FLUIDOS DE PERFORACION

Universidad De Oriente

Escuela De Ingeniería De Petróleo

Núcleo Monagas – Maturín

Perforación

UNIDAD N°1

FLUIDOS DE PERFORACION

Maturín, Agosto de 2009

CONTENIDO

Pág.

 Introducción

 Definición y función de los Fluidos de perforación.

 Componentes y Tipos de Fluidos de Perforación

 Propiedades básicas de un fluido de perforación

 Contaminación de un Fluido de perforación

 Formulación de un fluido de perforación

 Bibliografía

1-. FLUIDOS DE PERFORACION

El Lodo de perforación es un fluido circulante generalmente a base de agua o aceite cuyas propiedades has sido modificadas y controladas por sólidos y líquidos disueltos o mantenidos en suspensión y que es utilizado principalmente para extraer los recortes de la mecha hacia superficie durante las actividades de perforación de pozos.

2-. FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION

• Conducir los cortes desde el fondo del hoyo a la superficie

• Controlar las Presiones de la Formación.

• Dar soporte a las paredes del hoyo.

• Suspender los cortes cuando se interrumpe la circulación.

• Proteger las Formaciones Productoras.

• Soportar parte del peso de la sarta de perforación.

• Transmitir potencia hidráulica y limpiar la mecha.

• Transmitir información desde el pozo (muestras de cortes, registros eléctricos).

• Enfriar la mecha y lubricar la sarta.

• Existen otras funciones del fluido de perforación, catalogadas como menores, en su mayoría, relacionadas con la prevención de problemas operacionales.

-. Conducir los cortes desde el fondo del hoyo a la superficie.

Los cortes de perforación deben ser retirados del pozo a medida que son generados por la mecha por lo que se hace circular el fluido de perforación dentro la sarta y a través de la mecha, arrastrando o acarreando los cortes o recortes hasta la superficie, subiendo por el espacio anular. La remoción de los recortes (limpieza del hoyo) depende del tamaño, forma y densidad de los cortes, de la velocidad o rata de Penetración (ROP); de la rotación de la sarta de perforación; de la viscosidad, densidad y velocidad anular del fluido de perforación.

De igual manera se debe cumplir que la velocidad del fluido de perforación debe ser mayor que la velocidad de asentamiento de cortes para así poder garantizar una mejor eficiencia en la velocidad de acarreo y transporte de los cortes y una mayor eficiencia en la limpieza del hoyo. De no garantizar una limpieza adecuada del hoyo se podrán tener problemas de incremento de torque, arrastre, disminución de la tasa de penetración, pega de tubería.

-. Controlar las Presiones de la Formación.

Una función básica del fluido de perforación es controlar las presiones de la formación para garantizar una operación de perforación segura. Por lo general a medida que la presión de la formación aumenta, se debe incrementar la densidad del fluido de perforación agregando material densificante como barita o carbonato de calcio, con la finalidad de equilibrar las presiones y mantener la estabilidad del hoyo, impidiendo que los fluidos de formación fluyan hacia el pozo y puedan causar una arremetida. La presión ejercida por la columna de fluido de perforación mientras está estática (no circulando) se llama presión hidrostática y depende de la densidad (peso del lodo) y de la Profundidad Vertical Verdadera (TVD) del pozo. Si la presión hidrostática de la columna de fluido de perforación es igual o superior a la presión de la formación, los fluidos de la formación no fluirán dentro del pozo.

La densidad del fluido de perforación usado en un pozo está limitada por el valor de la densidad mínima necesaria para controlar las presiones de la formación y la densidad máxima del fluido que no fracturará la formación. En la práctica, conviene limitar el peso del lodo al mínimo necesario para asegurar el control del pozo y la estabilidad del pozo.

Las presiones normales de formación varían de un gradiente de presión de 0,433 psi/pie equivalente a 8,33 lb/gal de agua dulce) en las áreas ubicadas tierra adentro, a 0,465 psi/pie (equivalente a 8,95 lb/gal) en las cuencas marinas.

-. Dar soporte a las paredes del hoyo.

La presión hidrostática también controla los esfuerzos adyacentes al pozo y que no son ejercidos por los fluidos de la formación. En las regiones geológicamente activas, las fuerzas tectónicas imponen esfuerzos sobre las formaciones y pueden causar la inestabilidad de los pozos que generalmente s manifiesta como una reducción en volumen del hoyo perforado y en casos extremos, puede causar derrumbes y perdida del hoyo, aun cuando la presión del fluido de la formación esté equilibrada. Los pozos ubicados en formaciones sometidas a esfuerzos tectónicos pueden ser estabilizados equilibrando estos esfuerzos con la presión hidrostática. Igualmente, la orientación del pozo en los intervalos de alto ángulo y horizontales puede reducir la estabilidad del pozo, lo cual también se puede controlar con la presión hidrostática.

Suspender los cortes cuando se interrumpe la circulación.

Durante los viajes de tubería bien sea para cambios del ensamblaje de la sarta de perforación, cambios de mecha, viajes de calibración, bajada de revestidores entre otros, la circulación del fluido de perforación a través del hoyo de ve interrumpida por cortos o largos periodos de tiempo dependiendo de la operación a realizar. Los ripios o cortes deben permanecer en suspensión dentro del fluido de perforación por lo que debe existir un equilibrio entre las propiedades del fluido de perforación que suspenden los recortes y las propiedades que facilitan la remoción de los recortes por los equipo de control de sólidos. La tasa de asentamiento de los ripios dependerá de la densidad de las partículas o cortes, densidad del lodo, Viscosidad del lodo y de la Resistencia de gel del lodo (TIXOTROPIA).

-. Proteger las Formaciones Productoras.

Cualquier reducción de la porosidad o permeabilidad natural de una formación productiva es considerada como daño a la formación. Estos daños pueden producirse como resultado de la obturación causada por el lodo o los sólidos de perforación, o de las interacciones químicas (lodo) y mecánicas (conjunto de perforación) con la formación.

Entre los mecanismos más comunes causantes de daños a la formación esta la invasión de la matriz de la formación por el lodo o los sólidos de perforación, obturando o sellando los poros, la precipitación de los sólidos como resultado de la incompatibilidad entre el filtrado y los fluidos de la formación; la formación de una emulsión entre el filtrado y los fluidos de la formación, limitando la permeabilidad.

El diseño adecuado de un fluido de perforación y la distribución de partículas presentes en su composición deben permitir la formación de un revoque sobre las paredes del hoyo que garantice una menor interacción entre el fluido de perforación, los sólidos presentes en su composición y las formaciones que se están perforando formaciones.

-. Soportar parte del peso de la sarta de perforación.

El fluido de perforación ayuda a soportar una porción del peso de la columna de perforación o tubería de revestimiento mediante la flotabilidad. La flotabilidad está directamente relacionada con el peso del lodo; Mientras más denso es el fluido, mayor será su efecto sobre la flotación.

Ejemplo:

Densidad del Fluido: 13,0 lbs/gal

Facto de flotabilidad @ 13 lbs/gal: 0.8

Peso Sarta en el aire: 90.000 lbs

Se determina el peso de la sarta sumergida Como: 0.8* 90.000 lbs = 72.000 lbs

-. Transmitir potencia hidráulica y limpiar la mecha.

La potencia hidráulica es usada para maximizar la velocidad o tasa de penetración (ROP) a través de una eficiente remoción de los recortes hasta superficie evitando que se adhieran a la mecha y puedan causar obstrucción de sus componentes, o sean reperforados.

Entre los factores que afectan los valores de las fuerzas hidráulicas que actúan sobre la Tasa de Penetración y Limpieza de la Mecha están la densidad y propiedades reológicas del fluido de perforación, el tamaño de los Jets ó boquillas de la mecha, la tasa o rata de Flujo y la velocidad o caudal de circulación.

-. Transmitir información desde el pozo (muestras de cortes, registros eléctricos).

Durante la perforación la unidad de Mug logging controla la circulación del lodo y realizan un constante monitoreo y análisis de los cortes que son transportados a superficie por el fluido de perforación para determinar su composición mineral, la litología y detectar cualquier indicio visual de hidrocarburos. Esta información se registra en un

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