ComposicÃon, Tratamiento y PreparaciÃ³n de los FluÃdos de PerforaciÃ³n(1)

UNEFA-SEDE SAN TOMÉ

Asignatura: Fluidos de Perforación Contenido: Composición, Tratamientos y Preparación de los Fluidos de Perforación

Prof.: Ing. Pavel Bellorín

COMPOSICIÓN DE LOS FLUIDOS

La composición del fluido dependerá 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 esperar que

varias mejoras sean necesarias efectuarle al fluido para enfrentar las distintas condiciones

que se encuentran a medida que la perforación se hace cada vez más profunda en búsqueda

de petróleo.

En su gran mayoría los lodos de perforación son de base acuosa, donde la fase continua es

el agua. Sin embargo, en términos generales, los lodos de perforación se componen de dos

fases: líquida y sólida.

I. FASE LÍQUIDA

Agua: Constituye la fase continua en los fluidos base agua y forma parte de la fase dispersa

en las emulsiones inversas. Puede ser:

• Fresca (dulce).

• Salada.

• De mar.

• Parcialmente saturada.

• Saturada.

• Agua dulce

El agua es un fluido Newtoniano ideal para perforar zonas de bajas presiones. Es

económica, abundante, no requiere tratamiento químico, provee el mejor líquido en el uso

de los métodos de evaluación de formaciones y resulta el mejor dispersante químico para

controlar sólidos por dilución. Cuando contiene calcio y/o magnesio se le conoce con el

nombre de agua dura. Estos iones disminuyen el rendimiento de las arcillas y alteran el

comportamiento reológico del lodo. Por tal razón, es conveniente determinar la dureza del

agua antes de iniciar la preparación del lodo y proceder, en caso necesario, a pretratarla con

soda ash para precipitar esos contaminantes.

Algunas de las propiedades del agua son:

• Densidad: 8.33 lb/gal, 62.4 lb/pc, 350 lb/bbl, 1.0 g/cc

• Gradiente: 0,433 psi/pie a 70 °F.

• Viscosidad Marsh: 26 seg./qto. gal.

• Viscosidad plástica = Visc. absoluta = 1.0

• Punto cedente: 0 (L600 = 2 L300 = 1)

• pH: 7 (Neutro)

• Gravedad API 100

• Peso Molecular 18

• Concentración molar 55.5 moles/It.

• Incompresible. Disminuye su viscosidad con la temperatura.

• Alto punto de ebullición (100°C. - 212°F)

• Gran capacidad de calor y fuente de vapor.




• n = 1.0 (índice de comportamiento de flujo).

• Estable a altas temperaturas.

• Excelente solvente para otras sustancias químicas.

• Agua salada

Generalmente se usan lodos parcialmente saturados de sal cuando se perfora costa afuera

debido a la abundancia de agua salada. El agua de mar contiene aproximadamente 19000

mg/L de CI, 400 mg/L de Ca y 1300 mg/L de Mg.

El agua que contenga cualquier concentración de sal, puede ser saturada agregándole más

sal. El agua saturada contiene alrededor de 268000 ppm de cloruro de sodio (NaCI) y pesa

aproximadamente 10 lb/gal. Se requiere ± 109 lb/Bbl de sal para saturar el agua dulce.

Es aconsejable el uso de lodo saturado de sal cuando se estén penetrando secciones salinas

o cuando se requiere mantener el ensanchamiento del hoyo al mínimo. A veces se agrega

sal al lodo para tratar de controlar la resistividad y obtener mejor interpretación de los

registros eléctricos.

Aceite: Constituye la fase continua en los fluidos base aceite y forma parte de la fase

dispersa en los fluidos base agua. El aceite como componente de los fluidos no acuosos

mejora la estabilidad del hoyo y ayuda a mantener las arcillas hidratables en sitio. En los

fluidos acuosos incrementa la lubricidad y ayuda a minimizar los problemas de torques y

arrastres. En términos generales el aceite disminuye el peso de los fluidos y aumenta la

viscosidad plástica. En los lodos base agua disminuye el pH y produce espuma,

especialmente cuando se está perforando con un sistema de lodo de bajo contenido de

sólidos.

Como regla nemotécnica se recomienda un porcentaje de aceite en los lodos base agua de

24 menos el peso del lodo, en todo caso, no mayor del 10%.

II. FASE SÓLIDA

Esta fase está formada por sólidos no reactivos y reactivos que pueden ser deseables e

indeseables.

• SÓLIDOS NO REACTIVOS DESEABLES

Estos sólidos pueden ser de alta y baja gravedad específica y son agregados al fluido para

dar peso. El sulfato de bario (Barita), óxido de hierro (Hematita) y sulfuro de plomo

(Galena), son de alta gravedad y el Carbonato de Calcio (CaCO3) de baja gravedad.

• SÓLIDOS NO REACTIVOS INDESEABLES

Estos sólidos se incorporan al fluido durante la perforación y son los que realmente causan

serios problemas a la operación. Deben ser removidos tan pronto y eficientemente como sea

posible. La arena, la caliza, el sílice, la dolomita son ejemplos típicos de estos sólidos. La

arena es extremadamente abrasiva y si es recirculada a través del sistema de lodo, causará

daños a los pistones y cilindros de las bombas. Por esta razón, es de suma importancia tratar

de mantenerla en el porcentaje mínimo posible.




• SÓLIDOS REACTIVOS

Son sólidos arcillosos que poseen cargas eléctricas. Se pueden agregar al lodo o ser

incorporados de la formación. Entre los agregados están los comerciales (Bentonita) y entre

los incorporados las arcillas de formación tipo gumbo. Los sólidos arcillosos son coloides

que pueden ser removidos del lodo mediante la utilización de una centrífuga de alta

revoluciones.

PREPARACIÓN Y TRATAMIENTO DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

En la selección de un fluido se deben tomar en consideración ciertos criterios, como:

inestabilidad del hoyo, daño a la formación y contaminación ambiental y en su preparación

y tratamiento: tiempo, tipo de formación y tasa de penetración. La densidad, la presencia de

gas, la clase de bombas, la capacidad de los tanques, los equipos de mezcla, el ciclo del

lodo, la dureza del agua, entre otros, son factores influyentes en la escogencia del material a

mezclar. Igualmente, el orden de mezcla es importante, particularmente cuando se preparar

emulsiones inversas o se prehidrata bentonita. El orden a seguir para prehidratar la

bentonita es diluir primero la soda cáustica en el agua libre de calcio y magnesio y luego

agregar la bentonita. Si se procede al contrario, es decir, primero la bentonita y luego la

soda cáustica, se produce una floculación instantánea. Este procedimiento sólo es

recomendable cuando se desean preparar píldoras viscosas. En el campo la bentonita se

debe agregar en forma prehidratada y no seca, para lograr su mayor rendimiento. Es

imprescindible mantener una buena agitación durante el tiempo máximo posible para lograr

su hidratación y dispersión total.




El tratamiento de un fluido puede ser:

• Químico

• Mecánico

El tratamiento químico consiste en agregar sólidos y/o líquidos para ajustar propiedades y

mantener las condiciones del fluido. Además del agua, la arcilla y del material de peso, hay

aditivos químicos que son parte integral de casi todos los lodos de base acuosa. Muchos de

estos aditivos tienen la misma composición y sólo difieren en el nombre comercial. Por lo

general, se agrupan en diferentes categorías y tienen como función principal la de proveer:

• Densidad

• Viscosidad

• Control de filtración

• Control de reología

• Control de pérdida de circulación

• Modificación de la tensión interfacial

• Lubricación

• Floculación

• Estabilización de Lutitas

• Protección contra la corrosión

DENSIFICANTES

Son materiales no tóxicos ni peligrosos de manejar que se usan para dar y mantener la

densidad del fluido. Con la densidad se controla la presión de la formación y en

consecuencia los derrumbes en áreas que han sido tectónicamente activas. Cualquier

sustancia que posee una densidad más alta que el agua y se puede agregar a un sistema, sin

afectar en forma adversa sus propiedades, puede ser utilizado como un densificante.




VISCOSIFICANTES

Estos productos mejoran la capacidad de acarreo y suspensión de los fluidos. Sin embargo,

no todos los viscosificadores potenciales van a brindar un acarreo efectivo y económico del

hoyo y tampoco se hallan totalmente a salvo de las interferencias mecánicas y químicas del

medio ambiente. Los materiales más utilizados son las arcillas y los polímeros.

CONTROLADORES DE FILTRADO

Estos son agentes que disminuyen la cantidad de agua que pasa hacia la formación

permeable cuando el lodo es sometido a una presión diferencial. El filtrado se controla a

través de dos mecanismos diferentes: primero, mediante la formación de un revoque poco

permeable y segundo, incrementado la viscosidad de la fase líquida. Este incremento se

logra mediante el uso de diferentes polímeros. Los materiales más utilizados para controlar

filtrado son: bentonita, polímeros manufacturados, almidones y adelgazantes orgánicos.

MATERIALES DE CONTROL REOLÓGICO

La reología se logra controlar mediante la concentración del viscosificante primario que se

utiliza en el sistema. Sin embargo, cuando no se puede lograr un control efectivo de la

reología mediante el uso de estos productos, se deben, utilizar materiales adelgazantes,

dispersantes o defloculantes. Estos materiales son aniónicos y se adhieren a las partículas

de arcilla haciéndolas más negativas. El efecto es el reducir las fuerzas de atracción,

incrementar la dispersión, y por lo tanto, reducir la resistencia al flujo. La función

secundaria de estos materiales es la de reducir la filtración, disminuir el espesor del

revoque, contrarrestar el efecto de las sales disueltas en el sistema y minimizar el efecto del

agua en las formaciones que se están perforando. También pueden ayudar en la

emulsificación del aceite en el agua y estabilizar las propiedades del lodo a las elevadas

temperaturas del fondo. Los materiales más frecuentemente utilizados son los lignitos y los

lignosulfonatos.

MATERIALES ALCALINOS

Son materiales que se utilizan para mantener un rango de pH que asegure el máximo

desempeño de los otros aditivos empleados en la formulación de los lodos acuosos. El

control exitoso de un fluido de perforación base agua depende en gran medida del pH del

medio ambiente. La detección de muchos contaminantes, el cemento entre ellos, depende

del control y conocimiento de los valores de alcalinidad y del pH del lodo. Esto afectará la

solubilidad o la precipitación de materiales tales como polímeros, lignosulfonatos etc. Entre

los materiales más frecuentemente usados para controlar pH están la soda cáustica (NaOH)

y la potasa cáustica (KOH).




MATERIALES PARA CONTROLAR PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN

Estos materiales son utilizados para minimizar o anular las pérdidas de fluido que pueden

producirse en una operación.

SURFACTANTES

Son materiales que modifican la tensión interfacial entre dos medios, que puede ser

sólido/sólido, sólido / líquido, etc. Estos surfactantes pueden actuar como emulsificantes,

humectantes, detergentes, antiespumantes, etc.. Muchos de los surfactantes tienen doble

función como por ejemplo emulsionar y cambiar la humectabilidad.

LUBRICANTES

Hay una gama muy amplia de materiales que se utilizan con el propósito de reducir el

arrastre y el torque en las operaciones de perforación. Existen lubricantes químicos y

mecánicos. Estos productos se incorporan en el revoque o cubre las superficies metálicas

con una película protectora. Esta modificación reduce de una manera efectiva la fricción

entre la sarta y la pared del hoyo.

FLOCULANTES

Estos materiales encapsulan los sólidos del sistema haciendo más efectiva su remoción.

Mediante el descarte de estos sólidos se pueden controlar las propiedades reológicas de los

fluidos. La cal, los asfaltos, los polímeros, etc., son algunos floculantes usados en

perforación.




ESTABILIZADORES DE LUTITAS

Se utilizan agentes especiales para estabilizar formaciones de lutitas sensibles al agua

mediante la inhibición de las características de hidratación y la dispersión de los minerales

arcillosos en el sistema. La hidratación de las arcillas y el alivio de las tensiones residuales

de las mismas contribuyen a la inestabilidad y derrumbe del hoyo. La hidratación y

dispersión de los sólidos arcillosos causan altas viscosidades. Dependiendo de la naturaleza

de cada formación hay un número de productos diferentes que se pueden utilizar. Entre los

materiales más frecuentemente usados para estabilizar lutitas se incluyen asfaltos, cloruro

de calcio, polímeros naturales o sintéticos de alto peso molecular.

ANTICORROSIVOS

La corrosión de la sarta de perforación ocurre a consecuencia de la acción de agentes como

oxígeno, CO2 y H2S. También existen otras substancias químicas que pueden crear un

potencial eléctrico espontáneo. El oxígeno se halla siempre presente en los fluidos de

perforación, introduciéndose en el sistema durante la mezcla y el mantenimiento del

mismo. Un contenido de unos pocos ppm puede causar una severa corrosión si no se toman

las precauciones necesarias. Hay áreas donde el oxígeno se concentra formando cavidades

de corrosión conocidas con el nombre de pitting. El minimizar la entrada de aire en la

superficie es el mejor método para combatir la corrosión por oxígeno. Para ello se

recomienda el uso de mezcladores que estén sumergidos para asegurar que la descarga del

equipo de control de sólidos sea por debajo del nivel de flujo. Si hay problemas de oxígeno

se deben usar secuestradores para poder removerlo de una manera efectiva. Los agentes

más utilizados son sales solubles de sulfito y de cromato. Si no es posible el uso de los

secuestradores se pueden utilizar agentes que forman una película fina sobre la superficie

del acero evitando un contacto directo entre el acero y el oxígeno. La remoción del H2S se

logra con materiales de zinc los cuales forman sulfuros insolubles.

BACTERICIDAS

Los organismos microscópicos como bacterias, algas y hongos pueden existir en los lodos

bajo diversas condiciones de pH. Como la mayoría de los fluidos de perforación contienen

materiales orgánicos que son susceptibles a la degradación, la aplicación de estos productos

va a inhibir o eliminar la reproducción y el crecimiento de bacterias y hongos. Los

bactericidas se dividen en dos grandes categorías que son: oxidantes y no oxidantes. Los no

oxidantes son los que se utilizan en los fluidos de perforación. Entre ellos se hallan los

siguientes: sulfuros orgánicos, aminas cuaternarias, aldehídos. De estos, el más usado es el

aldehído. Su concentración normal es de 1-5 galones por cada 100 barriles de lodo.

PRECIPITANTES

Son aditivos que se agregan al sistema con el propósito de remover componentes solubles

mediante una reacción que los convierte en un precipitado insoluble. Los carbonatos se

remueven de los fluidos de perforación mediante la adición de cantidades calculadas de cal




o yeso. El calcio, a su vez, se trata con adiciones controladas de soda ash. El magnesio se

remueve elevando el pH a más de 10 con soda cáustica.

MINERALES

Estos materiales se explotan como minerales y se utilizan prácticamente sin modificación,

sin otro procedimiento que su clasificación, secado y molienda. Esto es en contraste con los

otros productos que requieren modificación o deben ser especialmente manufacturados.

Entre ellos están la Barita, la Bentonita, etc.

BARITA

Es Sulfato de Bario (BaSO4) natural, contiene generalmente 65.7% de BaO y 34.3% de

S03. La gravedad específica de la barita comercial se ve reducida por la presencia de

impurezas como cuarzo, calcita, anhidrita etc. Al tener la barita contaminación con un

mineral de hierro, la gravedad específica tiende a aumentar.

El color del mineral varía de gris claro a marrón. La barita se origina en ambientes

sedimentarios y en rocas ígneas y metamórficas. Los depósitos comerciales de barita se

encuentran como depósitos residuales, llenando cavidades o como formaciones. Una vez

que se identifica un yacimiento se debe hacer un estudio intensivo para determinar sus

propiedades. Una barita comercial debe tener una gravedad específica de por lo menos 4.2

y contener menos de 250 ppm calcio. Como la barita pura tiene una gravedad específica de

4.2 el mineral puede permitir una contaminación de hasta 15% sin disminuir su gravedad

específica por debajo de 4.2. El mineral es insoluble en agua y no reacciona con los otros

componentes del fluido de perforación. El tipo y cantidad de los contaminantes es lo que va

a determinar si puede ser usada en la formulación de un fluido de perforación.

La presencia de minerales de arcilla causan viscosidades excesivas. El yeso y los

carbonatos también pueden impedir su uso comercial. Los minerales como la pirita pueden

oxidarse y formar sales solubles que afectaran en forma adversa las propiedades del fluido.

Para contrarrestar los efectos de los posibles contaminantes se mezcla, a veces, la baritina

con pequeñas cantidades de fosfatos tales como TSPP o SAPP. Esta operación se realiza

durante el proceso de molienda. El TSPP es básico (pH 10) y tóxico, mientras que el SAPP

es ácido (pH 4.8) y no tóxico. Algunas empresas consideran que la barita está contaminada

por carbonatos cuando contiene más de 3000 ppm. Sin embargo, API no establece ninguna

especificación al respecto.

La barita se utiliza para lograr densidades de hasta 20 lb/gal tanto en lodos base agua como

en lodos base aceite. Al lograrse densidades de ± 19 lb/gal, los valores reológicos resultan

muy elevados, debido al alto contenido de sólidos. Por ello, resulta bastante difícil controlar

la viscosidad del lodo. En este caso es recomendable utilizar hematita en lugar de barita.

MINERALES DE HIERRO

Este grupo incluye a todos los minerales que contienen hierro como el componente

dominante. Entre ellos podemos mencionar: hematita, magnetita, siderita. Se usan como

densificantes.




CARBONATO DE CALCIO

El carbonato de calcio se utiliza como densificante y como agente para controlar pérdida de

circulación en formaciones productoras de hidrocarburos. El producto no daña la formación

y es completamente soluble en ácido clorhídrico al 15%. El tamaño de las partículas varía

de 1-30 micrones, siendo su gravedad específica de 2.7. Este producto procede del mármol

molido a diferente granulometría. Se dispersa con mayor facilidad que la barita en lodos

base aceite. La máxima densidad que puede lograrse con este material es de 2 lb/gal por

encima del peso original. El carbonato de calcio dolomítico tiene propiedades similares al

carbonato de calcio de origen calcáreo, pero es más resistente a la degradación y es de

mayor gravedad específica.

SULFURO DE PLOMO

Galena (SPb) con una gravedad específica de 7.4 - 7.7, se utiliza solamente para preparar

píldoras de alta densidad con el fin de controlar presiones muy altas, siendo este producto

caro y muy tóxico. La máxima densidad que se puede obtener es de 30 lb/gal y se requieren

1200 libras de galena para preparar un barril del fluido.

SALES SOLUBLES

Se utilizan en la formulación de las salmueras, que son fluidos libres de sólidos. Algunas de

las sales tales como el cloruro de potasio y el cloruro de calcio tienen el doble propósito de

incrementar la densidad e inhibir las formaciones lutíticas sensibles al agua.

TANINOS

Son productos solubles en agua de muy bajo pH (3.8) y peso molecular, se extraen del

quebracho por medio de agua caliente a presión. El agua se evapora y se recupera una pulpa

espesa, la cual se mezcla con arcilla o carbonato de calcio para evitar que el material se

solidifique. La estructura del material es compleja y cambiante. Se utiliza como dispersante

o adelgazante.

LIGNOSULFONATOS

Son aditivos mucho más versátiles, los cuales trabajan bien en todos los lodos de base

acuosa y a todos los niveles de pH. Estos aditivos resisten temperaturas de 400 a 500 ºF.

(204 a 260 ºC) cuando se exponen durante cortos períodos de tiempo. De lo contrario, no

resisten más de 300 °F (149 °C). En este caso se degradan y dan lugar a la formación de

C02 y H2S. (gases ácidos). El pH natural de los lignosulfonatos es 7. Sin embargo, se logra

aumentar el pH a 10.5 pretratándolos con soda cáustica, de esta manera disminuye la

necesidad de usar soda cáustica en la formulación del lodo. Estos productos desfloculan a

los lodos base agua al neutralizar las cargas eléctricas de las arcillas, o sea, se adhieren a las

partículas de bentonita incrementando la carga superficial de las mismas a niveles de pH

entre 9 y 10, lo cual causa una repulsión entre esas partículas y en consecuencia una

desfloculación del lodo. Los lignosulfonatos de bajo peso molecular tienen mayor acción




adelgazante que los de alto peso molecular, pero son menos efectivos en el control del

filtrado y viceversa. Sin embargo, ambos resultan solubles cuando contienen un mínimo de

3.5% de sulfonato.

LIGNITO

Su función principal es la de controlar filtrado y servir como estabilizador de las

propiedades del lodo base agua a altas temperaturas. Este material es un lignito oxidado y

su nombre se aplica a todos los lignitos oxidados que tienen un contenido del 80% de. ácido

húmico. Este ácido se halla estrechamente asociado a compuestos de carboxil. Los pesos

moleculares varían entre 300 y 4000. El mineral se explota en cielo abierto dejándolo secar

para que su contenido de humedad sea reducido a un 15 ó 20%. Finalmente se muele el

producto. Los lignitos son menos solubles que los lignosulfonatos por carecer del grupo

sulfonato. Sin embargo, su solubilidad ha sido mejorada pretratándolos con soda cáustica

en una relación de 6/1. Esto hace que los lignitos se disuelvan en una forma más completa

que los lignosulfonatos. Los lignitos son solubles a un pH entre 10.5 y 11, mientras que los

lignosulfonatos se disuelven de una manera más lenta pero sobre un rango de pH más

amplio. Los lignitos pueden ser sencillos o complejos. Los sencillos son poco solubles y se

usan por lo general en lodos de bajo pH. Los lignitos complejos eran pretratados con cromo

para extender el rango de temperatura y se usaban en combinación con los lignosulfonatos

para completar su efectividad y compensar los efectos nocivos de la temperatura sobre las

propiedades del lodo. Sin embargo, el cromo está fuera de uso por el peligro que representa

para la salud. El lignito es naturalmente ácido (pH 5) y no posee buenas propiedades

adelgazantes en lodos con elevado contenido de calcio. Tampoco adelgaza lodos salados

debido a la ausencia de grupos funcionales fuertes como sulfonato o sulfato. Su estabilidad

a altas temperaturas es mejor que la de cualquier adelgazante. Las altas temperaturas

ayudan a la solubilidad del lignito. De hecho, cuando se agregan en altas concentraciones

(10-15 lb/bbl) se origina un sistema coloidal que forma un revoque impermeable. Los

lignitos se usan, por lo general, en sistemas de pH de normal a alto y en lodos de cal. El

producto es compatible con todo tipo de adelgazante y los fluidos tratados con lignito

muestran una mayor tolerancia a los influjos del agua salada

ADITIVOS INORGÁNICOS DE USO COMÚN

Hidróxido de Sodio o Soda Cáustica. - NaOH - pH 13.

Se usa para dar y mantener pH. Disminuye la solubilidad de la mayoría de las sales de

calcio. Es irritante fuerte y delicuescente, absorbe humedad.

Bicarbonato de Sodio. - NaHCO3 - pH 8.4.

Se utiliza para tratar contaminaciones de cemento en lodos base agua.

Carbonato de sodio o Soda Ash. - Na2CO3 - pH 11.6.

Se usa para tratar el calcio de formación y eliminar la dureza del agua.

Hidróxido de Potasio o Potasa Cáustica KOH –

Se utiliza para el control del pH de los lodos base potasio. Da Ph y suministra potasio,

utilizado como un inhibidor de lutitas.




Cloruro de Potasio. - KCI

Se usa para formular lodos a base de KCI y salmueras hasta 9.7 lb/gal. Además, da

inhibición a través del ion potasio.

Cloruro de Sodio. - NaCI

Sal cristalina. Se utiliza en sistemas salados o saturados y en la preparación de fluidos de

completación con una densidad hasta 10 lb/gal.

Cloruro de Calcio. - CaCI2

Se aplica principalmente en los fluidos de completación con una densidad hasta 11.6 lb/gal.

Se utiliza en las emulsiones inversas para lograr un balance de actividad entre el lodo y la

formación, cuando se perforan lutitas sensibles al agua. Es delicuescente por absorber vapor

de agua del aire y disolverse en él.

Bromuro de Calcio. - CaBr2

Su principal aplicación se encuentra en la preparación de salmueras de alta densidad. (15.1

lb/gal). Se usa en combinación con CaCI2.

Bromuro de Zinc.-Zn Br2

Usado en combinación con CaCI2 y CaBr2 para preparar salmueras pesadas (19.1 - lb/gal).

Hidróxido de Calcio o Cal Hidratada - Ca(OH)2 - pH 12

Es un irritante de la piel. Se aplica en la preparación de lodos calados y en el tratamiento de

contaminaciones de Carbonatos y Bicarbonatos.

Óxido de Calcio o Cal Viva. - CaO

Es un fuerte irritante de la piel y produce un calor intenso cuando se mezcla con agua. Se

utiliza en los lodos base aceite para formar jabones cálcicos.

Sulfato de Calcio o Yeso. - CaSO4 2H20 . pH 6

Es un polvo cristalino soluble en agua. Se Utiliza para preparar lodos a base de yeso y para

tratar, al igual que la cal, las contaminaciones de CO3 y HCO3

Bisulfito de Amonio. - NH4HSO3

Se usa disuelto en agua como un secuestrador de oxígeno.

ADITIVOS ORGÁNICOS USADOS PARA CONTROLAR FILTRADO

CMC (Carboxi-Metil-Celulosa)

Polímero aniánico que disminuye la pérdida de agua al formar una película o envoltura

alrededor de las partículas de arcilla, a las cuales se adhiere con facilidad. Una limitación

del CMC es que su efectividad disminuye al aumentar la salinidad del lodo (50000 ppm CI)

y se precipita con calcio y magnesio al incrementar el pH del sistema. Entre las ventajas

que ofrece este producto están la de no sufrir degradación bacteriana como el almidón y la

de ser estable a temperaturas cercanas a los 250 °F. No obstante, se degrada en ambiente

ácido con pH inferior a 6 y temperatura por debajo de los 140 °F. En el mercado existen

tres grados de CMC: el técnico o de-baja viscosidad, el regular o de viscosidad media y el

puro o de alta viscosidad. El de baja viscosidad se utiliza para reducir la pérdida de agua en

lodos pesados. El CMC es un polímero muy versátil y ampliamente utilizado. Requiere un

rango de pH entre 8.5-9.5 para lograr su óptima solubilización. El CMC se mezcla a través

del embudo a razón de 30 a 45 minutos por saco, aproximadamente.




CYPAN

Poliacrilato de sodio. Este producto no sufre degradación bacteriana y es termalmente

estable a temperaturas de 250 °F. Sin embargo, es afectado adversamente si el calcio

soluble es aproximadamente igual a 100 ppm. Esta limitación impide su uso en lodos a base

de cal, yeso, agua salada o cualquier otro tipo de lodo donde la concentración de calcio

soluble sea alta. Todo poliacrilato de sodio está limitado por el ion calcio. Por esta razón, se

debe utilizar soda ash para controlar cuidadosamente el calcio en solución y tratar de

mantenerlo por debajo de 100 ppm.

DRISPAC

Polímero celulósico polianiánico que se dispersa fácilmente en los lodos de base acuosa.

Está disponible en dos grados de viscosidad: Regular y Superlo. El primero es de cadenas

largas que da viscosidad en lodos con alto contenido de sólidos, mientras que el segundo es

de cadenas más cortas, por lo cual produce menos viscosidad. Este polímero controla la

pérdida de agua con un aumento mínimo de la viscosidad en comparación con el Drispac

Regular. Por lo general, la viscosidad de un lodo con un alto contenido de sólidos

difícilmente disminuye cuando se agrega un polímero. Sin embargo, si se agrega primero

una pequeña cantidad de Drispac Superlo a un lodo con un alto contenido de sólidos, se

puede agregar el Drispac Regular con un aumento mínimo de la viscosidad.

ALMIDÓN

Polímero natural no iónico cuya función primaria es la de proveer control de filtración,

especialmente en lodos salados y en sistemas catiónicos. Como función secundaria está la

de proporcionar viscosidad. El almidón sufre degradación por: temperatura, agitación y

ataque bacteriano. Además, precipita con calcio al ser agregado al mismo tiempo que se

esté adicionando soda cáustica.

REFERENCIAS

Applied Drilling Enginering (Bourgoyne, Millheim, Chenevert, Young, SPE 1986)

Tecnología de los Fluidos de Perforación (Prieto, Alí. Manual Técnico APOCA, 2007)

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