New formulation for drilling fluids : smart products to avoid fluid losses

The loss of drilling fluids represents one of the main concerns of the oil drilling process that determines consistent economic losses and, in some cases, can trigger the shutdown of a well or the dismissal of an oilfield. For this reason, oil companies invest in research study in order to find out new formulations able to avoid the loss of the mud used. The state of the art of the loss of drilling fluids offers a great quantity of additives that can eventually be added to perforation fluids but they do not satisfy the expectation so the possible solutions are still investigated. However, mud formulations and relating potential additives may change on a case by case basis. In this work the following materials were tested: epoxy and epoxy silicone resins and thermo-responsive polymers. Epoxy resins are synthesized using monomers and copolymers throughout two different polymerization techniques: Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer (RAFT) and Free Radical Polymerization (FRP). Epoxy silicone resins are the results of a condensation reaction between an epoxy group and an hydroxyl one bond to the silicon element. Thermo-responsive polymers are synthesized via RAFT. In order to obtain an harder network curing agents are used exploiting compounds with more than one amine and hydroxyl groups. By varying the monomer/copolymer ratio, the amount of curing agent and the temperature it is possible to obtain smart materials applied as potential solution to the fluid losses problem.

Le perdite di fluidi di perforazione rappresentano una delle maggiori preoccupazioni per i processi di trivellazione, che determina elevati danni economici e, in alcuni casi, può richiedere la fermata delle operazioni o addirittura la rinuncia alla riserva. Per questi motivi, le compagnie petrolifere stanno investendo nella ricerca con l’obiettivo di trovare nuove formulazioni idonee a risolvere tale problema. Infatti, lo stato dell’arte riguardante le perdite dei fluidi di perforazione offre una grande quantità di additivi che possono essere aggiunti alla formulazione tradizionale, che però non risultano soddisfacenti ed efficaci. In questo lavoro sono state prese in considerazione diverse classi di materiali: resine epossidiche, resine epossisiliconiche e polimeri aventi comportamento variabile con la temperatura. Le resine epossidiche sono state sintetizzate partendo sia da monomeri che da copolimeri ottenuti attraverso due differenti tecniche di polimerizzazione. Le resine epossisiliconiche sono invece il risultato di reazioni di condensazione che avvengono tra un anello epossidico e un silossano. Infine i polimeri che risentono della variazione di temperatura sono stati sintetizzati con una tecnica di polimerizzazione che consente di controllare la lunghezza di catena del prodotto finale. I materiali cosi ottenuti sono stati fatti reagire con agenti reticolanti in maniera da ottenere un reticolo più rigido. Questi reagenti hanno la caratteristica di avere più di un gruppo amminico e idrossilico. Variando i rapporti monomero/copolimero, la quantità di agente reticolante e la temperatura è possibile ottenere nuovi materiali applicabili come potenziali soluzioni al problema delle perdite dei fluidi di perforazione.