Fundamentos teoricos de filtracion

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

En la perforación de pozos, los  fluidos de perforación o completación circulan a través de la formación permeable perdiéndose la fase continua hacia el interior de la formación, a esto se le denomina filtración; cuando se somete al lodo a una diferencia de presión  de la columna de fluidos mayor que la formación, depositándose sólidos o fase no continua sobre las paredes del pozo formando una capa denominada revoque. En los lodos  a base agua, el filtrado es agua y en un lodo a base aceite el filtrado es el aceite o gasoil.

         El lodo genera una presión hidrostática de la columna de fluido que debe ser mayor que la de formación por razones de seguridad originando un diferencial de presión entre la columna de fluidos del pozo y la formación positiva que por su naturaleza permeable provoca que parte de la fase líquida del lodo se filtre a través de las paredes de la misma. La filtración o pérdida de filtrado es el volumen de ese filtrado del lodo, que debe ser controlado durante la perforación o trabajos de completación para asegurar un funcionamiento exitoso del lodo, para lo cual es necesario el controlar la cantidad o velocidad de filtración, control del espesor y textura del revoque. Si la formación permeable y productiva o potencialmente productivas, las características filtrantes del lodo pueden ser extremadamente importantes.

Los caminos potenciales para el paso de hidrocarburos pueden ser bloqueados por una reacción adversa entre el filtrado y la formación o por la entrada de sólidos del lodo en el interior de la formación. La excesiva invasión por parte del filtrado puede cambiar las características de la saturación de fluidos en un amplio espacio vecino al pozo. Esto causa la difícil evaluación con perfiles eléctricos, mientras menor es el filtrado o la pérdida del mismo, mayor significancia tiene los perfiles.

En formaciones no permeables como de lutitas la pérdida por filtrado puede ser importante ya que este puede penetras las mismas a través de micro-fracturas o uniones de planos, determinando que las paredes del pozo se derrumben o se desprendan.

Existen varios mecanismos, por medio del cual los sólidos del lodo o el filtrado pueden reducir la productividad de un pozo. Estos se pueden resumir en los siguientes:

• Los fenómenos capilares que son efectos de la permeabilidad relativa de agua, petróleo y /o gas en los poros; efectos de mojabilidad y bloqueo de los poros por filtrados acuosos. Cuando el filtrado de lodo a base de agua invade una formación potencialmente productora de petróleo, desplaza al mismo la cual no toda es devuelta o expulsada cuando se pone a producir el pozo dañando así la productividad, llamado comúnmente bloqueo por agua.
• Hinchamiento y dispersión de las arcillas nativas de la formación por el filtrado del lodo.
• La penetración de la formación y  taponamiento de los poros, por partículas del lodo.
• Taponamiento de los empaques con grava, camisas y cedazos por el revoque del lodo.
• Precipitación mutua de las sales solubles en el filtrado y el agua de formación. Cuando el sistema arcilla salmuera están presentes, el comportamiento el comportamiento de la arcilla es determinado por las reacciones de cambio de base.
• Precipitación de arenas no consolidadas requiriendo partículas mayores de 50 micrones para formar puentes. Una arena no consolidada tiene un coeficiente de cohesión de cero y se derrumbará en el hoyo, a menos que se forme un revoque. La caída de presión a través del revoque aumenta la cohesión y reduce los esfuerzos compresivos alrededor del hoyo. Es esencial que el revoque se forme rápidamente debido a que el flujo turbulento alrededor de la mecha crea condiciones altamente erosivas y el ensanchamiento del hoyo es rápido.

FILTRADO API Y TIPOS DE FILTRADOS

El filtrado API es el ensayo que comúnmente se hace para medir la filtración; y se puede definir como, el volumen de la parte continua de un fluido de perforación que se recoja en el filtro prensa en un tiempo de 30 minutos a una presión de 100 lpc y a la temperatura ambiente. Existen dos tipos de filtración. La filtración dinámica esta tiene lugar cuando el lodo esta circulando, el revoque se erosiona y por lo tanto es más delgado que el revoque estático, pero sin embargo la perdida de filtrado es mayor. La filtración estática es cuando el lodo no esta en movimiento, el revoque se hace más grueso con el tiempo dado que el revoque restringe el flujo del filtrado.

Filtración Dinámica

Tiene lugar cuando el lodo está circulando o cuando la sarta rota.  Cualquiera de esas dos formas de movimiento erosiona el revoque.  Se alcanza un estado de equilibrio cuando la deposición sobre el revoque es igual a la erosión.  En ese punto se tiene que el espesor del revoque y la tasa de filtración permanecen constantes.  Ordinariamente, el revoque dinámico es más delgado que el revoque estático, pero la perdida de filtrado es mayor.

Filtración Estática

La filtración estática se mide por medio de dos ensayos estándar del API: uno a baja presión y otro a alta temperatura-alta presión.  El ensayo a baja presión se conoce generalmente como ensayo API, mientras que el segundo se menciona generalmente como HT-HP (higher temperature- higher pressure).

Las diferencias fundamentales son que el ensayo API se realiza a 100 Psi de presión y a Temperatura ambiente, mientras que el HT-HP se hace usualmente a 500 Psi de presión diferencial y a una temperatura por encima de 200 °F.

REVOQUE O COSTRA DE LODO

Es una capa impermeable que se forma en las paredes del pozo, el cual consiste en sólidos suspendidos que se depositan en un medio poroso permeable (formaciones) durante el proceso de filtración. Las paredes de la formación actúan como tamices, evitando que los sólidos penetren en la formación. Una vez que el revoque se ha estabilizado se constituye en una barrera impermeable que impide que ocurran más pérdidas hacia la formación, lo cual reduce el daño producido a la formación y los costos.

Funciones, característica e instrumento utilizado para medir el filtrado

Funciones:

• Mantener estables las paredes del pozo evitando derrumbes en el mismo.
• Evitar la excesiva invasión de filtrado, reduciendo así el daño a la formación.
• Controlar la pérdida de filtrado manteniendo una baja permeabilidad a través de una densidad de lodo adecuada y de los sólidos presentes en el mismo.
• Facilitar la interpretación de los registros eléctricos.

  Características:

El revoque debe ser delgado, resistente y uniforme, así como también debe ser impermeable, lo suficiente para evitar reducir excesivamente el espacio anular y para mantener un control adecuado de la filtración, reduciendo el daño a la formación. Además de esto, se debe controlar el espesor y textura del revoque, todo esto para garantizar un funcionamiento exitoso del lodo.  

• Delgado: Para evitar un problema operacional como una pega mecánica y facilitar la buena interpretación de los registros de pozos.
• Impermeable: para impedir la filtración excesiva del lodo mientras se perforan diversas zonas de la formación.

• Compresible: para que de esta manera un aumento de presión disminuya su permeabilidad por el reagrupamiento de las partículas.

• Resistente y Uniforme: Esto es para que pueda recubrir y sostener eficientemente la pared del pozo y así evitar los posibles derrumbes.

         Equipo utilizado:

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