César Andrés Buitrago Aya – 2010192856Julio César Arenas Salazar - 20102

ÁCIDO FLUORHÍDRICO (FH)

¿Qué es el ácido fluorhídrico?

Es un ácido líquido incoloro venenoso y corrosivo compuesto de hidrógeno y fluoruro.

¿Por qué se usa en la industria del petróleo?

El ácido fluorhídrico se usa porque es un método de estimulación ácida generalmente de areniscas, principalmente debido a que es el único ácido mineral común barato que puede disolverse en minerales silíceos, los cuales reducen la permeabilidad de la arenisca.

¿Cuándo se usó por primera HF cómo método de estimulación?

En 1931 se realizaron los primeros intentos de utilización de HF en los pozos, los cuales fallaron debido al taponamiento producido por las reacciones secundarias. Ya en 1940 se aplicó un tratamiento combinado de HF con HCl el cual dio resultados ya que mientras el HF se encargaba de disolver los depósitos minerales que disminuían la permeabilidad de la arenisca, el HCl se encargaba de controlar los precipitados.

¿En qué parte actúa la estimulación de HF?

Generalmente, se busca disminuir el daño presente de 0.9 a 1.5 m desde la pared del pozo ya que es la zona que experimenta mayor caída de presión durante la producción y la cual es crítica para el flujo.

¿Por qué se presentan esos taponamientos en los poros de las areniscas?

Esos taponamientos se pueden presentar debido al proceso de cementación de la matriz natural por el sobrecrecimiento de carbonatos, cuarzo y feldespato; por presencia de arcillas (hinchamiento) que rellenan y/o revisten los poros como caolinita e ilita; por acumulación de incrustaciones o por migración de finos que se presenta durante la producción.

César Andrés Buitrago Aya – 2010192856Julio César Arenas Salazar - 20102

Ilustración 1 - Matriz de la Arenisca - (A) carbonatos, (B) cuarzo, (C) feldespatos, (D) caolinita, (E) ilita

¿Cómo actúa el HF en las areniscas?

El Hf (usualmente combinado con HCl), busca disolver las partículas que obturan los poros y reducen la permeabilidad. Estas reacciones de areniscas tienen lugar en las zonas en las que el ácido encuentra los minerales que pueden ser disueltos. Durante este proceso, suceden 3 grupos de reacciones:

Reacciones primarias: Sucede cerca del pozo, los ácidos que reaccionan con los minerales forman fluoruro de aluminio y fluoruro silíceo, estas reacciones disuelven rápidamente los minerales y no producen precipitados.

Reacciones secundarias: Suceden a mayor distancia del pozo, los productos de la reacción primaria siguen reaccionando con los minerales de una manera más lenta, lo cual forma gel de sílice que puede precipitarse.

Reacciones terciarias: Sucede lejos de la zona de inyección, los productos de las reacciones anteriores pueden seguir reaccionando, formando más gel de sílice que puede precipitarse.

Cabe resaltar que a temperaturas bajas y gracias a la acción de HCl estos precipitados son controlados o no se producen.

César Andrés Buitrago Aya – 2010192856Julio César Arenas Salazar - 20102

Ilustración 2 - Reacciones de acidificación en las areniscas

¿Qué limitaciones se me pueden presentar a la hora de querer inyectar HF?

Temperaturas Altas: A altas temperaturas (Mayores a 93°C), la velocidad a la que se produce la reacción es demasiado rápida haciendo que el ácido se consuma demasiado temprano, reduciendo su penetración; que las reacciones secundarias produzcan precipitación o que se debilite la matriz de la arenisca, creando arena móvil.

Seguridad: Hoy en día, existe dentro de la industria una mayor necesidad de contar con fluidos que planteen menos riesgos de seguridad y medio ambiente debido a que las regulaciones son cada vez más estrictas. El HF es difícil de manipular en forma seguro, resulta corrosivo para la tubería o aparejos del pozo y debe ser neutralizado cuando retornan a la superficie.

Carbonatos: Al inyectar HF en formaciones de areniscas con elevado contenido de carbonatos, hay un riesgo elevado de precipitación de fluoruro de calcio [CaF2].

Hierro: El hierro férrico presente en algunos minerales de la formación, como clorita y glauconita, así como el óxido de las tuberías (óxido de hierro), pueden precipitarse como hidróxido férrico [Fe(OH)3], el cual es una masa gelatinosa altamente insoluble que puede taponar los canales porosos y reducir la permeabilidad.

Inhibidores de corrosión: Aunque esto es parte de la solución, también pueden ser parte del problema: primero, porque a altas temperaturas, los costos de estos suben rápidamente debido a las altas concentraciones requeridas y segundo, porque también pueden formar residuos que pueden taponar los poros de la formación.

¿Qué solución hay para evitar o enfrentar estos problemas?

César Andrés Buitrago Aya – 2010192856Julio César Arenas Salazar - 20102

Principalmente, recalcar lo que se dijo anteriormente, el HF nunca se inyecta sólo a la formación, cómo mínimo se inyecta una mezcla acompañada con HCl que se encarga de remover los precipitados.

La formación de precipitados debido a las altas velocidades de reacción (debido a las altas temperaturas) puede evitarse o reducirse usando un prelavado, el cual disuelve el material calcáreo, el óxido de hierro o las incrustaciones de hierro y desplaza la salmuera de la formación (iones K, Na, Ca) lejos del pozo, reduciendo la formación de CaF2, hidróxido férrico y de fluosilicatos alcalinos.

Específicamente, para la precipitación de hidróxido férrico pueden utilizarse agentes de captación de hierro o de reducción de hierro en ácido para mantener el hierro férrico en solución.

Últimamente se han desarrollado unos fluidos de tratamiento llamados agentes quelantes, principalmente derivados del ácido hidroxiaminopolicarboxílico [HACA], ofreciendo ventajas como velocidades de reacción retardadas, tasas de corrosión bajas y más beneficios para la salud, seguridad y medio ambiente.

Ilustración 3 - Composición química de los agentes quelantes HACA