Multigel.pdf

© COPYRIGHT, PDVSA Intevep, 2003
Qu
Quí
ímica de los
mica de los
sistemas
sistemas
MULTIGEL
MULTIGEL


2
©COPYRIGHT, PDVSAIntevep, 2004
Aplicación de la Tecnología Multigel® para el Control de Agua y Gas
Contenido
Química de los sistemas
MULTIGEL
Tema 1: Definiciones Generales
Tema 2: Descripción de Multigel®
Tema 3: Definiciones para describir los sistemas gelificantes
Tema 4: Evaluaciones de los sistemas gelificantes Multigel® fuera
del medio poroso
Tema 5: Variables que afectan la reacción de gelificación
Tema 6: Resultados Generales de Aplicación en Campo de
Multigel®
Tema 7: Importancia del control de calidad para la aplicación
Tema 8: Riesgos a la Salud / Medidas de Seguridad.
Tema 9: Licenciantes de aplicación
Tema 10: Otros sistemas comerciales
Tema 11: Tendencias de Desarrollo en PDVSA-Intevep

3
Tema
1
Definiciones
Generales

4
Â Los geles son sistemas basados en fluidos, a los cuales
se les a impartido alguna propiedad estructural tipo-
sólidos. Estas propiedades estructurales suelen ser de
naturaleza elástica.
Â Un gel es un estado intermedio entre líquido y sólido y
consiste en una red de polímero tridimensional con
fluido atrapado en su interior.
Características de gel:
ÂDeben ser coherentes. Es un sistema
de dos componentes formado por una
sustancia sólida disuelta o dispersa en
una fase líquida.
Â Ambos, el componente disperso y el
solvente se deben extender
continuamente a través del sistema
completo, cada fase entre sí estando
interconectada.
ÂEllos deben exhibir un
comportamiento semejante a un sólido
bajo la acción de fuerzas mecánicas.

5
Geles de polímeros entrecruzados
Geles poliméricos, entrecruzamiento:
¾Un gel es una red de polímero entrecruzado.
¾La red tridimensional de polímero entrecruzado mantiene en su interior
9,5-97% de agua.
Tipos de entrecruzamiento:
•Entrecruzamiento de un polímero previamente formado.
•Entrecruzamiento durante la polimerización.
Solución
polimérica
Entrecruzador
Gel
polimérico
Pasos en el entrecruzamiento de polímeros previamente formados:
1. La producción del entrecruzador activo.
2. La unión del entrecruzador al polímero
3. El entrecruzamiento de dos segmentos de polímero.

6
Sistemas de geles poliméricos utilizados más frecuentemente
ÂGeles inorgánicos
¾ Basados en Silicato
¾ Basados en Al (III)
¾ Hidróxidos de cationes divalentes y trivalentes seleccionados
ÂGeles poliméricos Orgánicos
¾ Geles de biopolímeros
¾ Geles de Polímeros Sintéticos (usualmente basados en acrilamida)
Entrecruzadores metálicos
Cr(VI) redox
Cr(III) inorganic
Cr(III) complex
Al(III)
Zr(IV)
Entrecruzadores orgánicos
Aldehidos
Derivados de fenol-formaldehido
Polietilenimina
¾ Geles por polimerización in-situ de monómeros
Monómero acrilamida
Monómeros acrilatos
Fenólicas

7
Tema
2
Descripción de
Multigel®

8
Â Es una mezcla de un Polímero soluble
en agua con un agente entrecruzador.
Â A condiciones de yacimiento (T, P),
forman una red tridimensional que
atrapa agua en su interior.
Â El gel se forma dentro del yacimiento y
una vez formado, reduce la
permeabilidad del medio poroso.
Multigel® es la tecnología de geles desarrollada por PDVSA -
INTEVEP, S.A. para el control de la producción excesiva de agua en
los procesos de producción de petróleo, aplicable a pozos inyectores y
productores.
Solución
gelificante
Gel
formado
después de
tiempo t

9
MULTIGEL HT: Recomendado para yacimientos con
temperaturas entre 230 - 302 °F
MULTIGEL LT: Recomendado para yacimientos con
MULTIGEL UHT: Recomendado para yacimientos con
MULTIGEL ULT: Recomendado para yacimientos con
Tipos de Formulaciones
Tipos de Formulaciones

10
Componentes Qu
Componentes Quí
ímicos
micos
Nombre
Multigel - A ULT y LT
Multigel - A HT y UHT
Multigel B - 169
Multigel B - 006
Multigel B - 120
Multigel B - 139
Multigel B - 391
Multigel B - 015
Ingrediente Activo
Copolímero soluble en Agua
Copolímero soluble en Agua
resistente a altas temperaturas
Entrecruzador
Entrecruzador
Entrecruzadores (Mezcla)
Entrecruzador
Presentación
Líquido
Sólido
Líquido
Sólido
Líquido
Líquido
Líquido
Sólido

11
Tema
3
Definiciones para
describir los
sistemas
gelificantes

12
Tiempo de Gelificación.
‰ Tiempo Inicial.
Tiempo Inicial.
‰
‰ Tiempo Final.
Tiempo Final.
Consistencia del gel.
Estabilidad en el Tiempo.
Propiedades del gel que describen la gelificación

13
Es el tiempo necesario para que se forme la estructura del gel.
Tiempo de Gelificación
Tiempo
Tiempo
tg
tg
η
T
TInicial
Inicial T
TFinal
Final
Debe ser lo suficientemente largo para que la mezcla inicial, con baja
viscosidad, penetre lo suficiente la formación antes de que comience a formarse
el gel y además prevenir el taponamiento de la tubería

14
Consistencia
Se refiere a la Dureza, Elasticidad y Movilidad del Gel. La
consistencia o rigidez del gel determina:
† La capacidad del Gel para reducir la Permeabilidad del
medio.
† La estabilidad del gel frente a diferenciales de Presión.
† La magnitud del Efecto de Reducción Desproporcionada
de la Permeabilidad (Efecto “DPR”). Usualmente mientras
el sistema sea más rígido la reducción del paso de fluidos
será más pronunciada.

15
Durabilidad
Se relaciona con la estabilidad del gel en función del tiempo a las
condiciones de temperatura del yacimiento donde se va a utilizar. Se considera
que el gel pierde estabilidad cuando pierde consistencia y/o presenta sinéresis.
%
Fuerza
Gel
ó
Consistencia
Tiempo

16
¾La sinéresis es la expulsión del agua atrapada dentro de la red
tridimensional. Este fenómeno hace que el gel pierda sus
propiedades. Esto puede ser consecuencia de un proceso de
degradación.
¾El proceso de sinéresis en los geles también puede ser
resultado de la cinética de formación del gel. La estructura de gel
formada inicialmente puede no ser la más estable. La difusión de
las cadenas de polímero la cual es retardada en gran magnitud
en estado de gel, puede lentamente llevar a la formación de
estructuras más estables y compactas. Un aumento en la presión
del agua en el gel puede tener lugar, llevando a su lenta
expulsión. Este proceso también es indeseable para la aplicación
final del gel.
Sinéresis

17
Tema
4
Evaluaciones de
los sistemas
gelificantes
Multigel® fuera del
medio poroso

18
Las pruebas de botella son una técnica económica y directa
para obtener la siguiente información:
1) Una medida cualitativa de la fuerza del gel y de la
formación de precipitados.
2) Una medida semi-cuantitativa de la velocidad de
gelificación.
3) Una manera conveniente para evaluar la estabilidad en
el tiempo de los geles a una temperatura de prueba
determinada.
Las pruebas de botella son relativamente fáciles de llevar a
cabo en algunas instalaciones de campo.
Pruebas de botella
Pruebas de botella
Tema 4: Evaluaciones de los sistemas gelificantes Multigel® fuera del medio poroso

19
Consistencia del Gel: La consistencia del gel se determina mediante
la asignación de un código, que depende de una escala cualitativa.
Estabilidad ó Durabilidad: se dice que el gel pierde estabilidad cuando
pierde consistencia. La sinéresis puede ser un indicativo de la pérdida de
estabilidad.
CÓDIGO
DE
LETRAS
PARA
CONSISTENCIA
DE
GEL A SIN CAMBIO A LA VISTA (NO GEL)
B SOLUCIÓN VISCOSA
C GEL MUY SUAVE ALTAMENTE MÓVIL
D GEL MUY SUAVE MÓVIL
E GEL MUY SUAVE MODERADAMENTE MÓVIL
F GEL SUAVE MÓVIL
G GEL SUAVE MODERADAMENTE MÓVIL
H GEL SUAVE POCO MÓVIL
I GEL NO MÓVIL ALTAMENTE DEFORMABLE
J GEL NO MÓVIL MODERADAMENTE DEFORMABLE
K GEL NO MÓVIL POCO DEFORMABLE
L GEL RÍGIDO
Evaluaci
Evaluació
ón de la consistencia mediante el C
n de la consistencia mediante el Có
ódigo
digo

20
Evaluación del tiempo de gelificación de los Geles
Tiempo de Gelificación.
†
† Seguimiento
Seguimiento: se efectuará tres veces al día, hasta que la
consistencia del gel no varíe. Luego, se evaluará una vez al día por
dos semanas, y finalmente, se evaluará una vez a la
semana.Durante la revisión en la estufa, se recomienda sacar el gel
de la misma, y cerrarla para evitar cambios bruscos de temperatura.
† Tiempo Inicial
Tiempo Inicial: es el tiempo que le toma a la solución gelante en
alcanzar una consistencia C. Al alcanzar este punto se produce un
incremento considerable de la presión de inyección.
† Tiempo Final
Tiempo Final: es el tiempo que tarda el gel en alcanzar una
consistencia estable.

21
Tema
5
Variables que
afectan la
reacción de
gelificación

22
Temperatura
pH
Propiedades del agua
Variables que pueden afectar la gelificación

23
Dependencia del Tiempo de gelificación con la temperatura.
Formulación Evaluada bajo
condiciones del Furrial
Formulación Evaluada bajo
condiciones del Lago
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 50 100 150 200
Tiempo (horas)
Tiempo
de
Gelificación
Final
(horas)
pH = 7 pH = 8
0
5
10
15
20
25
30
0 50 100 150 200
Tiempo (horas)
Tiempo
de
Gelificación
Final
(horas)
pH = 7 pH = 8
Efecto de la temperatura
Efecto de la temperatura
T ~ 120°C
T ~ 90°C

24
El tiempo de gelificación es un factor importante para
diseñar los volúmenes de tratamiento

25
Efecto del
Efecto del pH
pH y la temperatura
y la temperatura
Formulaciones LT

26
Efecto del NaCl en el tiempo de gelificación de
formulaciones de MULTIGEL® HT a T=302°F
Formulación NaCl
(ppm)
Tiempo gel
(h)
Estabilidad
térmica
MULTIGEL® HT-S 1000 4 Si
MULTIGEL® HT-NS 1000 4 Si
El NaCl tiene poca influencia sobre el tiempo de gelificación y la
consistencia de los sistemas gelificante MULTIGEL®
Efecto de la salinidad del agua en la que se prepara el gel
Efecto de la salinidad del agua en la que se prepara el gel

27
Agua Sodio
(ppm)
Cloruro
(ppm)
Bicarbonato
(ppm)
Sulfatos
(ppm)
Calcio
(ppm)
Magnesio
(ppm)
Temperatura
(°C)
Tiempo gel
(h)
120 9-24
Lago 1160,5 4087,1 10,0 67,0 654,3 141
130 7
120 8-24
Palmita 51,0 51,4 135 1,0 15,8 8,0
130 7
120 5
Furrial 554,0 277,3 1020,0 25,02 12,3 4,3
130 3
120 5,5
Budare 5168,8 8830 1014,0 25,0 595 129
130 3,5
Evaluación del Multigel HT a pH 7 en aguas con diferentes
composiciones salinas
Con las evaluaciones realizadas hasta los momentos pareciera
que el tipo de sal que afecta más significativamente la reacción
de gelificación son los bicarbonatos.

28
Posibilidad de destrucción de los geles de fórmulas LT con
hipoclorito de sodio

29
Tema
6
Resultados
Generales de la
Aplicación en
Campo de
Multigel®

30
43
Barua Motatan
Lagomedio
Lagomar
Tia Juana Lago
Lago Cinco
Tierra Este
La Salina
Lagunillas Lago
Lago Treco
5
El Furrial
Carito
K = 16 - 1200 mD
Ø = 10- 33 %
Litologia: Areniscas, Arenisca no
consolidadas y arenas fracturadas.
Yacimientos Lenticulares
API = 12 - 30°
T = 138 - 298° F
P = 600 - 9750 psi
Completación: Zona única, sencilla selectiva y empaque con grava
3
Apure
Barinas
Tema 6: Resultados Generales de la Aplicación de Campo Multigel ®

31
Número de tratamientos: 51
Incremento de la producción de Petróleo : 6441 BPPD
Reducción de Agua = 41142 BWPD
Pérdida de Productividad: 1634 BPPD
A Pozos con Reducción de Agua: 35 (72.9%)
A Pozos con Incremento de Petróleo: 31 (64.5%)
A Pozos con Pérdida de Productividad: 16 (33.3%)
Total de aplicaciones en Control de Agua: 48
- Pozos Inyectores de Agua [1]
- Pozos Inyectores de Gas [1]
- Control de Gas [1]
Resultados

32
Pozos sin p
Pozos sin pé
érdida de productividad
rdida de productividad
5956
14070
44839
13788
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
BFPD
BPPD BWPD
Antes Después

33
Duración de los Tratamientos
MOT-43 = 30 MOT-48 gr = 33 VLE-1113 = 61 SVS-298 = 68
SVS-300 = 70 VLB-354 = 72 GF-143 = 24
1 *
4 * 3,5
25
5
30
13
16
33
14
61
2
4 4
1
8
6
2
68
70
72
1
14 12
1 1 *
24
N/I
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Tiem
po
(m
eses)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Nombre del Pozo
* Tratamientos Recientes

34
AProblemas de conificación
AMuy alta permeabilidad
AInstalacion de BES posterior al
tratamiento o cambio de choque
(levantamiento)
AOtros:
ACalidad de la mezcla
AUso de gelante (no gel) en
flujo lineal
AEstabilidad Térmica del Gel
Casos con corta duración
ABaja permeabilidad
ABaja presión
AComunicación por detrás del
revestidor
AInyección por punta de tubería
en flujo radial
AOtros:
A Calidad mezcla
A Compatibilidad de
aguas
Casos con pérdida de
productividad
Análisis Técnico

35
Resultados
A Tecnología en período piloto.
A 1 Pozo Productor con 100% de Bloqueo en la arena
ofensora de gas.
A 1 Pozo Inyector con 11% de disminución del frente de
gas en la arena ofensora. Tratamiento afectado por
comunicación entre arenas.
Total de aplicaciones en Control de Gas: 2
Factibilidad de
aplicar la
Tecnología para
Gas

36
Tema
7
Importancia del
control de calidad
para la aplicación

37
Hay una fuerte correlación entre las compañías de servicio que aseguran un
programa de control de calidad durante la aplicación de tratamientos de gel y el
éxito y el grado de beneficios derivados de estos tratamientos.
Es importante para los operadores requerir el programa de control de calidad de
los tratamientos con geles para disminuir las posibilidades de fracasos en los
tratamientos.
Se debe:
¾ Asegurarse que los productos químicos son los correctos
¾ Antes de bombear el gel formular y probar el gel a la temperatura a la que va a estar
sometido y con el agua de preparación
¾ Asegurar una completa disolución de los reactivos antes de la inyección
¾Tomar muestras de la solución gelificante en la cabecera del pozo regularmente durante
la inyección. Para luego evaluar la gelificación en el laboratorio.
Importancia del seguimiento del comportamiento del
Importancia del seguimiento del comportamiento del
sistema gelificante antes de la aplicaci
sistema gelificante antes de la aplicació
ón
n
Tema 7: Importancia del control de calidad para la aplicación

38
Tema
8
Riesgos a la Salud
/ Medidas de
Seguridad

39
Restringir el acceso a las áreas
de mayor concentración.
Restringir las operaciones a
sitios con buena ventilación.
Medidas de seguridad
Medidas de seguridad
Tema 8: Riesgos a la Salud / Medidas de Seguridad

40
Utilizar la vestimenta e implementos de protección personal
adecuados.

41
Asegurar las conexiones entre las Mangueras.

42
Colocar Bolsas entre las uniones.
Utilizar Transportes que cumplan
con los Requisitos Exigidos.

43
Lavarse completamente e inmediatamente después de una exposición
y al final de la jornada de trabajo.
Cambiarse la vestimenta por una limpia cuando estas estén
contaminadas.
No permitir el traslado de la vestimenta contaminada a los hogares.
Esta debe ser tratada en lugares adecuados.
Mantener fuentes y regaderas de agua potable en el área de trabajo
para uso en caso de emergencia.
No comer, fumar, o beber en las áreas donde se manejan estos
productos.

44
Protección de la Piel:
Guantes: de manga larga de caucho sintético, neopreno, PVC,
butilo o vitón.
Delantales: de materiales tales como: caucho sintético,
neopreno, PVC, butilo o vitón.
Protección para los Ojos:
Lentes de Seguridad: contra salpicaduras de sustancias
químicas con ventilación indirecta o sin ventilación.
Careta: se debe utilizar en conjunto con los lentes de seguridad
en aquellos casos en los que se este expuesto a altas
concentraciones.
Equipo de protecci
Equipo de protecció
ón personal
n personal

45
Protección de las Vías Respiratorias:
Máscara: Utilizar tipo completa con cartucho químico contra
vapores orgánicos y/o respiradores autónomos en caso de
accidentes. Dependiendo de las concentraciones de los
componentes será necesario utilizar una combinación de filtros,
pre - filtros, cartuchos, etc.
Equipo de Auto - Contenido: con máscara completa operada
en modo de presión positiva o en modo de flujo continuo.
Otros Equipos de Protección:
Botas de Seguridad
Casco

46
Tema
9
Licenciantes de
la Aplicación

47
Occidente / Distrito Sur:
VEN-LINE (Venezuela Wireline Services).
CPVEN (Cementaciones Petroleras Venezolanas).
Oriente / Distrito Sur:
CPVEN (Cementaciones Petroleras Venezolanas).
SSO (Servicios Suministros Oriente).
Licenciantes
Licenciantes de aplicaci
de aplicació
ón
n
Tema 9: Licenciantes de aplicación

48
Tema
10
Otros Sistemas
Comerciales

49
Tema 10: Otros Sistemas Comerciales
PRODUCTO COMPAÑÍA TIPO TEMP. DE
APLICACIÓN
OBSERVACIONES COSTO
INJECTROL
Gel de Silicato
Halliburton Bloqueo 60-300 °F
(16- 149 °C)
Requiere
enfriamiento del pozo
275$/bbl
MARA-SEAL
Poliacrilamida-
Cromo
Marathon Bloqueo 70-250 °F
(21-121°C)
Sensitivo a Ca++
Problemas de
estabilidad a partir de
200°F
210$/bbl
MARCIT
Poliacrilamida -
Cromo
Marathon Sellante 70-240 °F
(21-116°C)
Sensible a H2S
Baja-Alta Viscosidad
Problemas de
estabilidad a partir de
200°F
210$/bbl
FLOPERM 700
Poliacrilamida-
Hidroquinona-
Hexamina
Unocal Sellante 160-350 °F
(71-177°C)
Muy poca
consistencia a partir
de 266 °F
UNOGEL
Poliacrilamida-
Hidroquinona-
HMTA
Unocal Sellante 160-300 °F
(71-150°C)
Corto tiempo gel a
partir de 266°F
DGS
Polialuminato
Dowell Sellante 70-300 °F
(21-150°C)
Sensible a ácidos
No se recomienda
para control de gas
Sistemas Gelificantes Comerciales Más Utilizados

50
Tema 10: Otros Sistemas Comerciales
MULTIGEL®
PDVSA INTEVEP
H2ZERO
Halliburton
TIPO Gel Orgánico Gel Orgánico
ESTABILIDAD
TERMICA
De 130 a 320°F De 125 a 320°F
TIEMPO DE
GELIFICACIÓN
Predecibles y
conocidos para pH,
salinidad y Temp.
Predecibles y
conocidos para pH,
salinidad y Temp.
FACILIDAD DE
BOMBEO
Baja viscosidad Baja viscosidad
TIEMPO DE CIERRE
A 158°F
Min. 5 dias Min 2 dias
OPERACIÓN A
290°F
No requiere enfriar
pozo
Requiere enfriar pozo
COSTO 145-170 $/bbl 630 $/bbl
EXPERIENCIA DE
CAMPO EN
FURRIAL
Inyector Gas FUL-72
Productor FUC-28
Inyector Agua CRC-16
Sistemas Gelificantes Aplicables a Alta Temperatura

51
Tema
11
Tendencias de
Desarrollo en
PDVSA Intevep

52
Propiedades de un gel ideal para aplicación en operaciones de producción de crudo
Â Aplicable como:
¾Tratamientos de pozos inyectores y productores
¾Tratamientos de mejoras de barridos
¾Tratamientos para control de agua y gas
Â Aplicable a:
¾Todas las mineralogías y litologías de los yacimientos
¾Una amplia variedad de problemas de control de fluidos en los yacimientos
Â Sistemas de un solo fluido
Â Poseer una química de gel robusta
¾Ser poco sensible al ambiente del yacimiento de crudo e interferencias químicas.
Especialmente, H2S y CO2
Ser poco sensible a los minerales y fluidos del yacimiento
¾Ser aplicable sobre un amplio intervalo de pH
Â Ser aplicable a un amplio intervalo de temperaturas de yacimientos
Â Ser estable por un largo período de tiempo
Â Proveer un amplio intervalo de:
¾Fuerzas de gel. Incluyendo geles rígidos
¾Tiempos de gelificación altamente controlables y predecibles.
Â Ser realmente inyectable dentro de la matriz de la roca
Â Ser ambientalmente aceptable y amigable
Â Ser formulado con bajas concentraciones de productos químicos relativamente económicos
Â Ser formulado con productos químicos disponibles en el mercado
Â Reducir la permeabilidad al agua en mayor medida que la permeabilidad la crudo.
Tema 11: Tendencias de Desarrollo PDVSA-Intevep

53
z Una segunda generación de Multigel® con entrecruzadores
ambientalmente amigables.
z Desarrollo de Modificadores de Permeabilidad Relativa basados
en polímeros catiónicos y/o geles con polímeros catiónicos para
bajas y altas temperaturas.
z Sistemas de polímeros inteligentes más selectivos con menos
riesgo de daño a la zona de crudo.
- Mezclas de polímeros hidrofóbicamente modificados con
surfactantes
- Redes Interpenetradas de polímeros (Efecto super-adsorbente)
z Evaluación de superadsorbentes comerciales para conificación.
Tema 11: Tendencias de Desarrollo PDVSA-Intevep

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