Laboratorio de Perforación. Lodo nativo y Lodo densificado

Universidad de Oriente[pic 1][pic 2]

Núcleo de Anzoátegui

Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas

Departamento de Ingeniería de Petróleo

Laboratorio de Perforación

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Barcelona, 22 de Abril de 2015

Tabla de contenido

SUMARIO.......................................................................................................III

INTRODUCCION…………………………………………………………………..IV

FUNDAMENTOS TEÓRICOS        6

Fluidos de perforacion        6

Funciones de los fluidos de perforación        6

Propiedades básicas de los fluidos de perforación        9

Arcillas y tipos de arcillas        11

Estados de asociación de las partículas de arcillas.        12

Densificantes        13

EQUIPOS, MATERIALES Y SUSTANCIAS        14

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL        15

TABLA DE DATOS        17

TABLA DE RESULTADOS        18

DISCUSIÓN DE RESULTADOS        20

Práctica 1-A. Estudio de un lodo nativo        20

Practica 1-B: Estudio de lodo densificado        23

CONCLUSIONES        27

RECOMENDACIONES        28

APLICACIÓN A LA INDUSTRIA        29

BIBLIOGRAFÍA        30

APÉNDICE        31

Muestra de cálculo        31

Gráficas        37

SUMARIO

En 1914, Heggen y Pollard diseñaron una mezcla de agua con material arcilloso que se mantuvo suspendido durante un cierto período de tiempo. Posteriormente en el año 1921, Strond incorpora aditivos químicos a esta mezcla arcillosa. El propósito de utilizar lodos con diversos tipos de arcillas y aditivos químicos era mejorar la funcionalidad de éste al momento de perforar. Las innovaciones hechas el siglo pasado y las mejoras que aún se siguen realizando al lodo de perforación en cuanto a sus propiedades físicas, reológicas y tixotrópicas han permitido la remoción de recortes o ripios desde el pozo hasta superficie con más facilidad, así como también se han evitado derrumbes en zona inestables y se han podido controlar las presiones de formación y así como éstas, múltiples de las funciones del lodo también han sido mejoradas al evaluar más a fondo las propiedades del lodo. En otras palabras, el lodo y sus mejoras han permitido procesos de perforación más óptimos.

Manteniendo el mismo principio de mejorar los procesos de perforación mediante el estudio de las propiedades del lodo, en las prácticas 1-A (estudio de un lodo nativo) y 1-B (sistema de lodo densificado), se evaluaron cada una de estas propiedades. En la práctica 1-A se prepararon 4 suspensiones de un lodo nativo, cada una con un porcentaje en peso de arcilla diferente, obteniéndose para cada una de estas muestras las diferentes propiedades estudiadas en la práctica (densidad, viscosidad Marsh, viscosidad aparente, punto cedente, viscosidad plástica, fuerza gel y pH) mediante la utilización de diversos equipos. Con los valores obtenidos de viscosidad aparente y con los diferentes porcentajes en peso de arcilla utilizados, se realizó una gráfica de rendimiento de la arcilla y se obtuvó un 7% en peso de arcilla que fue utilizado en la práctica 1-B para estudiar las mismas propiedades pero ésta vez para un lodo nativo densificado con barita y carbonato de calcio.

Mediante la utilización de un 7% en peso de arcilla en la práctica 1-B, se confirmó que éste era el porcentaje óptimo a utilizar en ésta práctica resultando en mejoras en la capacidad de acarreo y suspensión de sólidos en los fluidos, es decir, con 7% en peso de arcilla se obtuvo el rendimiento óptimo para la bentonita; esto comprobando la importancia de la bentonita como viscosificante en los lodos base agua.

INTRODUCCIÓN

El fluido de perforación o lodo, puede ser cualquier sustancia o mezcla de sustancias con características físicas y químicas apropiadas; como ejemplo: aire o gas, agua, petróleo o combinación de agua y aceite con determinado porcentaje de sólidos. La composición de un fluido depende de las exigencias de cada operación de perforación en particular. La perforación debe hacerse atravesando diferentes tipos de formaciones, que a la vez, pueden requerir diferentes tipos de fluidos. Por consiguiente, es lógico que varias mejoras sean necesarias efectuarle al fluido para enfrentar las distintas condiciones que se encuentran a medida que avance la perforación.

El agua es ideal para perforar zonas de bajas presiones, es económica, abundante, no requiere tratamiento químico y provee el mejor líquido en el uso de los métodos de evaluación de formaciones. El agua dispersa sólidos, facilitando su remoción a través de los equipos mecánicos de control de sólidos.

La composición básica de los fluidos de perforación base agua, es agua y  arcilla, para proporcionar propiedades necesarias al fluido de perforación como proporcionar viscosidad al fluido de perforación, y depositar un revoque que sellará las formaciones permeables para limitar las pérdidas por filtración y evitar el atascamiento de la tubería. Las arcillas nativas o de formación son ligeramente hidratables y cuando se incorporan al fluido, contribuyen principalmente a la fracción inerte y muy poco a la fracción gelatinizante, y pueden ser extraída con los equipos de remoción de sólidos en superficie. También existen arcillas que tienen mayor capacidad de hidratación y dispersión por tener un ligamento más débil, como es el caso de las arcillas sódicas que son utilizadas para la preparación de los fluidos de perforación.

Las propiedades físicas de un fluido de perforación, la densidad y las propiedades reológicas son monitoreadas para facilitar la optimización del proceso de perforación. Estas propiedades físicas contribuyen a varios aspectos importantes para la perforación exitosa de un pozo como proporcionar el control de las presiones para impedir el influjo del fluido de la formación, transmitir energía a la barrena para maximizar la tasa de penetración, proporcionar la estabilidad del pozo, suspender los recortes y el

 material densificante durante los periodos estáticos, permitir la separación de los sólidos perforados y el gas en la superficie.

Cada pozo es único, por lo tanto es importante que estas propiedades sean controladas respecto a los requisitos para un pozo en particular y del fluido que se está usando. Las propiedades reológicas de un fluido pueden afectar negativamente un aspecto, al mismo tiempo que producen un impacto positivo importante sobre otro. Por lo tanto se debe lograr un equilibrio para maximizar la limpieza del pozo, minimizar las presiones de bombeo y evitar los influjos de fluidos o de la formación, además de impedir la pérdida de circulación hacia la formación que se está perforando.

El objetivo primordial de esta práctica es el estudio de las propiedades físicas y reológicas de los fluidos de perforación, analizando el efecto de la bentonita en diversos porcentajes en peso y estudiar la importancia de la gravedad especifica en los aditivos densificantes y su efecto en distintas formaciones con factores de seguridad diferentes.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

FLUIDOS DE PERFORACION

        El Lodo de perforación es un fluido circulante generalmente a base de agua o aceite cuyas propiedades has sido modificada y controladas por sólidos y líquidos disueltos o mantenidos en suspensión y que es utilizado principalmente para extraer los recortes de la mecha hacia superficie durante las actividades de perforación de pozos.

Existe una amplia gama de fluidos de perforación. El fluido apropiado para un pozo es aquel que es más económico en la perspectiva total de seguridad. Un bajo costo inicial del fluido de perforación puede resultar a la larga muy costoso si genera problemas posteriores en la perforación o producción del pozo. 

FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

- Conducir los cortes desde el fondo del hoyo a la superficie. 

Los cortes de perforación deben ser retirados del pozo a medida que son generados por la mecha por lo que se hace circular el fluido de  perforación dentro la sarta y a través de la mecha, arrastrando o acarreando los cortes o recortes hasta la superficie, subiendo por el espacio anular. La remoción de los recortes (limpieza del hoyo) depende del tamaño, forma y densidad de los cortes, de la velocidad o rata de Penetración (ROP), de la rotación de la sarta de perforación, de la viscosidad, densidad y velocidad anular del fluido de perforación.

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