FUNDAMENTOS TEÓRICOS

LIGNOSULFONATOS: Los Lignosulfonatos son aditivos orgánicos para los fluidos de perforación, derivados de subproductos del proceso de manufactura del papel sulfito en el que se emplean maderas de confieras. Algunas de las sales comunes (Ferrocromo, Cromo, Calcio y Sodio) se usan como dispersantes universales, mientras que otras se emplean selectivamente para sistemas tratados con calcio. En grandes cantidades las sales de Ferrocromo y de cromo se utilizan para el control de la pérdida de filtrado y para la inhibición de lutitas.

Los Lignosulfonatos Ferrocrómicos fueron empleados primeramente para reducir la viscosidad y la resistencia gel en lodos de yeso, demostrando su eficacia en tal grado que se realizaron ensayos en otros tipos de lodos (Simples, Salinos y tratados con Calcio) con el objeto de mantener las arcillas de formación en su condición natural, controlar el filtrado, obtener una máxima dispersión, estabilidad térmica y estabilidad de las paredes del pozo, además de mantener las propiedades del lodo, evitando que se afecten por contaminantes como cemento, cal y yeso.

BENEFICIOS DE UTILIZAR UN SISTEMA LIGNOSULFONATO:

Habilidad de dispersante para reducir la Viscosidad y la Resistencia de Gel. Este efecto se logra en los Lignosulfanatos Crómicos cuando estos se fijan sobre las partículas de arcillas por atracción de valencias del borde del enlace fracturado, reduciendo de esta manera la atracción entre las partículas.

Los Lodo tratado con altas concentraciones de Lignosulfonato Crómico poseen cualidades inhibitorias las cuales tienden a mantener las arcillas de la formación en su condición natural. Se cree que esto se logra por las altas concentraciones de Lignosulfonato que se adhieren de forma excesiva sobre la estructura de la arcilla, creando un efecto bloqueador que minimiza la reacción de intercambio de bases.

Los tratamientos con Lignosulfonato proveen un excelente control de la Reología del lodo así como estabilidad de las paredes del pozo. El dispersante actúa como agente efectivo de control de filtrado debido al efecto taponante de las sales ferrocrómicas y a la máxima dispersión que se logra. Las sales de materiales pesados de estos Lignosulfonatos modificados no se descomponen fácilmente a temperaturas elevadas. Esta característica permite tener una buena dispersión a temperaturas que provocarían la descomposición de muchos otros reductores orgánicos de la viscosidad. En consecuencia los lodos de Lignosulfonato crómico, al mantener bajo Ph y la baja concentración de iones calcio, son estables a temperaturas por encima de los 400 ºF.

Estos sistemas son aplicados en Lodos Simples, Lodos Salados y en Lodos Tratados con Calcio. Con el objeto de mantener las arcillas de formación en su condición natural, controlar el filtrado, obtener una máxima dispersión, estabilidad térmica y estabilidad de las paredes del pozo, además de mantener las propiedades del lodo, evitando que se afecten por contaminantes como cemento, cal y yeso. La base para la formulación de estos sistemas son la soda cáustica, la bentonita y los Lignosulfonatos

A menudo se obtienen mayores velocidades de perforación con el uso de estos lodos de Lignosulfonatos, especialmente cuando se mantienen bajas concentraciones de sólidos. Este aumento de la velocidad de perforación se debe principalmente al mejoramiento de las propiedades de flujo y, como resultado de ello, a una mejor hidráulica y a un aumento de la estabilidad de las paredes del hoyo.

Los lodos de Lignosulfonatos son compatibles con diversos aditivos que se pueden añadir, si se considera necesario, para lograr un mejoramiento de las propiedades del lodo. Agentes de control de filtrado, tales como el IMCO CMC, se puede agregar para disminuir aún más la perdida de filtrado, pero conviene reducir su empleo al mínimo. Adiciones suplementarias de lignitos naturales y de otras sustancias orgánicas se utilizan a veces para el control del filtrado. Para una mejor estabilización de la Viscosidad y de la Resistencia de Gel en pozos con altas temperatura se emplea a veces el cromato de sodio (Na2CrO4) o el Dicromato de Sodio (Na2Cr2O7) como aditivos a los lodos de Lignosulfonato.

FORMULACIÓN PARA UN SISTEMA CARBONOX (BAROID): para realizar un barril de un Sistema Carbonox se necesitan los siguientes componentes a la concentración dada y con un tiempo de agitación establecido para lograr un fluido adecuado. Si se desea aumentar la cantidad de barriles se debe multiplicar las concentraciones para cada elemento por el número de barriles deseados:

QUIMICA/ELEMENTO CONCENTRACIÓNTIEMPO DE

AGITACIÓN [min.]Agua 186 [cc/Bl] 0

Bentonita Prehidratada 136 [cc/Bl] 10Q-Broxin 4 [Lbs/Bl] 12

NaOH 1,5 [Lbs/Bl] 15Carbonox 8 [Lbs/Bl] 12

PAC-L 1 [Lbs/Bl] 30CMC 1 [Lbs/Bl] 30Barita 60 [Lbs/Bl] 20

Bara-Defoam 3 gotas 10

Estos elementos químicos cumplen con una función definida:

AGUA: es la fase continua del sistema y es utilizada ya que es un fluido ideal para perforar en zonas de bajas presiones de formación y libres de problemas.

BENTONITA PREHIDRATADA: es un viscosificador (IMCO GEL) de óptimo grado, cuyo rendimiento es de 92 a 100 [Bls/Ton] en agua dulce. IMCO GEL cumple con las especificaciones API de viscosidad plástica, de pérdida de filtrado, de análisis de tamiz y en contenido de calcio. Se emplea para el control de viscosidad y de pérdida de filtrado en todos los lodos de agua dulce. En lodos que contienen sal por encima de 35.000 ppm el rendimiento de la bentonita se reduce considerablemente a menos que se haya hidratado previamente y después se haya añadido al lodo salino.

Q-BROXIN : Es un lignosulfonato ferrocrómico que puede utilizarse en todos los sistemas dispersos base agua para controlar con eficacia las propiedades reológicas a temperaturas próximas a los 350 [°F] (177 [°C]). Aplicación y funciones:

Evitar la gelificación a altas temperaturas. Reduce los valores reológicos en fluidos de perforación base agua. Minimizar los efectos adversos de la contaminación en el fluido. Se debe añadir para minimizar la floculación, en sistemas de agua salada,

cuando se agrega bentonita prehidratada.

Ventajas: Es un agente secundario de control de filtrado. Es efectivo en ambientes con altos contenidos de calcio. Mejora la calidad del revoque. Secuestra con eficacia el oxigeno disuelto en el sistema. Es efectivo en fluidos cálcicos, de yeso, agua salada y agua dulce.

NaOH: (fuente de alcalinidad Ph). Su nombre es soda cáustica, se usa en todos los lodos a base de agua para el control del Ph. Debe manejarse con sumo cuidado para evitar quemaduras. La cantidad de soda cáustica necesaria para el control del Ph depende de muchos factores, sin embargo, en base a un lodo de Ph: 7, el tratamiento de 0.25 a 0.50 lbs/bl puede elevar el Ph de 8 a 10.

CARBONOX: Es un compuesto químico hecho con leonardita en polvo, contribuye al control de filtración y también es útil para controlar la viscosidad y la resistencia de gel en los fluidos de perforación base agua, puede utilizarse además para emulsificar aceite en fluidos base agua.

Aplicaciones y funciones: Disminuye la viscosidad y la resistencia de gel en los fluidos de perforación a

fin de mantener propiedades de flujo convenientes.

Reduce la viscosidad de filtración en condiciones de altas temperaturas y presiones.

Minimiza los efectos de los contaminantes sobre las propiedades de los fluidos.

Emulsifica aceite en agua. Se debe presolubilizar el CARBONOX con soda cáustica para obtener

mejores resultados.

Ventajas: Mantiene un poder de filtrado y adelgazamiento permanentes, incluso con

temperaturas elevadas en el fondo del pozo. Es térmicamente estable a temperaturas superiores a los 400 [°F] (205 [°C]). Retarda la solidificación con alto Ph. Forma un revoque delgado y resistente.

PAC-L: Es una celulosa polianionica, es un agente de control de filtrado aplicable a la mayoría de los fluidos de perforación base agua, también se puede utilizar en pequeñas concentraciones como adelgazante en agua de mar y fluidos base salmuera.

Aplicaciones y funciones: Controlar la velocidad de filtración sin aumentar significativamente la

viscosidad del fluido. Encapsular la lutita a fin de evitar su hinchamiento y desintegración.

Ventajas: Efectivo en agua dulce, agua salada y salmueras. Efectivo en bajas concentraciones para controlar el filtrado. Establece a temperaturas de hasta 300 °F (149 °C). No necesita bactericida. No es toxico.

CMC: Carboximeticelulosa Sódica, es un coloide orgánico de larga cadena que se fabrica en tres grados o tipos. La longitud de la cadena determina el grado y el efecto que el material ejerce sobre la viscosidad y la pérdida de filtrado. Se cree que disminuye la velocidad de filtración por dos mecanismos: formando una película o envoltura alrededor de las partículas de arcilla ó por introducción de la estructura en cadena dentro de las aberturas del lecho filtrante, sea en forma de largas cadenas o depositándose en forma de pequeñas esferas.

BARITA: es un mineral de sulfato de bario (BaSO4), es el agente densificante que se emplea más comúnmente para lodos. Su peso específico de 4,2 a 4,3 lo hace mucho más denso que la mayoría de los sólidos de perforación. Tiene además la ventaja de ser inerte y no abrasivo. La densidad puede ser aumentada hasta 20 [Lbs/gal] o más con barita, este mineral se tritura y se muele para su uso

en lodos. La cantidad de barita que se va a utilizar y el aumento de volumen se pueden calcular rápidamente dividiendo la densidad deseada por dos para obtener el número de bolsas que se necesitan para 100 [Bls] de lodo por cada aumento de densidad de 0.1 ppg. Por cada 15 bolsas que se añadan se producirá un aumento del volumen de 1 [Bl].

BARA-DEFOAM: Es una mezcla de alcohol de alto peso molecular y de derivados de ácidos grasos modificados, puede utilizarse para reducir o eliminar la espuma superficial en lodos de agua dulce y agua de mar en salmueras viscosificadas.

Aplicaciones y funciones: Puede utilizarse para eliminar la espuma de los fluidos de perforación base

agua.

Ventajas: Efectivo en un rango de Ph de 2 a 12,5. Misible en agua. Efectivo en bajas concentraciones.

RANGOS TEORICOS DE LAS PROPIEDADES REOLOGICAS Y EL FILTRADO: Este tipo de sistemas si son realizados de la manera correcta, es decir, con la cantidad exacta de los elementos, el tiempo justo y el buen estado de los elementos propiedades reológicas y pérdidas de filtrado entre los siguientes rangos

Viscosidad Plástica entre 12 y 16 [cps]. Gel Instantáneo 5 y Gel Final: 17 [Lbs/100Pie2] Punto Cedente entre 8-12 [Lbs/100Pie2] Pérdida de Filtrado entre 0,2 y 1,0 [cm3].

LUBRICIDAD DE UN SISTEMA LIGNOSULFONATO: Para los Sistemas Lignosulfonatos es necesario mejorar la lubricidad para evitar el roce y la fricción del fluido y la tubería de perforación. Para imprimir al lodo esta propiedad se han utilizado diversos materiales, tales como: bentonita, grafito, asfalto, petróleo, diesel, crudo, etc. Los lubricantes que soportan altas presiones aumentan la vida útil de las mechas y actúan en superficies de metal en contacto con otras. En la perforación de pozos direccionales se utiliza normalmente diesel, que actúa mediante la reducción del Torque pero manteniendo un arrastre adecuado.

Para probar la habilidad que tiene el lodo de lubricar la sarta de perforación en el Pozo (Lubricidad) creada por diferentes productos, se utiliza El Probador de Lubricidad Baroid, el cual simula la velocidad de rotación de la tubería y la presión con que el tubo se aguanta contra la pared del hueco.

La Lubricidad de un lodo es comparada analizada por medio del coeficiente de lubricidad, concepto aplicado a la razón entre la fuerza de fricción y el peso aplicado al lodo para ponerlo en movimiento venciendo la fricción.

Donde;

F = Fuerza de fricción W = Peso necesario para vencer la fricción.

CONTAMINACIÓN DE UN SISTEMA LINOSULFONATO CON CLORUROS: A medida que se profundiza en las perforaciones se encuentran zonas con altos contenidos de cloruros cuando esto ocurre los sistemas de perforación sufren una contaminación, un Sistema Lignosulfonato contaminado con cloruros da como resultado un aumento de la viscosidad, fuerza gel y perdida de filtrado; esto ocurre cuando se le incorporan grandes cantidades de sal en un periodo corto de tiempo. Para contrarrestar este efecto se puede ajustar la pérdida de filtrado entre 0,5 y 0,8 cm3 con Soda Cáustica y agregando cantidades adicionales de Lignosulfonatos de 1 a 5 ppb se pueden mantener buenas propiedades del flujo y un buen control de filtrado. Este tipo de sistema ha tolerado niveles de sal de hasta 100.000 ppm manteniendo baja viscosidad y resistencia gel, así como buen control de filtrado. Cuando se han incorporado pequeñas cantidades de sal no se alteran sustancialmente las propiedades del fluido.

Si la contaminación se hace excesiva, con la consiguiente producción de geles, viscosidad y pérdida de filtrado, puede ser necesario el tratamiento con un agente precipitante.

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SISTEMA VISCOELÁSTICO: un fluido viscoelásticos son fluidos Pseudoplásticos, y se le denomina de esta manera ya que presentan la viscosidad de un líquido y la elasticidad de un sólido. También son llamados fluidos de reología específica o fluidos Biopoliméricos. Estos fluidos se caracterizan por presentar alta viscosidad a bajas tazas de corte, desarrollar geles instantáneos elevados, pero, frágiles y de fácil ruptura, ofrecer baja resistencia al flujo con una mínima presión de bomba, poseer un esfuerzo verdadero de cedencia elevada que indica la transición del estado casi sólido al estado casi líquido bajo condiciones de corte mínimo.

La utilización de este sistema se recomienda en la perforación de pozos horizontales y/o direccionales, por su capacidad de limpieza y suspensión, en formaciones de crudo pesados, en situaciones en las que la presión de sobrecarga se puede mantener en un mínimo, reduciendo la profundidad de invasión, aplicaciones de entubamiento que requieren menores presiones de bomba. Su capacidad de suspensión es tal, que aún en condiciones estáticas, minimiza la formación de lechos de ripios o camadas, que se forman usualmente en el punto de máxima desviación del pozo. Igualmente utiliza una salmuera como inhibidor y material de peso libre sólidos.

En los sistemas viscoelásticos FLO-PRO el pH debe ser mantenido dentro de un rango de 7 y 9; esto se debe a que estos sistemas son muy delicados y valores superiores o inferiores a este rango producirían una disminución de la viscosidad y por ende de la capacidad de acarreo y limpieza del fluido. Este tipo de sistemas al entran en contacto con cemento, el cual, contiene compuestos de calcio que reaccionan con el agua para formar hidróxido de calcio (cal) disminuye notablemente su pH originando los problemas antes mencionados.

Entre los parámetros que se deben tener en cuenta cuando se hace la selección de fluidos viscoelásticos en la perforación de pozos con altos ángulos de inclinación, los cuales requieren un diseño óptimo de perforación y el apoyo de un sistema de lodo que permita la adecuada estabilidad del hoyo, se tienen:

Estabilidad del hoyo. Limpieza del hoyo. Lubricidad del sistema. Requerimientos de densidad. Capacidad de suspensión. Daño a la formación. Control de sólidos óptimos. Protección ambiental.

FORMULACIÓN PARA UN SISTEMA FLO-PRO: para realizar un barril de un FLO-PRO se necesitan los siguientes componentes a la concentración dada y

con un tiempo de agitación establecido para lograr un fluido adecuado. Si se desea aumentar la cantidad de barriles se debe multiplicar las concentraciones para cada elemento por el número de barriles deseados:

QUIMICA/ELEMENTO CONCENTRACIÓNTIEMPO DE

AGITACIÓN [min.]AGUA FRESCA 307 [cc/Bl] 0

FLOVIS 1,50 [Lbs/Bl] 30FLO-TROL 4 [Lbs/Bl] 25

KOH 0,05 [Lbs/Bl] 10WATESAL-A 64 [Lbs/Bl] 10

NaCl 15 [Lbs/Bl] 7KCl 8[Lbs/Bl] 7

LUBE-167 1[Lbs/Bl] 5

FLO-VIS: Es un biopolímero que le infiere las características reológicas especiales a los fluidos de Perforación, es una goma Xántica clasificada de grado Premium, con la cual se logran altas viscosidades a muy bajas tasas de corte. Tiene una gravedad específica de 1,5. Se aplica en fluidos de perforación y completación que requieren densidades por encima a 11.5 [Lpg] y temperaturas por encima de 250°F.

Ventajas: Reduce los sólidos dañinos a la zona productora. Requiere bajas viscosidades para suspensión como otros aditivos sellantes.

FLO-TROL: Es un almidón modificado (Polisacárido) que se utiliza para controlar la pérdida de filtrado, actúa sinergésticamente con el FLOVIS para mejorar la viscosidad a bajas tasas de corte. Es de apariencia blanca y posee una gravedad específica 1,5.

KOH: Hidróxido de Potasio. Sirve para controlar el pH del fluido de perforación. Inhibidor de lutitas hidratables. Se debe agregar: 0,25 [ppb] para un pH aproximado de 9; 0,5 [ppb] para un pH aproximado de10 y 1 [ppb] para un pH aproximado de 12.

WATESAL: Son partículas de sal de tamaño específico, sirven de agente puenteante y material densificante para los sólidos solubles en agua que contiene el sistema y de sello en los sistemas de perforación y de completación. Es preparada con salmuera saturada de cloruro de sodio y de gravedad específica 2,16.NaCl: El Cloruro de Sodio o sal se añade a los lodos para aumentar su contenido de sal. Se utiliza principalmente para formular lodos acuosos saturados de sal. Para saturar agua dulce es necesario agregar 125 [Lpb].

KCl: Sal de Potasio es usada como una fuente química inhibitoria por la acción de los iones de potasio sobre las formaciones arcillosas y lutíticas.

El KCl y NaCl incrementan la densidad del fluido sin sólidos y proveen la inhibición.

LUBE-167: es sugerido para esos casos donde se desea un bajo coeficiente de fricción. Su función principal es la de lubricar y cumple funciones secundarias tales como activador, inhibidor y controlador de lutitas.

USO DE SALMUERAS EN LA FORMULACIÓN DE EL SISTEMA FLO-PRO: El uso de salmueras se recomienda para este tipo de sistemas ya que ofrece la ventaja de no dañar la formación por carecer de sólidos suspendidos, además, reduce la perdida de viscosidad que sufren los polímeros con elevadas temperaturas; y por ultimo, evita la precipitación del viscosificador cuando es necesario agregar alguna Acrilamida Catiónica para complementar la acción inhibitoria del fluido.

Es recomendable premezclar la sal con el viscosificador antes de adicionar el polímero catiónico. Este procedimiento permitirá mejorar la estabilidad del viscosificador frente a las altas temperaturas. Es obvio el uso de antiespumantes cuando se usa sal como componente del sistema.

COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA FLO-PRO EN PRECENCIA DEL CEMENTO: El cemento contiene compuestos de calcio que reaccionan con el agua para formar Hidróxido de Calcio (cal), la cual altera drásticamente el pH y afecta las características de las arcillas en los fluidos viscoelásticos. Afecta profundamente a los biopolímeros, al igual que al resto de los componentes de los fluidos viscoelásticos. Cabe mencionar que es realmente crítico evitar el contacto del polímero con el cemento durante las actividades de Perforación. Es necesario controlar, por debajo de los niveles de 100 [ppm] el contenido de contaminantes, tal como el calcio de la formación de modo que no altere el comportamiento del fluido.

CÓMO DETECTAR LA PRESENCIA DE UN EXCESO DE CALCIO DENTRO DEL SISTEMA: El Calcio produce efectos negativos en los Fluidos Viscoelásticos entre ellos: un aumento del revoque, una disminución en la Resistencia de Gel y problemas de arrastre y torque. De la misma manera el Calcio proveniente de la Anhidrita degrada los polímeros. El cemento posee en su composición Anhidrita la que causa la contaminación. EFECTO DE LA BARITA SOBRE EL SISTEMA FLO-PRO: Estos sistemas están diseñados sin la utilización de Barita ya que es un elemento que genera una especie de tapón es la cara de la formación y no puede ser removida sino por medio de acidificación o por el cañoneo de la misma. No se recomienda el uso de Barita en estos sistemas debido a que ella se solubiliza en cantidades pequeñas en formiato y el Bario liberado resulta altamente tóxico.

BENEFICIOS QUE PROPORCIONAN ESTOS FLUIDOS A LAS ZONAS DE ALTO ÁNGULO Y HORIZONTALES: Este tipo de fluidos por sus características: viscosidades altas a bajas tasas de corte, altos geles instantáneos pero frágiles y de fácil ruptura; además de poca resistencia al flujo con mínima presión de fondo, permite que en pozos horizontales y/o direccionales se realice una gran limpieza y suspensión aun en condiciones estáticas, minimizando la formación de lechos de ripios que usualmente se forman en la zona de máxima desviación del pozo. En formaciones de crudo pesado, en situaciones en que la presión de sobrecarga se puede mantener en un mínimo, reduciendo la profundidad de invasión, aplicaciones de entubamiento que requieren menores presiones de bomba. Estos sistemas suelen tener bajos coeficientes de fricción (0.20) indicando que es una buena ayuda en perforación rotatoria o con motor de fondo.

LIMITACIONES DEL SISTEMA:

Son pocos resistentes a altas temperaturas, no alcanzan a resistir más de 250 [ºF].

Son susceptibles a la degradación por bacterias. Para evitar la fermentación de fluidos no saturados con sal se debe usar un bactericida.

Los componentes del FLO-PRO son afectados severamente por el cemento, en especial los biopolímeros, por ello es muy importante tomar todas las precauciones del caso para evitar el contacto con el cemento durante las operaciones de cementación. El calcio de formación es otro de los contaminantes que deben mantenerse por debajo de las 100 [ppm], para que no altere el comportamiento del fluido.

La contaminación con ripios interfiere con las propiedades reológicas que imparte el FLO-VIS y disminuye su capacidad de reducción del daño a la formación.

Puesto que el FLO-VIS es ligeramente aniónico, debe tenerse sumo cuidado cuando se combina con aditivos catiónicos, tales como los inhibidores de corrosión y encostramiento.

El pH debe mantenerse entre 7 y 9, ya que las variaciones por encima o por debajo disminuirían la viscosidad y su capacidad de acarreo y limpieza.VALORES PROMEDIOS DE DAÑO A LA FORMACIÓN QUE OCASIONAN ESTE TIPO DE FLUIDOS: Los Fluidos Viscoelásticos poseen pocas cantidades de sólidos suspendidos por lo tanto no generan daños considerables a la formación, estos sistemas están constituidos por una salmuera de carácter inhibidor que carece de sólidos suspendidos, además, contiene almidón natural o modificado que disminuye considerablemente la pérdida de

filtrado y por ende el radio de invasión así que los valores promedios de daños se pueden considerar despreciables. Con relación a lo anterior se puede decir que los valores del daño son menores a cero (S<0).

Existen otros términos que son importantes estudiar para elaborar este fluido de perforación:

AGENTE PUENTEANTE: un agente puenteante es una sustancia química que se encarga de suministrar el sistema control efectivo de la pérdida de filtrado al sistema, también aumentan los valores de reología en el fondo del pozo. Estos deben ser utilizados en la zona productora, ya que de esta manera se previene el daño a las formaciones, dentro de los materiales puenteantes utilizados se incluye el Carbonato de Calcio y sales clasificadas según su tamaño. Cuando se puentea en la zona productora es importante conocer eficazmente el diámetro de los poros. Para el efectivo puenteo de la zona productora, entre 20-30 % por peso de material puenteante debe ser 1/3 del tamaño de poros en micras.

POLÍMERO: Es cualquier tipo o clase de sustancia originada de unidades estructurales que se repiten en cadena mediante un proceso de polimerización. Son coloides orgánicos de cadena larga que se utilizan hoy día como viscosificadores, agentes de control de filtrado, adelgazantes, o como encapsulantes de los sólidos perforados. Son sustancias compuestas por grandes moléculas, que a su vez está formadas por la unión de varias moléculas simples.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

POLÍMERO: Es cualquier tipo o clase de sustancia originada de unidades estructurales que se repiten en cadena mediante un proceso de polimerización.

Son coloides orgánicos de cadena larga que se utilizan hoy día como viscosificadores, agentes de control de filtrado, adelgazantes, o como encapsulantes de los sólidos perforados. Son sustancias compuestas por grandes moléculas, que a su vez está formadas por la unión de varias moléculas simples.

Estructuralmente, el polímero puede ser lineal o ramificado. En el polímero lineal las estructuras están distribuidas a lo largo de la cadena o en bloques definidos, mientras que en el polímero ramificado las estructuras se unen en puntos indeterminados de la cadena. Los polímeros lineales son más susceptibles a las degradaciones mecánicas pero más resistentes a la degradación termal.

APLICACIONES DE LOS SISTEMAS POLIMÉRICOS:

Actúan como estabilizadores en zonas de arcillas hidratables.

Son bastante efectivos como viscosificadores cuando se tiene baja concentración de sólidos en el sistema.

Su reología específica proporciona una mejor limpieza del hoyo y eficiencia mejorada del control de sólidos. La acción encapsulante de la poliacrilamida facilita la remoción del ripio de la formación y minimiza el efecto de embolamiento de la mecha y la adhesión de las arcillas plásticas al ensamblaje de fondo.

Actúa como lubricante, prolongando de esta manera el tiempo de duración de la mecha.

POLÍMEROS PH-PA: Una Poliacrilamida parcialmente hidrolizada de alto peso molecular que actúa como viscosificador y encapsulante, y un Poliacrilato de bajo peso molecular que actúa como adelgazante o defloculante. Este polímero funciona mejor cuando el contenido de sólidos esta bajo control y cuando se aplican adiciones moderadas de agua. Es estable a una temperatura de 300 [ºF]. Es sensitivo al pH y pierde su efectividad cuando se aumenta la alcalinidad. Trabaja bien cuando tiene un pH entre 8,5 y 9,5; una concentración de Calcio menor a 100 [ppm]. Estos polímeros tienen propiedades altamente tixotrópicas de adelgazamiento por corte. . La poliacrilamida es usada como viscosificador a bajas concentraciones (0,2-0,5 [Lbs/Bl]) y como estabilizante encapsulante a altas concentraciones (1-2,2 [Lbs/Bl]).

FORMULACIÓN PARA UN SISTEMA EZ-MUD: para realizar un barril de un EZ-MUD se necesitan los siguientes componentes a la concentración dada y con un tiempo de agitación establecido para lograr un fluido adecuado. Si se desea aumentar la cantidad de barriles se debe multiplicar las concentraciones para cada elemento por el número de barriles deseados:

QUIMICA/ELEMENTO CONCENTRACIÓNTIEMPO DE

AGITACIÓN [min.]AGUA FRESCA 307 [cc/Bl] 0

BENTONITA PRE-HIDRATADA 1,50 [Lbs/Bl] 30EZ-MUD 4 [Lbs/Bl] 25

BARAZAN 0,05 [Lbs/Bl] 10CARBONATO DE CALCIO (CaCO3) 25 [Lbs/Bl] 10

PAC-R 1 [Lbs/Bl] 7KOH 0,05 [Lbs/Bl] 7

THERMA-THIN 0,3 [Lbs/Bl] 5

AGUA FRESCA: es la fase continua del sistema y es utilizada ya que es un fluido ideal para perforar en zonas de bajas presiones de formación y libres de problemas.

BENTONITA PREHIDRATADA: es un viscosificador (IMCO GEL) de óptimo grado, cuyo rendimiento es de 92 a 100 [Bls/Ton] en agua dulce. IMCO GEL cumple con las especificaciones API de viscosidad plástica, de pérdida de filtrado, de análisis de tamiz y en contenido de calcio. Se emplea para el control de viscosidad y de pérdida de filtrado en todos los lodos de agua dulce. En lodos que contienen sal por encima de 35.000 [ppm] el rendimiento de la bentonita se reduce considerablemente a menos que se haya hidratado previamente y después se haya añadido al lodo salino

EZ-MUD: es una emulsión de polímero líquido, que contiene poliacrilamida parcialmente hidrolizada, es usada como un agente viscosificante y como estabilizador de las formaciones de arcillas y lutitas altamente hidratables.

BARAZAN: Poropolímero polveado, ofrece viscosidad y suspensión en agua dulce, agua salada, cloruro de potasio y fluidos de base cloruro de sodio.

Aplicación: Viscosificante en agua dulce y en fluidos a base salmuera usados en

perforación, fabricación, y en operaciones de cálculo de carga. Suspender agentes y materiales pesados en agua fresca y en sistemas de

salmuera.

Ventajas: Provee propiedades tixotrópicas y características de fluidos no newtonianos

sobre un extenso rango de salinidad, a bajas concentraciones. Es eficazmente excelente en suspensiones sin la necesidad de adiciones de

bentonita. Minimiza el potencial en el daño de formaciones.

Propiedades: Apariencia: Polvo de amarillo a blanco. Gravedad específica: 1.60 PH: 5.6 (1% soluble acuosa).

Tratamiento recomendado:Mezclar de 0.1 a 2 [Lbs/Bl] de Barazan.El Barazan es empaquetado en sacos de 25 [Lbs].

CARBONATO DE CALCIO: sal insoluble de calcio que se usa a veces como material densificante en algunos lodos especializados. Evita le perdida de circulación, actúa como material sellante. Puede ser usado como tratamiento alternativo por cal, particularmente en sistemas de polímeros. También funciona como agente puenteante.

PAC-R: Es un celuloso Polianímico de alto peso molecular, suministra control en la pérdida de filtrado y además contribuye en la viscosidad en la mayoría de los lodos de base agua.

Aplicaciones: Controla la velocidad de filtrado.

Funciones: Retarda el hinchamiento y la desintegración de los esquistos. Provee suplementos de viscosidad en agua dulce, agua de mar y en lodos de

base salmuera.

Ventajas: Eficiente en agua dulce, agua salada, y lodos de base salmuera. Efectivos en bajas concentraciones para viscosificar y controlar el filtrado. Estable a temperaturas hasta de 300 [ºF]. Efectivos para moderar los sistemas de alto pH. No requiere de un bactericida. No es tóxico.

Propiedades: Apariencia: polvo blanco. Gravedad específica: 1.60 PH: 8 (1% Solución acuosa). Densidad Común: 48 [Lbs/Pie3]

Tratamiento recomendado: Agregar 0.5 - 2 [Lbs/Bl] de PAC-R lentamente. El PAC-R es embolsado en sacos de 50 [Lbs].

KOH: Hidróxido de Potasio. Sirve para controlar el pH del fluido de perforación. Inhibidor de lutitas hidratables. Se debe agregar: 0,25 [ppb] para un pH aproximado de 9; 0,5 [ppb] para un pH aproximado de10 y 1 [ppb] para un pH aproximado de 12.

THERMA-THIN: copolímero acrílico aniónico, es usado en los sistemas de fluidos base agua para controlar las propiedades reológicas e imparte estabilidad térmica a elevadas temperaturas, es particularmente eficiente en los sistemas de fluidos. Propiedades físicas típicas: Apariencia: liquido pálido. Gravedad específica: 1,24. pH: 8.

ALCALINIZAR CON HIDRÓXIDO DE POTASIO Y NO DE SODIO:

La sustancia utilizada para alcalinizar este tipo de sistemas ya no es el NaOH sino Hidróxido de Potasio (KOH) debido a que los ion Potasio ayuda a incrementar las capacidades inhibitorias de las arcillas por su baja energía de hidratación y su tamaño iónico reducido (2,65 ºA). La combinación de una Poliacrilamida con Potasio es muy efectiva para perforar lutitas inestables con alto contenido de arcillas hidratables.

VENTAJAS DE LOS SISTEMAS POLIMÉRICOS EZ-MUD:

Se mezclas fácilmente con agua dulce. Desarrolla viscosidad rápidamente. Ayudas en la recirculación de prevención de cortes perforados nuevamente dentro del pozo. No fermentante, no tóxico. Rentable, las cantidades pequeñas producen resultados deseados. Químicamente degradable.

MANTENIMIENTO HA LOS CUALES DEBE ESTAR SOMETIDO EL SISTEMA EZ-MUD:

Para los mejores resultados se debe mezclar a través de un jet o una tolva mecánica con el agua dulce en una cantidad de no más de 2 [min.] por galón del aditivo. Pretartar la dureza del sistema con Soda Cáustica (una mitad a una Libra por 100 galones de agua). Evite soluciones de agua que tienen un pH sobre 11. Premezclar siempre la Bentonita antes de agregar el EZ-MUD.

EFECTO AL SISTEMA EZ-MUD POR LA ENTRADA DEL ION CALCIO:

Estos sistemas son sensibles ante la presencia de Calcio, pues este origina un rompimiento de las cadenas de los polímeros, logrando a su vez la rápida precipitación de los mismos; por consiguiente el sistema pierde la capacidad de cumplir con sus funciones debido a una disminución de los valores de sus propiedades reológicas.

IMPORTANCIA DE UN ESTUDIO DE LA REOLOGÍA A UNA TEMPERATURA MÁS ELEVADA:

Se debe realizar un estudio de la reología a una temperatura más elevada debido a que estos sistemas están compuestos por polímeros los cuales son altamente afectados o degradados a altas temperaturas reduciendo su eficiencia y produciendo una disminución de sus propiedades reológicas pudiendo originar grandes problemas durante la perforación. En estos sistemas una degradación de los polímeros produce una pérdida de filtrado casi imposible de controlar.

VALORES REOLÓGICOS DE LOS SISTEMAS POLIMÉRICOS PH-PA.

Los valores reológicos de estos sistemas son si se quiere relativamente bajos, lo cual puede ser debido a que ellos toleran una concentración de sólidos baja y por consiguiente las fuerzas de roce y atracción eléctrica entre las partículas es baja. La viscosidad plástica es menor al punto cedente.

De acuerdo a experiencias relacionadas con el empleo de este sistema se tiene para densidades de 9 y 12 [Lbs/gal] los siguientes valores reológicos:

DENSIDAD [Lbs/gal]

VISCOSIDAD PLÁSTICA [cps]

PUNTO CEDENTE[Lbs/100Pies2]

GEL 10’’[Lbs/100Pies2]

GEL 10’ [Lbs/100Pies2]

9 4 - 6 10 -14 5 - 8 6 - 1012 8 - 10 12 - 20 6 - 12 10 - 15

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

EMULSIÓN: mezcla líquida heterogénea básicamente permanente, de dos líquidos que normalmente que no se disuelven uno en el otro, pero que son mantenidos en suspensión o dispersión por agitación mecánica o mediante la

agregación de pequeñas cantidades de sustancias conocidas como emulsificantes. Las emulsiones pueden ser: agua en aceite ó aceite en agua.

SISTEMA INTERFLOW 1000: fue desarrollado por PDVSA INTEVEP siendo una tecnología nueva de fluidos de perforación y terminación de pozos, con densidades menores a la del agua. INTERFLOW 1000 es una emulsión de aproximadamente 70% de una base orgánica, dispersa en una fase externa de agua.

Este sistema ha sido usado para perforar y reparar pozos en zonas productoras en formaciones silicioclásticas. En el caso de trabajos de reparación de pozos, se ha demostrado que tiene gran desempeño en la limpieza del espacio anular y acarreo de partes metálicas. Se ha utilizado como fluido de perforación para controlar las presiones de las zonas de interés sin causar daño a la permeabilidad.

Este sistema es capaz de contrarrestar los efectos dañinos que causan los lodos base aceite al medio ambiente, esto lo realiza por medio de las bacterias que rompen la estructura parafínica ayudando a recobrar el petróleo derramado para así generar los desechos orgánicos, tratando de procesar y eliminar la toxicidad, rejuveneciendo el suelo. Sin embargo para este sistema los electrolitos pueden causarle a estos sistemas una inestabilidad en la emulsión ya que puede ocurrir una electrolisis.

El sistema INTERFLOW 1000 es muy aceptable para minimizar el daño a las formaciones, ya que estudios de pruebas de datos realizados mediante permeámetros de desplazamiento positivo, semidinámicos y de estudios de ángulos de humectabilidad líquido-sólidos han reportado una disminución de las permeabilidades de las formaciones silicioclásticas entre 10 y 5%. Se han reportado bajos volúmenes de filtrado inicial y sellos eficientes que soportan hasta diferenciales de 2000 [Lpc].

El sistema INTERFLOW 1000 se puede considerar un sistema DRILL-IN, ya que este tiene buenas propiedades reológicas y de filtrado, posee buena estabilidad térmica, es un fluido libre de sólidos y sobre todo es un sistema ecológico que causa mínimo impacto ambiental.

FORMULACIÓN PARA UN SISTEMA INTERFLOW 1000: para realizar un barril de un INTERFLOW 1000 se necesitan los siguientes componentes a la concentración dada y con un tiempo de agitación establecido para lograr un fluido adecuado. Si se desea aumentar la cantidad de barriles se debe multiplicar las concentraciones para cada elemento por el número de barriles deseados:

QUIMICA/ELEMENTO CONCENTRACIÓNTIEMPO DE

AGITACIÓN [min.]AGUA FRESCA 0,28 [Bl] 0

INTERFLOW 20 [cc/Bl] 30GASOIL 0,64 [/Bl] 15M.E.A. 0,23 [Bl] 10

KCl 0,5 [Lbs/Bl] 10FL-7 PLUS 2 [Lbs/Bl] 15

PAC-UL 0,75 [Lbs/Bl] 15CaCO3 20 [Lbs/Bl] 10

AGUA: Es la fase continua, actúa como dispersante.

INTE-FLOW 1000: Es un surfactante biodegradable y no tóxico, se usa para estabilizar la emulsión.

GAS-OIL: Es una base orgánica o aceite. Es utilizado para preparar emulsiones, su uso esta restringido debido a su toxicidad por su alto contenido de aromáticos.

M.E.A (MONOETANOLAMINA): Es el alcalinizante de la mezcla, controlador de PH.

KCl: es cloruro de potasio, se usa para inhibir las arcillas hasta un 3%.

FL-7 PLUS: se usa para incrementar la viscosidad y reducir el filtrado de la mezcla.

PAC-UL: es un almidón modificado se usa para incrementar la viscosidad y reducir el filtrado de la mezcla.

CaCO3: Es un densificante. Material pesante que actúa como reductor de filtrado y material de pérdida de circulación.

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA INTERFLOW 1000:

Densidad entre 6,0 y 9,0 [Lpg]. Tiene buen desempeño en la limpieza del espacio anular, acarreo de partes

metálicas. Tolerante a la contaminación. Libre de sólidos. Fácil manejo.

Bajo costo. Cubren el rango de gravedad específica entre 1,0 y 0,612. Consiste en una emulsión de aceite en agua. No causa ningún impacto ambiental. Térmicamente estable hasta 300 [ºF]. Presenta un buen control del filtrado. Sus propiedades se pueden adaptar a situaciones diversas.

APLICACIONES DEL SISTEMA:

Han sido extensamente usados para perforar y reparar pozos en zonas productoras en formaciones silicioclásticas.

Se utiliza como fluido de control de presiones de la formación de interés sin causar daño a la permeabilidad de las formaciones de interés.

En yacimientos cuya presión sea equivalente al rango de densidades antes expresados: Gravedades Específicas: 0,612 hasta 1,0.

Usado en pozos costa afuera y tierra firme.

Puede ser utilizado como fluido de perforación o como fluido de completación de pozos.

VENTAJAS DEL SISTEMA INTERFLOW 1000:

Puede ser utilizado en yacimientos con baja presión en sustitución de fluidos aireados, espumados o neumáticos, que requiere el uso de equipos de gran volumen y peso en la superficie aumentando los costos y haciendo más complejo el proceso (compresores y multiplicadores de presión, separadores de gas y líquidos)

Estabilidad de la emulsión frente a moderadas contaminaciones con sólidos y aceite, provenientes de las formaciones, lo que garantiza un mínimo de problemas durante las operaciones. Mantiene su estabilidad en intercalaciones de arcillas.

Buenas propiedades reológicas y baja presencia de sólidos que garantizan altas tasas de penetración y buena limpieza del hoyo.

Mínima alteración de la permeabilidad de las formaciones permeables de interés lo que implica que se produce un daño mínimo y por ende mayor productividad de los pozos.

Minimizan los costos de operación debido a que el fluido puede ser reciclado.

DIFERENCIAS EXISTENTES ENTRE LOS SISTEMAS DE AGUA TRADICIONALES Y EL INTE-FLOW:

Este sistema opera donde los fluidos base agua tradicionales no lo hacen.

El fluido INTERFLOW 1000 se usa para perforar formaciones de baja presión (5,1– 8,33 [Lpg]), mientras que el sistema de agua tradicional tiene una densidad mínima de 8,33 [Lpg] la cual no se puede usar para perforar dicha formación.

En este tipo de fluidos la alteración de la permeabilidad de la formación de interés es mínima, mientras que el sistema de agua tradicional presenta una mayor invasión de fluidos, alterando la permeabilidad.

El sistema de agua tradicional es un lodo de inicio y el sistema INTERFLOW 1000 se puede usar a mayores profundidades.

Los fluidos base agua tradicional no resisten altas temperaturas y presiones en cambio estos fluidos son térmicamente estables hasta más o menos 300 [ºF].

Estos fluidos son tolerantes a la contaminación caso contrario al de agua tradicional.

CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA INTERFLOW 1000 DE ACUERDO A SUS APLICACIONES:

Podemos encontrar diferentes formulaciones de sistemas INTER FLOW y estas se clasifican:

SISTEMA INTERFLOW 1000: Este es el producto original cuya fase dispersa es Diesel.

SISTEMA INTERFLOW 2000: Esta es la segunda generación, en la cual la fase continua es el aceite mineral con bajo contenido de aromáticos.

SISTEMA INTE-FLOW 3000: Esta es la última versión que se ha lanzado al mercado, cuya fase continua es aceite de palma eterificado y estabilizado, denominado Biodoil.

VALORES PERMISIBLES DE REOLOGÍA Y FILTRADOS EN EL SISTEMA INTE-FLOW:

Densidad [Lpg]: 6,0 – 9,0

Viscosidad Plástica [cps]: 20 – 35

Punto Cedente [Lbs/100Pies2]: 17 – 23

Filtrado API [cc/30min.]: 1 - 3

MANTENIMIENTO PREVENTIVO SE LE APLICA AL SISTEMA INTE-FLOW:

Agregar el emulsionante primario despacio, al agregar agentes densificantes, para contribuir a humectar de aceite los sólidos adicionales.

Usar equipos de control de sólidos para evitar la acumulación de sólidos de bajo peso específico.

No usar obsturantes celulósicos.

Mantener las relaciones aceite / agua dentro de los límites establecidos según la densidad del lodo.

No saturar la fase continua con cloruro de calcio, debido a que puede ocurrir inestabilidad de la emulsión y humectabilidad de sólidos por agua.

Usar “imidas poliméricas” cuando se requiera adelgazantes.

Mantener la cantidad de iones Calcio menor de 0,5 [Lbs/Bls]

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

SISTEMAS SINTÉTICOS: Son sistemas que utilizan en su preparación bien sea un aceite sintético, un aceite a base de ester o un aceite farmacéutico. Se utilizan en su preparación emulsificantes primarios, humectantes, arcillas organofílicas, cal y en caso necesario se pueden utilizar modificadores reológicos.

Uno de los principales componentes de un sistema sintético es PAO es una poli-alfa-olefina, es un líquido sintético que no contiene componentes aromáticos y es la base para formular Lodos Base Aceite Sintético. La ventaja principal de utilizar este elemento en la formulación es que es muy poco contaminante debido a que no contiene componentes aromáticos, disminuyendo a casi nula su toxicidad. Este componente es fácilmente degradable debido a que no posee aromáticos y será fácil para las bacterias usadas el Biotratamiento, que consiste en desaparecer los restos de hidrocarburos de estos y así esparcirlo en el suelo para posteriormente ligarlos al suelo autóctono. Estos sistemas son de elevados costos por barril por ello se deben realizar estudios previos de factibilidad económica para su aplicación. Son sensibles a la contaminación con Calcio y/o Yeso y a temperaturas mayores a 300 [ºF]. Aplicaciones:

Son aplicados en formaciones donde los fluidos base agua no son compatibles. En zonas donde la temperatura de fondo es superior a los 300 [ºF]. En pozos de elevada presión. En pozos horizontales y/o altamente desviados. Son utilizados en lutitas problemáticas, que presentan problemas de

hinchamiento. Para evitar la floculación que ocasiona un lodo base agua. Para perforar formaciones productoras de H2S y CO2.

SISTEMA SYN-TEQ: fue desarrollado por BAKER bajo una tecnología de un sistema biodegradable que proporciona muy poca contaminación al ambiente, este sistema posee en su formulación surfactantes y controladores de filtrado que le permiten definirse como un sistema No Relajado, además, de ser muy estable a altas temperaturas.

El sistema SYN-TEQ ofrece una excelente lubricidad y por ello es muy resbaladizo provocando bajas tasas de penetración lo que para algunas zonas se puede considerar como una desventaja.

Si al realizar una prueba de filtración HT-HP a estos sistemas no se produce agua, estamos en presencia de una buena emulsión, es decir, que la situación es completamente normal; por el contrario, si obtuviéramos algún porcentaje de agua en el filtrado esto estaría indicando que se esta rompiendo la estabilidad de la emulsión y es necesario agregar más emulsificantes para mantener la estabilidad eléctrica baja y el lodo en buenas condiciones.

Características del Sistema SYN-TEQ:

No es tóxico y es biodegradable.

Económico. Presenta alta lubricidad, aproximadamente dos veces la de fluidos base aceite. Estabilidad térmica permisible hasta 400 [ºF]. Pocos cambios reológicos con el incremento de temperatura. Provee buena limpieza del hoyo. Disminución de los costos en el lavado de ripios.

Aplicaciones del Sistema SYN-TEQ:

En zonas donde la temperatura de fondo es superior a los 300 [ºF]. En pozos de elevada presión. En pozos horizontales y/o altamente desviados. Son utilizados en lutitas problemáticas, que presentan problemas de

hinchamiento. Para perforar formaciones productoras de H2S y CO2.

FORMULACIÓN PARA UN SISTEMA SYN-TEQ: para realizar un barril de un SYN-TEQ se necesitan los siguientes componentes a la concentración dada y con un tiempo de agitación establecido para lograr un fluido adecuado. Si se desea aumentar la cantidad de barriles se debe multiplicar las concentraciones para cada elemento por el número de barriles deseados:

QUIMICA/ELEMENTO CONCENTRACIÓNTIEMPO DE

AGITACIÓN [min.]ISO-TEC 0,556 [Bls] 0

CARBO-GEL 8 [Lbs/Bl] 20OMNI-MUL 4 [Lbs/Bl] 25OMNI-TEC 10 [Lbs/Bl] 30

CAL HIDRATADA 8 [Lbs/Bl] 15AGUA FRESCA 0,142 [Bls] ---

CLORURO DE CALCIO 23 [Lbs/Bl] 15OMNI-TROL 8 [Lbs/Bl] 20

BARITA 318 [Lbs/Bl] 10

ISO-TEQ: isómero interno oleofílico derivado de material polimérico. Es una base no toxica y biodegradable, es la clave para un comportamiento óptimo del fluido.

CARBO-GEL: viscosificante, controlador de filtrado y de reología.

OMNI-MUL: es un emulsificante no-iónico del sistema, controla reología a medida que aumentan los sólidos.

OMNI-TEC : es un emulsificante no-iónico del sistema, compatible con distintos rangos de salinidades internas. Provee estabilidad ante altas temperaturas.

CAL HIDRATADA : sirve para mantener la alcalinidad adecuada a la condición de perforación y un rango de pH en los niveles óptimos. Sirve también para combatir gases de CO2 y H2S.

AGUA FRESCA: constituye fase dispersa del sistema, forma parte de la emulsión inversa, en este tipo de sistema actúa como viscosificante y contribuye sustancialmente a los geles, control de filtrado y suspensión de la barita

CLORURO DE CALCIO ( CaCl 2): aporta iones al sistema generando cedencia, además produce aumento de la salinidad del lodo promoviendo el proceso osmótico y deshidratación de lutitas y arcillas.

OMNI-TROL: Lignito Organofílico que provee de excelente control de filtrado.

BARITA: Sulfato de Bario es el agente densificante que se emplea más comúnmente para lodos. Su peso específico de 4,25 lo hace mucho más denso que la mayoría de los sólidos de perforación, tiene además la ventaja de ser inerte y no abrasivo.

DIFERENCIAS ENTRE LOS SISTEMAS ANTERIORMENTE ESTUDIADOS Y ESTE SISTEMA BIODEGRADABLE:

En el sistema de emulsión invertida la fase continua es el aceite y la fase dispersa es el agua, mientras que en los sistemas anteriores la fase continua es el agua y la fase dispersa esta compuesta por los diferentes sólidos agregados al sistema, a excepción del sistema INTERFLOW 1000 que el aceite formaba parte de la fase dispersa.

En los lodos de emulsión invertida es necesario la utilización de emulsificantes para suspender el agua que forma parte del sistema, por el contrario en los sistemas anteriores no se utiliza este aditivo.

El sistema de emulsión inversa está  diseñado para perforar formaciones hidratables sin necesitar inhibidores, pero los sistemas anteriormente estudiados no podrían evitar hinchar las formaciones hidratables debido a su contenido de agua sino contaran dentro de su formulación con este tipo de aditivos.

Los sistemas anteriores presentan bajos costos de elaboración a diferencia de los sistemas biodegradables SYN-TEQ son de elevados costos por barril por

ello se deben realizar estudios previos de factibilidad económica para su aplicación.

Los sistemas SYN-TEQ por contener grandes cantidades de aceite generan una mejor lubricidad que los sistemas anteriormente utilizados, en los que debían ser agregados lubricantes para lograr buenos índices de lubricidad.

Los sistemas SYN-TEQ no son afectados por la presencia de sal a diferencia de la mayoría de los sistemas estudiados anteriormente.

Estos sistemas se pueden utilizar a altas temperaturas sin sufrir grandes cambios en sus propiedades por el contrario los sistemas anteriores perdían efectividad a altas temperaturas.

CONCECUENCIAS DE LA PRESENCIA DE ALTO CONTENIDO DE AGUA EN ESTE SISTEMA:

En estos sistemas son una emulsión donde el agua es la fase dispersa y el aceite la fase continua, esta no se mezcla con el aceite pero permanece suspendida en forma de pequeñas gotas actuando como un sólido y a medida que aumenta la cantidad de agua en el sistema se produce un aumento en la viscosidad del fluido. Cuando la viscosidad aumenta por encima de los rangos requeridos es necesario realizar una dilución para ello es necesario agregar más aceite al sistema y así disminuye la concentración total de sólidos y agua.

Otra consecuencia generada por el alto contenido de agua en un lodo inverso es que disminuye la estabilidad del sistema, haciendo más débil la emulsión ya que la separación entre las gotas de agua se hace menor. Mientras más pequeñas sean las gotas de agua emulsificadas se obtendrán mejor suspensión de material y menores pérdidas de filtrado.

CONCECUENCIAS DE LA PRESENCIA DE CaCl2 EN ESTOS SISTEMAS:

Estos sistemas poseen en su formulación sales como el Cloruro de Calcio (CaCl2) que le proporcionan un grado de salinidad, cuando este grado es superior al grado de salinidad que el del fluido encontrado en la formación se produce un efecto osmótico en donde al agua de formación migrara hacia el fluido de perforación incrementando el volumen de agua en la emulsión y así permitiendo una mayor viscosidad del sistema. Por ello durante una perforación se debe conocer la salinidad de las formaciones a perforar para poder controlar la cantidad de agua presente en el sistema.

Con este efecto osmótico también se logra deshidratar algunas las arcillas y lutitas, permitiendo que estas no sufran un hinchamiento durante el proceso que pueda ocasionar una pega o atascamiento de las tuberías de perforación. Esta sal

no debe agregarse hasta el nivel de saturación ya que podria disminuir la eficiencia del fluido.

OTROS CONCEPTOS NECESARIOS AL MOMENTO DE ESTUDIAR SISTEMAS SYN-TEQ:

SURFACTANTES: es un material tenso-activo que tiende a concentrarse en la interfase. Se emplea en lodos para controlar el grado de emulsificación, la agregación, la tensión interfacial, la espuma, la humectación, etc.

ARCILLAS ORGANOFÍLICAS: Son arcillas utilizadas para aportar

viscosidad a los sistemas base aceite, poseen una estructura bentonítica que desarrolla un esfuerzo de geles, necesitan un aditivo polar como agua para desarrollar su fluencia máxima. Aumentan las propiedades del cuerpo y suspensión a los lodos base aceite aun a muy altas temperaturas.

TENSIÓN INTERFACIAL: fuerza requerida para romper la superficie

entre dos líquidos no-misibles. Cuanto más baja es la tensión interfacial entre las dos fases de una emulsión, mas fácil es la emulsificación. Cuando los valores se acercan a cero, la emulsión se forma espontáneamente.

ÓSMOSIS: es el proceso en donde el agua migra de una solución menos salina hacia una solución de mayor salinidad si está presente entre ellas una membrana semipermeable, que permita la migración. Cuando la fase acuosa del lodo contiene una salinidad mayor que la del fluido de formación, se produce un efecto osmótico; la membrana semipermeable por el jabón de alto peso molecular en el lodo de emulsión inversa, deja entrar o salir agua si las condiciones son tales que pueda generarse una presión osmótica.

REGULACIONES AMBIENTALES CON RESPECTO DE LOS LODOS DE PERFORACIÓN:

La disposición de los lodos de perforación en base agua se puede hacer de las siguientes formas:

1. Confinamiento en el suelo;

2. Esparcimiento en suelos;

3. Disposición final en cuerpos de aguas superficiales;

4. Inyección en acuíferos no aprovechables, yacimientos petroleros o acuíferos asociados.

En las prácticas de confinamiento en el suelo y esparcimiento en suelos existen unas condiciones que se deben cumplir, donde el contenido de hidrocarburo en el ripio debe ser menor a 1%. La disposición de los fluidos de perforación elaborados en base a aceites minerales de emulsión inversa o que

contengan aceites de motor u otro tipo de hidrocarburos, podrá hacerse siguiendo las siguientes prácticas:

1. Inyección en acuíferos no aprovechables, yacimientos petroleros o acuíferos asociados;

2. Biotratamiento;

3. Esparcimiento en suelos, conforme a las condiciones especificadas

4. Incineración.

Estas regulaciones están dadas por el decreto 883 de la Gaceta oficial del Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables

Fundamentos Teóricos

Lodos 100 % Aceite. Estos sistemas no contienen agua, son sistemas formulados íntegramente, a base de un aceite mineral o de otra naturaleza. Está diseñado para recuperar núcleos en su estado original, sin alteración. Este sistema utiliza un emulsificante débil, que tiene la habilidad de absorber agua de las formaciones perforadas y emulsionarlas d una manera efectiva.

Aplicaciones de los fluidos base aceite:

Perforar lutitas problemáticas utilizando el concepto de actividad balanceada.

Prevenir pérdidas de circulación en formaciones con bajo gradiente de presión. Los lodos base aceite permiten perforar bajo balance, es decir, se puede perforar con un peso menor al requerido con los lodos de base acuosa. La diferencia de peso puede variar de 0.2 a 0.4 lb/gal.

Perforar zonas productoras ya que no causan problemas de hinchamiento de las arcillas de formación y en consecuencia no disminuyen la permeabilidad.

Perforar hoyos direccionales.

Prevenir atascamiento de la tubería en zonas permeables y hoyos desviados, ya que los lodos base aceite poseen un alto coeficiente de lubricidad que ayuda a minimizar los problemas de torque y arrastre.

Son muy aplicables en situaciones de terminación profunda y con altas temperaturas, que harían normalmente prohibido el uso de sistemas a base de agua viscosificados con polímeros y densificados.

No precisan de inhibidores de corrosión o elevado pH para controlar la corrosión.

Perforar domos salinos, anhidrita, yeso, etc., los cuales son suficiente solubles para causar la floculación de un lodo de base acuosa.

En extracciones de núcleos o recortes de pared, ya que minimiza el daño que se le puede ocasionar a la herramienta de fondo.

DIFERENCIAS ENTRE LOS SISTEMAS DE EMULSIÓN INVERSA Y LOS 100% ACEITE:

Los Sistemas de Emulsión Inversa Contienen agua como fase dispersa, mientras que los lodos 100% aceite no contienen agua en su composición.

En los lodos de Emulsión Inversa la utilización de agentes de control de filtrado es opcional y se debe añadir después del humectante, en cambio, el otro sistema usa como controlador de filtrado un asfalto especial que no contiene surfactante.

Los lodos 100% aceite se estabiliza en menor tiempo que los Sistemas de Emulsión Inversa, los cuales presenta un mayor tiempo para alcanzar la estabilidad del sistema.

Para los Sistemas de Emulsión Inversa, se pueden utilizar aceites minerales o que posean una fracción mucho mayor de aromáticos como el gasoil o kerosén, mientras que los

lodos 100% aceite deben estar formulado integralmente a base de un aceite mineral o de otra naturaleza.

Ventajas y Desventajas de utilizar un fluido base aceite Mineral o Sintético en comparación con los base aceite tradicionales:

Ventajas:

Tolerantes a contaminaciones por: cemento, ripios de perforación, H2S, agua de mar y dióxido de carbono.

Estabilidad en la formación Pérdidas de filtrado muy baja. Perforación profundas a altas temperaturas. Capacidad de biodegradación. Reducción considerable de los graves efectos de contaminación en el medio ambiente por

ser menos toxico que el gas oil. Disminuye los efectos contaminantes en las fosas de aceites de desechos. Ahorro sustanciales derivados de la no utilización de lavadores químicos de ripios y cortes,

así como equipos de recolección de los mismos. Reducción de los costos de mantenimiento en los taladros. Requiere menos concentración de aditivos. Mínima viscosidad que incide en la en la disminución del porcentaje volumétrico de sólidos

asegurando menos atascamiento durante la perforación. Excelente estabilidad térmica y buen efecto lubricante que permite optimizar la velocidad de

rotación y bombeo al disminuir las presiones sobre la bomba, favoreciendo una perforación continua.

Desventajas:

Son muy costosos, por ello es que su diseño debe ser preciso en cuanto a la cantidad de aditivos.

Se debe efectuar un mantenimiento riguroso.

Los sistemas de lodos de perforación ecológicos son sistemas que eliminan el impacto ambiental, es decir, presentan baja o nula toxicidad, ya que es biodegradable tanto en ambientes aeróbicos como en anaeróbicos, y es debido a que no contienen hidrocarburos aromáticos, todo esto genera seguridad en el trabajo y aceptación por el medio ambiente.

Mantenimiento de los lodos base aceite:

Para reducir el peso del lodo se agrega aceite, agua o su combinación en relación correcta. El procedimiento API recomienda que se informe la temperatura del lodo junto con la

viscosidad de embudo. La reología se ajusta mediante el control de sólidos, el contenido de agua y la adición de

químicos, y se determina de acuerdo a lo prescrito en los procedimientos API. La viscosidad plástica en los lodos base aceite se aumentan mediante la adición de agua o

sólidos y se baja agregándole aceite o mediante el uso correcto de los equipos de control de sólidos.

El punto cedente se aumenta con un gelificante o agua y se baja con aceite o con un surfactante

Elementos que conforman el sistema Versacore (sistema ecológico 100 % aceite):

Aceite mineral: Aceite altamente refinado que se caracteriza por ser biodegradable, no contaminante y carecer de compuestos aromáticos.

Versacoat: es un surfactante orgánico multipropósito que actúa como aditivo emulsificante y humectante en sistemas VERSA a base de aceite. Sus funciones secundarias son el aumento de la estabilidad térmica y el control del filtrado a temperaturas y presiones altas. El VERSACOAT es eficaz en amplia escala de

temperaturas y en presencia de contaminantes, y disminuye los efectos adversos de la contaminación por agua.

VG- 69: arcilla organofilica que actúa como viscosificante y agente gelificante. Es efectiva en aplicaciones de altas temperaturas, esta cualidad ayuda a aumentar la capacidad de acarreo y suspensión de ripios.

Versatrol: gilsonita utilizada para el control de filtrado a alta presión y temperatura, es usada en formaciones depletadas, provee estabilidad a la emulsión y estabilidad térmica, además es capaz de aumentar las viscosidades especialmente a bajas temperaturas.

Versa HRP: es un controlador de reología, le da al sistema un punto cedente y aumenta la resistencia gel con baja viscosidad plástica. Es utilizado en cualquier tipo de aceite para aumentar capacidad de transporte.

Cal Hidratada: Se utiliza para mantener la alcalinidad adecuada en condiciones de perforación y un rango de pH en los niveles óptimos. También se usa para combatir gases de CO2 y H2S.

Carbonato de calcio: Es un densificante. Actúa como sólido inactivo cuando esta en un fluido de perforación pero se disuelve en ácidos. Es un agente puenteante que forma un revoque fácilmente removible con un proceso de acidificación.

Barita: agente densificante que se emplea comúnmente en lodos de perforación. Su peso específico de 4.25 lo hace mucho más denso que la mayoría de los sólidos de perforación, tiene además la ventaja de ser inerte y no abrasivo.