Quimico Petrolero

I.- FLUIDOS DE PERFORACION.

Los fluidos utilizados durante las labores de perforación de un pozo , son denominados como fluidos de perforación. Este término está restringido a los fluidos que son circulados a través del hoyo y cumplen con los requisitos mínimos de eficiencia de limpieza y seguridad durante la perforación de un pozo.

El término “ FLUIDO DE PERFORACION ” , incluye gas , aire, petróleo , agua , y suspensión coloidal a base de agua y arcilla.

Los fluidos usados en la perforación rotatoria , que inicialmente fueron tomados como medio para transpor¬tar los cortes de rocas a la superficie, son considerados ahora como uno de los factores más importantes para evitar fallas en las operaciones de perforación. Además de su cualidad de transportar ripios a la superficie, los fluidos de perforación deben cumplir con otras funciones de igual importancia y directamente relacionada con la eficiencia, economía y total computación de la operación de perforación. Por esta razón la composición de los fluidos de perforación y sus propiedades resultan¬tes están sujetas a muchos estudios y análisis.

Atendiendo a las necesidades , los fluidos de perforación deben poseer la capacidad de tener propieda¬des físicas y químicas que le permitan adaptarse a una gran variedad de condiciones, para satisfacer las funcio¬nes más complejas, por ello se ha requerido que la compo¬sición de los fluidos sea más variada y que sus propieda¬des estén sujetas a mayor control. Esto ha traído como consecuencia el incremento del costo de los fluidos de perforación.

II.- FUNCIONES PRINCIPALES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION.

1- Transportar los ripios de perforación del fondo del hoyo hacia la superficie

La habilidad para sacar partículas de diversos tamaños fuera del hoyo es una de las funciones más impor¬tantes de un fluido de perforación. En la perforación de una formación, los cortes hechos por la mecha, o en algunos casos , pedazos de la formación provenientes de las paredes del hoyo al ocurrir algún derrumbe, deben ser continuamente evacuados desde el hoyo hasta la superfi¬cie. El cumplimiento de esta función dependerá de los siguientes factores:

1.1) Densidad de fluido.

1.2) Viscosidad del fluido.

1.3) Viscosidad del fluido en el anular.

1.4) Velocidad anular.

1.5) Densidad de los cortes.

1.6) Tamaño de los cortes.

En la mayoría de los casos , el mantener una velocidad anular suficiente da como resultado un movimiento neto hacia arriba de los cortes. Cuando la capacidad de la bomba es baja para proveer una velocidad anular sufi¬ciente para levantar los cortes, un incremento en la viscosidad del lodo, particularmente por el incremento del punto cedente, debe resultar en una mejor limpieza del hoyo.

Cuando la velocidad de asentamiento de las partículas es mayor que la velocidad anular, las partículas tienden a asentarse en el hoyo ocasionando múltiples problemas. Para disminuir la velocidad de asentamiento de las partículas es necesario aumentar la viscosidad del lodo, reflejándose esto en un aumento de presión de funcionamiento de las bombas para mantener un caudal establecido, lo cual produce una alta contrapresión capaz de ocasionar pérdidas de circulación. Es recomen¬dable, que antes de incrementar la viscosidad se conside¬ren todos los posibles problemas que se pueden inducir.

Otra forma de disminuir la velocidad de asentamiento de las partículas es mediante el incremento de la densidad del fluido, ya que esto trae como consecuencia un efecto de flotación mayor sobre las partículas.

2- Enfriar y lubricar la mecha y la sarta de perforación.

La fricción originada por el contacto de la mecha y de la sarta de perforación con las formaciones genera una cantidad considerable de calor.

Los lodos deben tener suficiente capacidad calorífica y conductividad térmica para permitir que el calor sea recogido del fondo del pozo, para transportarlo a la superficie y disiparlo a la atmósfera.

Es mínima la posibilidad de que este calor se elimine por conducción a través del subsuelo, en conse¬cuencia debe eliminarse por el fluido circulante. El calor transmitido desde los puntos de fricción al lodo es difundido a medida que éste alcanza la superficie.

En menor grado el lodo por sí mismo ayuda a la lubricación. Esta lubricidad es aumentada mediante el uso de emulsionantes , o aditivos especiales que afectan la tensión superficial. La capacidad lubricante es demostrada por la disminución de la torsión de la sarta, aumento de la vida útil de la mecha, reducción de la presión de la bomba, etc.

Con el uso cada vez más frecuente de las mechas con cojinetes autolubricados, el efecto de la lubricidad de los lodos se manifiesta principalmente en la fricción de la sarta de perforación con las paredes del hoyo.

3- Prevenir el derrumbamiento de las paredes del hoyo y controlar las presiones

de las formaciones perforadas.

Un buen fluido de perforación debe depositar un revoque que sea liso, delgado, flexible y de baja permea¬bilidad. Esto ayudará a minimizar los problemas de derrumbes y atascamiento de la tubería , además de consoli¬dar la formación y retardar el paso de fluido hacia la misma, al ejercer una presión sobre las paredes del hoyo abierto.

Normalmente, la densidad del agua más la densidad de los sólidos obtenidos durante la perforación es suficiente para balancear la presión de la formación en las zonas superficiales.

La presión de la formación es la presión que tienen los fluidos en el espacio poroso y puede estimarse usando los gradientes de la formación. La misma se calcula mediante la siguiente ecuación:

PF: Gradiente de formación (psi/pies) * Profundidad (pies)

Siendo los gradientes normales 0.433 psi / pie para el agua dulce y 0.465 psi/pie para el agua salada.

La presión hidrostática es la presión debida a la columna de fluido. La ecuación para el cálculo de presión hidrostática esta definida por:

PH= 0.052 psi * profundidad (pies) * densidad lodo (lpg)

pies*lpg

Cuando la tubería se baja dentro del hoyo, desplaza el fluido de perforación, haciendo que este suba a través del espacio anular entre la sarta de perforación y las paredes del hoyo. Esto es análogo a la circulación del fluido y los cálculos de presión pueden ser obtenidos por medio de la fórmulas descritas anteriormente.

El control de las presiones anormales requiere que se agregue al lodo , material de alta gravedad específica, como barita, para aumentar la presión hidrostática.

4- Mantener en suspensión los ripios y el material densificante cuando se

interrumpe la circulación.

Las propiedades tixotrópicas del lodo, deben permitir mantener en suspensión las partículas sólidas cuando se interrumpe la circulación, para luego depositarlas en la superficie cuando esta se reinicia. Bajo condiciones estáticas la resistencia o fuerza de gelatinización debe evitar, en lodos pesados, la decantación del material densificante.

5- Soportar parte del peso de la sarta de perfo¬ración o del revestidor.

Con el incremento de las profundidades perforadas el peso que soporta el equipo de perforación, se hace cada vez mayor. El peso de la sarta de perforación y de la tubería de revestimiento en el lodo, es igual a su peso en el aire multiplicado por el factor de flotación.

PESO TUBERIA= PESO TUBERIA (aire) * Factor de flotación

Un aumento de la densidad del lodo conduce a una reducción del peso total que el equipo de superficie debe soportar.

6- Prevenir daños a la formación.

Además de mantener en sitio y estabilizada la pared del hoyo para prevenir

derrumbes; debe elegirse un sistema de lodo que dentro de la economía total del pozo,

asegure un mínimo de modificación o alteración sobre las formaciones que se van perforando, no sólo para evitar derrumbes u otros problemas durante la perforación, sino también para minimizar el daño de la formación a producir que puede llevar a costosos tratamientos de reparación o pérdidas de producción. Es necesario que el lodo tenga valores óptimos en todas sus propiedades para obtener máxima protección de la formación, aunque a veces, algu¬nas de ellas deban sacrificarse para obtener el máximo conocimiento de los estratos perforados.

Por ejemplo , la sal puede dañar un lodo y aumen¬tar la pérdida de agua, no obstante, en otros casos se puede agregarse ex-profeso para controlar la resistividad

y obtener un correcta interpretación de un perfil eléc¬trico.

7- Facilitar la máxima obtención de información sobre las formaciones perforadas.

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