Reseña histórica de los lodos de perforación

INDICE

Introducción

1. Reseña histórica de los lodos de perforación

2. Definición y funciones principales de los fluidos de perforación

3. Composición de los fluidos de perforación

4. Relación entre funciones y propiedades del fluido

5. Cálculos generales

6. Hidráulica de la perforación

7. Reologia de los fluidos

8. Factores que afectan la reologia

Conclusión

Bibliografía

INTRODUCCIÓN

El objetivo de una operación de perforación es perforar, evaluar y terminar un pozo que producirá petróleo y/o gas en forma rentable. Los fluidos de perforación desempeñan numerosas funciones que contribuyen al logro de dicho objetivo.

El fluido de perforación es un líquido o gas que circula a través de la sarta de perforación hasta a la barrena y regresa a la superficie por el espacio anular. Hasta la fecha un pozo de gas o petróleo no se puede perforar sin este concepto básico de fluido circulante.

Dicho fluido, cumple una parte fundamental durante las operaciones de perforación y nos facilita el trabajo, ya que provee la lubricación, estabilidad, remoción, manejo de presión, en fin, cumple funciones diversas a lo largo de todo el proceso de perforación.

Pero a la vez también nos genera una serie de problemas tales como, daño a las formaciones potencialmente productivas, corrosión en la sarta de perforación y tubería de revestimiento, perdidas de circulación, contaminación de las lechadas de cemento, entre otras; siendo estas las más comunes en la industria

El ingeniero de fluidos se asegurará que las propiedades del lodo sean correctas para el ambiente de perforación específico. También puede recomendar modificaciones de las prácticas de perforación que ayuden a lograr los objetivos de la perforación.

Un fluido de perforación para un área particular se debe diseñar para cumplir con los requerimientos específicos. En general los fluidos de perforación tendrán muchas propiedades que son benéficas para la operación, pero también algunas otras que no son deseables.

1. Reseña histórica de los lodos de perforación.

A principios del siglo XX, mientras se perforaba un pozo de petróleo en Spindletop, Texas, los trabajadores condujeron una manada de ganado a través de un foso lleno de agua. El lodo que se originó, una mezcla barrosa y viscosa de agua y arcilla, se bombeó dentro del pozo. Los fluidos de perforación aún se denominan lodo, pero en la actualidad, los ingenieros no confían sólo en el agua y la arcilla, sino que diseñan cuidadosamente compuestos y mezclas para satisfacer las necesidades específicas que existen según las distintas condiciones de perforación. Los fluidos de perforación modernos son verdaderamente el elemento vital del pozo. Los pozos profundos actuales no podrían existir sin ellos.

Hace mucho tiempo, la gente normalmente hacía perforaciones en busca de agua y no de petróleo. En realidad, ¡se molestaban cuando accidentalmente encontraban petróleo porque contaminaba el agua! Los primeros pozos se perforaron para extraer agua y luego usarla para beber, lavar, regar y para salmuera, que se utiliza como una fuente de sal. Recién en el siglo XIX la perforación en busca de petróleo se convirtió en una práctica generalizada, dado que la industrialización aumentó la necesidad de productos derivados del petróleo.

Anteriormente la técnica de perforación con herramienta operada por cable consistía en dejar caer una pesada herramienta metálica y retirar la roca pulverizada con un contenedor tubular. Los chinos estaban relativamente avanzados en este arte y se les atribuye haber sido los pioneros en el uso intencional de fluidos en el proceso de perforación. En este caso el fluido era agua, que suavizaba la roca y, por lo tanto, facilitaba la penetración y ayudaba a eliminar los fragmentos de roca pulverizada conocidos como detritos. (Es importante extraer los detritos del pozo para que los trépanos de perforación estén libres para seguir perforando).

Los primeros pozos perforados por el método de rotación solo se usaban agua como fluido que al mezclarse con los sólidos de formación formaban el lodo. Si un pozo era demasiado espeso o pesado se le agregaba agua para adelgazarlo, y si la viscosidad era insuficiente se agregaba otro lodo de reserva para espesarlo. Cualquier problema en el lodo durante la perforación era solucionado agregando agua o lodo de reserva.

En 1901 HAGGEN Y POLLARD sugirieron que en pozos de gas debe llenarse el mismo cuando se saca la tubería a superficie para evitar un posible reventón. Definieron el término lodo nativo como la mezcla de agua con arcilla la cual permanece en suspensión por un tiempo considerable.

Las arcillas más usadas fueron de naturaleza GUMBO, despreciando a las arenas y arcillas duras, recomendando un 20% en peso de arcilla en agua.

En 1916 LEWIS Y MC-MURRAY definieron al lodo nativo como: “Una mezcla de agua con algún material arcilloso que pueda permanecer en suspensión por tiempo considerable que tenga una densidad de 1.05 a 1.1 gcc y que además debe ser delgado como el agua para evitar efectos negativos en algunas formaciones. Decían que un buen lodo debía ser capaz de sellar arenas de formación, además de evitar su lavado y contrarrestar las presiones del gas”

En 1921 STROUD fue encargado de encontrar un medio para aumentar la densidad para prevenir el descontrol de pozos de gas. Así surgió el óxido de hierro para preparar lechadas rápidas y bombeable de 15 a 18 lb/gal

En 1922 experimento con BARITA O BARITINA, material que presentaba ventajas sobre el óxido de hierro como ser alta gravedad específica, no es abrasivo, no es toxico pero se usó en gran escala recién para el año 1929, cuando se solucionó el problema de la viscosidad y Gel necesaria para suspender el material. La búsqueda de la solución al problema de gel y viscosidad dio lugar a varios aditivos que cumplan con el objetivo. Primero se desarrollaron compuestos de mezclas de aluminato de sodio y soda cáustica para luego en 1929 descubrir la ARCILLAS BENTONITICAS con ventajas superiores en dar viscosidad, gel y control de filtrado en la formación.

LA BARITINA: Básicamente es un Sulfato de Bario ( ) 4 SO Ba de gravedad específica 4.2 a 4.35 que es muy utilizado para dar densidad a los lodos, es un material inerte e insoluble en agua y aceite que puede ser usado en un amplio rango de concentración según sean las condiciones exigidas.

LA BENTONITA: Es el material más usado en la preparación de lodos base agua. Es una arcilla (sílico aluminato) que sirve para dar viscosidad y control de filtrado a loso lodos base agua fresca, su gravedad específica esta alrededor de 2.6. También las normas API rigen las especificaciones en cuanto a su rendimiento, molienda y contaminante.

A medida que los pozos se vuelven más profundos, los fluidos de perforación cobran mayor importancia; satisfacen distintas necesidades y resuelven una infinidad de problemas que varían según el lugar.

2. ¿Qué es un fluido de perforación?

Es una mezcla de un solvente (base) con aditivos o productos, que cumplen funciones físico-químicas específicas, de acuerdo a las necesidades operativas de una formación a perforar, que puede ser aire o gas, agua, petróleo y combinaciones de agua y aceite con diferente contenido de sólidos. No debe ser tóxico, corrosivo ni inflamable, pero sí inerte a las contaminaciones de sales solubles o minerales y además, estable a altas temperaturas. Debe mantener sus propiedades según las exigencias de las operaciones y debe ser inmune al desarrollo de bacterias.

El objetivo principal que se desea lograr con un fluido de perforación, es garantizar la seguridad y rapidez del proceso de perforación, mediante su tratamiento a medida que se profundizan las formaciones de altas presiones, la circulación de dicho fluido se inicia al comenzar la perforación y sólo debe interrumpirse al agregar cada tubo, o durante el tiempo que dure el viaje que se genere por el cambio de la mecha.

En el lenguaje de campo, también es llamado Barro o Lodo de Perforación, según la terminología más común en el lugar.

En la siguiente gráfica se puede visualizar el recorrido o ciclo del fluido durante la perforación de un pozo.

¿Qué es un lodo?

El lodo es una mezcla heterogénea de una fase continua (agua o aceite) con la fase que son los aditivos que se agregan y que pueden estar disueltos o dispersos en el medio continuo con la finalidad de darle al lodo propiedades adecuadas para que pueda cumplir funciones específicas en la perforación de pozos petroleros” Son varias las funciones, y para saber si un lodo está cumpliendo sus funciones, de este se miden sus propiedades que tienen que estar dentro de un rango de trabajo.

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