Fluidos de Perforacion

SISTEMAS DE FLUIDOS DE PERFORACION

Prepared by : Ing. JOSE PALOMINO

FLUIDOS DE FLUIDOS DE PERFORACIONPERFORACION

Criterios técnicos para seleccionar un fluido de perforaciónCriterios técnicos para seleccionar un fluido de perforación : :

AplicaciónAplicaciónGeologíaGeologíaAgua de preparaciónAgua de preparaciónProblemas potencialesProblemas potencialesPlataforma / equipo de perforaciónPlataforma / equipo de perforaciónContaminaciónContaminaciónDatos de perforación Datos de perforación

INTRODUCCIONINTRODUCCION

SISTEMAS DE FLUIDOS DE SISTEMAS DE FLUIDOS DE PERFORACIONPERFORACION

Retirar los recortes del pozoRetirar los recortes del pozo Controlar las presiones de la formaciControlar las presiones de la formacióón.n. Suspender y descargar los recortes.Suspender y descargar los recortes. Obturar las formaciones permeables.Obturar las formaciones permeables. Mantener la estabilidad del agujero.Mantener la estabilidad del agujero. Minimizar los daMinimizar los dañños al yacimiento.os al yacimiento. Enfriar, lubricar y apoyar la broca y el conjunto de perforaciEnfriar, lubricar y apoyar la broca y el conjunto de perforacióón.n. Transmitir la energTransmitir la energíía hidraa hidraúúlica a las herramientas y a la broca.lica a las herramientas y a la broca. Asegurar una evaluaciAsegurar una evaluacióón adecuada de la formacin adecuada de la formacióón.n. Controlar la corrosiControlar la corrosióón.n. Facilitar la cementaciFacilitar la cementacióón y la completacin y la completacióón.n. Minimizar el impacto ambiental.Minimizar el impacto ambiental.

FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIONFUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION


CICLO DEL LODO DE UN POZOCICLO DEL LODO DE UN POZO

El lodo usado en una perforación se recircula en El lodo usado en una perforación se recircula en forma continua: forma continua:

1.1. El lodo se mezcla en la pileta de lodo. El lodo se mezcla en la pileta de lodo. 2. La bomba lo envía a través de la tubería de perforación 2. La bomba lo envía a través de la tubería de perforación

hacia el fondo del hueco. hacia el fondo del hueco. 3. El lodo emerge de la tubería de perforación en la base del 3. El lodo emerge de la tubería de perforación en la base del

hueco en donde la broca tritura la formación rocasa. hueco en donde la broca tritura la formación rocasa. 4. Luego el lodo haciende a la superficie por el espacio 4. Luego el lodo haciende a la superficie por el espacio

anular, arrastrando los fragmentos de roca ( recortes ) anular, arrastrando los fragmentos de roca ( recortes ) desprendido de la formación por acción de la broca . desprendido de la formación por acción de la broca .

5. En la superficie, el lodo viaja a través de la línea de 5. En la superficie, el lodo viaja a través de la línea de retorno, hacia una tubería que conduce a la zaranda retorno, hacia una tubería que conduce a la zaranda vibratoria. vibratoria.

7. Las zarandas vibratorias son una serie de cribas 7. Las zarandas vibratorias son una serie de cribas vibradoras metálicas que se usan para separar el lodo de vibradoras metálicas que se usan para separar el lodo de los recortes, y luego este regresa a las piletas de lodo. los recortes, y luego este regresa a las piletas de lodo.

8. Los recortes se deslizan por la corredera de recortes para 8. Los recortes se deslizan por la corredera de recortes para que se disponga de ellos. Dependiendo de normas que se disponga de ellos. Dependiendo de normas ambientales y de otro tipo, pueden lavarse antes de ser ambientales y de otro tipo, pueden lavarse antes de ser desechados. Algunos de los recortes se toman para ser desechados. Algunos de los recortes se toman para ser examinados por los geólogos en busca de informacion examinados por los geólogos en busca de informacion sobre lo que está sucediendo en la profundidad del pozo. sobre lo que está sucediendo en la profundidad del pozo.

SISTEMA DE PILETAS Y EQUIPOS DE CONTROL SISTEMA DE PILETAS Y EQUIPOS DE CONTROL DE SOLIDOS DEL EQUIPODE SOLIDOS DEL EQUIPO

• Los fluídos de perforación en general se Los fluídos de perforación en general se pueden clasificar en las siguientes categorias :pueden clasificar en las siguientes categorias :


Fluídos de base aguaFluídos de base agua Fluídos de base aceiteFluídos de base aceite Fluidos de emulsión inversaFluidos de emulsión inversa Fluidos sintéticosFluidos sintéticos Fluidos NeumáticosFluidos Neumáticos Fluidos a base de microburbujasFluidos a base de microburbujas

FLUIDOS DE BASE AGUAFLUIDOS DE BASE AGUA


• Sistemas base agua-arcilla no densificados.Sistemas base agua-arcilla no densificados.

• Sistemas base agua-arcilla densificados y desfloculadosSistemas base agua-arcilla densificados y desfloculados. .

• Sistemas base agua-arcilla desfloculados, densificados y tratados con calcio.Sistemas base agua-arcilla desfloculados, densificados y tratados con calcio.

• Sistemas de agua salada y saturados.Sistemas de agua salada y saturados.

• Sistemas inhibidos a base de Potasio.Sistemas inhibidos a base de Potasio.

• Sistemas desfloculados de Alta Temperatura, Alta Presion (ATAP).Sistemas desfloculados de Alta Temperatura, Alta Presion (ATAP).

• Sistemas de polímeros ATAP.Sistemas de polímeros ATAP.

• Sistemas de polímeros encapsuladores.Sistemas de polímeros encapsuladores.

• Sistemas de polímeros catiónicos.Sistemas de polímeros catiónicos.

• Sistemas base arcilla extendidos o floculados.Sistemas base arcilla extendidos o floculados.

• Sistemas mejorados con poliglicol.Sistemas mejorados con poliglicol.

• Sistemas inhibidos a base de silicatos.Sistemas inhibidos a base de silicatos.

FLUIDOS DE BASE ACEITEFLUIDOS DE BASE ACEITE


• Son fluidos verdaderos, que su fase continua es del 90 a Son fluidos verdaderos, que su fase continua es del 90 a 95 % aceite y su fase discontinua es del 5 al 10 % de agua 95 % aceite y su fase discontinua es del 5 al 10 % de agua emulsionada en aceite, pueden utilizar en la fase continua emulsionada en aceite, pueden utilizar en la fase continua aceite mineral o aceite vegetalaceite mineral o aceite vegetal •Son sistemas utilizados para extraer nucleos en intervalos Son sistemas utilizados para extraer nucleos en intervalos productivoproductivo

FLUIDOS DE EMULSION INVERSAFLUIDOS DE EMULSION INVERSA


Son fluidos que usan en su fase continua un 60 a 90 % deSon fluidos que usan en su fase continua un 60 a 90 % de

aceite y su fase discontinua 10 a 40 % de agua y salmuera.aceite y su fase discontinua 10 a 40 % de agua y salmuera.

Se clasifican en dos categorias :Se clasifican en dos categorias :

• Convencionales.-Convencionales.- Son emulsiones fuertes, muy establesSon emulsiones fuertes, muy estables

y tienen alta estabilidad electrica.y tienen alta estabilidad electrica.

• Filtrado relajado.-Filtrado relajado.- Son emulsiones menos estables, con Son emulsiones menos estables, con

filtrados altos, estabilidad electrica mas baja que los con-filtrados altos, estabilidad electrica mas baja que los con-

vencionalesvencionales

FLUIDOS SINTETICOSFLUIDOS SINTETICOS

SISTEMAS DE FLUIDOS DE PERFORACIONSISTEMAS DE FLUIDOS DE PERFORACION

• Son fluidos base aceite que sustituyen la fase Son fluidos base aceite que sustituyen la fase continua decontinua de aceite diesel por un producto sintético como aceite diesel por un producto sintético como éteres, ésteres, éteres, ésteres, polialfaolefinas, alquilbenceno, etc.polialfaolefinas, alquilbenceno, etc.

• Primera Generación Segunda Generación

Ester LAB = Alquilbenceno linealPAO = Polialfaolefina LAO = Acetal alfaolefina linealEter IO = Olefina InternaAcetal LP = Parafina Lineal

FLUIDOS NEUMATICOSFLUIDOS NEUMATICOS


• AIRE SECO (POLVO)AIRE SECO (POLVO)

• NIEBLANIEBLA

• ESPUMAESPUMA

• LODO AIREADOLODO AIREADO

PERFORACION CON AIRE (POLVO)PERFORACION CON AIRE (POLVO)


• Se usa en formaciones duras y secasSe usa en formaciones duras y secas

• Se obtienen velocidades óptimas de penetración Se obtienen velocidades óptimas de penetración

• Los costos por pérdida de circulación y broca son masLos costos por pérdida de circulación y broca son mas

bajos.bajos.

• Mínimiza los daños a las zonas productivas sensibles al aguaMínimiza los daños a las zonas productivas sensibles al agua

reduce el consumo de agua, costos de lodo y/o productosreduce el consumo de agua, costos de lodo y/o productos..

• Su uso es inconvenientes porque los recortes finos que generan no Su uso es inconvenientes porque los recortes finos que generan no

toleran el agua y al encontrar formaciones húmedas forman anillos toleran el agua y al encontrar formaciones húmedas forman anillos

de lodo que puede inducir a una pegada de tuberia o un incendio en de lodo que puede inducir a una pegada de tuberia o un incendio en

el fondo.el fondo.

PERFORACION CON NIEBLAPERFORACION CON NIEBLA


• Se usa en formaciones húmedas para prevenir la formación de anillos.Se usa en formaciones húmedas para prevenir la formación de anillos.

• El agua conteniendo un jabón se inyecta a la corriente de aire y se des- El agua conteniendo un jabón se inyecta a la corriente de aire y se des-

carga como niebla húmeda.carga como niebla húmeda.

• Se usa para prevenir un incendio o explosión en el fondo del pozo.Se usa para prevenir un incendio o explosión en el fondo del pozo.

• Se usa en la perforación de pozos profundos de gas y geotérmicos.Se usa en la perforación de pozos profundos de gas y geotérmicos.

• Puede usar productos químicos inhibidores (KCl y polímeros)Puede usar productos químicos inhibidores (KCl y polímeros)..

• Su uso es inconvenientes porque humecta el pozo, aumenta la posibi- Su uso es inconvenientes porque humecta el pozo, aumenta la posibi-

lidad de derrumbe, hinchamiento y erosión. lidad de derrumbe, hinchamiento y erosión.

• Los caudales son 30 % más altos que la perforación con aire.Los caudales son 30 % más altos que la perforación con aire.

• Mayores costos en el agente espumante y los anticorrosivos.Mayores costos en el agente espumante y los anticorrosivos.

PERFORACION CON ESPUMAPERFORACION CON ESPUMA


• Se uso es más eficaz en zonas de baja presión con un mayor influjo deSe uso es más eficaz en zonas de baja presión con un mayor influjo de

agua ó en zonas de pérdida de circulación grave. agua ó en zonas de pérdida de circulación grave.

• Es aplicable para proteger las lutitas sensibles. Es aplicable para proteger las lutitas sensibles.

• Es menos erosiva y permite la adición de productos químicos para con-Es menos erosiva y permite la adición de productos químicos para con-

• trolar la corrosión.trolar la corrosión.

• Aumenta la presión hidrostática y la capacidad de limpieza del hueco.Aumenta la presión hidrostática y la capacidad de limpieza del hueco.

• Existen dos tipos : estables y rígidos.Existen dos tipos : estables y rígidos.

• Es un sistema líquido no puede ser reutilizable y sus costos son altos. Es un sistema líquido no puede ser reutilizable y sus costos son altos.

• Requiere una dosificación exacta del volumen de la mezcla de aire y es- Requiere una dosificación exacta del volumen de la mezcla de aire y es-

• puma y requiere equipos especializados.puma y requiere equipos especializados.

PERFORACION CON LODOS AIREADOSPERFORACION CON LODOS AIREADOS


• Se uso cuando la pérdida de circulación es demasiada costosa con losSe uso cuando la pérdida de circulación es demasiada costosa con los

lodos convencionales. lodos convencionales.

• Las velocidades de penetración son 2 a 3 veces mayor que los lodos Las velocidades de penetración son 2 a 3 veces mayor que los lodos

• convencionales.convencionales.

• Permite un buen control de revoque y filtrado.Permite un buen control de revoque y filtrado.

• Aumenta la presión hidrostática y la capacidad de limpieza del hueco.Aumenta la presión hidrostática y la capacidad de limpieza del hueco.

• Es ideal para perforar zonas inestables.Es ideal para perforar zonas inestables.

• Puede sufrir problemas de fluctuaciones y surgencias. Puede sufrir problemas de fluctuaciones y surgencias.

• Requiere equipos adicionales y expone al pozo al flujo turbulento. Requiere equipos adicionales y expone al pozo al flujo turbulento.

• Tiene mayores velocidades de corrosión (a veces grave).Tiene mayores velocidades de corrosión (a veces grave).

FLUIDOS A BASE DE MICROBURBUJASFLUIDOS A BASE DE MICROBURBUJAS


VIDEO


PROBLEMAS SUSCITADOS PROBLEMAS SUSCITADOS DURANTE LA DURANTE LA

PERFORACION DE UN PERFORACION DE UN POZOPOZO

INTRODUCCIONINTRODUCCION

Durante la perforación de un pozo se pueden Durante la perforación de un pozo se pueden presentar diversidad de problemas; con res-presentar diversidad de problemas; con res-pecto al lodo, con respecto a la formación,pecto al lodo, con respecto a la formación,

con respecto a la presión de formación y concon respecto a la presión de formación y conrespecto a la temperatura de fondo, etc.respecto a la temperatura de fondo, etc.

PROBLEMAS DURANTE LA PERFORACION DE UN POZOPROBLEMAS DURANTE LA PERFORACION DE UN POZO

TIPOS DE PROBLEMASTIPOS DE PROBLEMAS

• CONTAMINACION CONTAMINACION • PERDIDA DE CIRCULACIONPERDIDA DE CIRCULACION• PEGADA DE TUBERIAPEGADA DE TUBERIA• CONTROL DE PRESIONESCONTROL DE PRESIONES• CORROSIONCORROSION



CONTAMINACIONCONTAMINACION

• Una contaminación es cualquier tipo de material (sólido, líquido o gas) que tiene un efecto perjudicial sobre las características físicas o químicas de un fluido de perforación.

• Lo que en un tipo de fluido de perforación constituye un contaminante, en otro no será necesariamente un contaminante.

• Los sólidos reactivos de baja densidad son contaminantes comunes en todos los fluidos de perforación.

PROBLEMAS DURANTE LA PERFORACION DE UN POZO

CONTAMINANTES COMUNES EN UNCONTAMINANTES COMUNES EN UN LODO BASE AGUALODO BASE AGUA

• Anhidrita (CaSO4) o yeso (CaSO4•2H2O) • Cemento (Silicato complejo de Ca(OH)2

• Carbonatos y bicarbonatos

• Sal (sal de roca, agua de preparación, agua salada, magnesio, calcio y cloruro de sodio)

• Gases ácidos, incluyendo el dioxido de car- bono (CO2) y el Sulfuro de Hidrogeno (H2S).


CONTAMINACION DE ANHIDRITA o YESOCONTAMINACION DE ANHIDRITA o YESO

• La severidad de contaminación de la anhidrita o sulfato de Calcio depende de la cantidad de formación perforada.

• Sí es pequeña se controla precipitando el calcio

• Sí se encuentra en grandes cantidades se tiene que convertir el lodo a uno de base calcio.


CONTAMINACION DE CEMENTOCONTAMINACION DE CEMENTO

• La contaminación de cemento se produce cuando se perfora tapones de cemento después de bajar un tipo de revestimiento; superficial, intermedio o de produccion; también cuando se hace side track o cuando se coloca tapones en formaciones complicadas.

• El control de la contaminación se hace agregando bicarbonato de Sodio o SAPP


CONTAMINACION POR CARBONATOS CONTAMINACION POR CARBONATOS Y BICARBONATOSY BICARBONATOS

•La contaminación por Carbonatos es debido a la presencia La contaminación por Carbonatos es debido a la presencia del gas COdel gas CO22 proveniente del aire, de la formación y del agua proveniente del aire, de la formación y del agua

de formación.de formación.

•Por los excedentes de carbonato o bicarbonato de sodio Por los excedentes de carbonato o bicarbonato de sodio que que

resultan del tratamiento de la contaminación de cemento o resultan del tratamiento de la contaminación de cemento o yeso. yeso.

•El agregado de Cal y yeso permite controlar esta El agregado de Cal y yeso permite controlar esta contamina-contamina-

cion.cion.


CONTAMINACION DE SALCONTAMINACION DE SAL

•La contaminación por sales se genera cuando se perforadomos salinos del tipo Halita (NaCl), Silvita (KCl),

Carnalita(KMgCl3•6H2O) o por influjos de agua salada.

•El control de esta contaminación se hace densificando elsistema o convirtiendo el lodo a un sistema saturado.


CONTAMINACION POR GASES ACIDOS

• La contaminación de gases ácidos CO2 y H2S es por formación.

• El control de esta contaminación se hace agregando alcalis como soda caústica o cal y adicionando oxido de cinc para el caso de H2S.


PERDIDA DE CIRCULACIONPERDIDA DE CIRCULACION

La pérdida de circulación es la pérdida de lodo porformación. Se presenta de dos maneras :

•Por invasiónPor invasión.- pérdida de lodo hacia formacionescavernosas, fisuradas y no consolidadas.

•FracturamientoFracturamiento.- que es causada por fracturamientohidraúlico por presiones inducidas.


PEGADA DE TUBERIAPEGADA DE TUBERIA

La pegada de tuberia se puede dar de dos formas :

• Mecánicamente.-Mecánicamente.- que es causada por una obstrucción

ó restricción física.

• Presión diferencialPresión diferencial .- que es causada por las fuerzas de

presión diferencial de una columna de lodo sobrebalan-

ceada que actúan sobre la columna de perforación con-

tra un revoque depositado en una formación permeable.



La PEGADA MECÁNICA se puede clasificar en dos categorías :

• Empaquetamiento del pozo o puentes.- que son causados por :

• Recortes depositados.

• Inestabilidad de las lutitas.

• Formaciones no consolidadas.

• Cemento y basura en el pozo.

• Perturbaciones de la geometría del pozo.- son causadas por :

• Ojos de llave.

• Pozo por debajo del calibre.

•Conjunto de perforacion rigido.

• Formaciones móviles.

• Bordes y patas de perro.

• Rotura de la tubería de revestimiento.



La PEGADA POR PRESION DIFERENCIAL es causada por las siguientes condiciones :

• Altas presiones de sobrebalance

• Revoques gruesos.

• Lodos con alto contenido de sólidos.

• Lodos de alta densidad.



Recortes depositados

Formaciones presurizadas

Formaciones reactivas Formaciones fracturas y falladas



Ojo de llave Debajo calibre



Conjunto rígido

Formación móvil

Pata de perro



Pegada por presión diferencialPegada por presión diferencial


CONTROL DE PRESIONESCONTROL DE PRESIONES

Las formaciones muy presurizadas han causado problemas Las formaciones muy presurizadas han causado problemas graves de perforación y completación en todo el mundo, graves de perforación y completación en todo el mundo, ello a generado pérdidas económicas enormes al operador, ello a generado pérdidas económicas enormes al operador, contaminación del medio ambiente y pérdidas de reservas contaminación del medio ambiente y pérdidas de reservas petroleras.petroleras.

Existen los siguientes tipos de presiones :Existen los siguientes tipos de presiones :

• Presiones Sub-superficialesPresiones Sub-superficiales

• Presiones de sobrecarga.-Presiones de sobrecarga.-

• Presiones normales : 0.465 psi/pie.Presiones normales : 0.465 psi/pie.

• Presiones anormales.-Presiones anormales.-

• Presiones altas o sobrepresionesPresiones altas o sobrepresiones

• Presiones bajas o subpresiones.Presiones bajas o subpresiones.


PRESIONES ALTAS ó SOBREPRESIONESPRESIONES ALTAS ó SOBREPRESIONES

Existen tres niveles de control de presiones :

• Control Primario.- Presión hidrostática• Control Secundario.- Uso de equipos• Control Terciario .- uso de equipos y Presión hidrostática.


PRESIONES ALTAS ó SOBREPRESIONESPRESIONES ALTAS ó SOBREPRESIONES

Existen 3 métodos para controlar un pozo :

• Método del Perforador• Método de esperar y pesar• Método concurrente

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