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• Crisnaidys Caraballo

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Lodos especiales : preparación, características y tratamiento. Lodos especiales: Son formulaciones específicas realizadas en la perforación de pozos que cumplen con ciertos propósitos y condiciones en las cuales se encuentre la formación, donde son agregados al lodo ciertos, polímeros, químicos y aditivos para producir de manera eficiente el yacimiento. Clasificación de los lodos especiales: 1. Lodos ligeramente tratados, no Inhibitorios: Son simples y poco costosos. Los aditivos comerciales se limitan generalmente a viscosificantes, dispersantes, soda caustica y tal vez algo de barita. En muchos casos no están presentes todos esos aditivos; en algunos casos no se emplea ninguno de ellos. Los lodos ligeramente tratados se subdividen en los siguientes tipos: Agua pura: Es a veces el mejor fluido para perforar formaciones duras, compactas y con presiones vecinas a la normal. El agua empleada varía entre agua dulce y salmuera saturada, dependiendo de la disponibilidad de agua de la naturaleza de las formaciones. Lodos nativos: En algunas áreas las formaciones perforadas contienen lutitas productoras de lodo. Cuando se bombea agua hasta el fondo del pozo durante la perforación regresa barrosa (lodosa). La viscosidad va aumentando la circulación continua y el resultado es un lodo nativo. lodos de bentonita y agua: Lodos de Agua Bentonita: La bentonita (p ej IMCO GEL) y el agua dulce producen un lodo con buena capacidad de acarreo, características favorables de reducción de viscosidad por corte y buen control de pérdida de filtrado. Este es un lodo de iniciación de empleo frecuente, que también se usa en algunos casos a mayores profundidades. lodos de atapulguita y agua salada, lodos de fosfato y lodos ligeramente tratados con reductores orgánicos de viscosidad. 2. Lodos de emulsión de petróleo: El diesel o el petróleo constituyen posibles adiciones a cualquier sistema de lodo para mejorar la lubricidad, con lo que se ve una reducción en la torsión y un aumento de la penetración. Con mayor frecuencia el material que se emplea es el diesel, En la industria de los lodos se utilizan dos tipos de emulsión: la emulsión de petróleo en agua y la emulsión de agua en petróleo o emulsión inversa. Este lodo hace referencia la emulsión de petróleo en agua. Descripción: se añade petróleo a cualquier buen lodo de agua arcilla. Dos líquidos no miscibles (agua y petróleo), más un agente emulsionante y agitación, dan origen a una emulsión. El petróleo es la fase interna: el agua es la fase externa, continúa.

Ventajas a) Disminuye la pérdida del filtrado. Los glóbulos de petróleo desempeñan una acción de taponamiento al ser forzados dentro de los capilares del revoque. b) Aumenta la velocidad de penetración. El petróleo al reducir la fricción, da una indicación verdadera del peso del fondo, lo que resulta en más pie por horas (velocidad de penetración) c) Hace que el pozo sea más resbaladizo, con lo que reduce la posibilidad de la sarta aprisionada. d) Aumenta la vida del trépano al reducir la fricción. e) Ahorra energía y reduce la torsión. f) Evita el embolatamiento del trépano. g) Reduce la perdida de circulación. En lodos pocos densificados, se puede añadir petróleo para disminuir la densidad del lodo 3. Lodos tratados con calcio: El agregar sales de calcio a los lodos para obtener propiedades especiales constituyo un paso fundamental del control de lodo. Fue comprobado que se puede obtener un lodo de baja viscosidad y de escaza resistencia de gel cuando se está perforando secciones de cemento o de anhidrita mediante un ajuste del tratamiento con las adiciones adecuadas de soda caustica y de dispersantes. El propósito de añadir calcio al lodo es convertir las arcillas sódicas en arcillas cálcicas, De esto resulta una reducción en el tamaño de las partículas y un aumento en el volumen de agua libre. Ventajas Los lodos tratados con calcio ofrecen varias ventajas con respecto a los lodos convencionales de agua dulce y bajo ph: a.) Esos lodos, debido a sus características inhibitorias, son capaces de mantener una baja viscosidad y una baja resistencia ligera, con alta tolerancia de sólidos esto los hace particularmente aplicables en sistemas de lodos densificados. b.) Los lodos tratados con calcio se usan principalmente cuando se deben perforar formaciones de lutitas con tendencia a hidratarse y a desprenderse. El efecto inhibitorio sobre lutitas y arcillas hidratables retarda su hidratación. Esto permite perforar un pozo más estabilizado a través de formaciones de lutitas difíciles así disminuyendo los problemas de pozos estrecho y de lutitas desprendibles

c.) Los lodos tratados con calcio son también muy resistentes a la contaminación con los contaminantes habituales: sal, cemento y anhidrita. d.) La producción obtenida de formaciones de arena bentonitica se mojara por medio de la disminución del hinchamiento que tiende a bloquear el flujo de fluidos hacia el pozo. e.) Se puede utilizar cualquier tipo de agua de mezcla para la preparación de lodos tratados con calcio, es decir agua dulce, salobre o yesosa, agua de mar, etc. 4. Lodos de lignosulfonatos. Los lignosulfonatos ferrocromicos fueron empleados por primera vez para reducir la viscosidad y la resistencia de gel en lodos de yeso. Estos dispersantes mostraron su eficacia para en tal grado que se los ensayo ello dos de otros tipos y se comprobó su utilidad en lodos simples, en lodos salinos y en lodos tratados con calcio. Aplicación: Los tratamientos con lignosulfonatos de cromo proveen un excelente control de la reologia del lodo a si como estabilidad de las paredes del pozo. El dispersante actúa como agente efectivo de control de filtrado debido al efecto taponante de las sales ferrocromicas y a la máxima dispersión que se logra. Las sales de metales pesados en estos lignosulfanatos modificados no se descomponen fácilmente a temperaturas elevadas. Esta característica permite tener buena dispersión a temperaturas que provocarían la descomposición de mucho otros reductores orgánicos de la viscosidad. Ventajas: Los lodos de lignosulfonato son frecuentemente tratados y usados como fluidos de empaque, estos lodos hacen excelentes fluidos de empaque debido a su estabilidad térmica y su capacidad de mantener en el pozo buenas propiedades de flujo por periodos prolongados. Para ser un buen fluido de empaque el lodo de perforación se suele diluir para disminuir la concentración de sólidos; puede añadirse gel nueva (bentonita) para mejorar las propiedades. 5. lodos no Dispersos de sólidos mínimos: La penetración es un factor importante en el costo de perforar un pozo, la experiencia ha demostrado que, con los otros factores iguales, cuanto más baja es la concentración de sólido en los lodos, mayor es la velocidad de penetración. Fluidos de perforación de agua clara tales como las salmueras nativas, han sido empleados con éxito en algunas áreas, sin embargo, para la mayoría de las perforaciones el agua no provee la viscosidad, la densidad o el control de filtrado adecuado. Las partículas de arcilla y los sólidos perforados del tamaño de arcilla (coloidales) parecen ser particularmente perjudícales para la velocidad de penetración. Los polímeros constituyen una alternativa con respecto a las arcillas como viscocificantes, también proveen el control de filtrado suplementario. 6. Lodos Biopolimeros pj Sistema IMCO XCEl polímero XC, producido biológicamente, es un viscocificante altamente efectivo. El sistema IMCO XC se considera como el de may0or reducción de viscosidad por corte de todos los lodos discutidos en esta sección se puede formular

utilizando cualquier tipo de agua y es resistente a la contaminación con sal, yeso y anhidrita. Preparación: La preparación del sistema implica la adición lenta de IMCO XC por el embudo, utilizando el corte máximo del equipo de mezclado, el ph del agua de preparación debe estar en el rango neutro (6,0 a 8,0) después de haber obtenido viscosidad por medio del polímero, el siguiente paso es el entrecruzamiento, siempre que este se desee. Las adiciones de polímeros y entrecruzamiento deben realizarse antes de añadir otras sustancias al sistema tales como soda caustica, sales o arcillas. Pueden agregarse al sistema dispersantes para reducir las resistencias de gel o para disminuir la pérdida del filtrado, un hecho destacado relacionado con el sistema IMCO XC es que retiene sus propiedades de reducida viscosidad por corte aun cuando se lo trate con dispersantes. Sin embargo, el empleo de dispersantes conduce generalmente a un aumento de los sólidos finos en el lodo y puede, por lo tanto, ser indeseable. No se necesitarán dispersantes si se mantienen los sólidos en un nivel mínimo. 7. Lodos de Polímeros Celulósicos p ej. Sistema IMCO SHURLIFT/DRISPAC Y SISTEMAS CMCSon excelentes agentes del control de filtrado que sirven también como viscosificantes mas aun ellos producen inhibición mediante la encapsulación de los sólidos de perforación. Preparación Para la preparación de cualquiera de los dos sistemas, primero deben limpiarse las piletas y añadir enseguida el volumen deseado de agua. Añádanse entonces 3 a 5 ppb de fibras de asbesto por el embudo utilizando el corte máximo (este paso se omite a menudo si se emplea agua dulce para la preparación). Agregar entonces 4 a 10 ppb de bentonita. Normalmente cuanto mayor es la salinidad o la dureza del agua, mayor es la cantidad de asbestos y menor la de bentonita que conviene usar. Finalmente añadir 0,5 a 1,5 cuidosamente con máximo corte y agitación máxima. La encapsulación con polímeros inhibe el rendimiento de las arcillas y también el de las fibras de asbesto. Por consiguiente es importante que se añada el polímero solamente que se hayan incorporado al sistema los otros viscosificante.

8. Lodos de almidón (ej. sistema IMCO LOID).Los lodos de almidón son los lodos no dispersos cuyo agente principal de control de filtrado es el almidón pregelatinitizado ej IMCO LOID. Además del control de filtración, el almidón contribuye con su viscosidad y provee inhibición encapsularte por su acción de recubrimiento de los sólidos de perforación. Los lodos de almidón son usualmente sistemas de agua salada; sin embargo, en algunas áreas se han utilizado lodos de almidón con aguadulce. Características

El contenido en almidón es aumentado gradualmente hasta alcanzar un total de 2 a 8 ppb. Como ocurre con cualquier viscosificante, debe tenerse cuidadosamente evitar sobre pasarse en todo momento. Por otra parte si el lodo contiene muy pocos sólidos arcillosos pueden añadirse atapulguta ej. IMCO BRINEGEL o bentonita ej. IMCOGEL para ayudar a aumentar la viscosidad y dar al lodo el contenido coloidal necesario. Los requisitos de mantenimiento de almidón una vez que se ha alcanzado la concentración deseada pueden determinarse teniendo encuenta el efecto de los tratamientos en cada turno sobre la perdida de filtrado API.

9. Lodos de base de petróleo emulsión inversa (sistemas de los IMCO KEN OIL).Una emulsión inversa es una emulsión de agua-enpetróleo en la cual la fase dispersa es agua dulce o salada y la fase continua es diesel, petróleo, crudo o alguna otra clase o derivado del petróleo. Una emulsión se define como una dispersión de partículas finas de un líquido en otro liquido. Para una emulsión inversa o lodo verdadero de base petróleo, el agua salada está dispersa en gotas pequeñas dentro de una fase continua de petróleo. Las gotitas se llaman fase dispersa. El petróleo es la fase continua porque el petróleo es la fase externa que rodea las gotículas de agua de una emulsión inversa. Las gotitas de agua actúan como viscosificantes y contribuyen sustancialmente a la resistencia de gel, al control de filtrado y a la suspensión de la barita.

Variación de las características de los lodos con diferentes aditivos; agentes emulsificantes, densificantes, reductores de viscosidad, viscosificantes, reductores de pérdidas de agua.

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Agente Densificantes

Se utilizan para controlar la presión de los fluidos de la formación previniendo reventones. La característica de importancia de los materiales densificantes es su gravedad especifica, debido a que a una mayor gravedad especifica se tiene una menor concentración de sólidos en el lodo Ejemplo: Barita, Hematita, carbonato de calcio Barita:IMCO BAR es una barita con un peso específico que oscila entre 4,2 y 4,27.La barita se emplea en los lodos para incrementar la densidad. Se pueden obtener densidades de un lodo hasta aproximadamente22 ppg con lodos aun bombeables. La cantidad de barita IMCO BAR que se debe utilizar y el aumento de volumen se puede determinar rápidamente dividiendo la densidad deseada por dos para obtener el numero de bolsas que se necesita para 100 bbl de lodo por cada aumento de densidad de 0,1 ppg.

Carbonato de Calcio:IMCO WATE carbonato de calcio tiene un peso especifico de 2,8 aproximadamente. Se emplea principalmente para aumenta la densidad de los lodos de base petróleo con el fin de aumentar la invasión de sólido en formaciones productivas. El material puede ser eliminado de las zonas productivas por acidificación. Aumenta la densidad 12 lb/gal. Hematita Oxido de Hierro:FER-OX, su acción principal es aumentar la densidad hasta 25 lb/gal 

Agentes Viscocificante

Son aditivos que se utilizan para aumentar la viscosidad de los fluidos de perforación para mejorar el rendimiento en el lodo y así mantener limpio el pozo sacando todos los ripios de la perforación Ejemplos: Bentonita, Xanthan Gum, Bentonitas modificadas, Atapulgita, Sepiolota, Polímerosextendedores Bentonita IMCO GEL es una bentonita de óptimo grado que se extrae de minal al oeste de Estados Unidos cuyo rendimiento es de 92 a100 bbl/toneladas en agua dulce. El IMCO GEL cumple con la especificaciones API de viscosidad plástica, pérdida de filtrado de análisis de tamiz, y en contenido de calcio. El IMCO GEL se emplea para el control de la viscosidad y de pérdida de filtrada en todos los lodos de agua dulce. En lodos que contienen sal por encima de 35.000ppm, el rendimiento de la bentonita se reduce considerablemente a menos que se haya hidratado previamente y después se haya añadido al lodo salino. Sub-Bentonita IMCO-KLAY, sub-bentonita es una arcilla extraída de minas que se encuentran al sur de Estados Unidos que rinden entre 40 a65 bbl/ton en agua dulce. IMCO-KLAY se usa conjuntamente con IMCO-GEL cuando se desea tener tamaños grandes de partículas de arcillas para el control de la pérdida del filtrado en el pozo. Si se añaden aproximadamente 44ppb de IMCO-KLAY al agua dulce se obtendrán lodo de 15 cps o una viscosidad de embudo de 36 seg/qt, cuando se está perforando en áreas en que los sólidos de la formación no son hidratables, puede ser útil la adición de 3 a 5 bolsas de IMCO-KLAY por turno para mantener una buena base para el lodo 

Agente emulcificantes.

Usado principalmente en lodos base aceite Emulsión Una mezcla líquida heterogénea, sustancialmente permanente, de dos o más líquidos que normalmente no se disuelven uno en otro

Emulsificante: Una sustancia usada para producir una emulsión de dos líquidos que no son miscibles. Los emulsificantes se pueden dividir, según su comportamiento, en agentes iónicos y no iónicos.  Aditivos Reductores de Agua. El filtrado o perdida de agua es el pase de la fase líquida del fluido hacia la formación permeable, cuando el fluido es cometido a una presión diferencial. Los materiales más utilizados para controlar filtrado son: bentonita, polímeros manufacturados, almidones, adelgazantes orgánicos (Lignitos, lignosulfanatos) y Carbonato de calcio (acción de puenteo). Mecanismo de control de filtrado ν Desarrollando un revoque impermeable y altamente compresible ν Incrementando la viscosidad de la fase líquida, incrementando ida. ν Disminuyendo la permeabilidad mediante una acción de puenteo. Control de pérdida de circulación: causa, prevención y control. -Pérdidas de Circulación La pérdida de circulación o pérdida de retorno está definida como la invasión de los fluidos de perforación y/o lechadas de cemento hacia la formación. El control y prevención de la pérdida de circulación de los fluidos de perforación es un problema frecuentemente encontrado durante la perforación de pozos de petróleo y gas. La pérdida puede ser parcial o total, es decir, se puede perder una pequeña fracción de fluido generalmente manifestada por una disminución gradual del nivel del fluido de perforación en los tanques o se puede perder el fluido de perforación que se encuentra en el hoyo, al desplazarse en su totalidad hacia la formación. Otros problemas como: colapso del hoyo, atascamiento de tubería, imposibilidad de controlar el hoyo, pérdida de tiempo durante las operaciones de perforación, daño a formaciones potencialmente productivas, arremetidas, reventones, derrumbe excesivo de las formaciones y costos asociados son otros efectos que contribuyen a hacer que el control y prevención de la pérdida de circulación sea considerado uno de los problemas más importantes en la industria petrolera y uno de los sucesos que más afecta la estabilidad del hoyo. La magnitud del problema plantea la necesidad de iniciar investigaciones que relacionen todos los aspectos considerados en la pérdida de circulación, para así determinar soluciones efectivas y evitar las horas improductivas durante las operaciones en el taladro. Factores que Afectan la Pérdida de Circulación

Existen muchos factores que originan pérdidas de circulación en el hoyo, cada uno de estos está relacionado con el tipo de formación que se está perforando, las condiciones del hoyo y la presión que ejerce la columna del fluido de perforación. Los tipos de formaciones o condiciones en el subsuelo que pueden ocasionar o son susceptibles de generar una pérdida de circulación en el pozo se clasifican en cuatro categorías: Fracturas Naturales o Intrínsecas: son aquellas creadas por los esfuerzos tectónicos, y los diferentes eventos geológicos ocurridos en una determinada zona. Se manifiestan por una discontinuidad que rompe los estratos de las rocas en bloques por medio de grietas o fisuras que pueden permitir el paso de los fluidos que se encuentran en el pozo solo si existe suficiente presión en el hoyo capaz de exceder la de los fluidos de la formación y además el espacio creado por la fractura es tan grande como para permitir la entrada de los fluidos con esta presión. Fracturas Creadas o Inducidas: son aquellas producidas durante las operaciones de perforación con el fin de estimular la formación para mejorar la producción(fracturamiento hidráulico y acidificación). Adicionalmente, muchas fracturas han sido creadas al tratar de mantener el peso de la columna hidrostática en el hoyo por lo que esta operación también puede crear fracturas en la formación si se excede la densidad necesaria para mantener las paredes del hoyo. Las fracturas inducidas o creadas se distinguen de las fracturas naturales principalmente por el hecho de que la pérdida del fluido de perforación hacia fracturas inducidas requiere la imposición de presión de una magnitud suficiente para romper o abrir una parte de la formación Fracturas Cavernosas: las fracturas creadas en zonas cavernosas están generalmente relacionadas con formaciones volcánicas o de carbonatos (caliza y dolomita). Cuando estas formaciones fisuradas son perforadas, la columna de fluido de perforación puede caer libremente a través de la zona vacía creada por la fractura y producir rápidamente la pérdida del fluido de perforación. Las formaciones cavernosas se diferencian de las fracturas naturales e inducidas en que las cavernas son probablemente el resultado de un fenómeno de disolución de la roca, es decir pueden aparecer durante el enfriamiento del magma o ceniza volcánica.

Pérdidas en Formaciones altamente Permeables o poco Consolidadas: pueden tener una permeabilidad suficientemente alta para que el fluido de perforación invádala matriz de la formación, y generar así la pérdida de circulación de los fluidos del pozo. La alta permeabilidad también se encuentra frecuentemente en las arenas, grava, y formaciones que fueron arrecifes o bancos de ostras. En general para que ocurra la pérdida de fluido hacia las formaciones permeables es necesario que los espacios intergranulares tengan suficiente tamaño para permitir la entrada del fluido de perforación, y como en el caso de las fracturas naturales y cavernosas, es necesario que exista una presión hidrostática que exceda la presión de la formación. Solo así podrá ocurrir la invasión. Acciones para Prevenir la Pérdida de Circulación

El control apropiado para prevenir la pérdida de circulación incluye mantener el hoyo lleno para prevenir un influjo, evitar el atascamiento de tubería, sellar las zonas de pérdida y vigilar cautelosamente la circulación. Generalmente, las pérdidas pueden ser corregidas añadiendo materiales especiales para pérdida de circulación al fluido de perforación, ya que los sólidos que contienen dichos materiales son más grandes que los usados en los fluidos de perforación convencionales, es por ello que sellan las zonas de pérdida. Pueden ser fibrosos(papel, semillas de algodón), granulares (conchas de nueces) o en hojuelas (mica). Cuando ocurren pérdidas parciales la mecha debe ser extraída de la zona de pérdida siesta ocurrió en el fondo, el hoyo se debe mantenerse lleno con un fluido de perforación de baja densidad para permitir su asentamiento entre 4 y 8 horas. Luego la mecha se debe llevar nuevamente hacia el fondo del hoyo cuidadosamente. Si aún así no se alcanza nuevamente la circulación del fluido de perforación se debe colocar una píldora o lechada en el sistema de circulación. Si el fluido de perforación es un fluido de perforación base aceite se recomienda colocar una arcilla organofílica enagua. Las pérdidas totales por su parte requieren un fluido de perforación especial para altas pérdidas o un tapón de cemento para sellar la zona. Otras medidas preventivas son minimizar las presiones de fondo ejerciendo buenas prácticas de perforación que mantengan los aumentos bruscos de presión al nivel de la presión de fractura y de formación, o interrumpiendo la circulación del fluido de perforación por varios intervalos de tiempo durante los viajes de tubería. Esta acción generalmente se aplica cuando se paran repentinamente las bombas puesto que con ello se generan grandes aumento de presión