Fluidos De Perforacion

CONCEPTO Y COMPOSICIÓN DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN.

El Fluido de Perforación, es un fluido de características químicas y físicas apropiadas, 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.

Entre sus PRINCIPALES FUNCIONES se encuentran:

• Transportar los Ripios de Perforación, Derrumbes o Cortes desde el Fondo del Hoyo hasta la Superficie: Los ripios de perforación deben ser retirados del pozo a medida que son generados por la rotación de la mecha; para lograrlo, el fluido de perforación se hace circular dentro de la columna de perforación y con la ayuda de la mecha se transportan los recortes hasta la superficie, subiendo por el espacio anular. La remoción eficaz y continua de los ripios, depende del tamaño, forma y densidad de los recortes, de la velocidad de penetración, rotación de la columna de perforación y de la viscosidad, siendo el parámetro más importante, la velocidad anular del fluido de perforación, el cual depende del caudal o régimen de bombeo y para esto, el fluido debe ser bombeado a la presión y volumen adecuado, logrando que el fondo del hoyo se mantenga limpio.

En la Figura 1 se ilustra el proceso de remoción de los ripios durante la perforación de un pozo y adicionalmente se muestra de forma macroscópica los ripios desprendidos de la formación debido a la rotación de la mecha en dicho proceso.

Figura 1.Proceso de Remoción de Ripios y Vista Macroscópica de Ripios Desprendidos de la Formación al Girar la Mecha

• Mantener en Suspensión los Ripios y Material Densificante cuando se Detiene la Circulación: El fluido de perforación debe tener la capacidad de suspender los recortes de perforación y el material densificante cuando la fuerza de elevación por flujo ascendente es eliminada y estos caen al fondo del hoyo al detener la circulación. Esta característica del fluido de perforación, se puede lograr gracias a la propiedad tixotrópica que pueden poseer algunos de ellos, la cual le permite al fluido de perforación mantener en suspensión las partículas sólidas cuando se interrumpe la circulación y luego depositarlos en superficie al reiniciar la misma. Así mismo, bajo condiciones estáticas la fuerza de gelatinización debe evitar que el material densificante se precipite en los fluidos más pesados. La Figura 2 ilustra esta capacidad de suspensión de partículas que puede poseer un fluido de perforación.

Figura 2. Suspensión de Recortes Bajo Condición Estática

• Controlar las Presiones de la Formación: El fluido de perforación se prepara con la finalidad de contrarrestar la presión natural de los fluidos en las formaciones. Se debe alcanzar un equilibrio justo, es decir, un equilibrio tal en el que la presión ejercida por el fluido de perforación (presión hidrostática) contra las paredes del pozo sea suficiente para contrarrestar la presión que ejercen los fluidos que se encuentran en las formaciones, el petróleo y el gas; pero que no sea tan fuerte que dañe el pozo. Si el peso del fluido de perforación fuese muy grande, podría provocar la fractura de la roca y el fluido de perforación se perdería hacia la formación.

• Limpiar, Enfriar y Lubricar la Mecha y la Sarta de Perforación: A medida que la mecha y la sarta de perforación se introducen en el hoyo, se produce fricción y calor. Los fluidos de perforación brindan lubricación y enfriamiento mediante la capacidad calorífica y conductividad térmica que estos poseen, para que el calor sea removido del fondo del hoyo, transportado a la superficie y disipado a la atmósfera, y así permitir que el proceso de perforación continúe sin problemas y se pueda prolongar la vida útil de la mecha. La lubricación puede ser de especial importancia para los pozos de alcance extendido u horizontales, en los que la fricción entre la tubería de perforación, la mecha y la superficie de la roca debe ser mínima.

Esta característica de los fluidos de perforación puede aumentarse agregando emulsificantes o aditivos especiales al fluido de perforación de perforación que afecten la tensión superficial.

• Prevenir Derrumbes de Formación Soportando las Paredes del Hoyo: La estabilidad del pozo depende del equilibrio entre los factores mecánicos (presión y esfuerzo) y los factores químicos. La composición química y las propiedades del fluido de perforación deben combinarse para proporcionar la estabilidad del pozo hasta que se pueda introducir y cementar la tubería de revestimiento. Independientemente de la composición química del fluido de perforación, el peso de debe estar comprendido dentro del intervalo necesario para equilibrar las fuerzas mecánicas que actúan sobre el pozo (presión de la formación, esfuerzos del pozo relacionados con la orientación y la tectónica). La inestabilidad del pozo se identifica por el derrumbe de la formación, causando la reducción del hoyo, lo cual requiere generalmente el ensanchamiento del pozo hasta la profundidad original. Además, el fluido de perforación debe ofrecer la máxima protección para no dañar las formaciones productoras durante el proceso de perforación.

• Suministrar un Revoque Liso, Delgado e Impermeable para Proteger la Productividad de la Formación: Un revoque es un recubrimiento impermeable que se forma en la pared del hoyo, debido al proceso de filtración, la cual puede ocurrir bajo condiciones tanto dinámicas como estáticas, durante las operaciones de perforación. La filtración bajo condiciones dinámicas ocurre mientras el fluido de perforación está circulando y bajo condiciones estática ocurre durante las conexiones, los viajes o cuando el fluido no está circulando.

• Ayudar a Soportar, por Flotación, el Peso de la Sarta de Perforación y del Revestimiento: La inmersión de la tubería de perforación en el fluido produce un efecto de flotación, lo cual reduce su peso y hace que se ejerza menos presión en el mecanismo de perforación; puesto que, con el incremento de la profundidad de perforación el peso que soporta el equipo se hace cada vez mayor, con lo cual el peso de una sarta de perforación o de revestimiento puede exceder las 200 toneladas y esto puede causar grandes esfuerzos sobre los equipos de superficie.

El peso de la sarta de perforación y la tubería de revestimiento en el fluido de perforación, es igual a su peso en el aire multiplicado por el factor de flotación. A medida que aumenta el peso del fluido de perforación, disminuye el peso de la tubería.

• Transmitir la Potencia Hidráulica a la Formación por Debajo de la Mecha: En perforación de pozos, cuando se habla de hidráulica se hace referencia a la relación entre los efectos que pueden causar la viscosidad, la tasa de flujo y la presión de circulación sobre el comportamiento eficiente del fluido de perforación.

Durante la circulación, el fluido de perforación es expulsado a través de las boquillas de la mecha a gran velocidad. La energía hidráulica hace que la superficie por debajo de la mecha esté libre de recortes para así maximizar la velocidad de penetración; ya que, si estos no son removidos la mecha sigue retriturando los viejos recortes, lo que reduce la velocidad de penetración. Esta energía también alimenta los motores de fondo que hacen girar la mecha. Las propiedades reológicas ejercen influencia considerable sobre la potencia hidráulica aplicada y por lo tanto deben mantenerse en valores adecuados.

En la ingeniería geotécnica, se utiliza fluido de perforación para ayudar a la perforación de pozos de sondeo en la tierra. A menudo se utiliza durante la perforación de pozos de petróleo y gas natural, y en las plataformas de perforación de exploración, los fluidos de perforación se utilizan también para pozos mucho más simples, tales como pozos de agua. Fluido de perforación líquido a menudo se denomina lodo de perforación. Las tres categorías principales de los fluidos de perforación son lodos a base de agua, lodos no acuoso, generalmente llamado lodo a base de aceite, y el fluido de perforación gaseosa, en el que se puede utilizar una amplia gama de gases.

Las principales funciones de los fluidos de perforación incluyen el suministro de presión hidrostática para evitar que los fluidos de formación de entrar en el agujero del pozo, manteniendo la broca fresco y limpio durante la perforación, llevar a cabo cortes de perforación, y la suspensión de los detritos de perforación durante la perforación está en pausa y cuando el conjunto de perforación se pone en y fuera del agujero. El fluido de perforación utilizado para un trabajo en particular se selecciona para evitar daños a la formación y para limitar la corrosión.

Tipos de fluido de perforación

Muchos tipos de fluidos de perforación se utilizan en el día a día. Algunos pozos requieren que los diferentes tipos se utilizan en diferentes partes en el agujero, o que algunos tipos pueden usar en combinación con otros. Los diversos tipos de fluido generalmente

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