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• Gustavo Armando López Díaz

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SISTEMAS BASE CUESTIONARIO

ACEITE.

ACTIVIDAD

1.

CAPÍTULO

12.

1. ¿Qué es un sistema VERSA? ¿Cómo se clasifica? Describe brevemente. Es un lodo base aceite de emulsión inversa. Se clasifica en:   

Convencional. Son fluidos de emulsión inversa térmicamente estables. De filtrado relajado. Son fluidos emulsionados que ayudan a maximizar las velocidades de penetración. Mejorados reológicamente. Utilizan altas viscosidades a muy baja velocidad de corte.

2. Menciona las dos categorías generales que pueden ser aplicadas a los sistemas VERSA.  

Convencional. Filtrado relajado.

3. ¿Para qué es usada la salmuera de cloruro de calcio? Suele ser usada como fase interna de la emulsión inversa. 4. Menciona el orden de adición recomendado para usar un sistema VERSA convencional.         

Aceite. Arcilla Organofílica(VG-69). HRP. Cal. VERSAMUL. VERSACOAT. Salmuera CaCl2. Material densificante. VERSATROL.

5. ¿Para qué se usa el sistema TRUCORE? Son generalmente usados para las operaciones de extracción de núcleos donde se desea evitar la invasión del fluido de perforación que contiene agua emulsionada.

6. ¿Qué es el VERSAMUL y para qué se usa? Es una mezcla de emulsificantes líquidos, agentes humectantes, gelificantes y agentes estabilizadores de fluidos. Se usa como emulsificante primario en los sistemas VERSA convencionales. 7. Es el viscosificante primario que se usa en la mayoría de los sistemas base aceite. Arcilla Organofílica VG-69. 8. ¿Qué es la estabilidad eléctrica? Mencione los factores que la afectan. Se trata de una medida del voltaje requerido para romper la emulsión y permitir que las gotas de agua emulsionada se conecten (i.e., se fusionen), permitiendo la transmisión de la corriente eléctrica. 9. ¿Cuándo ocurre el desplazamiento más eficaz? Ocurre cuando el volumen total de lodo base aceite puede ser desplazado en una operación rápida y continua. 10.Describa los espaciadores típicos. Los espaciadores típicos son: 1. Lodo base agua desplazado con lodo base aceite: • Agua o, • Agua, seguido por aceite viscosificado o lodo base aceite viscoso. 2. Lodo base aceite desplazado con lodo base agua: • Aceite o, • Aceite, seguido por agua viscosificada o lodo base agua viscoso.

ACTIVIDAD 2. LECTURA DE SELECCIÓN DE IDEAS(SUGERIDA) Lodo Base Aceite (OBM) Son lodos cuya fase continua o externa corresponde a petróleo crudo o minerales de éste. Sus propiedades están influenciadas por: la relación aceite/agua, el tipo de emulsificador y concentración y el Contenido de sólidos. Los lodos base aceite constituyen una emulsión de agua en aceite, es decir una emulsión inversa donde la fase dispersa es agua y la base continua, al igual que el filtrado, es aceite. El agua no se disuelve o mezcla con aceite, sino que permanece suspendida, actuando cada gota como una partícula sólida. En una buena emulsión no debe haber tendencia de separación de fases y su estabilidad se logra por medio de emulsificantes y agentes adecuados. En una emulsión aceite en agua, el agua constituye la fase continua y el aceite la fase dispersa. Sin embargo, existen emulsiones donde el aceite es emulsionado en el agua, este es el caso de las emulsiones con 80% de aceite y 20% de agua. Para lograr la emulsión se utilizan emulsificantes especiales como INTERFLOW y STABLEMUL, los cuales son agregados en concentraciones de 14-20libs/bbl. Este tipo de emulsión es utilizada para perforar zonas donde se requieren densidades muy bajas, alrededor de 7 lbs/gal.

TIPOS DE LODOS BASE ACEITE Existen dos tipos principales de sistemas: a) Lodos de aceite: que contienen menos del 5% en agua y contiene mezclas de álcalis, ácidos orgánicos, agentes estabilizantes, asfaltos oxidados y diésel de alto punto de llama o aceites minerales no tóxicos. Uno de sus principales usos es eliminar el riesgo de contaminación de las zonas productoras. Los contaminantes como la sal o la anhidrita no pueden afectarlos y tiene gran aplicación en profundidad y altas temperaturas, también son especiales para las operaciones de corazonamiento.

b) Emulsiones invertidas: estos sistemas contienen más del 50% en agua, que se encuentra contenida dentro del aceite mediante emulsificantes especiales; este lodo es estable a diferentes temperaturas. El uso de estos dos tipos de lodos requiere cuidados ambientales debido a su elevado poder contaminante. Pueden pesar 7.5 ppg (libras por galón) sin el uso de materiales pesantes. Estos lodos han sido empleados con éxito para muchas tareas de perforación con: pozos profundos con condiciones extremas de presión y temperatura; problemas de pega de tubería y de estabilidad de pozo; necesidad de atravesar zonas que contienen sales, yeso o anhidrita; presencia de sulfuro de hidrógeno hallazgo de formaciones potencialmente productoras; gran necesidad de minimizar la fricción y los torques (en pozos altamente desviados).

c) Lodos Cuya Fase Continua Es “Material Sintético (producido por síntesis química) Esta nueva clase de lodos –denominados “lodos basados en seudo-aceite” – poseen la mayoría de propiedades de los lodos con fase continua aceitosa y con su uso se podrían disminuir los grandes problemas de contaminación causados, pero muchos de ellos presentan toxicidad acuática. Aun así, algunos autores recomiendan estos nuevos lodos como una alternativa al uso de lodos cuya fase continua es aceite. Otras desventajas son: el costo (varios cientos de dólares por barril, situación que se agravaría con la presencia de pérdidas de circulación) y su poca estabilidad a altas temperaturas. Entre los materiales sintéticos más empleados se encuentran: Ester; Éter, Poli-alfa-olefina, Alquil-benceno-lineal y Alfa-olefina lineal.

Características Los fluidos de perforación en base de aceite son: • Altamente inhibidos. • Resistentes a contaminaciones. • Estables a altas temperaturas y presiones.

• De alta lubricidad. • No corrosivos.

De acuerdo a los emulsificadores: • Pueden ser Normales (Aceite en Agua) o Invertidos. • Aumentan la rata de perforación. • Evitan la corrosión de la broca y sarta. • Evitan daño de formación. • Evitan problemas de arcillas sensibles. • Son estables a altas temperaturas (200 ºF). • Sus principales desventajas son: costo inicial y mantenimiento y dificultad de identificar zonas productoras por medio de los cortes.

Usos del Lodo Base aceite 1) Perforación y corazonamiento de zonas productoras. 2) Perforación con problemas de estabilidad de pozos- arcillas sensibles. 3) Perforación de pozos profundos a altas temperaturas y presiones.

Componentes básicos de un lodo en base aceite (Emulsión invertida) 1) Aceite. 2) Emulsificantes. 3) Cal.

4) Humectante. 5) Agua. 6) Arcilla Organofílica. 7) Sal. 8) Material densificante.

El uso del agente de control de filtrado es opcional y se debe agregar después del humectante. Los lodos base aceite relajados no utilizan controladores de filtrado.

1) Aceite: • GAS OIL El gas oil es el aceite utilizado con mayor frecuencia para preparar emulsiones inversas. No obstante, su uso se encuentra restringido debido a su toxicidad, sobre todo en las operaciones costa afuera. Los ensayos 96 hr LC50 realizado por la Agencia Protector del medio Ambiente de los Estados Unidos, demuestran que el gas oil es muy tóxico, debido a su alto contenido de aromáticos.

El gas oil que se utiliza para preparar emulsiones inversas debe cumplir con las siguientes especificaciones:  

Gravedad API 36-37 grados Punto de Inflamación 180 ºF (mínimo).

 Punto de Combustión 200 ºF (mínimo).

 Punto de anilila 140 ºF (mínimo).

El punto de anilila está relacionado con el contenido aromático. Entre mayor sea éste, menor es el efecto que el gas oil tiene sobre las piezas de goma del taladro. La goma se deteriora al contacto con el gas oil de punto de anilila bajo. Por otro lado, los riesgos de incendio disminuyen al tener el gas oil un alto punto de inflamación. Por lo general, debe haber una diferencia mínima de 50 ºF entre el punto de inflamación y la temperatura en la línea de flujo. En los lodos base agua se utiliza esporádicamente gas oil para mejorar la lubricidad. Sin embargo, no es recomendable usar más del 10%. El gas oil no da suspensión, ni tiene capacidad de neutralizar el agua de formación.

ACEITES MINERALES Estos aceites contienen una fracción mucho más reducida de aromáticos que el gas oil y el kerosene, y por lo tanto son mucho menos tóxicos a los organismos marinos. Se utiliza en la preparación de los sistemas 100% aceite. Son limpios, producen un olor menos desagradable que el gas oil y permite tener bajas viscosidades a altas tasas de penetración. Son costosos, poco disponibles en el mercado y tienen la desventaja de ser incompatibles con algunos aditivos químicos.

PETRÓLEO El uso de petróleo en la formulación de los lodos base aceite tiene varios aspectos negativos, además de poseer un punto de inflamación bajo, contiene asfaltenos que pueden cambiar la mojabilidad de la formación y puede causar complicaciones durante la etapa de perforación o completación. El contenido de asfaltenos influye en el rendimiento de los otros productos usados en la preparación de las emulsiones inversas.

2) Emulsificantes: El emulsificante hace que el agua se emulsione en el aceite, formando un sistema estable. Los Emulsificantes que se utilizan en la preparación de los lodos base aceite deben ser solubles, tanto en el agua como en el aceite. La presencia de calcio soluble, el cual es suministrado por la cal, permite la creación de un detergente que emulsiona las gotas de aguas en la fase continua. Por ello los jabones a base de calcio son emulsificantes primarios que se usan con bastante frecuencia en los lodos base aceite.

3) Cal: La cal tiene como función primaria hacer más efectiva la acción del emulsificante, y con función secundaria actuar como secuestrador de H2S y CO2. Siempre que se adicione un emulsificante se debe agregar cal en una proporción de 2/1. Es decir, que por cada dos libras del emulsificante se debe agregar una libra de cal. Se debe evitar el exceso de cal en el sistema, debido a que la cal siendo un sólido, causa un aumento indeseable en la viscosidad del lodo. El contenido de cal, para las operaciones rutinarias de perforación debe ser de 3 a 5 lb/bbl, pero como protección para las posibles arremetidas de H2S, los límites de 5 a 15 lb/bbI son prácticos y seguros en la gran mayoría de los lodos base aceite. La contaminación masiva con el H2S/CO2 consumirá grandes cantidades de cal y generará pequeñas cantidades de CaS y CaCO3 como productos sólidos de la reacción. Por esta razón, cuando se tiene problemas con H2S y CO2, se debe mantener una mayor concentración de cal que permita su remoción. La prueba para determinar el contenido de cal en los lodos base aceite, es similar a la prueba de alcalinidad de los lodos base agua, pero en éste caso a la muestra se le debe extraer el agua antes de hacer la titulación, la cual resulta moderadamente exacta.

4) Humectante: Los productos químicos humectantes en aceite son las poliamidas, las aminas, los fosfatos orgánicos, los hidrocarburos sulfonatados etc., los cuales se utilizan en los lodos invertidos para mantener humedecidos los sólidos con aceite. Por lo general, los productos son también efectivos como emulsificadores.

5) Agua:

Esta forma parte de los lodos base aceite, consiste en pequeñas gotas que se hallan dispersas o en suspendidas en el aceite, actuando cada una de ellas como una partícula sólida. La adición de emulsificadores hace que el agua se emulsifique en el aceite, formando un sistema estable. La dilución con agua en los lodos invertidos ayuda a aumentar la viscosidad y la fuerza del gel, así como también a controlar el filtrado. Esto se debe a que el agua actúa como un sólido en el sistema. Además, el agua permite la solubilización del cloruro de calcio utilizado para lograr el equilibrio de la actividad entre el lodo y la formación.

Durante la agitación inicial, el agua se separa en pequeñas gotitas y se dispersa en aceite. A medida que aumentara la agitación las gotas se hacen más pequeñas y la emulsión se hace más estable. Igual funciona cuando se adiciona aceite, hay más estabilidad en la emulsión porque aumenta la distancia entre las gotas de agua. Entre más pequeñas sean las gotas de agua mayor será el área superficial y, por consiguiente, el área de contacto aceite/agua. La emulsión resulta menos estable cuando se agrega agua, porque la distancia entre las gotas disminuye. Mientras más agua, mayor es la tendencia de que las gotas se junten y coalezcan. Las gotas más grandes coalescerán más fácilmente que las más pequeñas. Es obvio que los lodos base aceite son más estables mientras menos agua contengan. El agua emulsionada en pequeñas gotas produce viscosidad, da mejor capacidad de suspensión y permite un mejor control del filtrado.

6) Arcilla Organofílica: Los lodos base aceite, aunque por lo general son viscosos, tienen baja capacidad suspensiva en comparación con los lodos base agua. Esto contribuye a acelerar el asentamiento de la barita, particularmente si está humedecida por agua. Es importante señalar que la viscosidad no previene el asentamiento, solamente lo hace más lento. La capacidad de suspensión es función de la resistencia de gel y la capacidad de limpieza es función del purito cedente. Para aumentar la capacidad suspensiva de los lodos base aceite se utilizan las arcillas organofílicas, para las cuales además de aumentar la resistencia de gel, aumentan la viscosidad y le punto cedente. Estas arcillas requieren de un activador polar para desarrollar máximo rendimiento. Entre los activadores

polares están: agua, metanol, carbonato de propileno y glicerina, siendo el metanol el más utilizado en los sistemas 100% aceite.

7) Sal: Los lodos base aceite tienen la habilidad de desarrollar las fuerzas osmóticas de gran magnitud para deshidratar o balancear formaciones sensibles al agua. Este fenómeno ocurre cuando la salinidad del lodo es mayor a la de la formación. Es un hecho bien conocido que el agua migra de una solución menos salina hacia otra de mayor salinidad, si está presente una membrana semipermeable, producida por el jabón de alto peso molecular. Es debido a este fenómeno que un lodo base aceite puede realmente deshidratar formaciones lutiticas o arcillosas.