UNIDAD II

TIPOS DE FLUIDOS DE PERFORACION

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DEFINICIONES

FLUIDO DE PERFORACIÓN

Es el fluido circulatorio que se utiliza en un equipo de perforación o terminación de pozo, formado por una mezcla de aditivos químicos que proporcionan propiedades físico-químicas idóneas a las condiciones operativas y a las características de la formación litológica a perforar. La estabilización de sus parámetros físico-químicos, así como la variación de los mismos al contacto con los contaminantes liberados en la formación perforada son controladas mediante análisis continuos.

Un fluido de perforación que es fundamentalmente líquido, se denomina también lodo de perforación. Se trata de una suspensión de sólidos, líquidos o gases en un líquido. El líquido en el cual todos los aditivos químicos están suspendidos se conoce como FASE CONTINUA del líquido de control o lodo y las partículas sólidas o líquidos suspendidos dentro de otro (Glóbulos) constituyen la FASE DISCONTINUA; Cuando se conoce la constitución de la fase continua, se obtiene el tipo de sistema de fluido conocido como base del lodo.

FLUIDOS DE PERFORACIÓN

TIPOS DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN

1. Lodos en base Agua:

La mayoría de los fluidos de perforación son de base acuosa La fase líquida para la mezcla puede ser : Agua dulce, Agua de mar, Una base específica de salmuera Se utilizan aditivos especiales para formular un lodo base agua

Materiales de Arcilla, Aditivos para control de viscosidad, Viscosificantes, Adelgazantes, Aditivos para control de filtración, Aditivos para control de densidad .

1.1 Lodos base agua & aditivos:

Materiales de Arcilla:

· La bentonita se utiliza en fluidos de perforación para dar viscosidad y para controlar la pérdida de fluido,· Diferentes grados de bentonitas:· Bentonita Wyoming, bentonita sodio puro· Bentonita API ,montmorillonita tratada con polímeros· Bentonita OCMA , bentonita de calcio tratada con ceniza’ de soda para reemplazar el calcio con sodio· Las arcillas comerciales están calificadas de acuerdo con su rendimiento. (Se define el rendimiento de una arcilla como el número de barriles de lodo de 15 centipoise quese pueden obtener con una tonelada de material seco )

1.1 Lodos base agua & aditivos:

Materiales de Arcilla:

· El rendimiento de una arcilla se verá afectado por las concentraciones de sal en el agua. La arcilla es hidratada con agua fresca o agua de perforación· La hidratación se reduce por la presencia de iones de Calcio o Magnesio, por lo que se requiere de untratamiento químico del agua base de la mezcla antes de la hidratación,· Para aguas saladas se deberá utilizar arcilla attapulgita, especial para agua salada, o la gel prehidratada en agua fresca.

1.1 Lodos base agua & aditivos:

Aditivos para control de la viscosidad:

· Los polímeros orgánicos como Xanthan, Policrilamida anionica PAC o CMC son viscosificantes con moléculas de cadenas largas:· polímero de celulosa polianiónica,· polímero de carboximetil celulosa,· Los adelgazantes químicos (dispersantes) reducirán laviscosidad de los fluidos de perforación:· Se pueden utilizar fosfatos, lignitos, lignosulfonatos, taninos o adelgazantes sintéticos.

1.1 Lodos base agua & aditivos:

Aditivos de control de filtración:

· Las arcillas como la Bentonita favorecen la filtración al formarse el revoque frente a la formación permeable,· Los polímeros orgánicos como el almidón se hinchan y sellan las zonas permeables en forma efectiva,- La estabilidad está limitada a 250 ° F,· El CMC y el PAC de baja viscosidad también son buenos para la formación del revoque,- El PAC trabaja con salinidades max de 60,000ppm y la estabilidad por temperatura está limitada a 350 ° F

1.1 Lodos base agua & aditivos:

Aditivos para Control de Densidad;,

· Caliza: Peso del lodo ( hasta 12 lbs/gal)

· Carbonato de Calcio, CaCo3 ,Gravedad Específica : 2.7 gr/cc

· Baritina : Peso del lodo ( hasta 20 lbs/gal)

· Sulfato de Bario, BaSo4, Gravedad Específica : 4.2 gr/cc

· Hematita: Peso del lodo ( hasta 25 lbs/gal)

· Oxido Férrico, Fe2O3, Gravedad Específica: 5.0 gr/cc

· Galena: Peso del lodo (máximo 32 lb/gal)

· Sulfuro de Plomo, PbS, Gravedad Específica: 7.4 gr/cc

1.1 Lodos base agua & aditivos:

Lodos base Agua:

· Las diversas clases de lodo con base agua se clasifican en dos grupos:

Lodos inhibidos:

· Donde se requiere inhibición para controlar formaciones dispersables o hidratables

Lodos No inhibidos

· Donde no se requiere inhibición para controlar las formaciones hidratables o dispersables

Lodos inhibidos:

· Los lodos Inhibitorios reducen la interacción química entre las formaciones sensibles al agua y lodo,· El uso de inhibidores en fluidos de perforación base agua reduce el hinchamiento de las arcillas y lutitas reactivas (dispersables),· Inhibidores comunes:o Polímeros,o Cationes (tales como el ión potasio del KCl)o Glicoles.

o Lodos de polímero:

· Los polímeros naturales y sintéticos se utilizan rutinariamente para:· Viscosidad· Control de Filtración,· Inhibición de lutitas.

Fluidos con altas concentraciones de cationes:

· Un catión es un inhibidor de lodo como una sustancia, tales como una sal, agregadas al lodo de perforación para reducir la hidratación de las formaciones.· El intercambio de cationes ocurre· Cationes Inhibidores:· Sodio· Calcio· Potasio

Lodos no inhibidos:

· Los lodos más sencillos base agua, son usualmente económicos.· Los lodos no inhibidos, ligeramente tratados se utilizan para :· Secciones Superiores de agujero,· Formaciones no reactivas.· Los componentes principales de estos fluidos son :· Arcillas de formaciones nativas, bentonita comercial, polímeros· Adelgazantes orgánicos.

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Nota:

Todas las contaminaciones normalmente aumentan la reología en los lodos base agua. Debe determinarse el Ion contaminante a fin de no realizar tratamientos innecesarios.

2. Lodo Base de Aceite, OBM:

· 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.

2.1. Emulsión Invertida:

· Componentes básicos de un lodo en base aceite:· Aceite,· Salmuera,· Emulsificante,· Agentes de humectación al aceite,· Agentes para control de filtración · Viscosificantes· Agente densificador· El porcentaje de volumen de aceite y agua se expresa como una relación aceite/agua.

El fluido de emulsión inversa se define como un sistema en el que la fase continua es aceite y el filtrado también lo es. El agua que forma parte del sistema consiste de pequeñas gotas que se hallan dispersas y suspendidas en el aceite. Cada gota de agua actúa como una partícula de sólidos

2.1 Emulsión Invertida:

· Una amplia variedad de aceites minerales refinados ha sido desarrollada para los lodos base aceite con baja toxicidad para reducir los problemas ambientales.· Los aceites del petróleo han sido utilizados para la fase continúa :· Alto punto de inflamación > 120°C· Punto de anilina > 65 °C· Aromáticos

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Emulsión Inversa

Las emulsiones inversas se formulan utilizando una amplia variedad de aceites: por ejemplo, diesel o aceites minerales. Se utilizan para perforar lutitas problemáticas por su alto grado de hidratación, zonas de arenas productoras con altas temperatura, en medios corrosivos. .

En situaciones en que los fluidos de perforación normales no son apropiados, el aire, la espuma, y los lodos aireados son alternativas eficaces. Estos fluidos se pueden usar al perforar las siguientes formaciones:

C Formaciones sumamente porosasC Formaciones con presiones subnormalesC Formaciones cavernosas

La Tabla 6-1 explica cómo se usa cada fluido.

3. Lodos Neumáticos

Tabla 6-1

La perforación con aire usa volumen de aire para perforar formaciones que presentan problemas mayores a los fluidos de perforación. La espuma es una combinación de agua o lechada de polímeros/bentonita mezclada con un agente espumante; el aire de un compresor se combina con el agente espumante para formar las burbujas que actúan como agentes transportadores de recortes. El lodo aireado puede ser prácticamente cualquier lodo base agua al que se le agrega aire. Este tipo de lodo tiene menos presión hidrostática y menos tendencia a fracturar formaciones débiles. La espuma y los lodos aireados son útiles en situaciones en que no es posible la perforación con aire y cuando los fluidos de perforación no son eficientes.

3.1Perforación con aire

La perforación con aire emplea gas comprimido paralimpiar el pozo. El aire es el gas que se usa máscomúnmente, pero también se puede usar gas natural yotros gases.Los problemas que pueden aparecer en la perforación por gas incluyen:C Regulación de la presión del gasC Afluencia de fluidos de la formaciónC Erosión de las paredes del pozoA medida que la corriente de gas y recortes desgasta lapared y ensanchan el espacio anular, se requiere unmayor aumento del volumen de gas para mantener lavelocidad del gas. A veces se rocía una neblina de agua o lodo en el interior del pozo para inhibir las lutitas yreducir torque y arrastre..

A medida que la corriente de gas y recortes desgasta la pared y ensanchan el espacio anular, se requiere un mayor aumento del volumen de gas para mantener la velocidad del gas. A veces se rocía una neblina de agua o lodo en el interior del pozo para inhibir las lutitas y reducir torque y arrastre.El aspecto más importante de la perforación con gas es mantener una velocidad anular adecuada. Si la velocidad anular cae por debajo del punto en que puede limpiar el pozo, los recortes se acumularán y causarán pega de la tubería. Normalmente se requiere una velocidad anular de 3,000 pies/min para perforación con aire.

3.2 Perforación con espuma

La perforación con espuma usa espuma como agente de transporte para la remoción de recortes, en lugar de la velocidad del aire. La perforación con espuma requiere menos volumen que la perforación con aire y se vale de la fuerza de las burbujas para eliminar los recortes, mientras que la perforación con aire y rociado fino dependen de tasas de flujo extremadamente altas. Una indicación de eficaz perforación con espuma la da un flujo de espuma continuo y regular en la línea de descarga. Un flujo pulsante e irregular (cabeceo) puede indicar problemas con las columnas de flujo. Además de limpiar el pozo, la espuma deposita una costra fina sobre las paredes del pozo para mejorar su estabilidad. Para espesar la espuma y mejorar la limpieza del pozo y su tolerancia al agua, se usan polímeros y/o bentonita a fin de mezclarlos en una lechada.