RESEA HISTORICA* Heggen y Pollard (1914): Mezcla de agua con material arcilloso que permanece suspendido durante un tiempo considerable.* Lewis y Mc Murray (1916): Mezcla de agua con materiales arcillosos que permanece suspendido durante un tiempo considerable y que esta libre de arena, ripio o materiales similares.* Strond (1921): Establece el uso de aditivos y la utilizacin de Barita y Oxido de Hierro para densificar el lodo.* En 1929 aparece la Bentonita como agente suspensivo y gelificante* En 1931, Marsh mide la viscosidad del lodo mediante el Embudo Marsh.* En 1937 se utiliza el Filtroprensa para medir la perdida de filtrado del lodo

Remocin de los cortes o ripiosControl de las presiones de formacin.Limpiar, enfriar y lubricar el equipo de perforacin.Proteger la productividad de la formacin.Prevenir derrumbes de formacin.Suspender solidos cuando se detiene la circulacin.Transmitir energa hidrulica a travs de la mecha.Ayuda a soportar el peso de la sarta de perforacin.Ayuda en la evaluacin de formaciones (Registros).Sirve como transmisor de informacin sobre la perforacin Funciones de los Fluidos de Perforacin

Densidad del ripio Tamao de las partculas o derrumbes. Forma de la partcula. Densidad del fluido. Viscosidad del fluido. Velocidad del fluido en el espacio anularDepende de:Si no se cumple lo anterior, se tendrn problemas operacionales comopuentes, rellenos, arrastre o pega de tubera.Veloc. anular debe ser mayor que la Veloc. de cada del ripioRemocin de los cortes o ripios3

ArremetidaControl de presiones de formacinPerdida de CirculacinSi Dlodo > Pformacin Si Dlodo < Pformacin SUBNORMALANORMALNORMAL0.433Gradiente de presindel agua dulce0.466Gradiente de presindel agua saladaPh = 0.052 * Dl * H ( Lpg )

Limpiar, enfriar y lubricar el equipoLodo Limpieza de la mechaLimpieza del ensamblaje de fondoEnfriamiento del equipoLubricacin (aceites, surfactntes, detergentes )

Proteger la productividad de la formacinDAO A LA FORMACIONInvasin del filtradoReduccin de la PermeabilidadLodoBaja o ninguna productividad

Prevenir derrumbes de formacinPresin Hidrosttica ayuda a mantener las paredes del pozoDERRUMBESRuptura de la formacin(mecha, estabilizadores, etc)Erosin del hoyo por alta Velocidad AnularFormaciones con buzamiento altoReacciones osmticas en la formacinFormaciones con presiones anormalesFormaciones de sales solubles

Densidad de las partculas.Densidad del lodoViscosidad del lodo.Resistencia de gel del lodoDurante los cambios de mecha, paradas de bombas de lodo, los ripios deben estar suspendidos.La tasa de asentamiento de los ripios depender de:Suspender los solidos perforados

Depende de un buen diseo hidrulicoFluido a alta velocidadFuerza de impactoRemocin de cortesMejor limpieza del hoyoMayores tasas de penetracinTransmitir energa hidrulica a travs de la mechaJets de la mecha

Ayuda a soportar el peso de la sarta de perforacinFactor de flotacinDisminuye el peso de la tuberaEvaluacin de formaciones: ( Registros )Hay que mantener ciertas propiedades del lodo como:* Viscosidad* Filtrado* Calidad de los fluidos* RevoqueFf = (1-Dl / 65.4)

Durante la perforacin: . Conductividad . Contenido de gas . Anlisis de muestras Despus de la Perforacin: . Registros ElctricosTransmitir e informar sobre la perforacin

Composicin de los lodosFase liquida + Fase solida + Aditivos Qumicos Agua o AceiteReactivos (Arcillas comerciales, solidos perforados hidratables) Inertes (Barita, solidos perforados no reactivos, Arena, Calizas, Slice, Dolomita). Fosfatos. Pirofosfatos. Tetrafosfatos. Taninos. Corteza de Mangle. Quebracho. Lignitos. Lignosulfonatos. Bicarbonato deSodio. Soda Caustica. Humectantes. Surfactantes. Otros

Reologa de los FluidosDeformacin de la MateriaTodas las propiedades de flujo dependen de la interrelacin de la Tensin de Corte y la Velocidad de CorteVelocidad de corteTensin de corte

Tipos de FluidosVelocidad de CorteNewtonianos: Son aquellos donde la tensin de corte es directamente proporcional a la velocidad de corte Agua, Diesel, GlicerinamTensin de CorteTc= m x Veloc.cortedonde: m: PendienteViscosidad ConstanteTc: Tensin de Corte

No-Newtonianos: Requieren cierta Tensin de Corte para adquirir movimiento(Punto Cedente verdadero)Tensin de CorteVelocidad de CorteViscosidad Variabledepende de :. Tipo de Fluido. Veloc de CorteVisc= Tc / VcTipos de Fluidos

Modelos Reolgicos:Permiten explicar el comportamiento del lodoModelo Plstico de Bingham300600Viscosidad PlsticaVP= F600 - F300Punto CedentePC= F300 -VP

Modelo de la Ley ExponencialA velocidades bajas de corte, las Tensiones de Corte obtenidas del modelo de Bingham superan las verdaderas Tensiones de Corte verificadas en el lodoEste modelo esta basado en las lecturas obtenidas a 300 y 600 rpm cuyos valores corresponden a la siguiente ecuacin:K: Factor de consistencia del flujo laminarn: Indice de Comportamiento del flujo laminar

Factores que afectan a la reologaTemperaturaViscosidadPresin: Poco afecta a las propiedades reolgicasTiempoGelDeposicinde solidosDegradacin del Lodo

Propiedades bsicas de los fluidosViscosidad Plstica:Resistencia al flujo causada por friccin mecnicaentre los slidos presentes en el fluidoAFECTADA PORConcentracin de solidosTamao y formade las partculaViscosidad dela fase fluida

Densidad del lodo Peso por unidad de volumen, esta expresado en libras por galn, libras por pie cbico, etc Depende del fluido usado y del material que se le adicioneLa densidad del lodo debe ser suficiente para contener el fluido de la formacin, pero no demasiado alto como para fracturar la formacin

Punto Cedente ( Yield Point ) Resistencia al flujo causada por las fuerzas de atraccin entre partculas slidas del lodo. Es consecuencia de las cargas elctricas sobre la superficie de las partculas dispersas en la fase fluidaDEPENDEDEConcentracin inica de las salescontenidas en la fase fluidaCantidad de SolidosTipo de solidos y cargas elctricas

Resistencia GelFuerza mnima o Tensin de Corte necesaria para producir un deslizamiento en un fluido despus que este ha estado en reposo por un perodo determinado de tiempoProblemasEl no controlRetencin de gasPresiones elevadas para iniciarcirculacinAumento de la velocidad desedimentacin de las arenasy solidosSuccin en la sarta deperforacin

Perdida de FiltradoLODOFormacinFiltradoDepende de: . Propiedades de las rocas perforadas . PermeabilidadTipos de filtracin: Esttica y DinmicaRevoque

Tipos de Fluidos de PerforacinPara un buen diseo del lodo de perforacin, se deben considerar los siguientes factores:. Seleccin adecuada del fluido.. Mantenimiento adecuado ( propiedades ). Planificacin: Tipos de formacin, equipos de superficie, disponibilidad de aditivos, etc.

Fluidos Base AguaLa fase continua es el agua y es el medio de suspensin de los solidosExisten varios tipos:Diseados para perforar zonas arcillosas hasta 220 F.Muy sensibles a contaminaciones

Este sistema esta conformado de la forma siguiente:Lodos de Agua Fresca. Formaciones duras. Agua dulce o salada. Altas velocidades anulares para remocin de solidos Lodo de Agua Fresca -no Inhibido

Se forman al mezclar agua con Arcillas y Lutitas de las formaciones superficiales.Son utilizados para perforar zonas superficiales (hasta 1500)Densidades hasta de 10.0 LpgNo requiere de control de filtradoPropiedades reolgicas no controladasContinua dilucin para prevenir floculacinSe deben controlar los slidos para un efectivo mantenimientoRequieren de continua dilucin

Lodos de Agua-BentonitaEs un lodo de inicio de la perforacin, constituido por agua y Bentonita recomendado para ser usado hasta 4000Caractersticas:

Lodos con Taninos - Soda CusticaEs un lodo base agua con Soda Caustica y Taninos como adelgazantes, pude ser de alto como de bajo Ph. No se utilizan con frecuencia, son afectados por la temperaturaLodos de FosfatosEs un lodo tratado con adelgazantes ( SAAP ), Utilizado en formaciones con poca sal o Anhidrita Mxima temperatura de uso: 180F Bajo costo y simple mantenimiento Muy susceptible a contaminaciones29

Lodos de base agua InhibidosSu fase acuosa permite evitar la hidratacin y desintegracin deArcillas y Lutitas hidratables mediante la adicin de CalcioCalcio (Cal, Yeso y CaCl2 )Arcillas SdicasMecanismo :Plaquetas de ArcillaLiberacin de aguaReduccin deltamao partculaReduccinviscosidadLodo con mayor cantidad de slidosy propiedades reolgicas mnimasArcillas Clcicas

Lodos tratados con CalUtilizan la Cal ( Ca (OH)2 ) como fuente de Calcio soluble en el filtrado.Composicin: Soda Custica Dispersante Orgnico Cal Controlador de filtrado Arcillas comerciales* Pueden emplearse en pozos cuya temperatura no sea mayor de 250 F* Soportan contaminacin con sal hasta 60000 ppm

Lodos tratados con YesoUtilizan el Sulfato de Calcio como electrolto para la inhibicin de Arcillas y Lutitas hidratables.Caracteristicas: Ph entre 9.5 y 10.5 Concentracin de Calcio en el filtrado de 600 a 1200 ppm Tienden a flocularse por altas temperaturas Resistentes a la solidificacin por temperatura

Lodos tratados con LignosulfonatoSe adhieren sobre la partcula de Arcilla por atraccin de valencia, reduciendo la fuerza de atraccin entre las mismas y as reducir la viscosidad y la fuerza gelVentajas de su aplicacin: Mejora las tasas de penetracin Menor dao a la formacin Resistentes a contaminacin qumica Fcil mantenimiento Control de propiedades reolgicas Estabilidad del hoyo Compatible con diversos aditivos Controlador de filtrado

Lodos en agua saladaSon aquellos que tienen una concentracin de sal por encima de 10.000 ppm hasta 315.000 ppmLa sal aumenta el poder de inhibir la hidratacin de Arcillas Se deben utilizar para: Perforar zonas con agua salada y Domos de sal Evitar la hidratacin de Arcillas y Lutitas hidratables

El uso de este tipo de lodo puede prevenir problemas originados por:Lodos de bajo coloideSon lodos de base agua con Polmeros como agentes viscosificantes y con bajo contenido de Bentonita o compuesto coloidal Presencia de formaciones solubles de Calcio Intercalaciones de sal Flujo de agua salada Contaminacin con CO2Permite obtener grandes beneficios como son: Incremento de la tasa de penetracin Mejora la limpieza del hoyo Mejora la estabilidad del hoyo

Lodos Base AceiteEmulsion: Dispersin de partculas finas de un liquido en otro liquidoLodo InversoAgua ( fase dispersa)Aceite ( fase continua )No se disuelve en el aceitepero permanece suspendidaen forma de gotas pequeasEMULSION ESTABLEEMULSIFICANTE

Son resistentes a altas temperaturas, no son afectados por formaciones solubles. Bajas perdidas de fluidoPrevenir atascamiento diferencialReduccin de torques en pozos direccionalesControlar y prevenir la hidratacin de Arcillas y LutitasToma de ncleosPerforacin en ambientes corrosivosPerforacin de formaciones de baja presinVentajas

Lodo Base AceiteComponentes: Aceite ( Gas-oil) Agua Emulsificantes Controlador de Filtrado Arcillas Organoflicas Humectantes Espaciadores Cloruro de Calcio

Problemas de campo -Anlisis y Soluciones* Degradacin de componentes qumicos (aditivos). Degradacin bacteriana. Degradacin Trmica. Degradacin por Oxidacin ( Oxigeno )* Contaminacin de fluidos de perforacin. Con Cemento. Lodo cortado por gas. Con agua salada o sal. Con Calcio. Gelatinizacin por alta temperatura . Con Anhidrita y Yeso. Con solidos

ContaminacionesCemento: Producto de las Cementaciones de los revestidores. Es controlable y puede prevenirse con antelacin.Sintomas: . Incremento del ph . Aumento tanto de Punto Cedente como del Gel . Incremento de filtrado y presencia de Calcio en el . Revoque grueso y esponjoso . Alta viscosidad de embudoTratamiento:Aadir compuestos qumicos que reaccionen con el Ion Calcioy puedan removerlo como un precipitado insoluble.Pretratamiento: con 0.5 a 0.75 lbs/bl de Bicarbonato de Sodio.

Lodo cortado por gasSe produce cuando se perfora una zona de gas muy porosa a altas tasas de penetracin. El gas al expandirse produce cambios en la Densidad del lodo. Sntomas: . Aumento del volumen del lodo en los tanques. Presencia de burbujas en los tanques. Olor a gas en lineas de flujo. Disminucin de la densidad del fluido Tratamiento:. Detener la circulacin y circular el pozo (columna estabilizada). Aplicar tratamiento qumico para mantener reologa. Reanudar lentamente circulacin y continuar perforando

Agua salada: (Perforacin de una arena de agua salada )Problemas que puede causar en el lodo Aumento del volumen de fluido en el sistema Disminucin de pH Incremento de las propiedades reolgicas Aumento de la perdida de filtrado Aumento de los Cloruros Disminucin de la Alcalinidad del lodoTratamiento Incrementar la densidad del lodo Aadir controlador de filtrado Aadir Soda Caustica para subir pH Agregar dispersante Diluir si es necesario

CO2 y H2S Forman soluciones cidas en el agua. Floculan las Arcillasy producen alta corrosinH S 2 Incoloro Mas pesado que el aire Olor a huevo podrido Soluble en agua Irritante y altamente txicoSntomas: Aumento del volumen de los tanques Disminucin de la densidad del lodo Disminucin de la eficiencia volumtrica de las bombas Fuerte olor a gasTratamiento: Degasificar Mantener baja resistencia de gel Mantener densidad del lodo en tanque activo

Anhidrita y YesoAnhidrita es Sulfato de Calcio y el Yeso es Sulfato de Calcio con aguaSntomas Disminucin de pH Disminucin del Mf Disminucin del Pf Aumento del In Calcio en el filtrado Alta viscosidad Alta perdida de filtradoTratamiento:Agregar Soda Ash ( 0.093 Lbs/bl para precipitar 100 ppm de Calcio)CaSO4 + Na2CO3 ------------- CaCO3 + Na2SO4Anhidrita Soda Ash

Carbonatos y BicarbonatosSe pueden originar: Al reaccionar el Dioxido de Carbono ( CO2 ) con los iones Oxidrilo (OH) Sobretratamiento del lodo con Carbonato y/o Bicarbonato de Sodio Al mezclar Arcillas Sdicas Al agregar Barita contaminada con Carbonatos Como identificarlos? Bajo pH, Pf y Mf Alta perdida de filtrado Altos Geles No hay presencia de Calcio en el filtradoCarbonatosBicarbonatos Bajo Pf y alto Mf Alto Filtrado Altos geles No hay presencia de Calcio en el filtrado

Los problemas asociados con Carbonatos y Bicarbonatos se puedendiagnosticar con un analisis de Alcalinidad del filtrado Pf y MfPf : FenoltaleinaMf : Anaranjado de Metilo(indicadores)H2SO4 como solucion tituladoraPf: cc de H2SO4 (N/50), requeridos por cc de filtrado para llevar el pH del lodo a 8.3 Mf: cc de H2SO4 (N/50), requeridos por cc de filtrado para llevar el pH del lodo a 4.3Lodo + Fenoltaleina --------- color rosado ( Iones OH- y CO3 )al titular con H2SO4 y obtener el color original del filtradoBicarbonatos

en este momento el pH del filtrado es 8.3.Pf = cc de H2SO4 utilizadosLuego se agrega Anaranjado de Metilo a la misma muestra obteniendose un color naranja que indica la presencia de iones CO3 y HCO3, se titula con H2SO4 y cambia a color rosado salmn pH = 4.3Mf : Cantidad de H2SO4 utilizados + cc de H2SO4 para obtener el PfLa cantidad de Acido Sulfrico utilizada para determinar el Pf, es la requerida para convertir los Carbonatos a Bicarbonatos; y la empleada para titular del Pf al Mf, es la necesaria para convertir los Bicarbonatos a Dioxido de Carbono y agua Bicarbonatos

Clculos Bsicos para Fluidos de Perforacin Volumen de lodo en el sistema:Volumen tanques + volumen hoyoRectangular CilindricoL x A x P (pies)Vol (bls) =LAPPDVol (bls) = D x 3.1416 x P (pies)5.615 pie / bl5.615 pie / bl4 x5033

Volumen del hoyo:Se considera que el dimetro del hoyo es igual al dimetro de la mechaVol. del hoyo = 2Volumen en el revestidor :Dimetro ( pulg ) x Longitud ( pies ) x 0.0009722Diametro : Diametro interno del revestidor( bls )51

Capacidad y desplazamiento de la tuberia de perforacionVol. total del hoyo = ( Vol. hoyo ) + ( Vol. revest ) - (Desp. tub. perforacion ) abierto( con tuberia )[ ]cont.....52

Dint.D ext.Vol. Desplaz. = ( Dext ) - ( Dint. ) x long ( pies ) x 0.00097222[]Volumen de desplazamiento de la tuberia:53

Volumen Anular:Es el volumen que se encuentra entre la tubera de perforacin y las paredes del hoyo y/o revestidorVol anular= vol. hoyo - Capac - Dezpl. c /tub tub. tub Vol. anular= ( Dhoyo - Dtub ) x long x 0.00097222Va54

Caudal de la Bomba:Se obtiene mediante el diametro de la camisa y la longitud de laembolada , convirtiendolo en barriles por embolada y multiplicandolopor las emboladas por minuto. Q = ( D piston x long. piston x 0.003238 ) x (emboladas por minuto)2Q : Bls/min o Galones/min55

Tiempo de Circulacin:Fondo arriba:Tfa =Volumen anular (bls)Caudal bomba (bls/min)Tiempo de circulacin:Tc =Vol. hoyo - Desp. tuberaCaudal de la bombaCirculacin completa:Tcc =56

Velocidad Anular:Se expresa en pies /min y se determina con el Caudal de la bombay el volumen anularV anular =(Bls/min)1029(D hoyo ) - (D tub )2257

Velocidad Critica:Es la velocidad anular a la cual el modelo de flujo cambia de Laminara TurbulentoDonde: Vp : Viscosidad Plastica d : Diametro interno tuberia, pulgada Pc : Punto Cedente Pl : Densidad del lodo, lbs/galdh : Diametro hoyo, pulgadasdt : Diametro externo,pulgadas58