Fluidos de perforacion. Funciones

Fluido de perforación: Fluido circulante a base de agua, aceite o gas con propiedades modificadas y controladas por sólidos y líquidos disueltos o mantenidos en suspensión necesarios para modificar sus propiedades. Utilizado principalmente para controlar las presiones de formación y garantizar la limpieza del hoyo a través del arrastre de los cortes hacia superficie  durante las actividades de perforación. El fluido no debe ser tóxico, corrosivo, ni inflamable, pero sí inerte a las contaminaciones de sales solubles o minerales y estable a las altas temperaturas. Además, debe mantener sus propiedades según las exigencias de las operaciones, debe ser inmune al desarrollo de bacterias.

Funciones del fluido de perforación:

1. Conducir los cortes desde el fondo del hoyo hasta la superficie.

• El fluido de perforación debe garantizar que los cortes siempre se muevan a superficie. Si esto no ocurre, debido a que la velocidad de asentamiento de los cortes es mayor a la velocidad de ascenso del fluido de perforación, los sólidos se decantaría sobre aquellas herramientas de mayor diámetro (mecha, estabilizadores) ocasionando que la herramienta se quede atascada o si se acumulan sobre el espacio anular (espacio entre el revestidor y el hoyo abierto) obstruirá el paso del fluido de perforación aumentando la presión, fracturando la formación. 

        Depende de:

• Densidad y tamaño de las partículas: mientras más grande y más pesados sean los sólidos, más difícil será que el fluido los traslade hacia superficie. (No puedo modificar esto, depende de la formación)
• Densidad del fluido: Mientras mayor sea la densidad del fluido significa que se tendrá factor de flotabilidad, facilitando la capacidad de suspensión de los sólidos.

        Limitante: No puedo aumentar tanto la densidad porque tendré mayor presión hidrostática, mayor presión de circulación y puedo estar cerca de la presión de fractura, ocasionando la fractura de la formación.

• Viscosidad del fluido: Mientras mayor sea la viscosidad del fluido, los sólidos tendrán mayor capacidad de arrastre.        

        Limitante: Si aumento mucho la viscosidad, aumenta el factor de fricción incrementando la caída de presión, ocasionando fractura.  

• Velocidad del fluido en el espacio anular: en general la remoción de los recortes es mejorada por velocidades anulares. Sin embargo, en fluidos de perforación más diluidos, las altas velocidades pueden causar un flujo turbulento que ayuda a limpiar el agujero, pero puede producir otros problemas de perforación o en el agujero. Si la velocidad anular del fluido de perforación es mayor que la velocidad de caída de los cortes, estos serán transportados hasta la superficie.

        Espacio anular: espacio que hay entre sección revestida o sección hoyo abierto y cualquier componente que se introduzca de la sarta.

        Importancia: mantiene el hoyo limpio y evita la decantación de sólidos (evitando tiempo y  pérdida económica).

1. Suspender cortes cuando hay interrupción de circulación:

        Casos en que se interrumpe la circulación

• Viajes de tubería.
• Corrida de registros eléctricos
• Corrida de revestidores
• Problemas con las bombas

Depende de:

• La densidad de las partículas o cortes.
• La densidad del fluido de perforación.
• La reología del fluido de perforación (esfuerzo de gel): generar a través del esfuerzo de gel una estructura semi-solida que mantenga los sólidos en suspensión.

• La mayoría de los fluidos de perforación son tixotrópicos, es decir, se gelifican bajo condiciones estáticas.
• Tixotropía: capacidad que tiene un fluido de perforación de formar una estructura semi-solida o semi-rígida cuando no se encuentra en movimiento.
• Fluido Tixotropico: capacidad de recuperar su condición de fluidez, aun cuando tiene cierto periodo de reposo, luego de aplicarle un mínimo esfuerzo.

1. Controlar presión de la formación

Depende de: la única manera de controlar las presiones a nivel de fondo en todo momento es a través de:

La presión hidrostática Ph (lpc)

  Ph = 0,052 x Dfluido x TVD

Dfluido : Densidad del fluido (lb/gal)

TVD: Profundidad vertical verdadera (pie).  En pozos desviados, la profundidad medida de tubería ˃ TVD

A medida que la presión de la formación aumenta, se aumenta la densidad del fluido de perforación para mantener estabilidad del pozo. Esto impide que los fluidos de formación fluyan hacia el pozo y que los fluidos de formación presurizados causen un reventón.

Considerar:

Sobre balance: Ph ≥ P. formación

Desventaja: Siempre hay invasión de fluido hacia la formación  y un riesgo de dañar la formación.

Bajo balance:   Ph < P. formación

Ventaja: No causa daño a la formación (no modifica permeabilidad)

Desventaja: En todo momento la formación se estará manifestando, por lo tanto, en superficie debo tener los equipos necesarios para separar los fluidos de perforación de los que se incorporan en la formación.

1. Dar soporte a las paredes del hoyo: capacidad que va a tener el fluido  de que en todo momento que se esté retirando material solido a lo largo de la trayectoria del pozo, las paredes no se cierren por efecto de la presión de sobrecarga.

Estabilidad mecánica

• Presión hidrostática: aumentando la densidad (dependiendo de la presión que tenga), se garantiza que las paredes del hoyo se mantengan.

Limitante: Debo conocer la mínima presión a la que los estratos se fracturan para tener un control del aumento de la presión hidrostática.

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