FLUIDOS DE PERFORACIÓN Y COMPLETAMIENTO, DIVERSIDAD Y FUNCIONES

FLUIDOS DE PERFORACIÓN Y COMPLETAMIENTO, DIVERSIDAD Y FUNCIONES

ANDRES FELIPE CARVAJAL RUBIO

COD: 20182172071

CONSTANZA VARGAS CATELLANOS

PROFESORA TITULAR

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

06/08/2021

NEIVA – HUILA

Los fluidos de perforación cumplen muchas funciones, como controlar las presiones de formación, la remoción de recortes de pozo, sellamiento de las formaciones permeables que se encuentran a lo largo del trabajo de perforación, enfrían las brocas durante la perforación para evitar la generación de fricción y evitar una chispa dentro del pozo y lo más importante mantienen la estabilidad y el control del pozo perforado. El fluido de perforación fue introducido por primera vez en el año de 1913 para realizar el control de la presión del subsuelo, en las siguientes décadas se introdujeron adelantos tecnológicos que produjeron mejoras significativas en la eficiencia de la perforación y la productividad de los pozos^[1]. Los fluidos de perforación varían en su composición dependiendo de la exigencia del pozo, las capacidades de los equipos de perforación y sobre todo el tema ambiental. Los ingenieros o los loderos diseñan lodos de perforación para mejorar y controlar las presiones del subsuelo, minimizar el daño de formación así evitando un derrumbe o taponamiento del pozo, pegas y sobre todo evitar la pérdida de circulación en el pozo que podría ser terrible para un trabajo de perforación. Existen 3 tipos de fluido de perforación que son usados en la industria petrolera para los trabajos mencionados anteriormente, lodos base agua, lodos base aceite y lodos neumáticos o “Aire/Gas”, cada uno tiene características diferentes que se exponen a continuación:

Lodos Neumáticos: Son utilizados para perforar formaciones muy porosas, formaciones subnormalmente presurizadas y formaciones cavernosas también en su mayoría para combatir la perdida de circulación, el aire que mas se utiliza es el gas comprimido para limpiar el pozo, también se usa gas natural, pero estos lodos pueden presentar ciertos problemas que se controlan pero pueden ser extremadamente peligrosos para la producción del pozo, un ejemplo claro es la erosión del pozo, el influjo de los fluidos de la formación y lo mas importante es mantener la velocidad del gas a (3000 ft/min)^[2].

Las espumas de perforación: Este es una combinación agua polímero/bentonita mezclada con aire de compresor y un agente espuma para la formación de burbujas, estas actúan como transportador y removedor de los cortes generados durante la perforación, presentan unas ventajas como el flujo continuo y regular en las líneas, permite mejorar la estabilidad de pozo debido a la delgada costra formada en la pared del hueco perforado.

Lodos Base agua: hay diferentes sistemas de lodos base agua, los principales son, no dispersos, dispersos, calados o cálcicos, polímeros, bajos en solidos y salinos “saturados en sal”

Lodos no dispersos: estos lodos son de poco peso también son poco tratados y generalmente son lodos de inicio. No tienen adición de adelgazantes, son empleados generalmente para perforar las secciones de tope del agujero y pozos poco profundos

Lodos dispersos: son utilizados para profundidades en incremento y pesos de lodos mayores, estos lodos requieren de una formulación donde requieren aditivos dispersantes “lingosulfonatos, lignitos, y taninos” que se usan para cancelar las fuerzas atractivas entre las partículas que crean su viscosidad en el lodo base agua.

Lodos Cálcicos: este grupo incluye los lodos base yeso-lignito y lodos base calcio, en estos se agrega un exceso una fuente de calcio (yeso, cal) para asegurar un constante suministro de iones de calcio que resulta efectivo para evitar el proceso de hidratación de lutitas. Este lodo tiende a ser relativamente barato de operar.

Lodos poliméricos: estos lodos utilizan polímeros de cadena larga con un alto peso molecular, estos pueden encapsular los solidos perforados para prevenir una dispersión o cubrirlos para la inhibición, también proveen viscosidad y propiedades para el control de perdidas del fluido, pero tienen una desventaja muy clara a altas temperaturas no soportan temperaturas mayores a 300°F y son intolerantes a la contaminación por calcio

Lodos bajos en solidos: son generalmente lodos a base de polímeros, pero diseñados para tener un máximo de 6% al 10% de contenido de solidos por volumen

Lodos base sal: estos incluyen los sistemas poliméricos con base de agua saturada con sal y con agua de mar, en donde otros polímeros agregados proveen viscosidad y las propiedades para controlar la pérdida del fluido.

Los lodos con base salmuera son utilizados para crear los lodos base agua mas inhibidos y prevenir el hinchamiento de arcillas, estos pueden ser a base de cloruro de sodio, de potasio o de calcio se agregan polímeros adicionales para evitar una pérdida de circulación y mejorar su viscosidad, mientras que la barita se adiciona para ajustar la densidad de este y asi mismo prevenir el derrumbe de la formación, un ejemplo claro es la salmuera a base de cloruro de potasio utilizado mayoritariamente para perforar secciones grandes de pozo a través de lutitas reactivas siendo el ion de potasio el ingrediente activo, este es absorbido primero por las partículas de arcilla así retardando la hidratación de arcilla y haciendo más fácil la perforación del yacimiento, es muy usual ahora reemplazar la barita como agente densificante por otro material de las mismas características soluble en acido como el carbonato de calcio. Esto resulta ser relevante cuando se completa con rejillas empacadas con arena donde se requiere el mínimo de contaminación de solidos resulta ser mas eficiente y barato hacerlo en relación al método densificante de la Barita

Lodos base aceite: los principales lodos de esta categoría son, base diesel, emulsión inversa, base aceite (completamente aceite), sintéticos.

Lodo base diesel: comprenden como aceite diesel como base del fluido mezclado con una salmuera emulsionada y aun son utilizados en algunas áreas del mundo a pesar del alto contenido de hidrocarburos aromáticos. El contenido de aromáticos de diesel es aproximadamente 30% por volumen^[3].

Lodos de emulsión inversa: Son esencialmente formulaciones con base de aceite mineral con salmuera de cloruro de calcio emulsionada en proporción 5 a 50% fase liquida. El contenido de aromáticos para esta es un poco menor al del diesel es de un 10% pero todavía resulta bastante dañino.

Lodos base aceite 100% base aceite: están formulados utilizando en su totalidad aceite como fluido base y son usualmente considerados ideales para la toma de núcleo o como fluidos de perforación de yacimiento^[4].

Lodos sintéticos: su formulación como los lodos de emulsión inversa pero el fluido base utilizado no contiene aromáticos de tipo ésteres, éteres ni parafinas.

El uso de los lodos base aceite esencialmente todos excepto el 100% aceite contienen los mismos componentes básicos ( diesel, aceite, mineral, parafina etc..) usualmente se adicionan variedad de emulsificantes siendo uno de ellos un modificador reológico bajo, el cloruro de calcio se encuentra también presente para balancear la salinidad de la fase acuosa con la del agua intersticial de las formaciones que estén siendo perforadas particularmente en las lutitas, para prevenir la desestabilización del hoyo. Los lodos base Hidrocarburos contienen petróleo mineral, con cantidades variables de hidrocarburos aromáticos, limo para aumentar el PH y controlar la corrosión, químicos en base lignita para evitar la perdida de fluidos, emulsificantes y detergentes para aumentar la viscosidad del lodo de perforación, este lodo base petróleo inhibe el crecimiento y desarrollo reproductivo de algunas especias acuáticas, reduce el establecimiento de ciertas comunidades biológicas cuyos hábitos son alterados por el el alto valor de químicos e hidrocarburos aromáticos alojados en estos lodos. Se observa un alto alto cambio en las respuestas inmunológicas de peces y otras especies.

Los lodos de perforación generan condiciones anaerobias en el fondo de los sedimentos, lo que altera la composición de las comunidades microbianas, en base también los lodos solubles en agua tienen como componente principal la barita y el carbonato de calcio, a los que se añade compuestos inorgánicos como la bentonita y otras arcillas que aumentan la viscosidad. Estos incluyen una cantidad considerable de metales pesados toxicos, sales inorgánicas, detergentes, polímeros orgánicos, inhibidores de la corrosión y biocidas, a pesar de esto los lodos contienen cantidades significativas de hidrocarburos que pueden ir de 100 ppm hasta las 7000ppm, los mismos que son usados para reducir la fricción y como lubricantes, esto puede ser altamente toxico para la vida marina lo que incide en enfermedades hepáticas en las comunidades humanas que dependen de estos peces para su alimentación.

Como el lodo puede contaminar este también puede ser contaminado y dejar de funcionar eficientemente los siguientes contaminantes o fuentes de contaminación suelen ser los mas comunes, solidos perforados, sales evaporitas que son las que infieren con la emulsion OBM’s resultan en grumos de lodos debido a la mojabilidad de la barita en agua, también los flujos de agua que resultan ser problemas en el control de pozos y mojabilidad de la barita del OBM en el agua, gases acidos como CO2 Y H2S, la temperatura que trae problemas de degradación térmica de polímeros en WBM, el agua de mar que se prevé como fugas de línea de superficie entre otros. La fuente de contaminación mas común encontrada en los fluidos de perforación es causada por solidos perforados incorporados al sistema.

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