Lodo nativo

En 1916 LEWIS Y MC-MURRAY definieron al lodo nativo como: “Una mezcla de agua con algún material arcilloso que pueda permanecer en suspensión por tiempo considerable que tenga una densidad de 1.05 a 1.1 g cc y que además debe ser delgado como el agua para evitar efectos negativos en algunas formaciones. Decían que un buen lodo debía ser capaz de sellar arenas de formación, además de evitar su lavado y contrarrestar las presiones del gas”

Circulación

Es el movimiento del fluido de perforación desde el tanque de succión, pasando a través de la bomba, la tubería de perforación, la barrena, el espacio anularen el pozo, y luego regresando de nuevo al tanque de succión. El tiempo requerido suele ser llamado tiempo de circulación.

Tixotropía :

Tixotropía es la propiedad de algunos fluidos no newtonianos y pseudoplásticos que muestran un cambio dependiente del tiempo en su viscosidad; cuanto más se someta el fluido a esfuerzos de cizalla, más disminuye su viscosidad. Un fluido tixotrópico es un fluido que tarda un tiempo finito en alcanzar una viscosidad de equilibrio cuando hay un cambio instantáneo en el ritmo de cizalla. Sin embargo no existe una definición universal; el término a veces se aplica a los fluidos pseudoplásticos que no muestran una relación viscosidad/tiempo. Es importante tener en cuenta la diferencia entre un fluido tixotrópico y otro pseudoplástico. El primero muestra una disminución de la viscosidad a lo largo del tiempo a una velocidad de corte constante, mientras que el último muestra esta disminución al aumentar la velocidad de corte. A los fluidos que exhiben la propiedad opuesta, en la que la agitación a lo largo del tiempo provoca la solidificación, se les llama reopécticos, a veces anti-tixotrópicos, y son mucho menos comunes.

Fase continua y dispersa:

Definición: La emulsión es un sistema de dos fases que consta de dos líquidos parcialmente miscibles, uno de los cuales es dispersado en el otro en forma de glóbulos. La fase dispersa, discontínua o interna es el líquido desintegrado en glóbulos. El líquido circundante es la fase contínua o externa. La suspensión es un sistema de dos fases muy semejante a la emulsión, cuya fase dispersa es un sólido. La espuma s un sistema de dos fases similar a la emulsión, en el que la fase dispersa es un gas. El aerosol es lo contrario de la espuma: el aire es la fase contínua y el líquido la fase dispersa. Un agente emulsivo es una sustancia que se suele agregar a una de las fases para facilitar la formación de una dispersión estable.

Geles progresivos

Se llaman geles progresivos aquellos que pueden ser fuerte o frágiles un gel progresivo comienza bajo pero aumenta consistentemente con el tiempo, mientras que un gel frágil puede comenzar alto pero solo aumenta ligeramente con el tiempo, los geles progresivos son poco deseables ya que pueden causar tasas de bombeos (caudales) excesivos para romper la circulación, perdida de circulación, suabeo del agujero etc.

montmorillonita sódica y cálcica

montmorillonita sódica o bentonita sódica o bentonita expandible llamada asi, por su capacidad de expansión hasta 20 veces a su volumen; y la montmorillonita cálcica, denominada bentonita cálcica o bentonita no expandible, cuya capacidad de expansión es de solo 5 veces su volumen (Gajardo, 2000). Se utilizan bentonitas para mejorar las propiedades de suelos arenosos o ácidos, así como para recubrir cierto tipo de semillas a objeto de mejorar la germinación. La bentonita tiene una doble misión en la alimentación animal: actúa como promotor del crecimiento y como atrapador detoxinas, debido a su gran capacidad de adsorción (García y Suárez, 2001).

Bentonita Sódica: Es una Montmorillonita que se encuentra en forma natural y que contiene un alto nivel de iones de sodio. Se hincha al mezclarse con el agua. También se conoce como "Wyoming Bentonita" o "Western Bentonita".

Bentonita Cálcica: Es una Montmorillonita en la que el catión intercambiable predominante es el calcio. No exhibe la capacidad de hinchamiento de la bentonita sódica, pero tiene propiedades absorbentes. También es llamada "Southern, Texas o Mississippi Bentonita ".

Reologia

Se denomina Reología, al estudio de la deformación y el fluir de la materia. Se define reología como: estudio de los principios físicos que regulan el movimiento de los fluidos.

Una definición más moderna expresa que la reología es la parte de la física que estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en los materiales que son capaces de fluir. La reología es una parte de la mecánica de medios continuos. Una de las metas más importantes en reología es encontrar ecuaciones constitutivas para modelar el comportamiento de los materiales, dichas ecuaciones son en general de carácter tensorial.

Las propiedades mecánicas estudiadas por la reología se pueden medir mediante reómetros, aparatos que permiten someter al material a diferentes

tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas de las propiedades reológicas más importantes son:

Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte)

Coeficientes de esfuerzos normales Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio) Módulo de almacenamiento y módulo de pérdidas (comportamiento

viscoelástico lineal) Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal

Los estudios teóricos en reología en ocasiones emplean modelos microscópicos para explicar el comportamiento de un material. Por ejemplo en el estudio de polímeros, éstos se pueden representar como cadenas de esferas conectadas mediante enlaces rígidos o elásticos.

Explique las funciones durante la perforación de las siguientes propiedades: Viscosidad Plástica, Viscosidad Aparente, Punto Cedente, Fuerza Gel.

La Reología, nos permite determinar el régimen de flujo del Fluido de perforación, además de la Viscosidad Plástica, Yield Point y Capacidad de Gelificación.

• La V.P; se expresa en Cps.

• El Y. P, se expresa en lb/100ft2

• La capacidad de gelificación, también se mide en lb/100ft2.

Estas propiedades nos permiten:

Formar una película impermeable sobre las paredes de la formación, todaformación atravesada tiene cierta permeabilidad una más que otra; las arenaspor lo general son bastante permeables y no así las arcillas, esta permeabilidades lo que hace posible el paso del fluido a través de las rocas; debido a lasexigencias de la perforación de tener una presión hidrostática mayor a lapresión de formación, parte del líquido del lodo, llamado filtrado, penetra ahorizontes en las formaciones, quedando sobre la pared de la formación unacostra de sólidos conocido como película o revoque cuyo espesor quedadefinido por las características del lodo y las normas de perforación; estapelícula está muy ligada a la estabilidad del pozo que por lo general debe serdelgada, impermeable, lubricada y no quebradiza.

Lubricar y enfriar la sarta de perforación, los aditivos agregados al lodogeneralmente son polímeros los cuales aparte de cumplir con sus funcionespara los cuales fueron agregados dan al lodo características de lubricidad queayuda a minimizar las fricciones entre la herramienta de perforación y lasformaciones. Al girar la herramienta al girar o desplazarse genera fricciones

con las formaciones el cual se manifiesta como torque (resistencia al giro),arrastre (cuando se saca la herramienta) y resistencia (cuando se mete laherramienta).A medida que se perfora un pozo la temperatura aumenta con laprofundidad. El gradiente de temperatura en normal cuando por cada 100ftperforados la temperatura en el fondo del pozo aumenta 1ºF. El lodo entradesde superficie a bajas temperaturas y al circular a grandes profundidades vaextrayendo calor de las formaciones enfriando el pozo; el lodo y el pozo en siforman un intercambiador de calor.

Mantener en suspensión los sólidos, el comportamiento del lodo como fluidoNO-NEWTONIANO, tanto en estado dinámico como es estado de reposo esdistinto al comportamiento de un fluido NEWTONIANO, el lodo tiene unpropiedad muy importante que es la de mantener en suspensión a los sólidosque lo componen con la finalidad de que los mismos no se depositen yobstruyan la perforación del pozo. Se llama TIXOTROPIA a la capacidad quetiene el lodo de generar energía en estado de reposo.

Explique los Modelos Reologicos utilizados en el laboratorio para calcular las propiedades de los fluidos de perforación.

Los modelos reológicos son una relación matemática que nos permite caracterizar la naturaleza reológica de un fluido, estudiando la deformación dada a una tasa de corte específica. La reología permite analizar la hidráulica en la perforación rotatoria. Para ello, se utilizan normalmente los modelos “Plástico de Bingham” y “Ley de Potencia”, por lo simple de las ecuaciones de flujo y la facilidad con la que se estiman los parámetros involucrados. Sin embargo, algunos autores consideran que estos modelos no siempre tienen la capacidad de caracterizar el fluido en un rango amplio de tasas de corte y extienden el análisis a otros modelos reológicos. En este estudio se seleccionan tres adicionales a los tradicionalmente usados, para analizar el comportamiento de los lodos en rangos de trabajo más amplios, ellos son: Ley de Potencia Modificada (Herschel-Bulkley), modelo de Robertson-Stiff y Ecuación de Casson. Los modelos se definen sin tener en cuenta el efecto de la rotación ni la variación de la temperatura con la profundidad. A continuación se describe cada uno de ellos.

MODELO PLÁSTICO DE BINGHAM

Es un modelo de dos parámetros muy usado en la industria. La ecuación que lo define es:𝜏=𝜏𝑦+𝜇𝑝∙𝛾 Un fluido Plástico de Bingham no comienza a fluir hasta que el esfuerzo de corte aplicado exceda el valor mínimo 𝜏𝑦. A partir de este punto el cambio en el esfuerzo de corte es proporcional a la tasa de corte y la constante de proporcionalidad es la viscosidad plástica (𝜇𝑝)

LEY DE POTENCIA

Es un modelo de dos parámetros para el cual la viscosidad absoluta disminuye a medida que la tasa de corte aumenta. La relación entre la tasa de corte y el esfuerzo de corte está dada por la siguiente ecuación: 𝜏=𝐾𝛾 𝑛 No existe un término para el punto de cadencia por tanto bajo este modelo los fluidos comienzan a fluir a una tasa de corte cero.

MODELO DE CASSON

Este modelo da una buena descripción de las características reológicas de los fluidos de perforación. A altas temperaturas y bajas presiones la aproximación se hace más pobre. La relación que los caracteriza es: 𝜏12 =𝜏𝑦12 + 𝜇𝑝𝛾 12

MODELO DE HERSCHEL–BULKLEY

Es el resultado de la combinación de aspectos teóricos y prácticos de los modelos Plástico de Bingham y Ley de Potencia. La siguiente ecuación describe el comportamiento de un fluido regido por este modelo: 𝜏=𝜏𝑦+ 𝐾𝛾 𝑛En este modelo los parámetros “𝑛” y “𝑘” se definen igual que en Ley de Potencia. Como casos especiales se tienen que el modelo se convierte en Plástico de Bingham cuando 𝑛=1 y en Ley de Potencia cuando 𝜏𝑦=0.

MODELO DE ROBERTSON–STIFF

Fue presentado en 1979 como un modelo hibrido de los modelos Ley de Potencia y Plástico de Bingham para representar lechadas de cemento y lodos. La ecuación que lo caracteriza es: 𝜏=𝑘 𝛾 𝑜+𝛾 𝑛 El parámetro 𝛾 𝑜 es considerado como una corrección a la tasa de corte, de modo que 𝛾 +𝛾 𝑜 representa la tasa de corte requerida por un fluido seudo-plástico puro para producir el esfuerzo de cedencia del modelo de Bingham. Los parámetros “𝑛” y “𝑘” se definen igual que en Ley de Potencia.

¿Que es el Rendimiento de Arcilla, como se calcula y cual es la importancia de su valor?

La arcilla es el material más usado en la preparación de lodos base agua. Una arcilla sirve para dar viscosidad y control de filtrado a loso lodos base agua fresca, su gravedad específica esta alrededor de 2.6. También las normas API rigen las especificaciones en cuanto a su rendimiento, molienda y contaminante. El agregado de cualquier material al lodo se lo hace según una concentración dada, adecuada para obtener una determinada propiedad en un valor de trabajo; por lo general las unidades de uso para el agregado de material son libras de material por cada barril de líquido. Para conocer la densidad obtenida luego de agregar bentonita, incluye un grupo de arcillas

comerciales con un rendimiento de 90-95 barriles por tonelada. Ocupan un lugar intermedio entre la bentonita y las arcillas de bajo rendimiento. Las arcillas de alto rendimiento se preparan usualmente peptizando arcillas montmoriloníticas (montmorinolita cálcica) de bajo rendimiento o en unos pocos casos, por mezcla de algo de bentonita con la arcilla de bajo rendimiento después de peptizar esta última.

Equipos e instrumentos utilizados: Cilindro Graduado de 500ml. Batidora Hamilton Beach. Viscosímetro Fann. Balanza de Lodo. Balanza. Vasos desechables. Vasos de aluminio (Grandes y Pequeños). Cuchara. Palo de madera (Agitador

Explique cuales son los mecanismos de expansión de las arcillas.

La expansividad de suelos es una propiedad física de los suelos que puede evaluarse en una cimentación. En las estructuras constructivas existe hinchamiento del suelo cuando aumenta su cantidad de agua y se retraen cuando la disminuye.

Debe distinguirse el término "potencial de expansión", de la "expansión" de acuerdo de donde proviene dicha pérdida de agua. Las arcillas expansivas producen empujes verticales y horizontales afectando las cimentaciones, empujando muros y destruyendo pisos y tuberías enterradas, con esfuerzos que superan los 20 kg/cm², ocasionalmente. En las vías se presentan ascensos y descensos que afectan su funcionamiento. También, estos suelos expansivos se retraen y los taludes fallan.

Mecanismo del hinchamiento

a) Absorción de agua por una arcilla activa (montmorillonita, por ejemplo)

b) Rebote elástico de las partículas del suelo.

c) Repulsión eléctrica de los granos de arcilla y de sus cationes adsorbidos.

d) Expansión del aire atrapado en los poros.

En las arcillas pre consolidadas, por cargas o por desecación, estos fenómenos son factores altamente contribuyentes. En arcillas normalmente consolidadas (o cargadas), los factores dominantes son dos:

a) Adsorción de agua. b) Repulsión eléctrica entre las partículas rodeadas de agua.

Defina Viscosidad Marsh y cuál es la aplicación de su valor durante la perforación

Es la resistencia interna de un fluido a circular. Define la capacidad del lodo de lograr una buena limpieza del útil de perforación, de mantener en suspensión y desalojar los detritus y de facilitar su decantación en las balsas o tamices vibrantes.En los bombeos, a doble viscosidad será necesaria una doble potencia. Según la fórmula de Stokes, la velocidad de caída del detritus en el fluido es inversamente proporcional a su viscosidad, y por tanto, la capacidad de arrastre lo es directamente.Es preciso adoptar, por tanto, una solución de compromiso: viscosidad no muy grande para que el lodo sea fácilmente bombeable, pero no tan pequeña que impida al lodo extraer el detritus producido.

La viscosidad del lodo se determina a pie de sondeo mediante el denominado "embudo Marsh", y según normas API, expresándose por el tiempo (en segundos) que tarda en salir por un orificio calibrado un determinado volumen de lodo.Para la perforación de pozos, la viscosidad óptima suele oscilar entre 40 y 45 segundos, preferentemente alrededor de 38 (la viscosidad Marsh es aproximadamente de 26 s). La medida de la viscosidad debe realizarse con lodo recién agitado. Para cálculos más precisos se determina la viscosidad en laboratorio utilizando el "viscosímetro Stomer" y expresando los datos en centipoises. Las medidas tienen que estar referenciadas con respecto a la temperatura del lodo (el agua a 29ºC tiene una viscosidad de 1 centipoise).

Por que el agua no tiene capacidad de suspensión

Este liquido no tiene capacidad de suspensión ya que principalmente no tiene capacidad de acarreo en pocas cantidades, esta es de menos peso y densidad que los ripios y solidos que se desprende durante el proceso de perforación, no posee viscosidad plástica ni buena densidad y mucho menos tixotropía, que son las características principales que se tienen el los lodos de perforación que permiten la suspensión de ripios,

Explique que importancia tiene el término dispersión en los sistemas Base Agua-Bentonita.

Los   sistemas de lodo base agua-bentonita están compuestos por dos fases esenciales las cuales son: la fase continúa (agua) y la fase dispersa (bentonita).   La fase continua   representa la fase fluida del sistema mientras que la fase dispersa es la parte sólida de este. Como la fase dispersa,   la bentonita,   no se recomienda a altas concentraciones,   entonces tenemos que recurrir al uso de densificantes para poder darle mayor peso al lodo,   pero el

uso de estos agentes modifican,   además de la densidad del lodo,   las propiedades reológicas del mismo   lo que puede traer como consecuencia,   si no se utilizan en justa proporción, problemas operacionales en la perforación. La dispersión depende de la cantidad de bentonita agregada por barriles de agua, una bentonita con buena dispersión es capaz de dispersarse de buena forma en la fase continua (agua), el cual permitiría una buena configuración del lodo de perforación ..

Explique que efecto puede causar que el PH del lodo no sea el adecuado. ¿Qué es un controlador de PH? Y mencione alguno de ellos.

En general, un pH bajo agrava la corrosión. Por lo tanto, una función importante del fluido de perforación es mantener la corrosión a un nivel aceptable. El fluido de perforación además no debería dañar los componentes de caucho o elastómeros. Cuando los fluidos de la formación y/o otras condiciones de fondo lo justifican, metales y elastómeros especiales deberían ser usados. La función principal de un controlador de pH estabilizar la alcalinidad o acidificación de un lodo de perforación, entre los productos mas conocidos tenemos, soda caustica, carbonato de sodio, bicarbonato de soda, el pH de un lodo base agua debe estar generalmente entre 9 y 10

Defina porcentaje de arena, como se determina en el laboratorio y explique por que debe mantenerse una concentración de arena mínima en el lodo de 10%.

Es deseable conocer el contenido de arena de los lodos de perforación, debido que un contenido excesivo de arena puede resultar en la deposición de un revoque de filtrado grueso sobre las paredes del hueco, o podría sedimentarse en el hueco alrededor de las herramientas, cuando se interrumpe la circulación, interfiriendo con el éxito de la operación de las herramientas de perforación o el posicionamiento del revestimiento o casing. Un alto contenido de arena, también puede causar una excesiva abrasión de las partes de la bomba de circulación y de las conexiones de la tubería. Una muestra de lodo es decantada en un tubo de vidrio hasta una marca de medición los contenidos son entonces lavados a través de un colador o tamiz malla de 200 (aprox. 75 micrones) los solidos retenidos en el colador son vueltos a lavar y colocados de nuevo en el tubo de medición de vidrio en donde se permitirá su asentamiento. El volumen de solidos es leído que la malla solo tendrá partículas del tamaño de arena, el volumen de solidos se supone compuesto solo de arena. Normalmente esta cifra es menor al 0.5% pero puede llegar a estar por encima del 3% especialmente si el equipo de control de solidos esta sobrecargado como cuando se perfora rápido en un agujero de 17 ½ a través de una formación de arena. Además de su indeseable contribución al contenido de solidos en el lodo por su impacto en la reologia del lodo, un alto contenido de arena puede causar problemas de abrasión al interior delos cilindros o liners de bombeo y sobre las herramientas de MWD instaladas en la sarta de perforación en el subsuelo, condiciones estas que se deberán evitar en todo momento

Explique las razones por las cuales dejaría de perforar con un sistema base agua-bentonita.

Una de las razones para dejar de usar lodos sistema base agua es la presencia de componente ácidos (H2S CO2 RSR) , el cual alterarían el pH del lodo, que debe ser equilibrado para que el lodo sea estable y se evite la sedimentación.Cuando se perfora a grandes profundidades el lodo base agua es inestable, el cual alterarían su configuración original disminuyendo sus propiedades, cuando se perfora formaciones arcillosas tampoco es aconsejable utilizar este tipo de lodos ya que podrían hinchar la arcilla causando daño en la formación

Antes de usar lodos agua bentonita, el agua debe ser de buena calidad ya que las sales disueltas que pueda tener, como calcio, magnesio, cloruros, tienden a disminuir las buenas propiedades requeridas. Por esto es aconsejable disponer de análisis químicos de las aguas que se escojan para preparar el fluido de perforación. El fluido de perforación más común está compuesto de agua y sustancia coloidal. Durante la perforación puede darse la oportunidad de que el contenido coloidal de ciertos estratos sirva para hacer el fluido pero hay estratos tan carentes de material coloidal que su contribución es nula. Por tanto es preferible utilizar bentonita preparada con fines comerciales como la mejor fuente del componente coloidal del fluido.

Defina los siguientes conceptos: Gradiente de Fractura, Gradiente de Presión, Gradiente de Sobrecarga, Gradiente de Temperatura, Presión de Fractura, Densidad Equivalente de Circulación, Presión Hidrostática.

Presion hidroestatica: La presión hidrostática es la parte de la presión debida al peso de un fluido en reposo. En un fluido en reposo la única presión existente es la presión hidrostática, en un fluido en movimiento además puede aparecer una presión hidrodinámica adicional relacionada con la velocidad del fluido. Es la presión que sufren los cuerpos sumergidos en un líquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse dentro de este. Se define por la fórmula donde es la presión hidrostática, es el peso específico y profundidad bajo la superficie del fluido.

Gradiente de sobrecarga

Se define como la presión ejercida por el peso total de las formaciones sobrepuestas por arriba del punto de interés es una función: de la densidad total de las rocas, la porosidas y los fluidos congénitos.También puede definirse como la presión hidrostática ejercida por todos los materiales sobrepuestos a la profundidad de interés

Gradiente de fractura:

Se define como la presión a la cual ocurre la ruptura de una formación. Una predicción exacta del gradiente de fractura es esencial para optimizar el diseño del pozo

Gradiente de presión

El gradiente de presión es concepto común que indica la diferencia de presión entre dos puntos diferentes en el fondo de un pozo

Presión de fractura

Es la presión que resiste la formación antes de abrirse o fracturarse en un punto dado del hoyo. Para que ocurra la fractura es necesario que la presión ejercida sobre la formación sea mayor que la suma de la presión de poros mas la componente horizontal de la presión de sobrecarga.

Densidad equivalente de circulación

Para un fluido circulante, la densidad equivalente de circulación, en lb/gal, es igual a la presión hidrostática (psi) más la pérdida total de presión en el anular (psi), dividida por la profundidad vertical (en pies) y por 0,052.

Explique que es una Ventana Operacional de Presiones en la perforación de un pozo y por que no se debe llegar a los límites de la misma.

Es el area definida por la curvas de presion de poros y gradiente de fractura.Ventana operacional de presiones en la perforación de un pozo

Una ventana operacional de presiones en la formación de puede definir como el limite al que se permite mantener la densidad de un lodo para que no se produzca un daño a la formación ya sea por fractura o sobrecarga y no sea menor a la presión de fondo del pozo, de manera de que no se produzca un influjo o un reventón.

Para aumentar la ventana operacional del manejo de presión cuando los perforadores esperan encontrar rocas débiles o zonas de presión agotadas. Al aumentar la ventana operaciones del manejo de presión en una zona expuesta del pozo, se puede diferenciar entre alcanzar la profundidad total en un pozo muy profundo o terminar un pozo

No se debe trabajar en los límites ya que se podrían realizar daños a la formación y pérdidas de circulación La resistencia a la fractura de las formaciones, es un factor dominante en la construcción de un pozo petrolífero. Las profundidades a las cuales deben colocarse los revestimientos están gobernadas por la presión de poro (PP) y la presión de fractura (PF), dando una ventana operacional para el peso de lodo

(PL) admisible durante la perforación. Usualmente la PF esta relacionada a la fractura inicial del agujero. Durante la perforación eventos indeseados pueden ocurrir tales como pérdidas de circulación (PCL), pega de la tubería, etc. La PCL es uno de los factores más costosos en la industria debido a que la perforación debe detenerse hasta que sea solventado este problema. La PCL ocurre en la mayoría de los pozos perforados en mayor o menor grado. Este problema es generalmente atacado adhiriendo partículas grandes al fluido de perforación o en casos severos, cementando las zonas de pérdidas. No existe una cura simple para este problema.

Para prevenir estos problemas indeseables es bastante recomendable realizar un análisis geomecánico antes de perforar un pozo

Explique el método de Ben Eaton utilizado para la determinación de gradientes y presiones de fractura

Planteó el cálculo de la presión de poro a partir de registros resistivos, conductivos y tiempos de tránsitousando velocidades de intervalo obtenidas de las velocidades de apilado. Las velocidades de apilado, permiten realizar la predicción de la presión de poro antes de la perforación, pero éstas a menudo carecen de la resolución espacial necesaria para una predicción de poro exacta.

El método de Eaton, al igual que otros técnicas para calcular la presión de poro de manera indirecta, se basa en la siguiente consideración: a medida que las lutitas se compactan, estas pueden presentar dos comportamientos; el primero ocurre cuando la tasa de sedimentación es baja, en este caso los fluidos asociados a  los sedimentos tienen tiempo para migrar de tal manera que las lutitas que presentan este comportamiento muestran una compactación normal, y por ende a una presión de poro normal. Esto se ve reflejado en que a medida que se  profundizan, pierden su porosidad por el efecto del peso suprayacente.  De esta manera, en una secuencia normalmente compactada, a mayor profundidad se espera menor porosidad. Por el contrario, si una lutita fue sedimentada a altas tasas, los fluidos no logran migrar a medida que esta se profundiza, quedando atrapados y generando un desequilibrio de compactación con profundidad. Este efecto puede ser determinado analizando los parámetros que dependen de la porosidad, como son: la densidad, la resistividad, la velocidad de las ondas del sónico y la perforabilidad.

La precisión de los cálculos de presión de poro a partir de información sísmica depende del procesamiento de la misma, de tal manera que para obtener resultados precisos, deben aplicarse métodos de procesamiento de alta resolución.

Ben Eaton propuso una serie de ecuaciones empíricas basadas en las mediciones de propiedades sensibles a la compactación de la roca como la resistividad, conductividad y los tiempos de propagación (Eaton, 1975). Estas ecuaciones relacionan directamente la presión de poro con la magnitud de la

desviación entre los valores del registro observado y los valores obtenidos de la línea de tendencia normal. Las ecuaciones (1), (2) y (3) muestran las relaciones matemáticas para el cálculo de la presión de poro utilizando registros resistivos, conductividad y sónicos:

Siendo S la presión de sobrecarga, PN la presión normal de formación y α un coeficiente cuyo valor depende de la cuenca a analizar. El subíndice O denota datos observados de registros y el subíndice N denota datos obtenidos a partir de la curva de tendencia normal, asumiendo en este caso que en la parte somera del subsuelo se tiene un comportamiento de compactación normal, que debe verse reflejado en los registros, ya sea para el caso en que se utilicen registros resistivos (R), de conductividad (C) ó sónicos (T). 

Para definir la curva de tendencia normal se asume que los tiempos de propagación medidos, disminuyen con la profundidad en una sección normalmente presurizada, debido que al aumentar la profundidad aumenta la compactación y por consiguiente disminuye gradualmente la porosidad.  En secciones sobrepresionadas, los tiempos de propagación medidos son mayores debido al incremento en la porosidad de la formación y su baja compactación, en comparación con una formación con presiones normales a la misma profundidad (Sayers, 2006).

Explique cada uno de los tipos de agentes densificantes que existen. ¿Qué diferencia existe en lo que respecta a PH, Reología, % Agua y Sólidos, al densificar con Barita, Hematina y Carbonato de Calcio?

Se utilizan para controlar la presión de los fluidos de la formación previniendo reventones. La característica de importancia de los materiales densificantes es su gravedad específica, debido a que a una mayor gravedad especifica se tiene una menor concentración de sólidos en el lodo Ejemplo: Barita, Hematita, carbonato de calcio

Barita: es un mineral de la clase de los sulfatos y del tipo AXO4. Químicamente es el sulfato de bario Ba S O 4 (es una roca ígnea. Es la fuente principal de bario. Debido a su densidad, se usa en los barros (lodos) de perforación de pozos.

Hematita: es un mineral compuesto de óxido férrico (Fe2O3) y constituye una importante mena de hierro ya que en estado puro contiene un 70% de este metal.

Carbonato de Calcio: El carbonato de calcio es un compuesto químico, de fórmula CaCO3. Es una sustancia muy abundante en la naturaleza, formando rocas, como componente principal, en todas partes del mundo y es el principal componente de conchas y esqueletos de muchos organismos (p.ej. moluscos, corales) o de las cáscaras de huevo. Es la causa principal del agua dura.

De todos estos materiales en la actualidad es la barina el más utilizado debido a su bajo costo, alta gravedad específica y por ser inerte. La hematia es utilizada en zonas donde es necesario un lodo extremadamente pesado para contener la presión de la formación el máximo peso obtenido con barita, es de aproximadamente 21 lpg, mientras que con hematita se pueden lograr densidades sobre 30 lpg.

Si se quiere perforar una formación “X” ¿Qué se debe hacer para determinar la densidad adecuada para perforarla?

Es de suma importancia para la industria petrolera implantar una metodologíaPara seleccionar, de manera adecuada, las trayectorias de perforación, dirección de pozo, tipo y peso del fluido de perforación que permitan resolver y manejar los problemas de inestabilidad de hoyo durante la perforación de formaciones

Dicho esto lo que se requiere principalmente para determinar la densidad de un lodo es conocer tipo de formación a perforar, y las presiones a la cual se trabajara, ya que cuando se maneja a mayor presión, la densidad del lodo tendrá que ser mayor.

La densidad determina pesando en una balanza, un volumen conocido de lodo. La escala de la balanza (Baroid) da directamente el valor de la densidad del lodo. La densidad de los lodos bentoníticos puede variar desde poco más de la unidad hasta 1,2 aproximadamente. Para conseguir densidades mayores y que el lodo siga siendo bombeable, es preciso añadir aditivos como el sulfato bárico (baritina) que tiene una densidad comprendida entre 4,20 y 4,35, lográndose lodos con densidades de hasta 2,4. Otros aditivos para aumentar la densidad, aunque menos usados, son la galena (7,5), con cuya adición se pueden alcanzar densidades análogas a la de la baritina, el carbonato cálcico (2,7) o la pirita (5). Para rebajar la densidad será preciso diluir el lodo mediante la adición de agua.

La densidad tiene una influencia directa en la capacidad de extracción del detritus, pues al regirse, de forma aproximada por la ley de Stoke es proporcional a la densidad del flujo considerado.

Mencione los parámetros que se deben tomar en cuenta para el diseño y selección de un fluido de perforación.

Densidad de 2.02 gr/cc, viscosidad plástica de 50 o 60 cp., punto de cadencia 15-22 Lb/100ft2, gel inicial 8-16 lb/100ft2 gel a 10 min. 22-35 lb/100ft2, estabilidad eléctrica mayor de 500 voltios, filtrado 3-5 cc, Exceso de cal mayor de 10 kg/m3, salinidad mayor de 300,000 ppm, relación de aceite/agua de 80/20