Laboratorio de Lodos y Cementos Tipos de Lodos de Perforación.

Laboratorio de Lodos y Cementos

Tipos de Lodos de Perforación

Tipos de Fluidos de Perforación

Para un buen diseño del lodo de perforación, se deben considerar los siguientes factores:

. Selección adecuada del fluido.

. Mantenimiento adecuado ( propiedades )

. Planificación: Tipos de formación, equipos de superficie,

disponibilidad de aditivos, etc.

Base Agua

Base AceiteBase Aceite

AireadosAireados

Fluidos Base Agua

La fase continua es el agua y es el medio de suspensión de los solidos

Existen varios tipos:

Lodo de Agua Fresca - no Inhibido

Fase acuosa con sal a bajas concentraciones y Arcilla Sódica.

Son simples, baratos. aditivos viscosificantes, dispersantes,

Soda Cáustica y Barita.

Diseñados para perforar zonas arcillosas hasta 220 °F.

Muy sensibles a contaminaciones


Este sistema esta conformado de la forma siguiente:

• Agua Fresca• Nativos.• Agua - Bentonita• Con Taninos• Fosfatos

Lodos de Agua Fresca

. Formaciones duras

. Agua dulce o salada

. Altas velocidades anulares para remoción de sólidos

Lodo de Agua Fresca -no Inhibido


Se forman al mezclar agua con Arcillas y Lutitas de las formaciones superficiales.

Lodos Nativos

Son utilizados para perforar zonas superficiales (hasta 1500)

Densidades hasta de 10.0 LpgNo requiere de control de filtrado

Propiedades reológicas no controladas

Continua dilución para prevenir floculación

Se deben controlar los sólidos para un efectivo mantenimiento

Requieren de continua dilución


Lodos de Agua-Bentonita

Es un lodo de inicio de la perforación, constituido por agua y Bentonita recomendado para ser usado hasta 4000´

Características:

• Buena capacidad de acarreo

• Viscosidad controlada y control de filtrado

• Buena limpieza del hoyo

• Bastante económico.


Lodos con Taninos - Soda Cáustica

Es un lodo base agua con Soda Cáustica y Taninos como adelgazantes, puede ser de alto como de bajo Ph. No se utilizan con frecuencia, son afectados por la temperatura

Lodos de Fosfatos

Es un lodo tratado con adelgazantes ( SAAP ),

• Utilizado en formaciones con poca sal o Anhidrita• Máxima temperatura de uso: 180°F• Bajo costo y simple mantenimiento• Muy susceptible a contaminaciones


Lodos de base agua InhibidosSu fase acuosa permite evitar la hidratación y desintegración deArcillas y Lutitas hidratables mediante la adición de Calcio

Calcio (Cal, Yeso y CaCl2 )

Arcillas Sódicas

Mecanismo :

Plaquetas de ArcillaLiberación

de aguaReducción del

tamaño partícula

Reducciónviscosidad

Lodo con mayor cantidad de sólidos

y propiedades reológicas mínimas

Arcillas Cálcicas


Lodos tratados con CalLodos tratados con Cal

Utilizan la Cal ( Ca (OH)2 ) como fuente de Calcio soluble en el filtrado.

Composición:

• Soda Cáustica

• Dispersante Orgánico

• Cal

• Controlador de filtrado

• Arcillas comerciales

* Pueden emplearse en pozos cuya temperatura no sea mayor de 250 °F

* Soportan contaminación con sal hasta 60000 ppm


Lodos tratados con YesoLodos tratados con Yeso

Utilizan el Sulfato de Calcio como electrolito para la inhibición de Arcillas y Lutitas hidratables.

Características:

• Ph entre 9.5 y 10.5

• Concentración de Calcio en el filtrado de 600 a 1200 ppm

• Tienden a flocularse por altas temperaturas

• Resistentes a la solidificación por temperatura


Lodos tratados con LignosulfonatoLodos tratados con Lignosulfonato

Se adhieren sobre la partícula de Arcilla por atracción de valencia, reduciendo la fuerza de atracción entre las mismas y así reducir la viscosidad y la fuerza gel

Ventajas de su aplicación:

• Mejora las tasas de penetración• Menor daño a la formación• Resistentes a contaminación química• Fácil mantenimiento

• Control de propiedades reológicas• Estabilidad del hoyo• Compatible con diversos aditivos• Controlador de filtrado


Lodos en agua saladaLodos en agua salada

Son aquellos que tienen una concentración de sal por encima de 10.000 ppm hasta 315.000 ppm

La sal aumenta el poder de inhibir la hidratación de Arcillas

Se deben utilizar para:

• Perforar zonas con agua salada y Domos de sal

• Evitar la hidratación de Arcillas y Lutitas hidratables


El uso de este tipo de lodo puede prevenir problemas originados por:

Lodos de Bajo ColoideLodos de Bajo Coloide

Son lodos de base agua con Polímeros como agentes viscosificantes y con bajo contenido de Bentonita o compuesto coloidal

• Presencia de formaciones solubles de Calcio• Intercalaciones de sal• Flujo de agua salada• Contaminación con CO2

Permite obtener grandes beneficios como son:

• Incremento de la tasa de penetración• Mejora la limpieza del hoyo• Mejora la estabilidad del hoyo


Lodos Base Aceite

Emulsion: Dispersión de partículas finas de un liquido en otro liquido

Lodo Inverso

Agua ( fase dispersa) Aceite ( fase continua )

No se disuelve en el aceitepero permanece suspendidaen forma de gotas pequeñas EMULSION ESTABLE

EMULSIFICANTE


Son resistentes a altas temperaturas, no son afectados por formaciones solubles.

Lodos Base Aceite

Bajas perdidas de fluido

Prevenir atascamiento diferencial

Reducción de torques en pozos direccionales

Controlar y prevenir la hidratación de Arcillas y Lutitas

Toma de núcleosPerforación en

ambientes corrosivos

Perforación de formaciones de baja presión

Ventajas


Lodo Base AceiteComponentes:

• Aceite ( Gas-oil)• Agua• Emulsificantes• Controlador de Filtrado• Arcillas Organofílicas• Humectantes• Espaciadores• Cloruro de Calcio



Justificación para la utilización de Fluidos Base Aceite:

El uso de los fluidos base aceite se justifica principalmente para perforar:

- Formaciones lutíticas sensibles al agua (formaciones reactivas)- Hoyos profundos con altas temperaturas- Zona productora de gases ácidos (H2S/CO2)- Zonas de bajo gradiente- Domos de sal- Pozos direccionales


Los fluidos Base Aceite se pueden agrupar en los siguientes tipos:

Convencionales:- Base Aceite Mineral- Base Aceite Sintetico

Especiales:- Conductivo- Con polimeros y un emulsificante

Convencionales:- Base Aceite MineralEste sistema no contiene agua, sino que se formula completamente conaceite mineral. En presencia de agua de formación, estos fluidos originanuna emulsión que evita el contacto del agua con las formaciones reactivas.Debido a la falta de reacción entre el fluido y la formación se puede permitir la incorporación de grandes cantidades de sólidos sin afectar mayormente al sistema.

Estos sistemas se caracterizan por dar alta lubricidad lo que disminuye considerablemente los problemas de torque y arrastre que se obtienen al maniobrar las sartas de perforación. Además ofrecen una protección excepcional a la corrosión por su naturaleza no conductiva.

Todos los productos que se utilizan para la formulación de este tipo de fluido son de gran estabilidad térmica, razón por la cual no se degradan y por lo tanto no producen materiales corrosivos.



Convencionales:- Base Aceite Sintético:La aplicación de los fluidos base aceite sintético fue implementada en los años 90 como reemplazo de los sistemas tradicionales base diesel y base aceite mineral, con la intensión de reducir el impacto sobre el medio ambiente en áreas sensibles, tanto en tierra como costa afuera.Para seleccionar un fluido base sintética se deben considerar los siguientes aspectos:

- Aceptabilidad ambiental.- Regulaciones ambientales aplicables.- Requerimientos operacionales.- Costos asociados.- Manejo de desechos.


Especiales:- ConductivoLos fluidos base aceite no conducen la corriente eléctrica y por consiguiente no permiten desarrollar un potencial espontáneo. No obstante, el control de profundidad y la evaluación de la formación se puede hacer usando registros que no dependan de la presencia de los fluidos conductores en el pozo. Hoy día es posible usar herramientas de registros basadas en conductividad/ resistividad cuando se perfora con fluidos base aceite. Esto se logra agregando agentes ionicos capaces de disolverse en una fase orgánica líquida (mezcla de glicoles con baja solubilidad al agua) que permiten aumentar la conductividad de la fase continua. Sin embargo, a este tipo de emulsión no es posible determinarle la estabilidad eléctrica debido a la naturaleza conductiva del mismo; en este caso la estabilidad puede ser monitoreada con pruebas de alta presión y alta temperatura y por la presencia de trazas de agua en el filtrado.

El sistema conductivo ofrece la mejor calidad de información en un rango de temperatura entre 170 y 300 °F. La calidad y resolución de las imágenes obtenidas con el fluido base aceite conductiva son comparables con las obtenidas usando un fluido base agua. Este sistema permite obtener información de formaciones resistivas del orden de 2 ohm-m.


Especiales:- Con polimeros y un emulsificanteActualmente los fluidos 100 % aceites se vienen utilizando como sistemas Drill-in para perforar zonas productoras. Uno de estos sistemas se formula con polímeros y sin emulsificante y su aplicación a dado resultados satisfactorios, sobre todo en el campo "Casma Anaco" ubicado en el oriente del país.

Este sistema está formulado de la siguiente manera:

Problemas de campo -Análisis y Soluciones

* Degradación de componentes químicos (aditivos)* Degradación de componentes químicos (aditivos)

. Degradación bacteriana

. Degradación Térmica

. Degradación por Oxidación ( Oxigeno )

. Degradación bacteriana

. Degradación Térmica

. Degradación por Oxidación ( Oxigeno )

* Contaminación de fluidos de perforación* Contaminación de fluidos de perforación

. Con Cemento

. Lodo cortado por gas

. Con agua salada o sal

. Con Calcio

. Gelatinización por alta temperatura

. Con Anhidrita y Yeso

. Con solidos

. Con Cemento

. Lodo cortado por gas

. Con agua salada o sal

. Con Calcio

. Gelatinización por alta temperatura

. Con Anhidrita y Yeso

. Con solidos


ContaminacionesCemento: Producto de las Cementaciones de los Revestidores. Es controlable y puede prevenirse con antelación.

Síntomas: . Incremento del Ph . Aumento tanto de Punto Cedente como del Gel . Incremento de filtrado y presencia de Calcio en el lodo . Revoque grueso y esponjoso . Alta viscosidad de embudo

Tratamiento:

Añadir compuestos químicos que reaccionen con el Ion Calcio y

puedan removerlo como un precipitado insoluble.

Pre-tratamiento: con 0.5 a 0.75 lbs/bl de Bicarbonato de Sodio.


Lodo cortado por gas

Se produce cuando se perfora una zona de gas muy porosa a altas tasas de penetración. El gas al expandirse produce cambios en la Densidad del lodo.

Síntomas:

. Aumento del volumen del lodo en los tanques

. Presencia de burbujas en los tanques

. Olor a gas en lineas de flujo

. Disminución de la densidad del fluido

Tratamiento:

. Detener la circulación y circular el pozo (columna estabilizada)

. Aplicar tratamiento químico para mantener reología

. Reanudar lentamente circulación y continuar perforando


Agua salada: (Perforación de una arena de agua salada )

Problemas que puede causar en el lodoProblemas que puede causar en el lodo

• Aumento del volumen de fluido en el sistema• Disminución de pH• Incremento de las propiedades reológicas• Aumento de la perdida de filtrado• Aumento de los Cloruros• Disminución de la Alcalinidad del lodo

Tratamiento

• Incrementar la densidad del lodo• Añadir controlador de filtrado• Añadir Soda Cáustica para subir pH• Agregar dispersante• Diluir si es necesario


CO2 y H2S CO2 y H2S Forman soluciones ácidas en el agua. Floculan las Arcillasy producen alta corrosiónForman soluciones ácidas en el agua. Floculan las Arcillasy producen alta corrosión

H SH S 2 2

• Incoloro• Mas pesado que el aire• Olor a huevo podrido• Soluble en agua• Irritante y altamente tóxico

Síntomas:Síntomas:

• Aumento del volumen de los tanques• Disminución de la densidad del lodo• Disminución de la eficiencia volumétrica de las bombas• Fuerte olor a gas

• Aumento del volumen de los tanques• Disminución de la densidad del lodo• Disminución de la eficiencia volumétrica de las bombas• Fuerte olor a gas

Tratamiento:Tratamiento:• Desgasificar• Mantener baja resistencia de gel• Mantener densidad del lodo en tanque activo

• Desgasificar• Mantener baja resistencia de gel• Mantener densidad del lodo en tanque activo


Anhidrita y YesoAnhidrita es Sulfato de Calcio y el Yeso es Sulfato de Calcio con agua

Síntomas

• Disminución de pH• Disminución del Mf• Disminución del Pf• Aumento del Ión Calcio en el filtrado• Alta viscosidad• Alta perdida de filtrado

Tratamiento:

Agregar Soda Ash ( 0.093 Lbs/bl para precipitar 100 ppm de Calcio)

CaSO4 + Na2CO3 ------------- CaCO3 + Na2SO4

Anhidrita Soda Ash


Carbonatos y Bicarbonatos

Se pueden originar:• Al reaccionar el Dioxido de Carbono ( CO2 ) con los iones Oxidrilo (OH)

• Sobretratamiento del lodo con Carbonato y/o Bicarbonato de Sodio• Al mezclar Arcillas Sódicas• Al agregar Barita contaminada con Carbonatos

¿ Como identificarlos?

• Bajo pH, Pf y Mf• Alta perdida de filtrado• Altos Geles• No hay presencia de Calcio en el filtrado

Carbonatos Bicarbonatos• Bajo Pf y alto Mf• Alto Filtrado• Altos geles• No hay presencia de Calcio en el filtrado


Los problemas asociados con Carbonatos y Bicarbonatos se pueden diagnosticar con un análisis de Alcalinidad del filtrado Pf y Mf

Pf : Fenoltaleina

Mf : Anaranjado de Metilo

(indicadores)

H2SO4 como solución tituladora

Pf: cc de H2SO4 (N/50), requeridos por cc de filtrado para llevar el pH del lodo a 8.3

Mf: cc de H2SO4 (N/50), requeridos por cc de filtrado para llevar el pH del lodo a 4.3

Lodo + Fenoltaleina --------- color rosado ( Iones OH- y CO3 )

al titular con H2SO4 y obtener el color original del filtrado

Bicarbonatos


en este momento el pH del filtrado es 8.3.

Pf = cc de H2SO4 utilizados

Luego se agrega Anaranjado de Metilo a la misma muestra obteniendose un color naranja que indica la presencia de iones CO3 y HCO3, se titula con H2SO4 y cambia a color rosado salmón pH = 4.3

Mf : Cantidad de H2SO4 utilizados + cc de H2SO4 para obtener el Pf

La cantidad de Acido Sulfúrico utilizada para determinar el Pf, es la requerida para convertir los Carbonatos a Bicarbonatos; y la empleada para titular del Pf al Mf, es la necesaria para convertir los Bicarbonatos a Dioxido de Carbono y agua

Bicarbonatos


Tipos de Lodos de Perforación

Cálculos Básicos de Fluidos de Perforación

Cálculos Básicos para Fluidos de Perforación Volumen de lodo en el sistema:

Volumen tanques + volumen hoyo

Rectangular Cilíndrico

L x A x P (pies)Vol (bls) =

L

AP

P

D

Vol (bls) = D x 3.1416 x P (pies)

5.615 pie / bl 5.615 pie / bl4 x33


Volumen del hoyo:Se considera que el diámetro del hoyo es igual al diámetro de la mecha

Vol. hoyo (Bls) = Diametro2 (pulg) x Longitud (pies) x 0.000972

Tubería de Perforación

Hoyo perforadoL

D


Capacidad y desplazamiento de la tubería de perforación

Vol. total del hoyo = ( Vol. hoyo abierto ) + ( Vol. del revestidor )( sin tubería )

Vol. total del hoyo = ( Vol. hoyo ) + ( Vol. revest ) - (Desp. tub. perforación ) abierto( con tuberia ) [ ]


Dint.

D ext.

Vol. Desplaz. = ( Dext ) - ( Dint. ) x long ( pies ) x 0.0009722 2[ ]

Volumen de desplazamiento de la tubería:


Volumen Anular:Es el volumen que se encuentra entre la tubería de perforación y las paredes del hoyo y/o revestidor

Vol anular= vol. hoyo - Capac - Dezpl. c /tub tub. tub

Vol. anular= ( Dhoyo - Dtub ) x long x 0.0009722 2

Va


Caudal de la Bomba:

Se obtiene mediante el diámetro de la camisa y la longitud de laembolada , convirtiendolo en barriles por embolada y multiplicandolopor las emboladas por minuto.

Q = ( D pistón x long. pistón x 0.003238 ) x (emboladas por minuto)2

Q : Bls/min o Galones/min


Tiempo de Circulación:Fondo arriba:

Tfa =Volumen anular (bls)

Caudal bomba (bls/min)

Tiempo de circulación:

Tc =Vol. hoyo - Desp. tubería

Caudal de la bomba

Circulación completa:

Volumen total lodo,(bls)

Caudal bomba, (bls/min)Tcc =


Velocidad Anular:

Se expresa en pies /min y se determina con el Caudal de la bombay el volumen anular

V anular =(Bls/min)

1029

(D hoyo ) - (D tub )2 2


Velocidad Critica:Es la velocidad anular a la cual el modelo de flujo cambia de Laminara Turbulento

Vc (dentro tub.) =1.08 VP + 1.08 VP + 12.34 d Pc Pl

2 2

Pl d

1.08 VP + 1.08 VP + 9.26 (dh-dt) Pc Pl2 2

Pl (dh - dt)Vc (espacio anular) =

Donde: Vp : Viscosidad Plastica d : Diametro interno tuberia, pulgada Pc : Punto Cedente Pl : Densidad del lodo, lbs/gal

dh : Diametro hoyo, pulgadasdt : Diametro externo,pulgadas


Laboratorio de Lodos y Cementos Tipos de Lodos de Perforación.

Documents

Transcript of Laboratorio de Lodos y Cementos Tipos de Lodos de Perforación.