrilato, A-t-butilacrilamida, N- metilolacrilamida, vinil acetato, acrilonitrila, 2-etilhexil acrilato e similares. “RSV” significa Viscosidade Específica Reduzida (“Reduced Specific Viscosity”). Dentro de uma série de homólogos de polímeros que são substancialmente lineares e bem solvatados, as medições de “viscosidade específica reduzida (RSV)” para soluções diluídas de polímero são uma indicação do comprimento da cadeia e do peso molecular médio do polímero, de acordo com Paul J. Floty, em “Principies of Polymer Chemistry”, Comell University Press, Ithaca, NY, © 1953, Capítulo VII, “Determination of Molecular Weights”, pgs. 266-316. A RSV é medida em uma concentração e uma temperatura determinadas e calculada como se segue: RSV = Κη/ϊΙοΜ c η = viscosidade da solução do polímero η0 = viscosidade do solvente na mesma temperatura c = concentração do polímero na solução As unidades da concentração “c” são (gramas/100 ml, ou seja, g/decilitro). Assim sendo, as unidades da RSV são dl/g. Neste pedido de patente, uma solução de nitrato de sódio 1,0 molar é usada para medir a RSV. A concentração do polímero neste solvente é medida como cerca de 0,045 g/dl. A RSV é medida a 30° C. As viscosidades η e η0 são medidas utilizando um viscosímetro de diluição semimicro Cannon Ubbelohde, tamanho 75. O viscosímetro é montado em uma posição perfeitamente vertical em um banho de temperatura constante ajustada para 30 ± 0,02° C. O erro inerente no cálculo da RSV é cerca de 2 dl/g. Quando dois polímeros homólogos dentro de uma série possuem RSV’s similares, isto é uma indicação de que eles possuem pesos moleculares similares.

Formas de Realização Preferidas As dispersões típicas de polímeros aniônicos desta invenção possuem RSV’s de cerca de 10 a cerca de 50 e podem conter de cerca de 10 a cerca de 35 por cento de ativos de polímero.

Os polímeros aniônicos desta invenção possuem um peso molecular de pelo menos cerca de 100.000, onde o limite superior do peso molecular é limitado somente pela solubilidade do polímero no fluido de perfuração. Os polímeros aniônicos preferidos possuem um peso molecular de pelo menos um milhão e os polímeros mais preferidos possuem um peso molecular de pelo menos cinco milhões.

Em um aspecto preferido desta invenção, o polímero em dispersão aniônico é composto de um ou mais monômeros aniônicos e um ou mais monômeros não-iônicos são selecionados do grupo que consiste de acrilamida e metacrilamida.

Em outro aspecto preferido, os monômeros aniônicos são selecionados do grupo que consiste de ácido acrílico, ácido metacrílico e ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico, e os sais dos mesmos.

Em outro aspecto preferido, o polímero em dispersão é um copolímero de acrilamida/ácido acrílico.

Em outro aspecto preferido, o polímero em dispersão é composto de cerca de 2 a cerca de 50 por cento em moles de ácido acrílico.

Um fluido de perfuração de acordo com esta invenção é composto tipicamente de água doce, salmoura ou água do mar, e de cerca de 0,009 kg/barril a cerca de 1,13 kg/barril, sendo de preferência de cerca de 0,054 kg/barril a cerca de 0,227 kg/barril, com base nos ativos do polímero, do polímero em dispersão aniônico. O fluido aquoso de perfuração contém, de preferência, até 10 por cento em peso, sendo de preferência até 5 por cento e mais preferivelmente 4-5 por cento em peso de argila.

As argilas preferidas incluem argilas smectita tais como as montmorrilonitas (bentonita), bem como os tipos de camadas misturadas, atapulgita e sepiolita.

No entanto, é de conhecimento que a adição de polímeros acrilamida/ácido acrílico a lamas de perfuração contendo bentonita pode resultar em uma elevação inicial na viscosidade, seguido por uma subsequente queda na viscosidade quando um polímero adicional é adicionado, como resultado da floculação da bentonita e das argilas naturais presentes na formação. Essa floculação pode resultar em um aumento na resistência do gel do fluido até um ponto que não permite uma decantação própria do material de corte da broca, reduzindo deste modo a vida útil efetiva do fluido de perfuração. Este aumento na resistência do gel tem sido compensado até um certo ponto pela adição de agentes de afmamento adicionais tais como cáusticos e quebracho e lignosulfatos complexos.

Foi verificado que os fluidos de perfuração contendo bentonita preparados usando polímeros em dispersão aniônicos, não floculam a bentonita e portanto possuem uma vida útil significativamente aumentada, se comparado com fluidos de perfuração contendo bentonita preparados de polímeros secos de composição similar, requerendo ao mesmo tempo níveis reduzidos de agentes de afinamento e similares.

Foi verificado também que o uso de polímeros em dispersão aniônicos permite a preparação de fluidos para perfuração que requerem menos bentonita que a requerida para produzir um fluido de perfuração que possui as mesmas características de elevação que a composição correspondente preparada usando polímeros secos. A redução da quantidade de sólidos, tal como a bentonita, na lama para perfuração, resulta em uma vida aumentada para a broca de perfuração, o que por sua vez resulta em economia no custo das brocas e economia adicional em mão-de-obra para substituir as brocas, uma vez ser desnecessário substituir as brocas com tanta frequência. A redução da quantidade de bentonita no fluido de perfuração resulta também em uma economia adicional.

Os fluidos para perfuração desta invenção possuem um pH entre cerca de 7 e cerca de 12, sendo de preferência entre cerca de 8,5 e cerca de 10, e uma viscosidade de cerca de 20 a cerca de 80 seg, de preferência de cerca de 40 a cerca de 50 seg (cone Marsch). O fluido aquoso de perfuração pode conter outros aditivos convencionais, incluindo eletrólitos, agentes para ajuste de pH, lubrificantes, bactericidas, quebradores, agentes para controle de ferro, agentes espumantes tais como tensoativos, gases ou gases liquefeitos, material de sustentação, afinadores, formadores de viscosidade tais como amido, amido modificado, goma xantana, hidroxietil celulose polímero, e similares, agentes formadores de peso tais como barita e hematita, e sais inorgânicos que auxiliam na inibição de xisto, incluindo cloreto de sódio, cloreto de potássio, cloreto de cálcio, carbonato de potássio, acetato de sódio, sulfato de cálcio e similares. O fluido de perfuração é preparado pela mistura do polímero em dispersão aniônico e quaisquer aditivos para fluido de perfuração convencionais adicionais, em água doce, salmoura ou água do mar. O polímero em dispersão aniônico pode ser adicionado diretamente ao fluido de perfuração, ou é de preferência diluído com água doce, salmoura ou água do mar até uma concentração de cerca de 0,009 kg/baml a cerca de 1,13 kg/barril, sendo de preferência de cerca de 0,054 kg/baml a cerca de· 0,227 kg/barril, com base nos ativos do polímero, antes de misturar com o fluido de perfuração. Por causa da facilidade de manuseio e da rápida dissolução do polímero, se comparado a um polímero seco produto, a preparação é levada a efeito rapidamente, reduzindo os custos de equipamento e mão-de-obra associados com a preparação do fluido de perfuração. A rápida dissolução do polímero em dispersão aniônico facilita também alterações em incrementos na viscosidade do fluido de perfuração, as quais podem ser requeridas pela natureza de uma operação de perfuração em particular. O uso dos polímeros em dispersão aniônicos descritos aqui permite também uma substancial redução no consumo de água, se comparado com o uso dos produtos de polímero aniônico seco, permitindo a preparação de fluidos para perfuração que possuem uma concentração de polímero de até 1,134 kg/baml, com base nos sólidos de polímero, enquanto é ainda proporcionado um produto facilmente manuseável. O fluido aquoso de perfuração descrito aqui pode ser usado em qualquer processo de perfuração convencional da mesma maneira que os fluidos aquosos para perfuração conhecidos. Por exemplo, em uma típica operação de perfuração, os fluidos de perfuração são bombeados para baixo por dentro da coluna de perfuração, através de bocais na broca no fundo do poço, e de volta para cima pelo espaço anular formado pelo furo ou pelo revestimento e a coluna de perfuração, até a superfície. Uma vez alcançada a superfície, o fluido de perfuração é passado através de uma série de peneiras vibratórias, tanques de decantação, hidrociclones e centrífugas para remover rejeitos da formação trazidos à superfície. Ele é em seguida tratado com aditivos para obter o conjunto desejado de propriedades; é bombeado de volta para o poço, sendo o ciclo repetido. O fluido de perfuração pode ser formulado antes da real perfuração ou, de modo alternativo, o polímero em dispersão aniônico pode ser adicionado ao fluido de perfuração de um poço que se acha em progresso, pela injeção no sistema de circulação de lama, em qualquer dos um ou mais diversos pontos, incluindo, por exemplo, a sucção da bomba de lama, a tremonha, o poço de sucção da lama, a linha de retomo (antes do sistema de remoção dos sólidos da perfuração), no tubo de perfuração, e similares. O fluido de perfuração deverá ser monitorado por meio de amostragem e análise regulares para manter uma concentração adequada do polímero. O precedente poderá ser melhor entendido tendo como referência os exemplos a seguir, os quais são apresentados com a finalidade de ilustração, e que não pretendem limitar o escopo desta invenção.

Exemplo 1 Um polímero em dispersão com 70/30 por cento em moles de acrilamida/acrílico, a 22,7 % de sólidos de polímero, é sintetizado da seguinte maneira.

Um frasco de reação de 1500 cm3 é adaptado com um agitador mecânico, um termopar, um condensador, tubo para purga com nitrogênio, uma passagem para adição e uma fita de aquecimento. A este frasco de reação é adicionada uma solução preparada pela combinação de 356,6 g de água deionizada, 64 g de sulfato de sódio, 84 g de sulfato de amônio, 2,8 g de formiato de sódio, 85,0 g de uma solução aquosa a 16 % de um polímero estabilizante aniônico (disponível da Ondeo Nalco Company, Naperville, IL), 329,6 g de uma solução aquosa a 48,4 % de acrilamida (disponível da Ondeo Nalco Company), 0,4 g do sal tetrasódio do ácido etileno diamina tetracético, 69,30 g de ácido acrílico (disponível da Rohm and Haas, Inc., Deer Park, TX), e 4,0 g de uma solução aquosa a 50 % de hidróxido de sódio. A solução de reação do monômero é aquecida a 35° C com mistura vigorosa. À solução de reação do monômero homogênea é adicionado 1,0 grama de uma solução aquosa a 1 % de VA044 (2,2’-azobis(N,N’-dimetilenoisobutir-amidina) dihidrocloreto, disponível da Wako Chemicals USA, Inc., Richmond, VA). A polimerização é levada a efeito sob uma atmosfera de N2, a 35° C, com mistura vigorosa. Após um tempo total de reação de 6 horas, 2,0 gramas de uma solução aquosa a 1 % de VA044 são adicionados à mistura de reação. A mistura de reação é mantida a 35° C de um dia para o outro. No dia seguinte, 2,0 g de uma solução aquosa a 1 % de VA044 são adicionados, sendo a temperatura da reação mantida por outras 2 horas antes da mistura de reação ser resfriada e removida do reator. O produto desta reação é um líquido branco leitoso (700 cp., RSV de 33,7 dl/g).

Exemplo 2 Preparação de um Fluido de perfuração Representativo O polímero do Exemplo 1 é adicionado a água em um tanque de diluição usando uma bomba tipo Venturi de modo a obter uma concentração de polímero de 0,15 kg/barril, com base nos ativos do polímero. O tanque de diluição é equipado com um misturador para agitar a solução.

Após a solução de polímero estar preparada, argila bentonita, 4,53 kg/barril, é adicionada à solução de polímero para formar um fluido de perfuração.

Uma comparação do fluido de perfuração preparado acima com um fluido de perfuração preparado de um polímero aniônico seco de composição similar em uma operação de perfuração com água do sul da Europa, mostra que o fluido de perfuração desta invenção não flocula a bentonita e possui uma vida útil substancialmente aumentada se comparada com um fluido de perfuração preparado usando um polímero seco correspondente.

Embora esta invenção tenha sido descrita em detalhes com a finalidade de ilustração, deve ficar entendido que esses detalhes são somente para essa finalidade e que numerosas modificações, alterações e mudanças podem ser feitas nela por aqueles especializados nesta tecnologia sem haver um desvio do espírito e do escopo da invenção, exceto naquelas que podem estar limitadas pela reivindicações. Todas as mudanças que se enquadram no significado e na faixa de equivalência das reivindicações estarão englobadas dentro de seus escopos.

Claims (9)

1. Fluido aquoso de perfuração usado na perfuração de poços através de formações subterrâneas, possuindo um pH entre 7 e 12, e uma viscosidade de 20 a 80 seg (cone Marsch), caracterizado pelo fato de que é preparado misturando água doce, salmoura ou água do mar com 0,009 kg/barril a 1,13 kg/barril, com base nos ativos do polímero, de um ou mais polímeros em dispersão aniônicos, e 4 a 5 por cento em peso de bentonita, em que os polímeros em dispersão aniônicos são compostos de 2 a 98 por cento em moles de um ou mais monômeros aniônicos e de 98 a 2 por cento em moles de um ou mais monômeros não-iônicos e onde os polímeros em dispersão aniônicos possuem uma RSV de 10 a 50 dl/g.

2. Fluido de perfuração de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os monômeros não-iônicos são selecionados do grupo que consiste de acrilamida e metacrilamida.

3. Fluido de perfuração de acordo com a reivindicação l, caracterizado pelo fato de que os monômeros aniônicos são selecionados do grupo que consiste de ácido acrílico, ácido metacrílico e ácido 2-acrilamido- 2-metilpropanosulfônico, e os sais dos mesmos.

4. Fluido de perfuração de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero em dispersão é um copolímero de acrilamida/ácido acrílico.

5. Fluido de perfuração de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o polímero em dispersão é composto de 2 a 50 por cento em moles de ácido acrílico.

6. Fluido de perfuração de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um ou mais eletrólitos, agentes para ajuste de pH, lubrificantes, bactericidas, quebradores, agentes para controle de ferro, agentes espumantes, gases, gases liquefeitos, materiais de sustentação, afinadores, formadores de viscosidade, agentes para peso, e inibidores de xisto.

7. Método para perfurar um furo de poço através de uma formação subterrânea, caracterizado pelo fato de compreender circular através do furo do poço o fluido aquoso de perfuração como definido na reivindicação 1.

8. Método de acordo com a reivindicação7, caracterizado pelo fato de que o furo do poço é usado para recuperar óleo ou gás de formações subterrâneas.

9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o furo do poço é usado para recuperar água de formações subterrâneas.