ADITIVOSEn general los aditivos son qumicos que se utilizan para incrementar la viscosidad del fluido base, la viscosidad como sabemos es la que permite transportar el material de sostn hacia la fractura creadaUn fluido de fracturacin en general, no es simplemente un material lquido y la viscosidad, como el agua y el polmero HPG o aceite diesel y polmero de ster de fosfato de aluminio. Varios aditivos se utilizan para romper el lquido una vez que el trabajo est terminado, el control de la prdida de lquidos, reducir al mnimo el dao de formacin, ajustar el pH, control de bacterias o mejorar la estabilidad a alta temperatura. Se debe tener cuidado cuando se utilizan varios aditivos para determinar que un aditivo no interfiera con la funcin de otro aditivo.CROSSLINKERSSirven para incrementar la viscosidad de los fluidos. Es un mtodo fcil para incrementar el peso molecular del polmero. Para lograr la misma viscosidad de un fluido a mayores temperaturas que se tienen en un yacimiento, se pueden usar cantidades menores de polmeros Un nmero de iones metlicos se puede utilizar para reticular polmeros solubles en agua (Conway et al., 1980). Borato, Ti (IV), Zr (IV) y Al (III) compuestos se utilizan con frecuencia agentes de reticulacin. Los compuestos de borato (Deuel y Neukorn, 1949) y complejos de metales de transicin (Chrisp, 1967) reaccionan con guar y HPG a travs de pares de cis-OH en las cadenas laterales de galactosa para formar un complejo, como se ilustra en la fig. 7-10a. Como las molculas se superponen, el complejo en la fig. 7-10a puede reaccionar con otras hebras de polmero para formar una red reticulada (Menjivar, 1984) se ilustra en la fig. 7-10b. Una especie se crea con 2 veces el peso molecular del polmero solo. Debido a que cada cadena de polmero contiene muchos cis-hidroxilos, el polmero puede ser reticulado en ms de un sitio. Las redes con un peso molecular muy alto desarrollan, especialmente bajo condiciones estticas, resultando en soluciones muy viscosas.Uno de los agentes de reticulacin ms simple, el ion borato, se utiliza para producir geles muy viscosos con guar y HPG que pueden ser estables por encima de 300 F. A un pH por encima de 8, los iones borato y forma un gel de guar extremadamente viscosa en cuestin de segundos. Para maximizar la estabilidad trmica del gel reticulado, el pH y la concentracin de borato se debe aumentar, con un pH ptimo de 10 a 12 dependiendo del compuesto de borato y la concentracin de iones borato (Harris, 1993). El ion borato B (OH) 4 - se cree que es la especie de reticulacin. Independientemente de la fuente de borato (cido brico, borato de sal o complejo de borato), se requiere un alto pH para desplazar el equilibrio y mantener una concentracin adecuada de iones borato (Prud'homme, 1991):H3 BO3 + OH- B (OH)4-La fraccin de cido brico presente a temperatura ambiente como el compuesto de reticulacin eficaz, B (OH)4- , se muestra en la figura. 7-11 como una funcin del pH. Como se ilustra, el aumento de los resultados de pH en una mayor concentracin de B (OH)4- . El aumento de la temperatura reduce el pH, resultando en una concentracin de agente de reticulacin inferior y menor viscosidad. El intento de compensar los efectos perjudiciales de la temperatura mediante el aumento de la concentracin de H3 BO3 puede causar la sinresis (overcrosslinking) del gel.

Figura 7-10. Mecanismo de reticulacin propuesto (Menjvar, 1984).

Figura 7-11. Borato en la concentracin como una funcin del pH.Reticulantes de metales de transicin han sido developedfor aplicaciones de alta temperatura y / o ambientes de pH bajo (es decir, lquidos de CO2 sin tensin).Complejos de titanio y circonio se han utilizado con ms frecuencia debido a su afinidad para reaccionar con funcionalidades de oxgeno (cis-OH y grupos carboxilo), 4 estados de oxidacin estables (algodn y Wilkinson, 1972) y baja toxicidad. El enlace formado entre el titanio o complejo de zirconio y el polmero es trmicamente estable. El lmite superior de temperatura para estos geles es de 350 a 400 F [150 a 200 C]. Parece que la estabilidad de la cadena principal del polmero, en lugar de la unin de iones de polmero-metal, es el factor limitante. Pozos muy caliente (> 400 F) se pueden fracturar con estos fluidos si los tratamientos estn diseados para proporcionar tiempo de reutilizacin adecuada mediante la inyeccin de fluido sacrificial inmediatamente antes del tratamiento de fracturacin. Sin embargo, hay que destacar que los clculos de transferencia de calor rudimentarias sugieren que el tiempo de reutilizacin de una formacin es slo moderada y confinado cerca del pozo a menos que la prdida de fluido es sustancial. La gran mayora de fluido de fracturacin es probable que est expuesto a la temperatura del yacimiento esttica.Independientemente de la composicin de gel o viscosidad, todos los geles de fracturamiento delgadas con cizallamiento y calor. Sin embargo, algunos geles vuelven a su estado original una vez que se retira la cizalladura o calor. Tpicamente, la reticulacin de borato es reversible; entrecruzamientos y formulario y luego se rompen, slo para formar de nuevo (Deuel y Neukorn, 1949). Si el polmero no se degrada trmicamente, este comportamiento reversible contina para dar cabida a los cambios en la velocidad de cizallamiento o la temperatura. La unin de metal-polmero transicin es sensible a la cizalla. Alta resistencia a cortadura degrada irreversiblemente fluidos metlicos reticulado de transicin (Craigie, 1983). A diferencia de reticulador de borato, una vez que se rompe el vnculo entre el agente de reticulacin metal de transicin y el polmero, no lo hace la reforma. Por lo tanto, si la velocidad de reticulacin es muy rpida en la regin de alta cizalla de la tubera, una prdida irreversible de la viscosidad se produce. El efecto que tiene sobre el tubo de cizallamiento la viscosidad del fluido se ilustra en la fig. 7-12. Un fluido que se reticula rpidamente en condiciones poco realistas de baja cizalladura es muy viscoso a altas temperaturas (curva A). El mismo fluido reticulado en condiciones de alta cizalla de simulacin en el tubo pierde gran parte de su viscosidad debido a la degradacin de cizallamiento y se comporta como la curva C. Otras caractersticas de agentes de reticulacin comnmente utilizados se comparan en la Tabla 7-1.

Figura 7-12. Efecto de la cizalladura y la velocidad de reticulacin de la viscosidad.

Para evitar los efectos perjudiciales de alto cizallamiento que ocurren en el tubo, la velocidad de reticulacin generalmente se reduce para limitar desarrollo de la viscosidad hasta que el fluido est cerca de la zona objetivo. Adems de minimizar la degradacin de cizalla, la reticulacin retrasar tambin reduce las prdidas de presin por friccin y, por lo tanto, los requerimientos de potencia hidrulicas. Una serie de factores puede ser manipulado para controlar la velocidad de reticulacin.Estos incluyen la temperatura del fluido y el pH, condiciones de cizallamiento, el tipo de agente de reticulacin y la presencia de otros compuestos orgnicos que reaccionan con el reticulante. Por ejemplo, el aumento de la temperatura o el pH generalmente acelera la reaccin de reticulacin. Afortunadamente, algunos de estos parmetros pueden ser controlados para ralentizar la reaccin de reticulacin de manera que no se produce en la regin de alta cizalladura (por lo general del 500 al 1500 s-1) del tubo, permitiendo al mismo tiempo la mayor parte de la reaccin de reticulacin que se produzca en la regin lowshear (10 a 200 s1) general de la fractura. Mediante la manipulacin de la qumica, la degradacin de cizallamiento y la prdida de presin por friccin se pueden minimizar. El efecto de la reduccin de la velocidad de reticulacin de la viscosidad se ilustra mediante la comparacin de las curvas B (reticulacin retardada) y C (reticulacin rpida) en la figura. 7-12. Los efectos de alto cizallamiento se pueden reducir, pero no eliminar, por ralentizacin de la velocidad de reticulacin (es decir, la curva B no alcanza los valores de viscosidad de la curva A).Para evitar los problemas asociados a los fluidos reticulantes, en la mitad a tres cuartas partes de la tubera deben utilizarse ciertos sistemas. Dual reticulante combina un reticulante rpido para asegurar la adecuada viscosidad a las perforaciones y un lento reticulante de la fractura para producir un lquido viscoso, temperatura estable. Hay muchos beneficios de usar un lquido reticulante. Reticulantes lentos producen fluidos con estabilidad a largo plazo y temperaturas elevadas. En algunas zonas, esto ha permitido reducir cargas de polmero. Adems, reduce la presin de friccin permitiendo mayores tasas de inyeccin y menor requerimiento de potencia. Sin embargo, la reticulacin lenta presenta algn riesgo cerca del pozo asociado a la tasa de entrecruzamiento.GARANTIZAR UN RENDIMIENTO PTIMO RETICULANTELa composicin de los fluidos reticulados es cuidadosamente optimizado para obtener el rendimiento deseado (reologa y agente de sostn transporte, estabilidad trmica, velocidad de reticulacin, la limpieza, etc.)Son muchos los factores que influyen en el rendimiento se deben considerar durante la seleccin de un candidato fluido de fracturacin y monitoreado durante la preparacin in situ. Para obtener la mejor posible el rendimiento de un fluido reticulado, las siguientes cuestiones deben abordarse.Concentracin Crosslinker Cada composicin de fluido tiene un rango ptimo para el agente de reticulacin concentracin dictado por el tipo de polmero, concentracin de polmero y el pH del lquido. Si la concentracin de agente de reticulacin es demasiado bajo, la velocidad de reticulacin ser ms lenta y la viscosidad desarrollo ser menor de lo previsto. Si el agente de reticulacin concentracin excede el rango ptimo, la reticulacin tasa ser ms rpida de lo previsto y la viscosidad final de mucho ms baja debido a la sinresis. La sinresis es la precipitacin del polmero de la solucin causada por el colapso de la red de polmero. En los casos ms severos, el "libre agua " se puede observar en las condiciones de toma de muestras ambientales. Sin embargo, la deteccin de la sinresis en los fluidos de reticulacin retardada por lo general requiere calentar el fluido a la de fondo de pozo previsto temperatura para reaccionar completamente todo el agente de reticulacin.CONTROL DE PHTodos los fluidos reticulados tienen un rango especfico de pH para. Si no se mantiene este pH, la deseada velocidad de reticulacin y estabilidad trmica no se pueden obtener. Al minimizar la variacin de pH en el fluido reticulado, se incluyen tampones con el fluido reticulado. Sin embargo, la contaminacin excesiva del fluido de fracturacin puede abrumar estos tampones y compromiso rendimiento reticulado - fluido. El control adecuado de pH es crtico para el rendimiento reticulado - lquido y debe ser monitoreada diligencia.LA CONTAMINACIN QUMICAUna variedad de compuestos comunes y productos petroleros puede interferir con el rendimiento de compuestos reticulantes .Tpicamente, estos contaminantes reducen o eliminan la reticulacin y producir un fluido con una velocidad lenta de desarrollo de la viscosidad(tiempo de reticulacin muy largo) y significativamente menor viscosidad . En los casos ms obvios, sin aumento de la viscosidad puede ser producido por el agente de reticulacin. Entre los " naturalmente" compuestos de origen que pueden estar presentes en el agua de la mezcla son bicarbonato, fosfato y silicatos. La fuente de muchas de estos contaminantes es el agua de la mezcla usada para preparar el fluido de fracturacin. Adems de los contaminantes de origen natural, muchos tensioactivos, estabilizadores de arcilla agentes espumantes puede interferir con el rendimiento reticulado - fluido. Para evitar contaminacin con aditivos incompatibles, tanques de fractura y equipo de mezcla debe estar vaca y limpia antes de la mezcla agua se carga y fluido de fracturacin preparado. Adems, sustitucin de aditivos no debe ser aprobada sin compatibilidad prueba (tpicamente, las pruebas de reologa en el anticipada temperatura del fluido)INTERRUPTORESFluidos de viscosidad relativamente alta se utilizan para el transporte de apuntalarte en la fractura. Al dar una alta viscosidad el fluido en la fractura reducira la permeabilidad del apuntalante y el del tratamiento de fracturamiento. Se utilizan interruptores de gel para reducir la viscosidad del fluido mezclado con el apuntalante. Los interruptores reducen la viscosidad separando el polmero en fragmentos de bajo peso molecular. Se ha estimado que la prdida de fluido durante el tratamiento y durante el cierre aumenta la concentracin del polmero en la fractura despus del cierre de 5 a 7 veces a tanto como 20 veces, ms alta que la concentracin en la superficie. El aumento de la concentracin de polmero provoca un importante aumento de la viscosidad. Un esfuerzo significativo ha entrado en el diseo de los interruptores para hacer frente a este problema.La viscosidad del gel y el peso molecular del polmero deben ser significativamente reducidos para permitir una rpida limpieza de la arena. Los interruptores de fluidos de fracturacin ms utilizados son oxidantes y enzimas. Los ms comunes son los de amonio, de potasio y de sodio sales de peroxidisulfato (S2O8). La descomposicin trmica de peroxidisulfato (persulfato)La descomposicin trmica es demasiado lento bajo aproximadamente 125 F para persulfatos a ser utilizado. Adems de las aminas. Cuando el fluido supera los 125 F, la generacin de radicales sulfato se produce ms rpidamente. Con el aumento de la temperatura, el interruptor se vuelve demasiado reactivo. Tan poco como 0.1 lbm/1000 gal de persulfato disuelto causa una rpida prdida de viscosidad por encima de 180 F. A altas temperaturas. La introduccin interruptores de encapsulado, que se discute ms adelante, ha mejorado en gran medida el rendimiento de persulfato a temperaturas elevadas. Las enzimas han estado en uso durante algn tiempo, pero antes de 1994 se pensaba que su uso sea limitado a un ambiente relativamente leve: intervalo de pH de aproximadamente 3,5 a 8 y las temperaturas de menos de aproximadamente 150 F. por qu son activos a temperatura ambiente.Se desarrollaron rompedores encapsulados para permitir que a altas concentraciones de interruptor que se utilizarn sin comprometer la viscosidad del fluido durante el bombeo. En un rompedor encapsulado, el interruptor activo se recubre con una pelcula que acta como una barrera entre el interruptor y el fluido de fracturacin. El interruptor puede ser liberado como resultado de la trituracin, ruptura osmtica o difusin de la sustancia qumica del interruptor a travs del polmero de barrera. Cualquier tipo del interruptor, incluyendo enzimas y cidos, puede ser encapsulado. La encapsulacin es generalmente caro, por lo que una mezcla de interruptores disueltos y encapsulados pueden ser utilizados para lograr el nivel deseado de interruptor en el menor costo. Debido a que la temperatura tiene un significativo efecto sobre la actividad del interruptor y la permeabilidad de recubrimiento.