FLUIDOS DE PERFORACIÓN: FILTRACIÓN, ADITIVOS, REOLOGÍA ¿SON IMPORTANTES?

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE MONAGAS

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE PETROLEO

FLUIDOS DE PERFORACIÓN: FILTRACIÓN, ADITIVOS, REOLOGÍA

¿SON IMPORTANTES?

REALIZADO POR:

Br. Víctor Núñez

C.I.V-28017814

REVISADO POR:

Prof. Ing. Juan Gil

Maturín, Mayo de 2022

“El abrir pozos de agua, con implementos rudimentarios manuales, se remonta a tiempos inmemoriales. En ocasiones, la búsqueda de aguas subterráneas tropezaba con la inconveniencia de hallar acumulaciones petrolíferas someras que trastornaban los deseos de los interesados; el petróleo carecía entonces de valor.

Con la iniciación (1859) de la industria petrolera en los Estados Unidos de América, para utilizar el petróleo como fuente de energía, el abrir pozos petrolíferos se tornó en tecnología que, desde entonces hasta hoy, ha venido marcando logros y adelantos en la diversidad de tareas que constituyen esta rama de la industria. La perforación confirma las perspectivas de descubrir nuevos yacimientos, deducidas de la variedad de informaciones obtenidas a través de la aplicación de conocimientos de exploración: Ciencias de la Tierra” (Barberii, 1998)

Al notar el valor energético (y derivados) que tenían los hidrocarburos se propulsaron los estudios de las diversas ramas y disciplinas de las ciencias avocados en diseñar tecnologías que permitieran dar solución a los problemas que se presentaban en esta precoz industria, que con el transcurrir de los años se ha logrado desarrollar técnicas y/o herramientas más sofisticadas con el fin de tener un mejor entendimiento de los fenómenos que ocurren en un yacimiento, de manera que el proyecto posea mejor rendimiento y productividad económica.

En los inicios, la perforación de pozos petroleros era realizado con el método de percusión en seco, es decir, se utilizaba una barra metálica que en su extremo inferior llevaba una herramienta metálica pesada para dar  golpeteos a la formación y así ir perforando, el método era muy lento, además acarreaba problemas como por ejemplo que al estar perforando formaciones someras los fluidos como, el agua o ciertos gases invadían el pozo, porque no se contaba con un método que contrarrestara la diferencia de presión generada en el hoyo.

Con la llegada de la perforación rotatoria y la utilización de un fluido al momento de perforar se logró mitigar cantidad de problemas durante las operaciones de perforación, como derrumbes de las paredes del hoyo, arremetidas (puesto que ahora se podía controlar la presión del pozo con la presión producida por la columna de fluido), limpieza de los cortes generados por la mecha, etc.

Pero ahí no acababan los problemas… puesto que utilizar un fluido de perforación no quiere decir que ya se esté exento de problemas operacionales, como por ejemplo las pérdidas de filtrado que es parte de uno de los tópicos de este ensayo.

Propiedades de filtración de lodos de perforación

“El fluido de perforación o lodo como comúnmente se le llama, puede ser cualquier sustancia o mezcla de sustancias con características físicas y químicas apropiadas, como por ejemplo: aire o gas, agua, petróleo o combinaciones de agua y aceite con determinado porcentaje de sólidos” (CIED-PDVSA, 2002).

Según Bueno la filtración es referida a la acción mediante la cual la presión diferencial hace entrar a la fase líquida del lodo de perforación dentro de una formación permeable. Durante este proceso, las partículas sólidas son filtradas, formando un revoque.

Para que la filtración pueda ocurrir, tres condiciones son necesarias:

1. Debe haber un líquido o un fluido líquido/lechada de sólidos. (Lodo).

2. Debe haber un medio permeable. (Las paredes de la formación/ hoyo abierto).

3. La presión del fluido debe ser más alta que la presión del medio permeable. (Perforación sobre balance)

El lodo de perforación cuando se coloca sobre una formación permeable como las areniscas y se mantiene generalmente la presión hidrostática de la columna de lodo a una presión superior a la presión poral, perderá parte de su fase liquida hacia el interior de esta formación. Los sólidos de perforación se depositaran sobre las paredes del pozo, en un espesor que idealmente  es de 1/32 de pulgadas aproximadamente. El líquido que se pierde a través de la formación en el filtrado y la velocidad relativa a la cual ocurre este fenómeno es lo que se llama perdida de filtrado.

Durante la exposición inicial de una formación permeable a un fluido de perforación, es decir, cuando los sólidos del lodo están formando un revoque de baja permeabilidad en el pozo se produce una alta tasa de filtración y los sólidos finos del lodo invaden la formación. Esta alta tasa de filtración inicial se llama pérdida instantánea.

Es importante tener en cuenta que los sistemas de lodo deberían estar diseñados para sellar las zonas permeables lo más rápido posible con revoques lisos y delgados. En las formaciones muy permeables con grandes gargantas de poros, el lodo entero puede invadir la formación, según el tamaño de los sólidos del lodo.

Usar agentes puenteantes en estas situaciones es necesario para bloquear las aberturas, de manera que los sólidos del lodo puedan formar un sello. Los agentes puenteantes deben tener un tamaño aproximadamente igual a la mitad del tamaño de la abertura más grande. Dichos agentes puenteantes incluyen el carbonato de calcio, la celulosa molida y una gran variedad de materiales de pérdida de circulación.

La filtración ocurre bajo dos condiciones: dinámicas o estáticas, durante las operaciones de perforación. La filtración bajo condiciones dinámicas ocurre mientras el fluido de perforación está circulando. La filtración estática ocurre durante las conexiones, los viajes o cuando el fluido no está circulando.

Sin embargo la invasión excesiva de filtrado puede acarrear problemas como:

1. Daños a la formación causados por la invasión de filtrado y sólidos. La zona dañada está ubicada a una profundidad demasiado grande para que pueda ser reparada mediante perforación o acidificación. Los daños pueden consistir en precipitación de compuestos insolubles, cambios de humectabilidad, cambios de permeabilidad relativa respecto al aceite o al gas, taponamiento de la formación por finos o sólidos, y el hinchamiento de las arcillas in-situ
2. Prueba inválida de muestreo del fluido de la formación. Las pruebas de flujo del fluido de la formación pueden dar resultados que se refieren al filtrado y no a los fluidos del yacimiento.
3. Dificultades en la evaluación de la formación causadas por la invasión excesiva de filtrado, la mala transmisión de las propiedades eléctricas a través de revoques gruesos, y posibles problemas mecánicos al bajar y recuperar las herramientas de registro.

Por tal motivo es de gran importancia para el ingeniero formular un fluido con controladores de filtrado  que generen un revoque delgado y resistente sobre la superficie de las formaciones evitando daños por perdida excesiva de filtrado. Para así minimizar los daños a la formación y disminuir riesgos de atascamiento de la tubería, mayor producción para formaciones productivas y mantener el pozo estable.

Efecto de aditivos químicos sobre el lodo bentonítico

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