• Author / Uploaded
• Rodrigo Luizaga Andia

• Categories
• Emulsión
• Petróleo
• Agua
• Gases
• Filtración

Citation preview

FLUIDOS DE PERFORACIÓN El fluido de perforación es una mezcla heterogénea compuesta de dos fases: una fase continua (agua o aceite), y una fase discontinua (arcilla, aditivos químicos, gas, aire, neblina, espuma, jabón, etc).En el campo petrolero es mal llamado “LODO”. Sin embargo este término es históricamente asentado, pero ya no es apropiado por las propiedades especiales que caracterizan a los fluidos modernos. COMPOSICION DE UN FLUIDO DE PERFORACION La composición usada del Fluido de Perforación es dada por las condiciones del fondo del pozo y los tipos de formaciones a ser perforadas. La composición final es un compromiso, como el de escoger la barrena adecuada. La selección debe ser hecha en base a dos factores importantes:  Mientras más ligero y liviano el Fluido de Perforación, mas rápido será la penetración.  Mientras más viscoso y pesado el fluido, se tendrá mejor control de algunas condiciones de pozo como la intrusión de fluido de formación debida a la presión en el pozo (conocida como KICK). Sin embargo si hay descontrol, estas condiciones pueden ocasionar desastres conocidos como "Reventones". Los componentes principales de los fluidos de perforación son la bentonita, la arcilla, los polímeros y los hidrocarburos. Las bombas de rotor helicoidal son especialmente adecuadas para el transporte de fluidos de perforación, ya que son capaces de bombear sin problemas estos líquidos que contienen materias sólidas. TIPOS DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN El tipo de fluido utilizado en la perforación rotatoria en sí, en el reacondicionamiento y terminación de pozos es elemento decisivo en cada una de estas operaciones. Pues las características del fluido tienen relación con la interpretación de las observaciones hechas de los estratos penetrados, ya sean por muestras de ripio tomadas del cernidor, núcleo de pared o núcleos convencionales o a presión, registros de litología, de presión o de temperatura, pruebas preliminares de producción en hoyo desnudo, tareas de pesca, etc. En su composición interactúan tres partes principales: la parte líquida, la parte sólida, compuesta por material soluble que le imprime las características tixotrópicas y por material insoluble de alta densidad que le imparte peso y

materias químicas adicionales, que se añaden directamente o en soluciones, para controlar las características deseadas.  Hay tres tipos básicos de fluidos que son:  Base agua.  Base aceite.  Base gas o aire. FLUIDO DE PERFORACIÓN BASE AGUA El agua es uno de los mejores líquidos básicos para perforar, por su abundancia y bajo costo. Sin embargo, el agua debe ser de buena calidad ya que las sales disueltas que pueda tener, como calcio, magnesio, cloruros, tienden a disminuir las buenas propiedades requeridas. Por esto es aconsejable disponer de análisis químicos de las aguas que se escojan para preparar el fluido de perforación. El fluido de perforación más común está compuesto de agua y sustancia coloidal. Durante la perforación puede darse la oportunidad de que el contenido coloidal de ciertos estratos sirva para hacer el fluido pero hay estratos tan carentes de material coloidal que su contribución es nula. Por tanto es preferible utilizar bentonita preparada con fines comerciales como la mejor fuente del componente coloidal del fluido. La bentonita es un material de origen volcánico, compuesto de sílice y alúmina pulverizada y debidamente acondicionada, se hincha al mojarse y su volumen se multiplica. El fluido bentonítico resultante es muy favorable para la formación del revoque sobre la pared del hoyo. Sin embargo, a este tipo de fluido hay que agregarle un material pesado, como la baritina (preparada del sulfato de bario), para que la presión que ejerza contra los estratos domine las presiones subterráneas que se estiman encontrar durante la perforación. El lodo bentonítico (Base Agua) permite que al excavar no se corra riesgo de desprendimiento. Eso se produce llenando el pozo con el lodo, momento en el que éste es fluido debido al movimiento continuo; luego, el lodo adquiere consistencia al dejar de moverse, impidiendo que las paredes del pozo se desprendan. Para mantener las características deseadas de este tipo de fluido como son: viscosidad, gelatinización inicial y final, pérdida por filtración, pH y contenido de sólidos, se recurre a la utilización de sustancias químicas como quebracho, soda cáustica, silicatos y arseniatos. En síntesis es el fluido más usado (98%). La composición del fluido de perforación es la combinación de diferentes cantidades de agua salada o dulce, arcilla y aditivos químicos que son determinados por las condiciones de fondo de pozo.

Las reglas apropiadas son:  Para condiciones de perforación superficial: Donde hay grandes cantidades de agua, el lodo natural con pocos aditivos es el más usado.  Para operaciones de perforación subsuperficial dura: Cuando se esta penetrando formaciones duras (que tienen baja porosidad) pueden ser usados fluidos ligeros y de baja densidad.  Para operaciones de perforación subsuperficial blanda: Cuando se esta perforando formaciones con presiones altas (que tienen alta porosidad), se utilizan fluidos pesados para tener control de las presiones de formación que puedan causar un "amago de reventón". Los fluidos Base Agua son los más usados, porque son baratos de mantener, fáciles de usar y forman una pared para proteger el hueco. Sin embargo pueden contaminar formaciones sensibles. FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE ACEITE Los lodos base aceite inicialmente fueron diseñados para mejorar la terminación de pozos con reservorios muy sensibles al agua, y para perforar LUTITAS muy activas; tienen como fase continua a un aceite y su filtrado es únicamente aceite. Se le denomina “lodo base aceite” cuando su contenido de agua es de 1 al 15% y “emulsión inversa” cuando el contenido de agua es de 1 al 50%. Los lodos de emulsión inversa se refieren a una emulsión de agua en aceite en donde la fase continua es el aceite y la discontinua el agua en forma de gotas. Para formar una película de aceite alrededor de las gotas de agua se requiere el uso de emulsificantes, aditivo que mantendrá estable la emulsión. Estos fluidos son: * Altamente inhibidos. * Resistentes a contaminaciones. * Estables a altas temperaturas y presiones. * De alta lubricidad. * No corrosivos. Los componentes de un lodo en base aceite son: aceite, salmuera, emulsificante, agentes de humectación al aceite, agentes para control de filtración V, iscosificantes, agente densificador. El porcentaje de volumen de aceite y agua se expresa como una relación aceite /agua. En síntesis los fluidos Base Aceite son usados para perforar formaciones que reaccionan con agua, pozos profundos de alta temperatura, áreas sujetas a presión diferencial reducida, perforación de formaciones de lutitas problemáticas,

etc. Son más caros para perforar y mantener, pero no afectan las formaciones que reaccionan con agua y minimizan la corrosión de la herramienta, etc. FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE AIRE O GAS Aunque el estado físico no es líquido, el aire o gas cumplen las funciones de enfriar, lubricar y limpiar el barreno. Pueden incluirse en esta clasificación lodos con sólo aire y aire mezclado (con un poco de agua o surfactante). Solo el 1% de los fluidos de perforación son base aire (neblina) o base gas. La ventaja principal de los fluidos base gas o aire es que la perforación es más rápida y al usarse compresores se necesita menos espacio y equipo para trabajar. ADITIVOS DE LODOS DE PERFORACIÓN Un Aditivo es cualquier material que se añade al fluido de perforación con el fin de obtener algunas características o propiedades. * Densificantes: aumentan la densidad de los lodos, ayudando con ello a controlar las presiones subterráneas y a sostener las paredes del pozo. (Barita, NaCl, galena, CaCO3). * Viscosificantes: Hacen que los lodos se espesen y así aumentan su capacidad para transportar y suspender los recortes y los materiales sólidos densificantes. (Bentonita, Xanthan Gum, Bentonitas modificadas, Atapulgita, Sepiolita, Polímeros extendedores). * Dispersantes y Defloculantes: se añaden al lodo para reducir la viscosidad, la resistencia de gel y los problemas de presión de circulación. (Lignosulfonatos, Lignitos, Lignito de cromo, Lignito caustizado potásico, Poliacrilatos). 

NOTA: El lavado de los agujeros a base de aceite lubrica mejor que el a base de agua. Sin embargo, los lavados con agua son mucho más frecuentes ya que son más económicas y más ecológicas. Para mejorar las propiedades de lubricación de estos líquidos se añaden aditivos lubricantes.

FUNCIONES DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN Hay por lo menos diez funciones importantes del fluido de perforación: 1) Remover los recortes del fondo del agujero, transportarlos a la superficie y liberarlos con la ayuda de los equipos para control de sólidos. 2) Enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforación. 3) Recubrir el agujero con un revoque de pared de baja permeabilidad.

4) Controlar las presiones sub superficiales. 5) Sostener los recortes y el material pesado en suspensión cuando se detenga la circulación. 6) Soportar parte del peso de la sarta de perforación y del revestimiento. 7) Prevenir o reducir al mínimo cualquier daño a las formaciones aledañas. 8) Permitir la Obtención de información sobre las formaciones penetradas. 9) Transmitir potencia hidráulica a la barrena. 10)Controlar la corrosión de los tubulares y herramientas dentro del pozo.

PRUEBAS Y TRATAMIENTO El fluido de perforación ha sido llamado "Lodo Tratado" por el frecuente monitoreo y pruebas en orden de mantener condiciones optimas en el pozo, como diferentes formaciones son encontradas en la perforación y terminación. Las variables más importantes son:  Viscosidad.  Resistencia al Gel.  Densidad o peso.  Viscosidad o La viscosidad se define como la resistencia del lodo al flujo. La resistencia es producto de la fricción interna, resultado de la combinación del esfuerzo de cohesión y adherencia. o Se mide rutinariamente en el campo utilizando el embudo Marsh y se mide el tiempo en segundos que le toma a un cuarto de galón del fluido pasar a través del embudo. o Conforme aumenta la penetración, los sólidos inertes y los contaminantes entran al sistema de lodo y pueden hacer que la viscosidad aumente. o El embudo Marsh se puede utilizar para determinar si la viscosidad está en el rango adecuado.  Resistencia al Gel (lb/100pie2) o Es la habilidad del fluido de gelificarse cuando no esta en movimiento, la resistencia al gel determina la habilidad de sostener sólidos en suspensión. El gel y los sólidos aumentan la viscosidad.

o Las mediciones de resistencia al Gel denotan las propiedades tixotrópicas del lodo. Son la medida de las fuerzas de atracción bajo condiciones estáticas o de no flujo. o Por otro lado el Punto de Cedencia es la medida de las fuerzas de atracción bajo condiciones de flujo. o Las resistencias al gel están clasificadas como geles de tipo progresivo ( fuerte ) o frágil ( débil ).  - Un gel progresivo comienza bajo, pero aumenta consistentemente con el tiempo.  - Un gel frágil puede comenzar alto inicialmente pero suele aumentar ligeramente con el tiempo.  NOTA: Los geles progresivos son poco deseables ya que pueden crear problemas como tasas de bombeo (caudales) excesivas para romper la circulación, pérdida de circulación, suabeo del agujero, etc.  Densidad o El requerimiento primario de desempeño para un fluido de perforación es el control de presiones. o La densidad de cualquier lodo está directamente relacionada con la cantidad y gravedad específica promedio de los sólidos en el sistema. o El control de densidad es importante ya que la presión hidrostática ejercida por la columna de fluido se requiere para contener la presión de la formación y para ayudar a mantener el agujero abierto. o La densidad de los fluidos de perforación debe ser dictada por las presiones de la formación. o La presión ejercida por la columna de fluido debe ser igual a o ligeramente mayor que la presión de la formación. o La densidad necesitará ajustarse durante las operaciones en el pozo. o Se utilizará material densificante como la Barita debido a su alta gravedad específica (mínimo de 4.2 gr/cc). o La presión efectiva en el fondo del pozo será mayor en condiciones dinámicas de bombeo (presión por circulación). o La Densidad Equivalente por Circulación será: