Fluidos De Perforación

FLUIDOS DE PERFORACIÓN

 Fluido a base de agua:

Son los fluidos más usados a nivel mundial en perforación. En este sistema por lo general el agua dulce es la base del fluido, a la cual se le adicionan arcillas, polímeros, densificantes y algunos otros aditivos para el control de algunas variables.

La bentonita es utilizada para tratar lodos de agua fresca para satisfacer las necesidades geológicas del lodo, así como para controlar las pérdidas de fluido, obtiene su mejor desempeño en lodos que contengan menos de 10,000 ppm de cloruro de sodio, al afectar considerablemente sus propiedades. Rara vez un lodo formado a partir de solo bentonita es usado, gracias a su facilidad a ser contaminado.

Los fosfatos (siendo el pirofosfofato ácido de sodio(SAPP) el más usado)son químicos inorgánicos usados para dispersar estos lodos cuyas viscosidades aumentan mediante la contaminación con cemento o con sólidos perforados, sin embargo, no reducen la pérdida de fluido y no son estables a temperaturas superiores a los ciento cincuenta grados Farengeith (150O F).FIG N° 1

Dentro de los fluidos a base de agua se encuentran:

• Lodos dispersos: Presentan composición básica de agua y bentonita sódica. No contiene adelgazantes, se les denomina lodos primarios, éstos no soportan altas temperaturas. Afectan arcillas sensibles.

• Lodos calados: se obtienen por adición de cal apagada Ca (OH)2 y yeso en altas concentraciones. De esta forma la arcilla bentonitica sódica se transforma en arcilla cálcica (lodos calados). Controla perforaciones de gas.

• Lodos dispersos: Se utilizan para perforar a grandes profundidades o en formaciones altamente problemáticas. Presentan como característica principal, la dispersión de arcillas constitutivas (adición de lignitos que disminuyen la viscosidad). Ofrecen alta resistencia a la temperatura.

• Lodos salinos: Son aquellos cuya fase continua es agua salada. Con una concentración mínima de 10000ppm de NaCl (1% en peso). Se usan para perforar formaciones salinas o formaciones afectadas por la presencia de agua dulce.

 Fluido de perforación a base de petróleo:

Para ciertos casos de perforación, terminación o reacondicionamiento de pozos se emplean fluidos a base de petróleo o de derivados del petróleo. En ocasiones se ha usado crudo liviano, pero la gran mayoría de las veces se emplea diésel u otro tipo de destilado pesado al cual hay que agregarle negro humo o asfalto para impartirle consistencia y poder mantener en suspensión el material pesante y controlar otras características.

Generalmente, este tipo de fluido contiene un pequeño porcentaje de agua que forma parte de la emulsión, que se mantiene con la adición de soda cáustica, cal cáustica u otro ácido orgánico. La composición del fluido puede controlarse para mantener sus características, así sea básicamente petróleo o emulsión, petróleo/ agua o agua/petróleo. Estos tipos de fluidos requieren un manejo cuidadoso, tanto por el costo, el aseo del taladro, el mantenimiento de sus propiedades físicas y el peligro de incendio.FIG N°2.

 Fluidos de perforación base aceite:

Son aquellos en las cuales el aceite es la base del fluido. Se le denomina “lodo base aceite” si su contenido de agua es de 1 a 15%, y si su contenido es de 15 a 50% se denomina emulsión inversa. Este tipo de fluido aumenta la rata de perforación, evitan la corrosión de la broca y la sarta, evitan el daño de formación, evitan problemas de arcillas sensibles. Son estables a altas temperaturas (200ºF). Podemos enunciar que dentro de sus desventajas encontramos: el costo inicial y su mantenimiento, dificultad de encontrar zonas productoras por medio de los cortes.

 Espumas de perforación:

Las espumas usadas como fluidos de perforación, consisten de una fase líquida continua, que forma una estructura celular alrededor del gas entrampándolo. Las espumas pueden llegar alcanzar viscosidades extremadamente altas, y al mismo tiempo sus densidades son usualmente menores a un medio de las del agua. Con esta combinación de alta viscosidad y baja densidad, los fluidos espumados pueden incorporar varios beneficios a las operaciones de perforación, tales como: una alta eficiencia en el transporte de recortes, condiciones de bajo balance en formaciones sensibles o de presionadas y mayor presión anular para reducir los mecanismos de inestabilidad del agujero. En la formulación de espumas para perforación, generalmente la fase gaseosa es aire y la fase líquida es agua.

Las espumas se clasifican de acuerdo con la forma de las burbujas que contienen y generalmente se denominan como espumas esféricas y espumas poliédricas.

Otros dos términos usados en la caracterización de las espumas son la textura y la calidad. La calidad es la fracción de volumen de gas expresada en por ciento; mientras que la textura describe el tamaño y distribución de las burbujas. Una espuma de calidad, es aquella que contiene un porcentaje de gas en volumen superior a 90. La selección de una espuma como fluido de perforación se determina, cuando se espera un flujo de agua. Por otro lado, se ha establecido que un eficiente transporte de recortes se obtiene con bajas velocidades anulares (100 pies/min), requiriendo por lo tanto, bajo poder de compresión en relación a la perforación con aire o niebla.

La contaminación de la espuma con cloruros o hidrocarburos líquidos, causan su deterioro estabilidad y eficiencia de acarreo; mientras que, los flujos de gas incrementan su calidad. La principal razón de usar espumas para perforar en bajo balance, es la capacidad de acarrear grandes volúmenes de agua, sin requerir excesivos volúmenes o presiones de aire. Las espumas proporcionan buena limpieza del agujero a velocidades anulares bajas, reduciendo la erosión en las paredes del mismo. Además es factible emplear productos biodegradables, a fin de evitar la contaminación ambiental. Dentro de las limitaciones que se presentan en la perforación con espumas, se incluyen la alta corrosión, la inestabilidad del agujero, los fuegos subterráneos, el depósito de agua residual y los altos costos de consumibles.

 Lodos aireados:

El lodo aireado o nitrificador es un sistema de 2 fases en el cual se usa aire o nitrógeno para aliviar la presión hidrostática en el pozo. El gas inyectado aumenta la velocidad anular a medida que se expande en la parte superior del hueco, ayudando así en la limpieza del mismo, pero como no tiene capacidad de arrastre, la tasa líquida debe ser lo suficientemente alta para que limpie el hueco. Este sistema evita daños de formaciones depletadas y pérdidas de circulación, el control del pozo se puede hacer en forma casi inmediata con el simple ajuste de la inyección de gas al fluido de perforaciónComportamiento de los Sistemas de Espuma y Nitrificador / Aireado.

De las técnicas seleccionadas, se utilizaron la Espuma y en el Lodo aireado Nitrificador, (sistemas usados y de mayor probabilidad de emplearse en el futuro).Los sistemas de espuma y aireado/nitrificador son compresibles, por lo tanto no se comportan como los sistemas de lodo convencionales. Las siguientes herramientas ayudan a explicar el comportamiento de los sistemas de circulación aireado / nitrificador.

Ante cualquier posible problema con la circulación de espuma, es recomendable analizar la situación y efectuar cambios requeridos interpretados así:

 Aumento en la inyección de aire - mayor velocidad anular, menor presión de fondo.

 Disminución del volumen de aire - mayor presión de fondo, menor velocidad anular.

 Aumento de la fracción liquida, mayor presión de fondo, menor velocidad anular.

 Disminución de la fracción liquida, menor presión de fondo, mayor velocidad anular.

OBJETIVOS DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

Los fluidos de formación tienen la obvia función de remover los cortes de la perforación fuera del pozo, y de lubricar y refrigerar la broca y la sarta de perforación. De hecho el lodo tiene muchas otras funciones y es la columna vertebral de virtualmente todas las operaciones de perforación de un pozo. Es muy importante que el fluido de perforación pueda llevar a cabo todas estas funciones eficientemente.

1. Capacidad de transporte

La facilidad de transportar y remover los ripios desde el fondo del pozo hasta superficie en las trampas de arena, se convierte en una de las funciones fundamentales del lodo y ella está en función de la densidad, punto cedente y viscosidad las cuales son propiedades reológicas del mismo. Sin embargo existe una variable que gobierna el éxito de esta función llamada velocidad anular y que está asociado al tamaño, forma y densidad de los ripios.

De verse afectada esta función podría generarse problemas en el pozo debido al atascamiento de la mecha o en casos mayores del ensamblaje de fondo. Además lo ripios en superficie deben ser analizados para conocer la litología de la formación atravesada y proponer modificaciones a la composición del lodo en caso de que lo amerite.

2. Enfriar y lubricar

El lodo hace posible que la mecha, componentes de la sarta y el ensamblaje de fondo se lubriquen cuando en el proceso de circulación el fluido sale por los orificios, facilitando el calor generado por fricción mecánica entre la barrena y la formación atravesada. Esto se debe a que el fluido de perforación actúa al mismo

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