Laboratorio de Lodos y Cementos Tipos de Lodos de Perforación.

of 41 /41
Laboratorio de Lodos y Cementos Tipos de Lodos de Perforación

Embed Size (px)

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

  • Diapositiva 1
  • Laboratorio de Lodos y Cementos Tipos de Lodos de Perforacin
  • Diapositiva 2
  • Tipos de Fluidos de Perforacin Para un buen diseo del lodo de perforacin, se deben considerar los siguientes factores:. Seleccin adecuada del fluido.. Mantenimiento adecuado ( propiedades ). Planificacin: Tipos de formacin, equipos de superficie, disponibilidad de aditivos, etc. Base Agua Base Aceite Aireados
  • Diapositiva 3
  • Fluidos Base Agua La fase continua es el agua y es el medio de suspensin de los solidos Existen varios tipos: Lodo de Agua Fresca - no Inhibido Fase acuosa con sal a bajas concentraciones y Arcilla Sdica. Son simples, baratos. aditivos viscosificantes, dispersantes, Soda Custica y Barita. Diseados para perforar zonas arcillosas hasta 220 F. Muy sensibles a contaminaciones Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 4
  • 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 remocin de slidos Lodo de Agua Fresca -no Inhibido Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 5
  • 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 Lpg No requiere de control de filtrado Propiedades reolgicas no controladas Continua dilucin para prevenir floculacin Se deben controlar los slidos para un efectivo mantenimiento Requieren de continua dilucin Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 6
  • Lodos de Agua-Bentonita Es un lodo de inicio de la perforacin, constituido por agua y Bentonita recomendado para ser usado hasta 4000 Caractersticas: Buena capacidad de acarreo Viscosidad controlada y control de filtrado Buena limpieza del hoyo Bastante econmico. Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 7
  • Lodos con Taninos - Soda Custica Es un lodo base agua con Soda Custica 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 Mxima temperatura de uso: 180F Bajo costo y simple mantenimiento Muy susceptible a contaminaciones Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 8
  • Lodos de base agua Inhibidos Su fase acuosa permite evitar la hidratacin y desintegracin de Arcillas y Lutitas hidratables mediante la adicin de Calcio Calcio (Cal, Yeso y CaCl 2 ) Arcillas Sdicas Mecanismo : Plaquetas de Arcilla Liberacin de agua Reduccin del tamao partcula Reduccin viscosidad Lodo con mayor cantidad de slidos y propiedades reolgicas mnimas Arcillas Clcicas Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 9
  • Lodos tratados con Cal Utilizan la Cal ( Ca (OH) 2 ) como fuente de Calcio soluble en el filtrado. Composicin: Soda Custica Dispersante Orgnico Cal Controlador de filtrado Arcillas comerciales * Pueden emplearse en pozos cuya temperatura no sea mayor de 250 F * Soportan contaminacin con sal hasta 60000 ppm Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 10
  • Lodos tratados con Yeso Utilizan el Sulfato de Calcio como electrolito para la inhibicin de Arcillas y Lutitas hidratables. Caractersticas: Ph entre 9.5 y 10.5 Concentracin de Calcio en el filtrado de 600 a 1200 ppm Tienden a flocularse por altas temperaturas Resistentes a la solidificacin por temperatura Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 11
  • Lodos tratados con Lignosulfonato Se adhieren sobre la partcula de Arcilla por atraccin de valencia, reduciendo la fuerza de atraccin entre las mismas y as reducir la viscosidad y la fuerza gel Ventajas de su aplicacin: Mejora las tasas de penetracin Menor dao a la formacin Resistentes a contaminacin qumica Fcil mantenimiento Control de propiedades reolgicas Estabilidad del hoyo Compatible con diversos aditivos Controlador de filtrado Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 12
  • Lodos en agua salada Son aquellos que tienen una concentracin de sal por encima de 10.000 ppm hasta 315.000 ppm La sal aumenta el poder de inhibir la hidratacin de Arcillas Se deben utilizar para: Perforar zonas con agua salada y Domos de sal Evitar la hidratacin de Arcillas y Lutitas hidratables Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 13
  • El uso de este tipo de lodo puede prevenir problemas originados por: Lodos de Bajo Coloide Son lodos de base agua con Polmeros 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 Contaminacin con CO2 Permite obtener grandes beneficios como son: Incremento de la tasa de penetracin Mejora la limpieza del hoyo Mejora la estabilidad del hoyo Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 14
  • Lodos Base Aceite Emulsion: Dispersin de partculas finas de un liquido en otro liquido Lodo Inverso Agua ( fase dispersa)Aceite ( fase continua ) No se disuelve en el aceite pero permanece suspendida en forma de gotas pequeas EMULSION ESTABLE EMULSIFICANTE Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 15
  • Son resistentes a altas temperaturas, no son afectados por formaciones solubles. Lodos Base Aceite Bajas perdidas de fluido Prevenir atascamiento diferencial Reduccin de torques en pozos direccionales Controlar y prevenir la hidratacin de Arcillas y Lutitas Toma de ncleos Perforacin en ambientes corrosivos Perforacin de formaciones de baja presin Ventajas Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 16
  • Lodo Base Aceite Componentes: Aceite ( Gas-oil) Agua Emulsificantes Controlador de Filtrado Arcillas Organoflicas Humectantes Espaciadores Cloruro de Calcio Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 17
  • Justificacin para la utilizacin de Fluidos Base Aceite: El uso de los fluidos base aceite se justifica principalmente para perforar: - Formaciones lutticas sensibles al agua (formaciones reactivas) - Hoyos profundos con altas temperaturas - Zona productora de gases cidos (H2S/CO2) - Zonas de bajo gradiente - Domos de sal - Pozos direccionales
  • Diapositiva 18
  • Tipos de Fluidos de Perforacin 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
  • Diapositiva 19
  • Convencionales: -Base Aceite Mineral Este sistema no contiene agua, sino que se formula completamente con aceite mineral. En presencia de agua de formacin, estos fluidos originan una emulsin que evita el contacto del agua con las formaciones reactivas. Debido a la falta de reaccin entre el fluido y la formacin se puede permitir la incorporacin de grandes cantidades de slidos 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 perforacin. Adems ofrecen una proteccin excepcional a la corrosin por su naturaleza no conductiva. Todos los productos que se utilizan para la formulacin de este tipo de fluido son de gran estabilidad trmica, razn por la cual no se degradan y por lo tanto no producen materiales corrosivos. Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 20
  • Convencionales: -Base Aceite Sinttico: La aplicacin de los fluidos base aceite sinttico fue implementada en los aos 90 como reemplazo de los sistemas tradicionales base diesel y base aceite mineral, con la intensin de reducir el impacto sobre el medio ambiente en reas sensibles, tanto en tierra como costa afuera. Para seleccionar un fluido base sinttica se deben considerar los siguientes aspectos: - Aceptabilidad ambiental. - Regulaciones ambientales aplicables. - Requerimientos operacionales. - Costos asociados. - Manejo de desechos.
  • Diapositiva 21
  • Tipos de Fluidos de Perforacin Especiales: -Conductivo Los fluidos base aceite no conducen la corriente elctrica y por consiguiente no permiten desarrollar un potencial espontneo. No obstante, el control de profundidad y la evaluacin de la formacin se puede hacer usando registros que no dependan de la presencia de los fluidos conductores en el pozo. Hoy da 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 orgnica lquida (mezcla de glicoles con baja solubilidad al agua) que permiten aumentar la conductividad de la fase continua. Sin embargo, a este tipo de emulsin no es posible determinarle la estabilidad elctrica debido a la naturaleza conductiva del mismo; en este caso la estabilidad puede ser monitoreada con pruebas de alta presin y alta temperatura y por la presencia de trazas de agua en el filtrado. El sistema conductivo ofrece la mejor calidad de informacin en un rango de temperatura entre 170 y 300 F. La calidad y resolucin de las imgenes obtenidas con el fluido base aceite conductiva son comparables con las obtenidas usando un fluido base agua. Este sistema permite obtener informacin de formaciones resistivas del orden de 2 ohm-m.
  • Diapositiva 22
  • Tipos de Fluidos de Perforacin Especiales: -Con polimeros y un emulsificante Actualmente los fluidos 100 % aceites se vienen utilizando como sistemas Drill-in para perforar zonas productoras. Uno de estos sistemas se formula con polmeros y sin emulsificante y su aplicacin a dado resultados satisfactorios, sobre todo en el campo "Casma Anaco" ubicado en el oriente del pas. Este sistema est formulado de la siguiente manera:
  • Diapositiva 23
  • Problemas de campo -Anlisis y Soluciones * Degradacin de componentes qumicos (aditivos). Degradacin bacteriana. Degradacin Trmica. Degradacin por Oxidacin ( Oxigeno ). Degradacin bacteriana. Degradacin Trmica. Degradacin por Oxidacin ( Oxigeno ) * Contaminacin de fluidos de perforacin. Con Cemento. Lodo cortado por gas. Con agua salada o sal. Con Calcio. Gelatinizacin por alta temperatura. Con Anhidrita y Yeso. Con solidos. Con Cemento. Lodo cortado por gas. Con agua salada o sal. Con Calcio. Gelatinizacin por alta temperatura. Con Anhidrita y Yeso. Con solidos Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 24
  • Contaminaciones Cemento: Cemento: Producto de las Cementaciones de los Revestidores. Es controlable y puede prevenirse con antelacin. Sntomas:. 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: Aadir compuestos qumicos 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. Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 25
  • Lodo cortado por gas Se produce cuando se perfora una zona de gas muy porosa a altas tasas de penetracin. El gas al expandirse produce cambios en la Densidad del lodo. Sntomas:. Aumento del volumen del lodo en los tanques. Presencia de burbujas en los tanques. Olor a gas en lineas de flujo. Disminucin de la densidad del fluido Tratamiento:. Detener la circulacin y circular el pozo (columna estabilizada). Aplicar tratamiento qumico para mantener reologa. Reanudar lentamente circulacin y continuar perforando. Detener la circulacin y circular el pozo (columna estabilizada). Aplicar tratamiento qumico para mantener reologa. Reanudar lentamente circulacin y continuar perforando Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 26
  • Agua salada: (Perforacin de una arena de agua salada ) Problemas que puede causar en el lodo Aumento del volumen de fluido en el sistema Disminucin de pH Incremento de las propiedades reolgicas Aumento de la perdida de filtrado Aumento de los Cloruros Disminucin de la Alcalinidad del lodo Tratamiento Incrementar la densidad del lodo Aadir controlador de filtrado Aadir Soda Custica para subir pH Agregar dispersante Diluir si es necesario Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 27
  • CO 2 y H 2 S Forman soluciones cidas en el agua. Floculan las Arcillas y producen alta corrosin Forman soluciones cidas en el agua. Floculan las Arcillas y producen alta corrosin H S 2 2 Incoloro Mas pesado que el aire Olor a huevo podrido Soluble en agua Irritante y altamente txico Sntomas: Aumento del volumen de los tanques Disminucin de la densidad del lodo Disminucin de la eficiencia volumtrica de las bombas Fuerte olor a gas Aumento del volumen de los tanques Disminucin de la densidad del lodo Disminucin de la eficiencia volumtrica de las bombas Fuerte olor a gas 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 Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 28
  • Anhidrita y Yeso Anhidrita es Sulfato de Calcio y el Yeso es Sulfato de Calcio con agua Sntomas Disminucin de pH Disminucin del Mf Disminucin del Pf Aumento del In Calcio en el filtrado Alta viscosidad Alta perdida de filtrado Tratamiento: Agregar Soda Ash ( 0.093 Lbs/bl para precipitar 100 ppm de Calcio) CaSO 4 + Na 2 CO 3 ------------- CaCO 3 + Na 2 SO 4 Anhidrita Soda Ash Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 29
  • Carbonatos y Bicarbonatos Se pueden originar: Al reaccionar el Dioxido de Carbono ( CO 2 ) con los iones Oxidrilo (OH) Sobretratamiento del lodo con Carbonato y/o Bicarbonato de Sodio Al mezclar Arcillas Sdicas 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 CarbonatosBicarbonatos Bajo Pf y alto Mf Alto Filtrado Altos geles No hay presencia de Calcio en el filtrado Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 30
  • Los problemas asociados con Carbonatos y Bicarbonatos se pueden diagnosticar con un anlisis de Alcalinidad del filtrado Pf y Mf Pf : Fenoltaleina Mf : Anaranjado de Metilo (indicadores) H 2 SO 4 como solucin tituladora Pf: cc de H 2 SO 4 (N/50), requeridos por cc de filtrado para llevar el pH del lodo a 8.3 Mf: cc de H 2 SO 4 (N/50), requeridos por cc de filtrado para llevar el pH del lodo a 4.3 Lodo + Fenoltaleina --------- color rosado ( Iones OH - y CO 3 ) al titular con H 2 SO 4 y obtener el color original del filtrado Bicarbonatos Tipos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 31
  • en este momento el pH del filtrado es 8.3. Pf = cc de H 2 SO 4 utilizados Luego se agrega Anaranjado de Metilo a la misma muestra obteniendose un color naranja que indica la presencia de iones CO 3 y HCO 3, se titula con H 2 SO 4 y cambia a color rosado salmn pH = 4.3 Mf : Cantidad de H 2 SO 4 utilizados + cc de H 2 SO 4 para obtener el Pf La cantidad de Acido Sulfrico 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 Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 32
  • Tipos de Lodos de Perforacin Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 33
  • Clculos Bsicos para Fluidos de Perforacin Volumen de lodo en el sistema: Volumen tanques + volumen hoyo Rectangular Cilndrico L x A x P (pies) Vol (bls) = L A P P D D x 3.1416 x P (pies) 5.615 pie / bl 4 x 3 3 Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 34
  • Volumen del hoyo: Se considera que el dimetro del hoyo es igual al dimetro de la mecha Vol. hoyo (Bls) = Diametro 2 (pulg) x Longitud (pies) x 0.000972 Tubera de Perforacin Hoyo perforado L D Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 35
  • Capacidad y desplazamiento de la tubera de perforacin Vol. total del hoyo = ( Vol. hoyo abierto ) + ( Vol. del revestidor ) ( sin tubera ) Vol. total del hoyo = ( Vol. hoyo ) + ( Vol. revest ) - (Desp. tub. perforacin ) abierto ( con tuberia ) Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 36
  • Dint. D ext. Vol. Desplaz. = ( Dext ) - ( Dint. ) x long ( pies ) x 0.000972 22 ] Volumen de desplazamiento de la tubera: Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 37
  • Volumen Anular: Es el volumen que se encuentra entre la tubera de perforacin 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 0.000972 22 Va Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 38
  • Caudal de la Bomba: Se obtiene mediante el dimetro de la camisa y la longitud de la embolada, convirtiendolo en barriles por embolada y multiplicandolo por las emboladas por minuto. Q = ( D pistn x long. pistn x 0.003238 ) x (emboladas por minuto) 2 Q : Bls/min o Galones/min Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 39
  • Tiempo de Circulacin : Fondo arriba: Tfa = Volumen anular (bls) Caudal bomba (bls/min) Tiempo de circulacin: Tc = Vol. hoyo - Desp. tubera Caudal de la bomba Circulacin completa: Volumen total lodo,(bls) Caudal bomba, (bls/min) Tcc = Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 40
  • Velocidad Anular: Se expresa en pies /min y se determina con el Caudal de la bomba y el volumen anular V anular = (Bls/min) 1029 (D hoyo ) - (D tub ) 22 Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin
  • Diapositiva 41
  • Velocidad Critica: Es la velocidad anular a la cual el modelo de flujo cambia de Laminar a Turbulento Vc (dentro tub.) = 1.08 VP + 1.08 VP + 12.34 d Pc Pl 22 Pl d 1.08 VP + 1.08 VP + 9.26 (dh-dt) Pc Pl 22 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, pulgadas dt : Diametro externo,pulgadas Clculos Bsicos de Fluidos de Perforacin