SUMARIO

El lodo de perforación es un fluido con características físicas y químicas apropiadas, que puede ser aire o gas, agua, aceite y combinaciones de agua y aceite con diferente contenido de sólidos. No debe ser tóxico, corrosivo ni inflamable, pero sí inerte a las contaminaciones. En el caso que hoy nos involucra está el PHPA o poliacrilamida parcialmente hidrolizado, copolímero poliacrilato. Es un polímero de alto peso molecular, aniónico y sintético que está diseñado para inhibir arcillas propensas a hidratarse, lo cual conduce a inestabilidad del hoyo. Las excelentes condiciones del hoyo experimentadas con el lodo PHPA se pueden determinar a partir de una serie de pruebas que corroboran la calidad del mismo, así como en el caso de los lodos agua-gel y lignosulfonato, el poliacrilato es sometido a un estudio entre los que se destacan la determinación de densidad, propiedades reológicas, condición de alcalinidad o basicidad.

Para describir el procedimiento a utilizar para la determinación de las propiedades anteriormente citadas, es importante señalar que son varios los métodos en vista de la diversidad de las pruebas. En el caso particular de la densidad es sencilla su determinación, se hace a partir de la balanza de lodo. Para conocer la química del fluido el principio básico es agregar al lodo una cantidad de indicador y luego su titulación de manera de conocer los valores de MBT, Pm, Mf, Pf. Para determinar las propiedades reológicas (Viscosidad Plástica, Punto Cedencia, Geles) se utiliza un viscosímetro FANN el cual funciona cuando el fluido se encuentra entre el flotante y la camisa, y este es sometido a corte mediante la rotación de la camisa. Así como se miden estas propiedades se miden otras (Filtrado, Revoque, PH) utilizando por supuesto los equipos indicados y de la manera correcta.

En conclusión este sistema es altamente útil, es más, está comprobado a través de una serie de monitoreos realizados directamente en los pozos; sin embargo, en nuestro caso sería difícil detectar su efectivo comportamiento y su alta eficiencia en sus funciones, debido a que al someter al fluido a una serie de pruebas experimentales estamos susceptibles a ciertos errores tanto humanos como de los equipos, de allí que en la práctica realizada no todos los valores concuerden con la realidad del sistema. Es importante señalar que el PHPA es utilizado ampliamente en la industria, por su capacidad de estabilización del hoyo, bajo daño a la formación, bajos costos y amplia aceptación ambiental.

INTRODUCCIÓN

La poliacrilamida (PHPA) es un copolímero, sustancia que se

forma cuando dos o más sustancias se polimerizan al mismo tiempo,

dando por resultado un producto que no es una mezcla de polímeros

individuales sino un complejo que tiene propiedades diferentes de cada

polímero por separado. El caso de la PHPA nos referimos a un polímero

de alto peso molecular que tiene como función principal la inhibición de

lutitas propensas a hidratarse.

El mecanismo primario de inhibición es la encapsulación

polimérica de la arcilla o lutita perforada por atracción y adhesión

aniónica/catiónica (opuestamente cargadas). La efectiva encapsulación

resultante evita la hidratación del hoyo y los cortes. Esta capa de

polímeros también protege a los cortes de ser convertidos en sólidos

más finos antes o durante el proceso de ser separados del sistema de

lodo.

Los polímeros aniónicos de alto peso molecular, actúan como

floculantes en bajas concentraciones al unir muchas partículas de arcilla.

Cuando las concentraciones se aumentan, los sólidos pueden ser

encapsulados totalmente, y la larga cadena de polímeros puede actuar

como desfloculantes al evitar que las arcillas interactúen directamente

entre si.

El sistema inhibidor de lodo PHPA, mostró resultados

sobresalientes en hoyos de perforación calibrados o casi calibrados a

2

tasa de penetración óptimas en África Occidental. Esto se logró a un

costo significativamente reducido en Puerto Gentil, Gabon, estrechando

así la brecha entre las capacidades inhibidoras de lodos a base de agua

y a base de aceite.

Gabon es conocido por sus problemáticas lutitas y sus

arcillas hidratables. Recientemente un operador facilitó un formato ideal

para comparar actuaciones de los fluidos de perforación al perforar tres

pozos en desarrollo en una plataforma costa afuera que producían

petróleo y gas de seis pozos perforados de principio a mediados de

1980. debido a los resultados superiores que superaron las expectativas

(inclusive superando al pozo que utilizó el fluido a base de aceite), los

sólidos bajos, el sistema PHPA no disperso fue utilizado exitosamente en

los tres pozos adicionales. Los tres pozos PHPA no experimentaron

problemas de hoyo y estuvieron entre los mejores pozos productores en

la plataforma.

Al utilizar los sistemas PHPA, la estrechez de hoyo por lo

general no constituía un problema. Incluso los pozos PHPA alcanzaron el

mismo objetivo (desde el inicio hasta comenzar los registros) en menos

de la mitad de tiempo (15.3 promedio diario). Los ahorros relativos en el

costo de una perforación libre de problemas fue tanto sustancial como

claramente evidente.

Para corroborar todo lo anteriormente citado el objetivo de la

práctica es “Estudiar el comportamiento de las propiedades de un fluido

poliacrilamida parcialmente hidrolizada bajo ambientes de calcio”.

3

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

¿ CÓMO SE DESCRIBE EL PHPA ?

Es un polímero de alto peso molecular, aniónico y

sintético, que está diseñado para inhibir arcillas propensas a hidratarse,

lo cual conduce a inestabilidad del hoyo. Los polímeros aniónicos de alto

peso molecular actúan como floculantes en altas concentraciones al unir

muchas partículas de arcilla. cuando las concentraciones se aumentan,

los sólidos pueden ser encapsulados totalmente, y la larga cadena de

polímeros puede actuar como desfloculante, al evitar que la arcilla

interactúe directamente entre sí.

INCIDENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA REOLOGÍA DEL LODO

Los efectos de la temperatura sobre la reología del

polímero son grandes, por lo que la revisión de esta con un envase de

calentamiento a la misma temperatura, cada vez dará mayor

consistencia a las lecturas y proveerá una indicación más confiable de la

actuación en el hoyo de fondo.

INCIDENCIA DE LA CONCENTRACION DE CALCIO SOBRE EL SISTEMA

De tener una alta concentración de ion calcio no se

lograría la actividad efectiva de los polímeros, por lo que este debe ser

constantemente monitoreado para mantenerlo por bajo los 200 mg/l.

INCIDENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DE ARCILLA SOBRE EL SISTEMA

4

Es necesario mantener los rangos del MBT entre 15 y 17

lb/bl, pues de setar ´por encima de 20 lb/bl, el fluido no disperso puede

desarrollar problemas de viscosidad, requiriendo de una dilación fuerte y

tratamiento con PHPA

CONTROLES A SEGUIR PARA LA UTILIZACIÓN DE LA POLIACRILAMIDA

PARCIALMENTE HIDROLIZADA

Control de Calcio Libre: el polímero PHPA es sensitivo al calcio y actúa

mejor cuando el nivel del mismo está por debajo de los 200 mg/l. el

bicarbonato de sodio (con su pH más bajo) debe utilizarse en vez de

soda ash si los tratamientos para remover calcio constituyen un

problema de alcalinidad. Una contaminación fuerte con cemento y el

correspondiente pH más elevado pueden tratarse con SAPP ( pirofosfato

ácido de sodio). Los carbonatos también deben controlarse, ya que

compiten con el PHPA por los sitios positivamente cargados y activos en

las partículas de arcilla. En el fluido PHPA bajo en sólidos los carbonatos

no tienen usualmente los mismos efectos adversos que podrían tener en

un lodo disperso alto en sólidos. Por esta razón el sistema tiende a

permanecer reologicamente estable con lecturas de carbonatos

elevadas.

Control de Fermentación: Como un precaución puede utilizarse un buen

bactericida para asegurar que la fermentación no interfiera con la

actuación dl fluido. La mayopría de los componentes del polímero son

resistentes a las bacterias pero la fermentación es siempre una

posibilidad cuando se trata de lodos con un bajo pH, y muy posible al

utilizar almidón o agua contaminada para mezclarlos.

Control de Corrosión: debido al pH más bajo y al atrapamiento de

oxígeno inherente, el sistema PHPA puede ser corrosivo. Un eliminador

5

de Oxígeno añadido por bombeo, cerca de la succión es un ejemplo de

un sistema apropiado.

Control de Densidad: Barita o cualquier otro agente de peso puede

utilizarse para aumentar el peso del lodo. Con los fluidos de perforación

no dispersos y bajos en sólidos la experiencia ha demostrado que el

método de dilación para aumentar peso es más uniforme y minimiza los

efectos adversos sobre las propiedades del lodo causados por la adición

de material de peso seco al sistema activo.

Control de sólidos: los agitadores de lutitas de alta calidad equipadas

con mallas finas y un buen limpiador de lodo se deben correr todo el

tiempo. El uso de una centrifuga, montado para desechar los sólidos

mientras se mantienen efluentes el agua y el polímero es altamente

beneficioso con peso de lodos hasta 12.5 lpg.

Para pesos de lodos por encima se recomienda una centrifuga de dos

etapas. Este montaje ha sido utilizado con éxito con pesos del lodo

hasta 14.5 lpg.

MEDIDAS PARA EVITAR LA CONTAMINACIÓN CON CEMENTO

Se debe perforar hacia fuera del Casing interior, con agua de mar

o lodo viejo, para que sea desechado antes de desplazar el fluido PHPA

Controlar los altos valores de alcalinidad por la contaminación,

debido a que produce efectos dañinos sobre los componentes del

polímero.

Al obtener altas alcalinidades se deben reducir por dilución, lo cual

resulta costoso y además origina demora en el proceso de perforación

mientras se está en el proceso e tratamiento

Si se debe perforar el cemento con el sistema PHPA, un produto

reductor de pH tal como el SAPP puede añadirse para bajar el valor de la

alcalinidad.

METODO DE TRATAMIENTO

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El método de dilución juega un papel importante en la

actuación exitosa y el mantenimiento del sistema del lodo PHPA.

Diversas propiedades del lodo pueden tratarse al mismo tiempo sin

necesidad de que una persona permanezca añadiendo materiales

durante largos periodos en el embudo de mezclado.

FORMACIONES PERFORADAS CON ESTE SISTEMA

Este sistema es utilizado en formaciones con problemas

de lutitas y arcillas hidratables. El mecanismo primario es la

encapsulación polimérica de la arcilla o lutita perforada por atracción y

adhesión aniónica/catiónica (opuestamente cargadas). La efectiva

encapsulación resultante evita la hidratación del hoyo y los cortes. Esta

capa de polímero también protege a los cortes, de ser convertidos en

sólidos más finos, antes o durante el proceso de ser separados del

sistema de lodo.

VENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE LODO PHPA

Mejoramiento de la hidráulica y de las tasas de perforación,

debido a una concentración más baja de sólidos y viscosidades

plásticas más bajas. Hay mayor energía disponible en la mecha

Mejor control de presiones de suabeo surgencia y

circulación. Esto ayuda a evitar pérdida de circulación, pegamiento

de tubería y arremetidas inducidas por el suabeo

Cementación y operaciones de evaluación de la formación

más confiables debido a una erosión menor del hoyo.

Mejoramiento de la estabilidad del hoyo. Esto se debe a la

encapsulación del polímero, lo cual evita la hidratación de arcillas y

valores más bajos de pH, lo cual reduce la dispersión de la formación

Reducción significativa de daño a la formación

Mantenimiento más fácil de la viscosidad y la densidad

7

Reducción de la acumulación de cortes perforados en la

mecha, los estabilizadores y la tubería de perforación

Flexibilidad y adaptabilidad al medio ambiente cambiante,

debido a su compatibilidad con la mayoría de los demás productos de

lodo, estos sistemas de polímeros pueden ser cambiados o

convertidos a otros sistemas de lodo si se desea.

Mejor control direccional debido al hoyo calibrado

Aceptación ambiental excelente.

APARATOS, SUSTANCIAS Y MATERIALES1

APARATOS:

Aguja Vicat

Balanza Analítica

Balanza de Lodo

Copa Térmica

Equipo de Titulación: Compuesto por:

Bureta

Soporte universal

Filtro Prensa API

Jarra Plástica

Hot Plate

Retorta de Lodo

Mixer

Viscosímetro Fann.

1 Los aparatos, materiales, y sustancias, son los mismos del informe N°1, la definición de cada uno de ellos se encuentra en el mismo.

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SUSTANCIAS

Bentonita

Carbonato de Calcio

Cloruro de Sodio

Pac-L

EZ-MUD: Es un aditivo de la Bariod usado como un reactivo

estabilizador de arcillas. Es estable a las formaciones sensible al

agua. Proporciona lubricidad en situaciones pequeñas. Reduce

riesgos.

Thermathin: Se usó como un desfloculante. Es usado en lodos a base

de agua para el control de las propiedades reológicas y para dar

estabilidad al altas temperaturas

Soda Caustica

SUSTANCIAS PARA ANÁLISIS QUÍMICOS

Ácido sulfúrico estandarizado (H2SO4)

Solución de Nitrato de Plata (AgNO3)

Fenolftaleina

Solución indicadora de naranja de metilo (metilonaranja)

Solución de cromato de potasio (K2CrO4)

Agua destilada

MATERIALES

Beakers

Bureta

Cilindros Graduados

Cronómetro Digital

Jarra Plástica

Matraz Aforado

Papel de Filtro

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Pipeta.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Preparar 2 bls. de lodo Poliacrilamida Parcialmente

Hidrolizada PHPA.

1. Se midieron 687 ml. de agua con un cilindro graduado.

2. Se pesaron los aditivos sólidos en la balanza analítica: NaOH

= 1 gr. Y PAC-L = 1 gr.

3. Se midieron los volúmenes de los aditivos líquidos en una

probeta: EZ-MUD = 3.8 ml. y Thermathin = 3.22 ml.

4. Se preparó el lodo en una jarra de 200 ml. agregado toda el

agua y luego los aditivos y la bentonita en el siguiente

orden:

Soda Caústica (NaOH) = 1 gr.

Bentonita = 10 gr.

EZ-MUD = 3.8 ml.

PAC-L = 1 gr.

Thermathin = 3.22 ml.

10

5. Una vez agregados los aditivos se mezcló por 20 min. con un

Mixer.

DATOS, RESULTADOS Y ANÁLISIS

Tabla N° 1

Formulación de 2 bl de poliacrilamida parcialmente hidrolizada

DATOSMATERIAL CANTIDAD

Agua 687 ccBentonita 10 gr

Soda caústica 1 grEz - Mud 3.8 cc

Pac-L 1 grthermathin 3.22 cc

Contaminación con Sal 100 ml de Salmuera

126 gr NaCl 350 ccH2O

Contaminación con Cemento

160 gr

Tabla N°2

Variación de las propiedades reológicas de una PHPA, cuando es

contaminado con sal y cemento.

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Condición del lodo

Lectura del Dial Propiedades Reológicas

600 RPM 300 RPMViscosidad plástica VP

(cps)

Punto Cedente PC

(lbs/100 pies2)

Geles(lb/100 pie2)

Lodo BasePHPA

22 14 8 6 2/2

Contaminado con sal (315500 ppm

Nacl191210 ppm CL)

6 5 3 3 2/2

Contaminado con cemento 80 lb/bl

15 10 5 5 2/3

Viscosidad Plástica:

Los Resultados reflejados en la tabla N° 2 muestran un

descenso de la Viscosidad Plástica de un lodo Poliacrilamida

Parcialmente Hidrolizada (PHPA) al ser contaminado con cemento el cual

se hace más severo al incorporar salmuera.

12

El polímero permite encapsular las partículas de arcillas,

evitando que esta se hidrate, así se previene inestabilidad en el lodo y

en la perforación. El comportamiento observado al añadir cemento,

puede ser atribuido al hecho de que el lodo PHPA en ambientes de

calcio, altamente alcalinos, por hidrolización se degrada aumentando la

fase continua y disminuyendo la viscosidad.

Por otro lado la disminución de este parámetro al añadir

salmuera, se debe principalmente a la dilución ocurrida al aumentar la

fase continua del lodo (agua), además de la deshidratación que ocurre

en este tipo de fluidos de perforación por la presencia de sal, lo cual

origina un desplazamiento de las moléculas de agua encapsuladas en la

partícula hidratada de arcilla, por los iones Na+ obtenidos por ionización

del NaCl.

Punto Cedente:

La tabla N° 2, indica un descenso del Punto Cedente en un

Lodo Poliacrilamida Parcialmente Hidrolizada, al ser contaminado con

cemento, propiedad que disminuye aún más al agregar salmuera.

El Punto Cedente, es una característica Reológica del lodo

que refleja la fuerza de atracción entre las partículas de cargas opuestas

dispersas en el mismo. Al agregar cemento al sistema, este ocasiona

13

una degradación del polímero que encapsula las partículas de arcilla

comercial, aumentando la fase fluida del lodo y por ende la separación

entre las partículas de cargas opuestas, disminuyendo la atracción entre

ellas, lo cual se traduce en un descenso de la Cedencia.

Así mismo al añadir salmuera se aumenta la fase continua

del lodo, por lo tanto este se diluye, aumentando la separación entre las

partículas de cargas opuestas, que incide en una disminución de la

actividad eléctrica y en consecuencia del Punto Cedente

GELES

La resistencia de gel es una medición de la fuerza mínima o

tensión de corte necesaria para producir un deslizamiento en un fluido,

después que este ha estado en reposo por un período determinado de

tiempo, depende directamente del contenido de sólidos presentes en el

fluido.

Los geles para la muestra de lodo base son los correctos

(2/2), existe poco contenido de sólidos de allí que el fluido no presente

altas condiciones de tixotropía. En el caso del lodo contaminado con

cemento los valores son muy bajos (2/2) además que no deberían de

coincidir con el fluido base en vista de que las condiciones del mismo

han sido variadas (contaminación), se puede decir que el fluido presenta

14

un buen manejo de sólidos y que no permiten su acumulación esto por

la presencia en el sistema de una cadena de polímeros.

En el caso particular de la resistencia de gel del lodo

contaminado con sal existe un evidente error porque este fluido debió

presentar geles menores en comparación con el contaminado con

cemento debido a la adición de fase fluida. Sin embargo, en sentido

general podemos decir que el fluido estudiado PHPA es altamente

efectivo, no permite la acumulación de sólidos, de manera que está en

condición de mantener los sólidos en suspensión durante los “viajes”.

Tabla N°3

Variación de la densidad, PH, concentración de bentonita, revoque y

filtrado de una PHPA, cuando es contaminado con sal y cemento.

Condición del LodoDensidad

(lpg)

PH MBT(Lb/Bl)

Revoque (pulg/32)

Filtrado (cc/30min

)Lodo Filtrado

Lodo BasePHPA

8.33 12.2 12.36 10 0.0472/32 11

Contaminado con sal (315500 ppm

Nacl191210 ppm CL)

8.7 12.48 12.37 7.5 0.1969/32 11.2

Contaminado con cemento 80 lb/bl

9.6 12.48 13.03 5 0.0394/32 9.2

15

DENSIDAD:

De la Tabla N° 3 podemos observar que la densidad del lodo

base PHPA es de 8.33; igual que la densidad del agua, esto se debe a la

presencia de sustancias polímeras que evitan la compactación de sólidos

presentes en la solución.

Al contaminar el lodo con salmuera aumentó la densidad

debido a que se agregó una determinada cantidad de sal y volumen de

agua.

Al agregar cemento al lodo sin diluir, la fase continua

permanece constante, originando un aumento de las partículas sólidas;

por lo tanto aumenta la densidad.

Estos cambios de densidad al contaminar el lodo con

salmuera o cemento no son significativos, debido a que una de las

funciones del sistema PHPA es contribuir al mantenimiento de la

densidad.

16

PH DEL LODO Y FILTRADO:

La tabla N° 3 muestra un aumento considerable del pH del

lodo al contaminar el mismo con salmuera, hecho que se hace más

significativo al añadir cemento. El comportamiento descrito presentó

características similares para los filtrados respectivos y su explicación

teórica está sustentada de la misma forma que para los lodos.

En primer orden se pudo observar que tanto el lodo como

el filtrado estudiado es de naturaleza alcalina, la cual no cambió debido

a la concentración de contaminantes añadidos, en especial NaCl; esta es

una condición importante en este tipo de fluidos, ya que previene la

degradación del mismo por fermentación, sin embargo en altos rangos

produce efectos dañinos sobre los componentes del Polímero.

El incremento del PH al adicionar cemento al lodo PHPA,

está basado en el hecho de que esta sustancia al entrar en contacto con

la fase continua (agua) se ioniza en Ca++ y OH-, este aumento en la

concentración de iones oxhidrilo, es el causante de que el lodo se haga

más alcalino.

Por otra parte la presencia de NaCl en el sistema permiten

aumentar los iones Na++ los cuales desplazan a los iones hidrógeno

presentes en la estructura de la arcilla comercial, provocando una

17

reducción del PH, hecho que no guarda relación con los resultados

obtenidos, sin embargo, esta diferencia puede ser atribuida a posibles

errores de calibración del peachímetro electrónico, debido a

contaminación de las soluciones buffer de PH conocido.

MBT:

Los resultados obtenidos de la Prueba del Azul de

Metileno, reflejados en la tabla N° 3, muestran para un lodo base 10

lb/bl de Bentonita, sin embargo para los contaminados con sal y

cemento 7.5 lb/bl y 5 lb/bl respectivamente.

El fluido de perforación, Poliacrilamida Parcialmente

Hidrolizada, es un sistema de bajo contenido de sólidos de allí que la

concentración de Bentonita sea baja (menor o igual a 10 lb/bl)

Según el procedimiento inicial de formulación del fluido en

estudio, se fijó la adición de 10 lbs de Bentonita correspondientes a una

concentración de 5 lb/bl. Partiendo de este criterio, se observa un

evidente error en la determinación del contenido de Bentonita por barril

de lodo base, pues, su valor excede considerablemente el acordado para

la preparación del mismo.

Teóricamente la prueba se ve influenciada por la

presencia de sal y cemento, ya que estas substancias, no se ven

contrarrestadas por la acción del Peróxido de Hidrógeno añadido, debido

18

a que este no inhibe la acción de sólidos indeseados a diferencia de los

Lignitos, por lo tanto, se requiere de menor cantidad de Azul de Metileno

para alcanzar el punto final.

Basándose en lo anterior es notorio un error en la

determinación de la concentración de Bentonita para el lodo

contaminado con cemento, en vista que el valor obtenido es el mismo

estimado para la preparación del lodo base, esto puede ser explicado

atribuyendo el hecho a errores humanos, en la identificación del anillo

azul verdoso que denota el punto final de la prueba.

19

REVOQUE-FILTRADO

Es el recubrimiento impermeable que se forma en la pared

del hoyo, por el proceso de filtración. El revoque sirve de protección de

las paredes del hoyo y debe ser consistente, flexible y de poco espesor.

En el caso de nuestras muestras los valores de revoque fueron los

esperados, debido a que tanto el lodo base como el lodo contaminado

con salmuera presentaron revoques flexibles y delgados en vista de la

poca concentración de sólidos presentes en el fluido.

Para el lodo contaminado con cemento era de esperar un

valor elevado de revoque por el alto contenido de sólidos. Es importante

señalar que el revoque está asociado directamente con la filtración es

más dependen de manera proporcional, de allí que los resultados del

filtrado correspondan con los obtenidos del revoque.

Para el revoque más grueso era de esperar el filtrado menor,

hecho que se verifica en la Tabla N° 3 y de manera similar para las otras

muestras. El lodo contaminado con salmuera fue el que presento menor

revoque de allí que se obtuvo más filtrado, algo similar ocurre en el lodo

base.

20

El sistema PHPA es debido a su contenido de polímeros un

buen agente controlador de filtrado, esto para evitar daño a las

formaciones que ocasionan efectos durante la construcción del pozo.

Tabla N° 4

Análisis de los sólidos

Condición del LodoANÁLISIS DE SÓLIDOS

% de Agua % de SólidosLodo Base

PHPA86 14

Contaminado con sal (315500 ppm

Nacl191210 ppm CL)

98 2

Contaminado con cemento 80 lb/bl

86 14

CONTENIDO DE SÓLIDOS

El % de sólidos es un parámetro muy importante dentro del

fluido de perforación no sólo por su efecto en las propiedades reológicas,

sino por su desempeño a través del espacio anular (crear un revoque),

en vista de esto es importante su monitoreo además de conocer

claramente cual es la cantidad, composición y estructura de su

21

contenido de sólidos esto respondiendo al fundamento de sólidos

deseables (bentonita, barita) e indeseables (cemento, carbonatos) para

a partir de allí determinar la eficiencia del lodo.

Al observar los resultados arrojados por la muestra del lodo

base y compararlo con las otras muestras, es claro percibir un error

debido a que el contenido de sólidos es muy alto (14%) lo que rechaza el

fundamento teórico del sistema PHPA, equivocación que se puede

atribuir a defectos en el equipo de medición (retorta de lodo). Por otro

lado en el caso del lodo contaminado con salmuera era de esperar un %

de agua mucho más elevado en consecuencia de la adición de fase

fluida y que el contenido de sólidos agregados es despreciable, hecho

visible en los resultados 2% de sólidos y 98% de agua.

Los valores obtenidos por el lodo contaminado con cemento

son aceptables, porque el contenido de sólidos es superior (14%) debido

a la adición considerable de cemento, que además estaba sin diluir, lo

que genera un incremento en la fase discontinua y asu vez un descenso

en la fase continua (86% de agua).

En las diferentes muestras los valores debieron diferir e ir en

orden creciente a partir del lodo contaminado con salmuera (incremento

fase continua), luego el lodo base, y por último el lodo contaminado con

cemento (adición de fase discontinua).

Tabla N° 5

Química del Lodo

Condición del Lodo QUÍMICA DEL LODO

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PMcc de H2SO4

N/50

PFcc de H2SO4

N/50

MFcc de H2SO4

N/50PPM Ca++ PPM Cl-

Lodo BasePHPA 0.2 0.15 0.50 120 300

Contaminado con sal (315500 ppm

Nacl191210 ppm CL)

0.2 0.15 0.40 80 300

Contaminado con cemento 80 lb/bl 17.7 0.2 0.35 660 28000

PM:

Las unidades de acrilamida en el PHPA no son sensibles a la

contaminación por calcio, sin embargo las unidades de acrilato podrían

reaccionar con el calcio, dicha reacción podría reducir la solubilidad del

polímero y limitar se efectividad.

En esta prueba podemos observar como los niveles de PM se

ven afectados con la contaminación de cemento debido a que este

contiene compuestos de calcio que al reaccionar con el agua forma

hidróxido de calcio (cal). La cal lleva en su composición molecular el ión

OH- (Ca(OH)2) el cual es el causante del incremento del PM.

En cuanto al lodo contaminado con sal, los niveles de PM

permanecieron constantes, hecho que no es el lógico porque la sal

contiene iones positivo (H+) que reducen el PM, sin embargo el resultado

23

mostrado por la prueba es aceptable debido a que el nivel de calcio en

el lodo base es bajo y no hay mucho que disminuir.

PF:En el caso del PF el comportamiento fue el esperado debido

a que al agregar calcio aumento su valor y al adicionar sal permaneció

constante (todos con respecto al lodo base); la explicación de esta

coincidencia en los valores puede deberse al hecho que los ph de las

muestras son muy cercanos, de allí que el ácido sulfúrico gastado

presenta tan poca diferencia (0.15-0.2).

Es importante señalar para la compresión de los resultados

de la Tabla N°5, que el PF se refiere a la alcalinidad del filtrado titulando

la muestra con H2SO4 hasta alcanzar un Ph 8,3. debido a lo

anteriormente citado se puede decir que los valores son los correctos,

debido a que en presencia de cemento el ph es más elevado y de allí

que su Pf también lo sea, caso contrario debe ocurrir con la muestra

base y la contaminada con sal sin embargo, es necesario hacer la

salvedad que los ph de estas muestras son muy cercanos y quizás

debieron diferir en mayor grado para así palpar su diferencia al llevarlos

a el ph estándar con la solución tituladora.

24

MF:Para explicar el comportamiento del MF para las diferentes

muestras es necesario conocer que la misma con titulación será llevada

a un Ph de 4.3, de allí que este si presente un comportamiento ilógico,

debido a que el filtrado de lodo base resultó ser el más alcalino (MF =

0.50) seguido por el filtrado del lodo contaminado por salmuera (MF =

0.40) y por último el lodo contaminado con cemento (MF = 0.35).

Debiendo ser en correspondencia con los fundamentos

teóricos el filtrado más alcalino el del lodo contaminado con cemento,

por su contenido de OH-, seguido del filtrado del lodo base y luego por el

filtrado del lodo contaminado con salmuera, en vista del efecto que

causa la sal (disminución del PH) sobre el fluido de perforación.

Estos errores se le pueden atribuir a falta de exactitud en la

medición del volumen gastado de la solución titulante.

25

PPM CALCIO:

Es importante señalar que el sistema PHPA es sensitivo al

calcio y actúa mejor cuando el nivel del mismo se mantiene por debajo

de 200 mg./lts.

En la Tabla N° 5 se observa un valor bajo de ppm de calcio

para el lodo base y más bajo para el lodo contaminado con salmuera.

Esto se debe a que no poseen ningún agente con cationes Ca++ que

permita aumentar considerablemente su concentración.

En el lodo contaminado con cemento se determinó una

cantidad de calcio 660 ppm, valor esperado debido a la presencia de cal

en el cemento, la cual se ioniza y suministra Ca++, por lo tanto los ppm

serán mayores.

26

PPM CLORUROS:

Según los resultados obtenidos de la prueba de cloruros, se

puede señalar que el lodo base y el contaminado con cemento

presentan valores bajos de ppm de cloruros. Dichos resultados son

idóneos ya que la fase continua del lodo posee una concentración de

cloruro inicial, además de no poseer un agente externo que permita

aumentar esta concentración. Sin embargo, al contaminar el lodo con

salmuera aumenta considerablemente la concentración de cloruro,

debido a que se añadió una salmuera de 315500 ppm de NaCl que al

ponerse en contacto con la fase continua se ioniza en Na+ y Cl-, además

se le agregó 191210 ppm de Cl-, por lo tanto los ppm de cloruro será

mayor.

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CONCLUSIONES

1. Las Propiedades Reológicas de un lodo Poliacrilamida Parcialmente

Hidrolizada, disminuyen al contaminarlo con Cemento y aún más al

añadir Salmuera.

2. El pH del lodo y del filtrado aumenta al contaminar con cemento y

disminuye al contaminar con salmuera

3. El MBT de un lodo Poliacrilamida Parcialmente Hidrolizada disminuye

al contaminar con cemento y salmuera

4. El PM de un sistema PHPA aumenta al contaminar con cemento y

disminuye al adicionar salmuera

5. El porcentaje de sólidos es mayor al añadir cemento y menor al diluir

con salmuera

6. El porcentaje de agua es menor al incorporar cemento y mayor al

contaminar con salmuera

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7. El revoque se hace mas grueso al contaminar con cemento y más fino

al diluir el lodo con salmuera

RECOMENDACIONES

A nivel de pozo, evitar la utilización del sistema PHPA, cuando se

desee perforar cemento fraguado, ya que el mismo tiende aumentar

la alcalinidad del fluido, comportándose inestable. De lo contrario

utilizar sustancias que permitan disminuir la alcalinidad del lodo.

Realizar un estudio en el sistema PHPA, variando la concentración de

Bentonita hasta alcanzar valores por encima de las 20 lb/bl, esto

permitirá concluir sobre los efectos que causa el aumento del

contenido de arcilla sobre el lodo.

Emplear el sistema PHPA, en pozos, donde el Drift (luz) es tan

pequeño, que ocasiona elevadas presiones de surgencia y suabeo,

en los viajes realizados, ya que el mismo ofrece mejor control de

pozo.

Tratar el fluido de Poliacrilamida parcialmente hidrolizada con

Bactericidas antes de cualquier perforación de cemento, ya que este

sistema es propenso a la fermentación (degradación bacteriana),

cuando presenta pH bajos.

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Se debe tener sumo cuidado en calcular la concentración a agregar

del polímero catiónico, de lo contrario el exceso puede ocasionar la

formación de grandes flóculos que pudieran depositarse en el

revoque, haciéndole extremadamente poroso y en consecuencia

originada un incremento de filtrado.

Para minimizar el aumento de viscosidad que ocurre al inicio de la

preparación de éstos lodos, se aconseja premezclar la poliacrilamida

con gasoil antes de agregarla al sistema.

BIBLIOGRAFÍA

1. BAROID, Manual de fluidos de perforación Copyright. Houston

1997. Lodos base agua.

2. INCO Services. Tecnología Aplicada de Fluidos. Págs.: 1-4 (Capítulo

3 ); 1-5, 8, 9 (capítulo 5; Capítulo 6; Capítulo 7.

3. Kelco Oil Field Group. Manual Técnico Copyright. Houston, Texas,

1996.

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