Laboratorio de Lodos y Cementos

Problemas del Hoyo

Durante la Perforación de un pozo se pueden presentar diferentes problemas, estos problemas pueden estar asociados a la operación de perforación (problemas con el lodo, pérdidas de circulación, pega de tubería, entre otras) y/o debidos a la formación (estabilidad del hoyo, formaciones sensibles, etc.)

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PEGA DE TUBERIA O ATASCAMIENTO

La pega de tubería es uno de los problemas que se pueden presentar durante una operación de perforación y puede generarse de varias formas: causada por una obstrucción o restricción física (empaquetamiento del pozo o puentes y/o perturbaciones en la geometría del hoyo) o por presión diferencial.

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- Formaciones reactivas: Arcillas sensibles al agua (esmectita) se hinchan al absorber agua del lodo, lo que puede originar un atascamiento del BHA. Este problema ocurre generalmente con lodo base agua, pero puede ocurrir en lodos base aceite, dependiendo de la salinidad de la formación con relación a la de la fase acuosa del lodo.

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COMO PREVENIRLO:

Correr revestidor para proteger este tipo de formación; mantener propiedades del lodo dentro de sus especificaciones; utilizar lodos base aceite con salmueras concentradas.

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- Formaciones poco consolidadas, fracturadas, falladas o presurizadas: las altas velocidades de circulación aunada a un efecto de sensibilidad puede generar en ciertas formaciones presiones altas de tal forma que aumentan los esfuerzos en las paredes del hoyo originándose astillamiento.

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COMO PREVENIRLO:

No exceder las velocidades de tasas de limpieza y retorno de circulación; chequear constantemente el estado del hoyo; detener y circular si es necesario antes de perforar a través de zonas de fuerte potencial de pérdida; limitar velocidad de rotación al repasar estas zonas; restringir velocidades de viaje a través de formaciones fracturadas.

ACCIONES A TOMAR:

Martillarla hacia abajo hasta separar la posible obstrucción y al liberar BHA subir para limpiar el hoyo.

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- Recortes depositados: un mal diseño del fluido de perforación se ve reflejado en las características reológicas y tixotrópicas del mismo y una mala capacidad de arrastre genera limpiezas deficientes en el pozo perforado.

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COMO PREVENIRLO:

Mantener el hoyo limpio a través de una buena hidráulica; incrementar densidad del lodo al aparecer los problemas; Mantener propiedades del lodo dentro de sus especificaciones.

ACCIONES A TOMAR:

Martillar hacia abajo hasta separar la posible obstrucción y al liberar BHA subir para limpiar hoyo.

Problemas del Hoyo

- Partes caídas dentro del pozo: partes de equipos o herramientas, desde el piso del taladro pueden atascar la tubería si se este sacando la misma, generalmente ocurre dentro del espacio anular entre revestidor y tubería y no en hoyo abierto

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COMO PREVENIRLO:

Inspeccionar todos los equipos que se van a introducir al hoyo para evitar fallas en conexiones, mechas, cuñas y otros accesorios; mantener el hoyo tapado cuando se este cambiando la mecha para evitar cualquier caída de equipos al pozo.

ACCIONES A TOMAR:

Al pegarse la tubería, trabajar y martillarla hacia abajo hasta separar la posible obstrucción, incrementando la fuerza gradualmente.

Problemas del Hoyo

- Ojo de llave (key seat): Se observa en hoyos donde existan cambios bruscos y severos de dirección (patas de perro), en secciones relativamente cortas del hoyo, o puede ser causado por la rotación de tubería de perforación contra las paredes del hoyo en un mismo punto.

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COMO PREVENIRLO:

Minimizar las patas de perro, no excediendo a las especificaciones de fabricación de ángulos dados en el programa de perforación.

ACCIONES A TOMAR:

Rotar y reciprocar la tubería gradualmente y con mínima tensión si se trata de perforación con Top-Drive; si se pega la tubería, rotar y activar el martillo hacia abajo con sumo cuidado; en formaciones de calcáreas, bombear HCl.

Problemas del Hoyo

- Hoyo estrecho: Se produce por desgaste excesivo de la mecha en el hoyo (arenas abrasivas). Al bajar con una mecha nueva, esta se queda atascada en el hoyo de menor diámetro.

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COMO PREVENIRLO:

Mantener el diámetro: mechas, estabilizadores y otras herramientas que se bajen al pozo; si la mecha anterior sale reducida en su diámetro, realizar el viaje con la próxima mecha con mucho cuidado hasta llegar al punto de reducción del hoyo y comenzar a ampliarlo; tener precaución al correr mechas PDC, de diamante natural o toma núcleos, luego de haber corrido una mecha tricónica, ya que la rigidez de las mismas puede provocar un atascamiento.

ACCIONES A TOMAR:

Si se pega la tubería, debe actuarse el martillo hacia arriba con la máxima fuerza hasta liberar la mecha, no aplicar torque.

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- Ensamblaje de fondo ( BHA ) rígido o empaquetado: puede pegarse al bajarlo en un hoyo que fue perforado con sarta flexible, sobre todo en zonas con alta desviación, al sacar tubería, el BHA está en tensión y menos flexible que antes y se hace imposible sacar la tubería

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COMO PREVENIRLO:

Mantener ángulos de la perforación, no excediendo lo programado; realizar viajes de tubería lentamente después de haber corrido una tubería flexiblemente; se puede preparar un ampliador después de cambiar el BHA, teniendo cuidado de mantener el rumbo y dirección del pozo, ya que se puede ocasionar un Side Track del hoyo original.

ACCIONES A TOMAR:

Si se pega la tubería, utilizar martillo con máximo impacto en dirección opuesta al viaje; Si se está sacando tubería, el martillo debe accionarse hacia abajo y viceversa.

Problemas del Hoyo

- Cemento fresco: si se baja el BHA dentro de un cemento fresco que todavía no ha fraguado completamente. El cemento tiene una reología tan alta que el BHA puede forzarse dentro de el, pero no se puede sacar.

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COMO PREVENIRLO:

Se debe conocer el tope de cemento luego de terminar el proceso de cementación; chequear los tiempos de fraguado del cemento; Si se consigue cemento al bajar la tubería, perforarlo con bajo peso y alta tasa de circulación; chequear en zaranda, las condiciones del cemento que sale.

ACCIONES A TOMAR:

Si se pega la tubería, hay que actuar rápidamente antes de que el cemento endurezca; martillar y trabajar la tubería hacia arriba con la máxima fuerza.

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- Revestidor colapsado: Ocurre cuando la fuerza ejercida por la formación excede la resistencia al colapso del revestidor.

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COMO PREVENIRLO:

Realizar un buen diseño de revestidores; realizar buenos trabajos de cementación; revisar el diseño según los requerimientos.

ACCIONES A TOMAR:

Si se pega la tubería, utilizar equipos y procedimientos especiales para solucionar a tiempo dicho problema: cortar revestidor, abandonar el pozo, etc.

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- Presión diferencial: es causada por fuerzas de presión diferencial de una columna de lodo sobrebalanceada que actúa sobre una sarta de perforación contra un revoque grueso depositado en una formación permeable.

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La fuerza requerida para halar la tubería en este caso viene dada por:

Donde; F = fuerza de tensión para halar la tubería A = Área de contacto entre tubería y revoque u = coeficiente de fricción entre portamecha y revoque Ph = presión hidrostática del lodo Pr = presión de poros de la formación

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COMO PREVENIRLO:

Diseño de sartas adecuadas (evitando en lo posible portamechas de configuración circular de gran diámetro y en secciones largas); propiedades de lodo adecuadas (baja densidad, bajo contenido de sólidos y coeficiente de fricción del revoque bajo).

ACCIONES A TOMAR:

Reducir la presión diferencial (reduciendo la densidad del lodo); colocar píldora o bache de aceite alrededor de la sección pegada (presión capilar del aceite sobre el revoque, aumente, comprimiéndolo y reduciendo el ángulo de contacto).

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PÉRDIDAS DE CIRCULACIÓN

Es la perdida de lodo hacia la formación y se puede presentar de distintas maneras; por invasión (formaciones cavernosas, fisuradas o poco consolidadas) o por fracturamiento hidráulico (por presiones inducidas).

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CONSECUENCIAS DE LAS PÉRDIDAS DE CIRCULACIÓN

• Disminución de la presión hidrostática del lodo.

• Atascamiento de la tubería.

• Daño a la formación.

• Altos costos en la operación de perforación.

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CLASIFICACIÓN DE LAS PÉRDIDAS DE CIRCULACIÓN

• Moderadas (1 – 10 bph)

• Parcial (10 – 15 bph)

• Severa (> 15 bph)

• Total (no se obtienen retornos)

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COMO RECONOCERLAS

• Perforando: Disminución de volumen en los tanques; caudal de flujo; presión de bomba; el hoyo no mantiene nivel estático al parar las bombas; aumento en el peso de la sarta.

• Formaciones permeables poco profundas: descenso en el nivel de fluido.

• Fracturas naturales(profundidad media a baja): No se detecta disminución del peso de la sarta; el hoyo no puede ser llenado en condiciones estáticas.

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• Cavernas y cavidades de disolución: pérdidas repentinas y completas.

• Fracturas inducidas: van gradualmente de lentas, moderadas a completas; generalmente ocurren durante las conexiones o maniobras por velocidad excesiva de la sarta; si ocurren posterior al control de una arremetida.

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COMO LOCALIZAR PÉRDIDAS DE CIRCULACIÓN

• Registro trazador: se corre un registro GR a través de la tubería de perforación. Luego bombear píldora de lodo con material radiactivo a la tubería y se repite el perfil. Donde la sonda encuentra una alta radiactividad indica el punto de perdida. Se puede también bombear hacia abajo del anular una pequeña cantidad de Yodo radiactivo. Se introduce la sonda en la tubería de perforación, después del trazador mientras se esta bobeando. El punto de perdida ha sido alcanzado cuando se pierda el contacto radiactivo.

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• Registro Indicador de Producción: La tasa de flujo es indicada de acuerdo a la velocidad de un rotor variable en el instrumento.

• Registro de temperatura: La zona de perdida se detecta al haber un cambio en la temperatura. En ese punto la temperatura será menor.

• Registro de presión: La zona de perdida se detecta al haber un cambio drástico en la presión de formación. En ese punto la presión será menor

• Registro Acústico: La zona de perdida se detecta al haber un cambio en el Tiempo de Transito, indicando la presencia de formaciones permeables o fracturas.

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COMO PREVENIRLO:

Conocer los gradientes de operación; controlar densidad del lodo; mantener propiedades reológicas (fuerza de gel y punto cedente); utilizar caudales de bombeo óptimos; calculas valores máximos de velocidad de operaciones; durante los viajes romper geles lentamente; realizar pruebas de integridad de la formación; seleccionar los puntos de asentamiento del revestidor en formaciones fuertes y profundas.

ACCIONES A TOMAR:

Dependen de la severidad de las pérdidas, pero generalmente se trata el lodo con material de pérdida de circulación; se realiza inyección forzada de una píldora con material anti perdida granular de 0.5 pulg, con escamas y fibras; o se aplica una inyección forzada de DOBC, o sea diesel, oil, bentonita y cemento.

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CONTAMINACIÓN

Una contaminación es cualquier tipo de material (sólido, líquido o gas) que tiene un efecto perjudicial sobre las características físicas o químicas de un fluidos de perforación. Lo que en un fluido constituye un contaminante en otro no será necesariamente así.

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• Sólidos no reactivos de baja gravedad específica: estos sólidos generalmente provienen de la formación no contribuyen a la fase gelatinizante, tiene características abrasivas y son contaminantes comunes en los fluidos de perforación.

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• Gases ácidos: estos gases provienen de la formación y son el dióxido de carbono (CO2) y sulfuro de hidrogeno (H2S) y el control de esta contaminación se hace agregando álcalis como soda caustica, cal u óxido de zinc en el caso de H2S.

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OTROS CONTAMINANTES DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN

Otras sustancias contaminantes comunes de los lodos de perforación lo constituyen:

• Cemento• Cal• Yeso• Sal

Contaminantes que serán tratados con más detalle en el próximo tema.

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Contaminantes de los Lodos de Perforación

Los tratamientos para remover los contaminantes son posibles en algunos casos e imposibles en otros. El objetivo de todo tratamiento es contrarrestar el contaminante y su efecto en el lodo, el tratamiento tiene ventajas siempre y cuando no sea excesivo y no afecte adversamente las propiedades del fluido de perforación .

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CONTAMINACIÓN CON CEMENTO

La contaminación con cemento se produce normalmente por errores operacionales, cuando se perfora tapones de cemento después de bajar un tipo de revestimiento, cuando se hace un side track o cuando se colocan tapones en formaciones complicadas; los sistemas agua-bentonita floculan severamente cuando el cemento esta flojo, una vez fraguado es poco soluble y causa una contaminación mínima.

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CARACTERISTICAS DE UN LODO CONTAMINADO CON CEMENTO

• pH alto debido al incremento del ión OH.

• Alta pérdida de agua.

• Alto contenido de calcio en el filtrado.

• Gran incremento de en la caída de presión en la mecha.

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• Revoque grueso y esponjoso.

• Alta viscosidad de embudo.

• Alta resistencia de gel.

• Alto punto cedente.

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TRATAMIENTO PARA UN LODO CONTAMINADO CON CEMENTO

• Controlar el pH; se recomienda tratar el lodo con 0,5 a 0,75 lbs/bbl de bicarbonato de sodio para precipitar el calcio como CaCO3.

Ca(OH)2 + NaCO3 → CaCO3↓ + NaOH + H2O

• También es recomendable utilizar adelgazantes para controlar las propiedades reológicas o bien la dilución con agua es efectiva.

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CONTAMINACIÓN CON YESO

La severidad de esta contaminación depende de la cantidad de formación atravesada, otra forma de contaminar el lodo con yeso es excederse en la adición de sulfato de calcio para obtener del lodo propiedades especiales.

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CARACTERÍSTICAS DE UN LODO CONTAMINADO CON YESO

• Aumento de las viscosidades.

• Disminución del pH.

• Altas pérdidas de agua.

• Aumento del ión calcio.

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TRATAMIENTO PARA UN LODO CONTAMINADO CON YESO

• Se utiliza soda ash que presenta un pH = 11.6, se requiere aproximadamente 0.093 lbs/bbl para precipitar 100 ppm de ión calcio. Debe tenerse cuidado de no sobretratar cuando se llegue a estar entre 100 y 150 ppm se debe suspender el tratamiento.

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CONTAMINACIÓN CON SAL

La contaminación con sal se puede producir al perforar domos salinos o por influjos de agua salada, otra forma es al sobre tratar lodos con carbonatos o bicarbonato de sodio, al mezclar arcillas sódicas o si la barita ha sido contaminada con carbonatos o de una reacción química entre el CO2 con iones OH.

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CARACTERÍSTICAS DE UN LODO CONTAMINADO CON SAL

• Aumento del ión cloruro.

• Disminución del pH.

• Aumento del volumen de filtrado.

• Aumento de la viscosidad y la resistencia de gel.

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TRATAMIENTO PARA UN LODO CONTAMINADO CON SAL

Esta contaminación no puede ser tratada químicamente puesto que no hay producto que elimine la sal del lodo, ni ninguna forma económica para precipitarla, sin embargo se puede minimizar el efecto de la sal con su dilución con agua dulce; si la concentración de sal es muy alta se cambia el lodo a salado.

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CONTAMINACIÓN CON CAL

La contaminación con cal al reaccionar CO2 con los iones OH y al igual que la sal, al mezclar arcillas sódicas o si la barita ha sido contaminada con carbonatos o al sobretratar lodos con bicarbonato de sodio o carbonatos.

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CARACTERÍSTICAS DE UN LODO CONTAMINADO CON CAL

• Altas viscosidades y elevadas fuerzas de gel.

• Aumento del pH.

• Aumento del volumen de filtrado.

• No hay presencia de calcio en el filtrado.

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TRATAMIENTO PARA UN LODO CONTAMINADO CON CAL

Esta contaminación no puede ser tratada químicamente se recomienda pretratar con bióxido de carbono para precipitar el calcio y el tratamiento debe ser suspendido cuando el exceso de cal sea igual a la concentración de bicarbonato de sodio y también es recomendable utilizar adelgazantes para controlar las propiedades reológicas del lodo.

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