Composición Y Clasificación De Fluidos De Perforación

COMPOSICIÓN DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN 3

1.1 Composición de un fluido a base de agua 3

1.1.1 Fase líquida. 3

1.1.2 Fase coloidal o reactiva. 3

1.1.3 Fase inerte. 4

1.1.4 Fase química 4

CLASIFICACIÓN DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN 5

1.2 FLUIDOS A BASE DE AGUA 5

1.2.1 Lodos a base de agua dulce 6

1.2.1.1 Lodos a base de bentonita (CBM = Clay Base Mud). 6

1.2.1.2 Fluidos naturales. 6

1.2.2 Fluidos tratados con calcio. 7

1.2.3 Fluidos a base de agua salada. 7

1.2.3.1 Fluidos salados propiamente dichos. 7

1.2.4 Fluidos emulsionados (aceite en agua). 8

1.2.4.1 Agentes emulsionantes para los fluidos emulsionados. 9

1.2.5 Fluidos surfactantes. 9

1.2.6 Fluidos de bajo porcentaje de sólidos. 10

COMPOSICIÓN DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

La composición de un fluido de perforación que cumpla con los requerimientos pedidos es determinada por su actuación durante la perforación, si el fluido falla en realizar una función esencial, se puede alterar su composición para cumplir los cambios deseados en las propiedades necesarias para resolver el problema.

Aunque se usan tres tipos de fluidos para la perforación-lodos a base de agua, lodos de aceite, y fluidos gaseosos-debería prestarse mayor atención a las propiedades y al, acondicionamiento de los lodos a base de agua porque ellos se usan extensivamente.

1.1 Composición de un fluido a base de agua

La mayoría de los fluidos de perforación son a base agua se distingue porque la fase continua es el agua en las que se encuentran las arcillas y la barita en suspensión, estos lodos forman un sistema constituido básicamente por las siguientes fases: a) La fase líquida, o agua, b) La fracción coloidal, que es la porción reactiva, c) La fracción inerte,

que consiste en arena, material de peso, y d) La fase química.

1.1.1 Fase líquida.

Constituye el elemento de mayor proporción que mantendrá en suspensión los diferentes aditivos que forman las otras fases. Esta fase puede ser agua (dulce o salada); o una emulsión (agua-petróleo).

Agua dulce y agua salada. El agua dulce es llamada agua potable, se llama agua “dura” si contiene grandes cantidades de iones de calcio y de potasio. El agua “salada” contiene sobre 10,000 ppm de cloruro de sodio. La bentonita y las otras arcillas se dispersan más fácilmente en agua dulce que en agua salada o dura.

1.1.2 Fase coloidal o reactiva.

Esta fase está constituida por la arcilla, que será el elemento primario utilizado para darle cuerpo al fluido. Se utilizan dos tipos de arcilla dependiendo de la salinidad del agua. Si el lodo es de agua dulce se utiliza montmorillonita, y para lodos elaborados con agua salada se utiliza una arcilla especial, cuyo mineral principal es la atapulgita.

La viscosidad derivada de una arcilla depende del tipo de arcilla encontrada.

Cuando la arcilla se coloca en el agua absorbe agua y se hidrata, algunas arcillas como la ilita y la caolinita absorben agua solamente en su superficie, por lo tanto la hidratación es mínima.

La bentonita (montmorillonita) se expanden en mayor grado en agua dulce debido a la absorción de agua a lo largo y entre las estructuras de las arcillas, este fenómeno se denomina “hinchamiento” a mayor hinchamiento mayor viscosidad.

El grado de hinchamiento de la bentonita es disminuido por el aumento de electrolitos en el agua alrededor de las partículas de arcillas, por lo tanto un alto contenido de sal disminuye la viscosidad para una determinada porción de bentonita.

Las arcillas de formación pueden ser no-reactivas o pueden contener un alto contenido de bentonita, dependiendo de edad geológica y profundidad. Al entrar en el sistema las arcillas pueden existir en cuatro estados diferentes.

Las características reológicas y la filtración dependen grandemente de las fuerzas entre las partículas, así como tamaño, forma y concentración.

El término agregación describe la asociación de las partículas para formar paquetes de plateletes.

La dispersión sucede cuando los plateletes son separados unos de otros por hidratación y agitación, las fuerzas de repulsión entre las caras de los plateletes son el factor predominante de la dispersión.

Ocurre floculación cuando después de estar dispersas las partículas se pegan en forma de borde-cara o borde-borde para formar estructuras débiles.

La desfloculación ocurre cuando las fuerzas atractivas entre las partículas han sido neutralizadas por medios químicos o físicos.

La atapulgita (arcilla para agua salada), a diferencia de otros tipos de arcillas, se puede usar para viscosificar y desarrollar gelatinosidad en agua con alta concentración de sal.

La atapulgita posee una estructura cristalina en forma de aguja que origina viscosidad de acuerdo a una estructura en forma de cepillo, por lo tanto este material no puede sermconsiderado en las anteriores categorías.

1.1.3 Fase inerte.

Esta fase está constituida por el material densificante (barita), el cual es sulfato de bario pulverizado de alta gravedad específica (4.2). Los sólidos no deseables como la arena y sólidos de perforación, también se ubican dentro de esta fase.

La barita en el fluido es necesaria para aumentar la densidad cuando se requiere.

1.1.4 Fase química

Está constituida por iones y sustancias en solución tales como dispersantes, emulsificantes, sólidos disueltos, reductores de filtrado, y otras sustancias químicas, que controlan el comportamiento de las arcillas y se encargan de mantener el fluido según lo requerido por el diseño.

CLASIFICACIÓN DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN

Los fluidos a base de agua pueden ser subdivididos en diferentes tipos casi en su totalidad.

1.2 FLUIDOS A BASE DE AGUA

“Los fluidos a base de agua son los que más se usan comúnmente. Sus ingredientes esenciales son el agua y arcillas, según se presentan problemas el fluido puede ser inhibido para combatirlos”.

Un fluido “inhibido” es aquel cuya base acuosa tiene una composición química que tiende a retardar o eliminar el hinchamiento o dispersión de la lutita y arcillas de formación en el fluido, mediante métodos físicos o químicos.

Los sistemas de fluidos base agua se clasifican por la resistencia a los tipos de contaminantes de la formación y a sus temperaturas, los cuales se van transformando en su formulación debido a la incorporación de flujos como gases, sal, arcillas, yeso, líquidos y sólidos propios de la formación o de aditivos químicos excedidos y degradados.

1.2.1 Lodos a base de agua dulce

1.2.1.1 Lodos a base de bentonita (CBM = Clay Base Mud).

Estos lodos son los más usados para perforar las secciones superficiales del hueco para formar revoque en las paredes del hueco y prevenir derrumbes y ensanchamientos.

Para preparar este tipo de fluido se debe tener en cuenta el agua a usarse. Si el agua disponible es agua “dura”, se debe tratar previamente con “soda ash” para dar mayor rendimiento a la bentonita, 20 sacos de bentonita (100 lb/saco) hacen de 80 a 100 bbls de fluido de más o menos 15 cp de viscosidad. La velocidad anular en el primer hueco es generalmente baja y la mayoría de las compañías usan suficiente bentonita para dar cuerpo al lodo y remover mejor los cortes de formación.

Para preparar este fluido el agua se coloca en los tanques y se circula a través del embudo donde la bentonita es mezclada cuidadosamente a una rata de 2 a 15 minutos por saco. Si se observa grumos y pelotas flotando en la superficie indica que se ha mezclado la bentonita muy rápidamente y se debe usar las escopetas para batir el fluido.

Se debe mezclar bentonita hasta que la viscosidad de embudo sea de 30 a 35 seg.

Algunas veces se mezcla agua y bentonita y luego se agrega cal, la cal espesa el fluido y se necesita menos bentonita para conseguir la viscosidad deseada.

1.2.1.2 Fluidos naturales.

Son aquellos que se componen de agua y arcillas perforadas y que necesita muy poco tratamiento químico y poca cantidad de bentonita agregada intencionalmente.

Como dice el MANUAL de Baker Hughes “Formation Damage Prevention and Remediation Technology”: “Este tipo de fluido es el más común para perforar el hueco superficial y las zonas blandas debajo del revestidor superficial. Sin embargo, este tipo de lodo debe ser usado solamente

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