Fluidos De Perforacion

. FLUIDOS DE PERFORACIÓN

1.1. DEFINICIÓN

El lodo de perforación es un fluido, de características físicas y químicas apropiadas, que puede ser base agua o base aceite; de aire; gas o combinaciones de agua y aceite (lodo invertido) 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 las temperaturas. Debe mantener sus propiedades según las exigencias de las operaciones y debe ser inmune al desarrollo de bacterias.

El propósito fundamental del lodo es ayudar a hacer rápida y segura la perforación, mediante el cumplimiento de ciertas funciones. Sus propiedades deben ser determinadas por distintos ensayos y es responsabilidad del encargado en lodos durante la operación comparar las propiedades a la entrada y salida del hoyo para realizar los ajustes necesarios. Si el lodo falla en satisfacer una u otra función, se puede cambiar su composición o mejorarse agregándole agua, arcillas comerciales, material densificante o algún producto químico.

1.2. FUNCIONES

• Remover y transportar el ripio del fondo del hoyo hacia la superficie.

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 retirados desde el hoyo hasta la superficie. El cumplimiento de ésta función depende de factores como: densidad, viscosidad del fluido, velocidad anular y tamaño de los cortes.

• Enfriar y lubricar la mecha y la sarta de perforación.

La fricción originada por el contacto de la mecha y la sarta de perforación con las formaciones genera una cantidad considerable de calor, por tal razón, 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. En cierto grado, por si mismo, el lodo actúa como lubricante y ésta característica puede ser incrementada mediante el uso de emulsionantes o aditivos especiales que afectan la tensión superficial.

• Cubrir la pared del hoyo con un revoque liso, delgado, flexible e impermeable.

Un revoque con estas características ayuda a minimizar los problemas de derrumbe y atascamiento de la tubería o su adhesión a la pared del hoyo.

• Controlar las presiones de las formaciones.

La presión hidrostática ejercida por la columna de lodo debe controlar la presión de las formaciones. El gradiente normal de presión es 0.465 lppc/pie y equivale a un peso de 8.9 lpg. El control de las presiones anormales requiere que se agregue al lodo material de alta gravedad específica (como Baritina, Hematita, etc.) para aumentar su densidad.

• Mantener en suspensión los ripios y el material densificante cuando se interrumpe la circulación.

La capacidad que tiene el lodo de desarrollar resistencia gel con el tiempo (propiedad trixotrópica), permite mantener en suspensión las partículas sólidas cuando se interrumpe la circulación para luego depositarlas en la superficie cuando ésta se reinicia y en especial al material densificante.

• Soportar parte del peso de la sarta de perforación y de la tubería de revestimiento durante su inserción en el hoyo.

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. A medida que aumenta el peso del lodo disminuye el peso de la tubería.

• Mantener en sitio y estabilizada la pared del hoyo evitando derrumbes.

Además de mantener en sitio y estabilizada la pared del hoyo para evitar derrumbes; el lodo debe ofrecer máxima protección para no dañar formaciones productivas durante la perforación.

• Facilitar la máxima obtención de información deseada acerca de las formaciones perforadas.

Las características físicas y químicas del lodo deben ser tales, que puedan permitir la obtención de toda la información geológica necesaria para valorar la capacidad productiva de las formaciones atravesadas, mejores registros eléctricos y la toma de núcleos.

• Transmitir potencia hidráulica a la mecha.

El fluido de perforación es el medio por el cual se transmite, a través de la mecha, la potencia hidráulica al fondo del hoyo desde la superficie. Debido a que las propiedades reológicas ejercen una influencia considerable sobre la potencia hidráulica aplicada, éstas deben mantenerse en valores adecuados.

1.3. PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

1.3.1. DENSIDAD DEL LODO: La función principal de la densidad es mantener los fluidos contenidos dentro del hoyo en el yacimiento durante la perforación. Adicionalmente, mantiene las paredes del hoyo al transmitir la presión requerida por las mismas. Para prevenir la entrada de fluidos desde la formación al hoyo, el lodo debe proveer una presión ligeramente mayor a la presión de poros encontrada en los estratos a ser perforados. Un exceso de la densidad del fluido puede ocasionar la fractura de la formación con la consiguiente pérdida de fluido de control.

1.3.2. REOLOGÍA: La reología denota el estudio de la deformación de materiales, incluyendo el flujo. Entre las propiedades reológicas se encuentran:

1.3.2.1. VISCOSIDAD PLÁSTICA: Es aquella parte de la resistencia a fluir causada por fricción mecánica que se produce:

• Entre los sólidos contenidos en el lodo.

• Entre los sólidos y el líquido que lo rodea.

• Debido al esfuerzo cortante del propio líquido.

El control de la viscosidad plástica en lodos de alta y baja densidad es indispensable para mejorar el comportamiento reológico y sobre todo para lograr altas tasas de penetración. Este control se obtiene por dilución o por mecanismos de control de sólidos.

1.3.2.2. VISCOSIDAD APARENTE: Se define como la medición en centipoises que un fluido newtoniano debe tener en un viscosímetro rotacional, a una velocidad de corte previamente establecida, y denota los efectos simultáneos de todas las propiedades de flujo.

1.3.2.3 RESISTENCIA A LA GELATINIZACIÓN: Es una medida del esfuerzo de ruptura o resistencia de la consistencia del gel formado, después de un período de reposo. El conocimiento de ésta propiedad es importante para saber si se presentan dificultades en la circulación.

La resistencia a la gelatinización debe ser suficientemente baja para:

• Permitir que la arena y el ripio sea depositado en tanque de decantación.

• Permitir un buen funcionamiento de las bombas y una adecuada velocidad de circulación.

• Minimizar el efecto de succión cuando se saca la tubería y de pistón cuando se introduce la misma en el hoyo.

• Permitir la separación del gas incorporado al lodo.

• La resistencia a la gelatinización debe ser lo suficiente para permitir la suspensión de la barita y de los sólidos incorporados cuando se está añadiendo barita y al estar el lodo estático.

1.3.2.4. PUNTO CEDENTE: Es la resistencia a fluir causada por las fuerzas de atracción electroquímicas entre las partículas sólidas. Estas fuerzas son el resultado de las cargas negativas y positivas localizadas cerca de la superficie de las partículas. El punto cedente bajo condiciones de flujo depende de:

• Las propiedades de la superficie de los sólidos del lodo.

• La concentración de los sólidos en el volumen de lodo.

• La concentración y tipos de iones en la fase líquida del lodo.

1.3.3. PÉRDIDA DE FILTRADO: Básicamente hay dos tipos de filtración: estática y dinámica. La estática ocurre cuando el fluido no está en movimiento, mientras que la dinámica ocurre cuando el lodo fluye a lo largo de la superficie filtrante.

Los problemas se pueden presentar durante la perforación a causa de un control de filtración inadecuado son:

• Aumentos excesivos de presión anular debido a la reducción en el diámetro efectivo del hueco como resultado de un revoque muy grueso.

• Atascamiento diferencial de la tubería debido al aumento de la superficie de contacto entre ésta y la pared del hoyo.

• Desplazamiento insuficiente del lodo durante la perforación primaria y disminución en la producción potencial del yacimiento al dañar al mismo.

1.3.4. CONTENIDO DE SÓLIDOS:

En un fluido de perforación existen sólidos deseables como la arcilla y la barita, y sólidos indeseables como ripios y arena, los cuales hay que eliminar del sistema, para ello se utilizan métodos con el fin de mantener el porcentaje de sólidos en los fluidos de perforación en los rangos correspondientes al peso del lodo en cuestión.

1.4. ACONDICIONAMIENTO DEL LODO Y EQUIPOS DE CIRCULACION

• Área de acondicionamiento del lodo: Constituida por una serie de equipos que permiten acondicionar el lodo eliminándole gran cantidad de sólidos indeseables que han sido incorporados durante la perforación:

a) Tanques de asentamiento: Permite la deposición de sólidos por gravedad durante el proceso de tratamiento de lodo.

b) Zarandas Vibratorias: Separan los ripios cortados al hacer pasar el lodo que viene del pozo a través de una malla o tamiz vibrador. La eliminación de sólidos

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