LIQUID OIL: Aditivo reductor de fricción e inhibidor deembolamiento de mecha para perforar yacimientos de crudospesados con problemas de torque excesivo

Jefe proyecto : Ing. Enderson Cruz

Liquid Oil:

•El pH de una solución acuosa al 1% p/p del surfactante Liquid Oil es de 2,5 unidades, pudiendo neutralizarse con NaOH,

KOH o MEA

•Soluble tanto en agua como en aceite (Diésel, LP-90)

Usos en la Industria Petrolera

• Aditivo en fluidos de completación y rehabilitación de pozos para reducir el do ocasionado por los fluidos de trabajo.

(SEA-0033,2007; INT-12523,2008; INT-12803,2009)

• Múltiples aplicaciones. Las propiedades interfaciales del sistema surfactante permiten definir las siguientes

aplicaciones: aditivo en fluidos de perforación de alto desempeño, aditivo lubricante para liberación de tuberías

atascadas por pega diferencial, fluidos de completación de baja densidad basados en emulsiones O/W.

Nombre (Compañía) Descripción CMC (ppm) Materia Activa (%p/p)

POLY ALPHAS DE VENEZUELA

Mezcla surfactante aniónico / no-iónico

100 50

Mecanismos involucrados:•Excelente aditivo lubricante para fluidos base agua. En

solución acuosa el surfactante Liquid Oil es capaz dereducir significativamente el coeficiente de lubricidad delagua.

•Excelentes propiedades detergentes y anti-adherentes. El

surfactante Liquid Oil posee una alta capacidad dedetergencia con crudos pesados, excelentes propiedadesanti-adherentes que evitan que el crudo se adhiera asuperficies metálicas y de vidrio.

•Alta capacidad de dispersión de crudo pesado CerroNegro en agua.

Ventajas:•Reduce el coeficiente de lubricidad: menor torque yarrastre.

•Alta capacidad de dispersión y propiedades anti-adherentes: minimiza el embolamiento de la mecha.

•No afecta las propiedades reológicas.

•Bajo impacto ambiental y no daña la formación.

Problemática asociada/Necesidad tecnológica•Torque y arrastres excesivos – altos valores de fricción entrela sarta de perforación y la formación como consecuencia dela formación de aglomerados de arena y crudo pesado.

• Atascamiento de tubería .

•Taponamiento de las mallas en las zarandas por efecto delcrudo pesado.

Propuesta tecnológica de Intevep

Surfactante Liquid Oil como aditivo reductor de fricción einhibidor de embolamiento de mecha. Este surfactante ensolución acuosa posee excelentes propiedades detergentesy una alta capacidad para dispersar crudos pesados en agua,adicionalmente confiere excelentes propiedades lubricantesal fluido base agua.

Dispersión Crudo Cerro Negro/ Agua+Surfactante (50/50); pH:7; T:60°C

Aditivo reductor de fricción e inhibidor de embolamiento de mecha paraperforar yacimientos de crudos pesados con problemas de torque excesivo

Aditivos lubricantes evaluados

Aditivos empleados para la formulación del fluido de perforación polimérico

Nota: La arena utilizada en laspruebas de compatibilidad fuesuministrada por el Distrito Morichal,la misma se encontraba impregnadacon crudo (AIC), fue utilizada sinllevar a cabo ningún procedimientode limpieza.

Nombre (Empresa) Descripción

EZ-GLIDE (Halliburton) Aditivo lubricante

Liquid Oil (PAV)Mezcla PAO

(aniónico/no-iónico)

FL-EF01G (PPS)Mezcla surfactante (aniónico/no-

iónico)-gasoil

Gasoil (PDVSA) Gasoil

Nombre Empresa (Lote) Función

XCD (goma xántica) CNPC Drilling Fluids (ND) Viscosificante

Starch (almidón) CNPC Drilling Fluids (ND) Controlador de filtrado

Carbonato de calcio CNPC Drilling Fluids (ND) Agente puenteante

Potasa cáustica CNPC Drilling Fluids (ND) Agente alcalinizante

PARTE EXPERIMENTALMateriales

ND: información no disponible

Efecto del aditivo lubricante Liquid Oil sobre las propiedades reológicas y de filtrado del fluidopolimérico

AditivosFormulaciones

A B B1 B2 C D

Agua, [bbl] 0,88 0,95 0,95 0,94 0,94 0,94

Goma Xántica (XCD), [lpb] 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

Starch (almidón) , [lpb] 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

CaCO3, [lpb] 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0

Gasoil, [lpb] 20,0 - - - - -

FL-EF01, [lpb] - 2,5 3,5 4,5 - -

FL-EF01-G, [lpb] - - - - 4,5 -

EZ-GLIDETM, [lpb] - - - - - 4,5

Potasa cáustica, [lpb] 0,03 0,18 0,20 0,43 0,08 0,05

Formulaciones evaluadas con los aditivos suministrados por el Distrito Morichal

Para determinar el comportamiento reólogico (antes y después de envejecer) y el filtrado API se siguieron los procedimientos descritosen la norma ISO 10414-1, referida a la evaluación de fluidos de perforación base agua.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El aditivo lubricante PX4 - MO, a las distintas concentraciones evaluadas (B, B1, B2), no produce un cambio significativo en laspropiedades reológicas del fluido polimérico, respecto al fluido con el aditivo base gasoil.

Formulaciones evaluadas con los aditivos suministrados por el Distrito Morichal a 120°F

PropiedadesA B B1 B2 C D

AE DE AE DE AE DE AE DE AE DE AE DE

Densidad,[lpg]

8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7

pH 9,40 9,38* 9,50 9,41* 10,15 9,45* 9,20 9,35* 9,40 9,41* 10,22 9,53*

L600/L300,[lbf/100 pie2]

39/30 35/29 43/36 40/30 41/32 39/30 44/36 37/29 41/32 33/27 34/28 34/28

L200/L100,[lbf/100 pie2]

27/23 26/23 33/28 27/23 28/24 26/21 32/26 26/22 29/24 25/23 26/22 26/22

L6/L3,[lbf/100 pie2]

12/10 11/10 16/14 11/10 12/11 10/9 17/14 13/11 15/14 14/12 13/12 11/10

VP, [cP] 9 6 7 10 9 9 8 8 9 6 6 6

PC, [lbf/100 pie2] 21 23 29 20 23 21 28 21 23 21 22 22

Geles 10s/10min,[lbf/100 pie2]

10/10 10/10 14/14 10/11 13/14 10/10 14/14 11/11 14/14 12/12 14/15 11/12

Filtrado API,[cc/30 min]

- 12,5 - 12,9 - 11,9 - 10,1 - 12,4 - 12,0

*pH ajustado después de envejecer

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Efecto del aditivo lubricante Liquid Oil sobre las propiedades reológicas y de filtrado del fluido polimérico

Comportamiento de fases del sistema crudo-AIC/FP a 140 °F (60°C) luego de 3 horas

Las fotografías muestran el efecto de los aditivos lubricantes sobre la interacción del sistema crudo Cerro Negro-AIC/FP. Se observa que el aditivo FL-EF01 utilizado en las formulaciones B, B1 y B2 es capaz de provocar una mayordecantación de la arena con respecto a la formulación A. Cuando se compara el desempeño de los aditivos Liquid

Oil (B, B1, B2), FL-EF01-G (C) y EZ-GLIDE (D) se observa un comportamiento similar en cuanto a capacidad paradecantar la arena, así como en el comportamiento de fases del sistema crudo Cerro Negro/FP, bajo las condicionesexperimentales empleadas.

La prueba fue realizadaagitando una mezcla de crudoCerro Negro/AIC (40/60) confluido de perforación enrelación 50/50 (2000 rpm, 15

min).

Pruebas de compatibilidad. Evaluación de la interacción del sistema crudo-arena/fluido de perforación

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

. Fotos ampliadas del comportamiento de fases del sistema crudo-AIC/FP a 140°F (60°C) luego de 3 horas

Se observa como en las formulaciones B2, C y D (mismocomportamiento B y B1) son expulsados los cúmulos de arena de ladispersión crudo-AIC/FP, este efecto puede deberse a una disminuciónde la fuerza de adhesión entre las moléculas del crudo y el sólido (AIC),es decir, una modificación del ángulo de contacto que permite que laarena no sea mojable al crudo. En la formulación A, donde el aditivolubricante empleado es gasoil, no se observa cúmulos de arenasaliendo de la dispersión crudo-AIC/FP, esto debido a que el gasoil noes capaz de cambiar la mojabilidad de la AIC para así generar unamayor separación de la misma en el sistema.

Sistema relación 50/50

Volumen de separación arena (ml)

Crudo-AIC/fluido de perforación A 6

Crudo-AIC/fluido de perforación B 25

Crudo-AIC/fluido de perforación B1 15

Crudo-AIC/fluido de perforación B2 15

Crudo-AIC/fluido de perforación C 20

Crudo-AIC/fluido de perforación D 20

Volumen de separación de arena del sistema Crudo-AIC/FP, según la formulación evaluada Pruebas de compatibilidad. Evaluación de la

interacción del sistema crudo-arena/fluido deperforación

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Coeficiente de fricción de las distintas formulaciones evaluadas a 25°C

Las pruebas de lubricidad fueron realizadas para evaluar el desempeño del surfactante Liquid Oil

como aditivo lubricante de fluidos de perforación base agua, se estudio el efecto de la concentración(B, B1, B2) y el envejecimiento (150°F, 16 Horas) manteniendo la formulación del fluido poliméricoinvariante (XCD, almidón, CaCO3, potasa cáustica). Con el fin de realizar una evaluación comparativase estudiaron otros aditivos lubricantes, tales como: gasoil, FL-EF01-G y EZ-GLIDE, los cuales han sidoempleados en las operaciones de perforación del Distrito Morichal.

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

W

A_

AE

A_

DE

B_

AE

B_

DE

B1

_A

E

B1

_D

E

B2

_A

E

B2

_D

E

C_

AE

C_

DE

D_

AE

D_

DE

Formulaciones

Co

eficie

nte

de

fri

cció

n (

CF

)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El aditivo Liquid Oil es capaz de reducir el coeficiente de fricción del fluido

polimérico, su efectividad depende de la concentración del mismo, a mayor

concentración menor coeficiente de fricción. Adicionalmente, su efectividad

lubricante tiende a mejorar con el envejecimiento del fluido. El aditivo puede

ser empleado a partir de una concentración de 2,5 lbm/bbl, para la cual se

obtiene el mismo coeficiente de fricción (0,25) que el obtenido con gasoil (0,26)

como aditivo lubricante y tan sólo un 20% superior al coeficiente obtenido con

EZ-GLIDE (0,2).

CONCLUSIONES

El aditivo lubricante Liquid Oil bajo las distintas formulaciones evaluadas (B, B1, B2)

no tiene efecto significativo ni en las propiedades reológicas del fluido polimérico ni en

el filtrado API, bajo las condiciones experimentales usadas y con los aditivos

suministrados por el Distrito Morichal.

El producto Liquid Oil bajo las distintas formulaciones evaluadas (B, B1, B2) minimiza

la estabilidad de los cúmulos arena-crudo Cerro Negro suspendidos en la dispersión

crudo-AIC/FP, permitiendo la decantación y limpieza de la arena. El aditivo puede ser

utilizado a partir de una concentración de 2,5 lbm/bbl.

A la concentración mínima evaluada del aditivo Liquid Oil de 2,5 lbm/bbl se alcanzanvalores de coeficiente de fricción (0,25) comparables con los obtenidos con gasoil(0,26) y con EZ-GLIDE (0,20) a concentraciones de 20 lb/bbl y 4,5 lbm/bbl,respectivamente.

Basado en los resultados obtenidos en las pruebas comparativas de

comportamiento reológico, las pruebas de compatibilidad y lubricidad, se puede

inferir que el Liquid Oil puede ser utilizado como aditivo lubricante e inhibidor

de embolamiento de mecha para perforar yacimientos de crudos .

En la prueba de campo se propone iniciar con una concentración de 2,5 lb/bbl y

hacer seguimiento al comportamiento operacional para así establecer la necesidad

de optimizar el uso del aditivo Liquid Oil .

RECOMENDACIONES