UNIVERSIDAD DE ORIENTENÚCLEO ANZOÁTEGUI

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADASDEPARTAMENTO DE PETRÓLEO

LABORATORIO DE PERFORACION

PRACTICA 1-A

LODOS NATIVOSSISTEMA AGUA - BENTONITA

PREINFORME 1

Barcelona, 16 de Mayo de 2012

1. Defina los siguientes términos:a. Fluido de perforación : el fluido de perforación o lodo como comúnmente se le

llama, puede ser cualquier sustancia o mexcla de sustancias con características físicas y químicas apropiadas, como por ejemplo: aire o gas, agua, petróleo o combinaciones de agua y aceite con determinado porcentaje de solidos.

b. Densificante: son materiales no toxicos ni peligrosos de manejar, que se utilizan para incrementar la densidad del fluido y en consecuencia, controlar la presión de la formación y los derrumbes que ocurren en aquellas áreas que fueron tectónicamente activas.

c. Reograma : son gráficos que relacionan el esfuerzo de corte con la velocidad de corte, y se usan para representar el comportamiento reológico de los fluidos a través del espacio anular.

d. Bentonita: es una arcilla de grano muy fino del tipo de montmorillonita que contiene bases y hierro, en los fluidos de perforación es usada como una sustancia viscosificante que permite mejorar la habilidad de remoción por parte del fluido y a la vez proporciona propiedades de suspensión del material densificante durante las operaciones de viajes de tuberías, cuando el fluido esta en reposo, además de sus relaciones con las funciones como lubricación, enfriamiento y la relación con el revoque ya que dependiendo de la cantidad de solidos presentes se producirá una mayor o menor filtración del fluido a través de la creación de un sello.

e. Agregación: es un estado de asociación normal de la arcilla antes de ser hidratada; consta de un gran número de capas agrupadas. Al entrar en contacto con el agua, las capas se hidratan hasta que las fuerzas que las mantiene juntas se debilitan. Las partículas están agrupadas cara a cara, una sobre la otra y pueden ser separadas por agitación mecánica, por hidratación y por dispersión. Por la poca distancia entre las partículas la viscosidad del fluido disminuye

f. Ph: es una medida de la acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. Las siglas significan "potencial de hidrógeno"

2. ¿Qué es suspensión de bajo y alto coloide?Un coloide, sistema coloidal, supension coloidal o dispersión coloidal es un sistema

físicoquímico compuesto por dos o mas fases, principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo general solidas.

Una de las principales propiedades de los coloides es su tendencia espontanea a agregar o formar coágulos.

Se trata de partículas que no son apreciables a simple vista, pero mucho más grandes que cualquier molécula. Pueden ser de alto o bajo coloide.

Las suspensiones de bajo coloide son mezclas heterogéneas formadas por una baja concentración de diminutas partículas no solubles de sólido que se dispersan en un medio fluido (dispersante). A diferencia de ésta, las suspensiones de alto coloide poseen una gran concentración de partículas sólidas muy pequeñas en suspensión.

3. ¿Qué es reología? ¿Qué ensayos son realizados en el laboratorio para evaluar la reología de un lodo? Defina cada uno de ellos.

La reología es la ciencia de la materia que describe el comportamiento de los fluidos de perforación.

Los ensayos realizados en el laboratorio para evaluar la reologia de un lodo son: Viscosidad de embudo: el embudo Marsh es el embudo que se utiliza para

determinar la viscosidad del fluido en segundos por cuarto de galon. Este embudo es un instrumento con una configuración definida utilizado para medir la viscosidad de embudo de una muestra de 1500 cm3 de un fluido de perforación tiene un diámetro de 6 pulgadas en la parte superior y una longitud de 12 pulgadas. En la parte inferior, un tubo de orificio liso de 2 pulgadas de largo, con un diámetro interior de 3/16 pulgadas.

Medición de viscosidad plástica y aparente: esta medición se realiza con el viscosímetro rotativo, este tipo de instrumentos son accionados por un motor eléctrico o una manivela. El fluido de perforación esta contenido en el espacio anular entre dos cilindros concéntricos. El cilindro exterior o manguito de rotor es accionado a una velocidad rotacional (RPM) constante. La rotación del manguito de rotor en el fluido impone un torque sobre el balancín o cilindro interior. Un resorte de torsión limita el movimiento del balancín y su desplazamiento es indicado por un cuadrante acoplado al balancín.Las constantes del instrumento han sido ajustadas de manera que se pueda obtener la viscosidad plástica y el punto cedente usando las indicaciones del manguito de rotor de 600 y 300 RPM.

Resistencia al corte: La resistencia al corte de un fluido de perforación se determina utilizando un medidor de corte. Este consiste en un tubo de duraluminio de 3,5 pulgadas y una escala graduada en libras por 100pies2, la cual esta unida al recipiente para la muestra. Es importante tener presente que el esfuerzo de corte equivale a la lectura del dial y la velocidad de corte a la rpm del reómetro.

4. Tipos de arcillas usados en los fluidos de perforación. ¿En que situación son usadas cada una de ellas?

Las arcillas son materiales de la tierra que desarrollan plasticidad cuando se mojan; las que absorben agua fácilmente se les llama hidrofílicas y las que no absorben agua (cálcicas), se les denomina hidrofobicas. Algunos tipos de arcillas usadas durante las labores de perforación son las siguientes:

Bentonita: es una arcilla de granos finos con un porcentaje mínimo del 85% de montmorillonita, que debido a su estructura de capas le confiere las propiedades características de hincharse en presencia de agua. Es un excelente agente reductor de perdida de filtrado. Puede ser de alto o bajo rendimiento.

Bentonita Sódica: tiene gran capacidad de hidratación y dispersión; también llamado sontmorillonita sódica es el viscosificador más importante entre los que se emplean para el control de perdida de fluidos. En agua dulce este tipo de arcilla se hincha considerablemente hasta diez veces su volumen original, lo que no ocurre en agua salada donde su rendimiento es menor, llegando a ocupar un volumen tres veces

mayor a su volumen original. Este tipo de bentonita permite un mayor control del filtrado y da mayor viscosidad que cualquier otro tipo de arcilla.

Bentonita cálcica: posee poca absorción del agua y por lo tanto no se puede hidratar ni dispersarse; posee un rendimiento de 45 a 65 bls/ton en agua dulce. La montmorillonita cálcica, a menudo llamada sub-bentonita, se hincha a dos o cuatro veces más su volumen seco original al ponerla en agua dulce. Se utiliza a veces para mejorar la distribución de tamaño de partículas en los lodos con el objetivo de reducir la perdida de filtrado. La forma de mejorar el rendimiento de una arcilla de este tipo es mezclándola con un polímero orgánico (poliacrolamida) o agregándole carbonato de sodio para remover el exceso de calcio. La bentonita cálcica tiene aproximadamente la mitad de la eficiencia de la bentonita sódica.

Atapulguita: es una arcilla con estructura catenaria, formada por un aluminio-silicato de magnesio hidratado cuya aplicación principal en lodos ha sido la de viscosificante para lodos que contienen demasiada sal para que la bentonita se pueda hidratar de forma apropiada. Es un excelente viscosificante pero, a diferencia de la bentonita, no contribuye al control del filtrado. Una buena atapulguita rinde unos 150 bbl/ton.

Sepiolita: es un pariente de la atapulguita dentro de la familia de las arcillas, se ha empleado en algunos pozos, se comporta más o menos igual a la atapulguita, pero tiene ventajas a temperaturas muy altas.

Kaolin: es una arcilla que no se hidrata. La capacidad de intercambio catiónico es baja. Los fluidos viscosificados con Kaolin tienen bajas viscosidades debido a la naturaleza no hidratable de la estructura cristalina. La tendencia de este mineral es alterarse a ilita y clorita con la profundidad, es decir, con la edad.

Ilita: pertenece al grupo de minerales conocidos como “micas”, las cuales se utilizan como material de perdida de circulación. Las micas encontradas en formaciones sedimentarias se clasifican como ilitas. Las capas pueden tener en adición cationes como Ca2+ o H+. esta alteración permite una hidratación reducida entre las capas y, es por esto, que las ilitas y micas pueden reaccionar con iones de potasio y ser utilizadas en algunas ocasiones.

Cloritas: la capacidad de intercambio cationicoes muy baja. Las cloritas se hayan asociadas normalmente a sedimentos mas viejos y los kaolines y smectitas son reemplazados por cloritas e ilitas.

Arcilla Organofilica: estas arcillas son capaces de desarrollar buenos geles en sistemas base aceite. Mediante un proceso de intercambio catiónico, la arcilla, que es hidrofilica, reacciona con sales de amina, formando un producto que se dispersa en aceite. Este tipo de arcilla requiere la ayuda de un activador polar para lograr su mayor rendimiento. Precipita al contacto con el agua.

Hectorita: es una arcilla compuesta a base de silicato de magnesio. El uso de la hectorita como base para las arcillas organofilicas esta muy extendido, ya que esta esmectita da un producto de alto poder gelificante en sistemas altamente polarizados.

5. Tipos de fluidos de perforación según su fase continua. Explique c/u. y establezca en que fase de la perforación se podrían utilizar dependiendo de cada caso.

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). Según su fase continua el lodo puede ser base agua, base aceite o aireados. Lodos base agua: la fase continua es el agua y es el medio de suspensión de los solidos,

No son estables a temperaturas superiores a los 220°F. La bentonita es comúnmente usada para tratar este tipo de lodos y para satisfacer los requerimientos reológicos mínimos, así como para controlar las pérdidas de fluido. Para estos lodos se emplean químicos inhibidores de la hidratación de las arcillas y otros para el control de la contaminación con agentes químicos de la formación, para así mantener las propiedades reológicas. Entre los lodos base agua están:o Lodo de agua fresca – no inhibido: Poseen una fase acuosa que contiene sal a muy

bajas concentraciones y arcillas sódicas; no son muy complicados en el uso y composición y además son económicos ya que no requieren de aditivos muy costosos durante su aplicación. Este sistema esta conformado de la forma siguiente:

Lodos de agua fresca: empleado en formaciones duras, en presencia de agua dulce o salada y bajo altas velocidades anulares para remoción de solidos

Lodos nativos: se forman al mezclar agua con arcilla y lutitas de las formaciones superficiales. Son utilizados para perforar zonas superficiales hasta 1500’ ya que no requieren de control químico y su densidad no sobrepasa los 10 Lpg.

Lodos Agua – Bentonita: es un lodo de inicio de la perforación, constituido por agua y bentonita recomendado para ser usado hasta 4000 pies. Son lodos con una buena capacidad de acarreo, viscosidad controlada y control del filtrado, además proporcionan buena limpieza al hoyo y es bastante económico.

Lodos con Taninos – Soda Caustica: es un lodo base agua con soda caustica y taninos como adelgazantes, puede ser de alto o bajo Ph. No se utilizan con frecuencia, son afectados por la temperatura.

Lodos de Fosfato: es un lodo tratado con adelgazantes (SAAP), utilizado en formaciones con poca sal o Anhidrita, soporta temperaturas hasta los 180ºF, es un lodo de bajo costo y simple mantenimiento muy susceptible a contaminantes.

o Lodos de base agua Inhibidos: su fase acuosa permite evitar la hidratación y desintegración de arcillas y lutitas hidratables mediante la adicion de calcio, , lo cual permite el intercambio iónico para transformar las arcillas sódicas a cálcicas. Este intercambio iónico permite obtener un lodo con mayor cantidad de sólidos y propiedades geológicas mínimas y más resistentes a contaminaciones severas. Estos son. Lodos de Salmueras de Formiato: Son compatibles con las aguas de la

formación que contienen Sulfatos y Carbonatos, por lo tanto reducen la posibilidad de dañar la permeabilidad por precipitación de sales.

Lodos a Base de Polímeros y KCL : Su propósito es el de inhibir por encapsulamiento y/o reemplazo de iones de hidratación de las lutitas de la

formación con alto contenido arcilloso, minimizando problemas de derrumbes y ensanchamiento de hoyos.

Lodos tratados con Cal: utilizan la cal como fuente de calcio soluble en el filtrado, están compuestos por soda caustica, dispersantes organico, cal, controlador de filtrado y arcillas comerciales. No soportan temperaturas mayores a los 250ºF ni contaminaciones con sal mayores a 60000ppm.

Lodos tratados con yeso : utilizan el sulfato de calcio como electrolito para la inhibición de arcillas y lutitas hidratables. Su Ph esta entre 9,5 y 10,5, posee concentraciones de calcio en el filtrado de 600 a 1200 ppm, tiende a flocularse por altas temperaturas y son resistentes a la solidificación por temperatura.

Lodos 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. Su aplicación proporciona ventajas tales como el control de las propiedades reológicas, estabilidad del hoyo, compatible con diversos aditivos, controlador de filtrado, mejora las tasas de penetración menor daño a la formación, resistentes a contaminación química y fácil mantenimiento.

Lodos en agua salada : son aquellos que tienen una concentración de sal por encima de 10000ppm hasta 315000ppm, la sal aumenta el poder de inhibir la hidratación de arcillas, este lodo debe ser utilizado para perforar zonas con agua salada y domos de sal, también para evitar la hidratación de arcillas y lutitas hidratables.

Lodos de bajo coloide: son lodos de base agua con polímeros como agentes viscosificantes y con bajo contenido de bentonita o compuesto coloidal. El uso de este lodo puede prevenir problemas originados por presencia de formaciones solubles de calcio, interacciones de sal, flujo de agua salada y contaminación con CO2. Además, este lodo permite obtener beneficios como el incremento de la tasa de penetración, mejor limpieza y estabilidad del hoyo.

Lodos base Aceite : Son aquellos en los que la fase continua es el aceite y representa el medio de suspensión de la fase dispersa, que puede estar formada por sólidos coloidales o agua en el caso de las emulsiones. En los lodos inversos el agua es la fase dispersa y permanece suspendida formando pequeñas gotas, para lograr estabilidad como mezcla requiere de la acción de un agente emulsificante. Los tipos de lodo base aceite son:o Lodos Base Aceite con control de Filtrado : Se aplican en zonas donde existe

perdida de circulación o en formaciones con presión subnormal.o Lodos Base Aceite con Relación 50/50 : Se utilizan en zonas ambientalmente

sensibles, donde el descarte de ripios es problemático; de allí que la cantidad de aceite a usar se reduce.

o Lodos Base Aceite sin Control de Filtrado: Logra mejorar las tasas de penetración y minimizar costos iniciales del lodo, es un sistema poco estable a altas temperaturas y requiere un mayor consumo de aceite.

o Lodos 100% Aceite: Es un sistema de lodos que tiene como característica principal no contener agua, esta formulado totalmente a base de aceite mineral o de otra naturaleza.

o Sistemas Sintético: Esta nueva clase de lodos poseen la mayoría de propiedades de los lodos con fase continua aceitosa y con su uso se podrían disminuir los grandes problemas de contaminación causados, pero muchos de ellos presentan toxicidad acuática.

6. ¿Que importancia tiene que los fluidos de perforación sean básicos?Es de suma importancia mantener un Ph básico debido a que de esta forma se

previene la formación de ambientes potencialmente corrosivos capaces de dañar severamente la sarta de perforación y la tubería de revestimiento, esta corrosión en las tuberías pueden causar con el tiempo fisuras que pueden generar a su vez fugas de lodo, perdida de presión y por ende de energía hidráulica necesaria para la perforación. Además de esto, un Ph básico en el lodo asegura la acción efectiva de otros aditivos químicos empleados en el lodo y de esta forma se evita que la dispersibilidad de las arcillas se vea afectada así como también las propiedades reológicas, las pérdidas por filtración y otros problemas relacionados. Los fluidos de perforación deben mantener un Ph mayor 7, ya que para pH menores a 7 este se torna ácido e inmediatamente se acelera el proceso corrosivo, ocasionando el aumento del costo del proceso de perforación.

7. ¿Qué son lodos nativos y cuando son utilizados? Los lodos nativos son lodos base agua que emplean la arcilla o lutitas proveniente

de las formaciones perforadas como fase dispersa y son llamados también lodos naturales. Este tipo de lodo tiende a presentar un aumento de viscosidad a medida que más circula el lodo y por lo tanto requieren de altas diluciones. Son utilizados para perforar zonas arcillosas superficiales hasta 1500pies y temperaturas de hasta 220ºF.

8. Características de un lodo nativo y un lodo agua bentonita Lodo Nativo

a) Su mantenimiento está limitado a controlar los sólidos durante la perforación.b) Presenta como fase dispersa una arcilla naturalc) Solo se utiliza al inicio de la perforación en profundidades someras, es decir, zonas

superficiales de hasta 1500 pies.d) No requiere un control químico, es decir no tiene un control estricto de la reologiae) No tolera altas temperaturas, como máximo unos 220ºFf) Requieren de continua dilución para mantener las propiedades reológicas.g) La densidad no sobrepasa los 10 lpg.h) Durante su uso, todos los equipos de control de sólidos deben estar funcionando

para un efectivo mantenimiento del lodo.i) Se caracteriza por que no permite la perforación bajo balance.

Características de un lodo agua-bentonita a) Puede ser usado hasta 4000 pies de profundidad.

b) Su viscosidad puede ser reducida por dilución, sedimentación o control mecánico de sólidos.

c) El pH se mantiene normalmente en el rango entre 8,0 y 9,5.d) La capacidad de acarreo de los lodos de agua-bentonita puede ser aumentada

añadiendo más bentonita.e) La dureza de calcio debe ser eliminada del agua por adición de carbonato de sodio

o agregando de ¼ a ½ lb/bl de soda cáustica.f) La concentración de sal tiende a disminuir la hidratación de la bentonita, menos de

5000ppm es tolerable, si hay mas de 50.000ppm hay poca hidratación.g) El lodo se hace más espeso con el tiempo y con la circulación.

9. ¿Con que intención se procede a densificar un fluido de perforación especifique y explique los diferentes agentes densificantes que se podrían utilizar dependiendo de cada caso?

La densidad no es una propiedad de valor fijo durante la perforación de un pozo, sino que puede estar sometida a numerosas alteraciones durante el proceso de la perforación por eso se hace de vital importancia ajustar y mantener la calidad del fluido dentro de los valores deseables de densidad para así poder realizar una perforación segura y exitosa debido a que esta propiedad es la responsable de mantener la presión hidrostática de la columna de lodo, si esta presión están muy por encima de la presión de formación puede ocurrir una perdida de circulación y ocasionar fracturas a la formación debido a que se ha excedido el gradiente de fractura de la misma, en estos casos se debe disminuir la densidad agregando la fase continua o extrayendo solidos del fluido, entre otros. Si por el contrario la presión hidrostática de la columna de lodo es menor a la presión de la formación puede ocurrir una invasión de los fluidos del yacimiento al hoyo (arremetida) las cuales se podrían convertir en reventones, ocasionando grandes problemas operacionales, es por esto que se hace de suma importancia el mantenimiento de la densidad del fluido mediante el uso de densificantes, los mas usados son:

a) Barita: Un mineral de sulfato de bario (BaSO4) que se encuentra en la naturaleza como tal, es el agente densificante que se emplea para lodos. Su peso específico es de 4.2 a 4.3 y lo hace más denso que la mayoría de los sólidos de perforación. Tiene además la ventaja de ser inerte y no abrasivo, es decir no reacciona químicamente con el resto de los aditivos presentes en el lodo. La densidad de los lodos puede ser aumentada hasta 20 Lpg o más con barita. Se caracteriza por ser insoluble, por lo que al taponear los poros de las arenas permeables genera daños irreversibles, teniendo que fracturar aquellas formaciones de interés.

b) Calcita: El carbonato de calcio (CaCO3) es un sólido inactivo cuando está en un lodo, pero se disuelve en ácidos. Las partículas de carbonato de calcio alojadas en los poros de las zonas productivas pueden ser removidas por medio de tratamiento con ácido clorhídrico al 15%, para lograr una mejor producción. Otra característica deseable del carbonato de calcio es que el revoque formado por él se remueve fácilmente de la superficie de las formaciones productivas en el momento de iniciarse el flujo desde las formaciones. Sólo permite generar densidades de hasta 11.6 lpg como máximo. La aplicación principal del carbonato de calcio en los lodos es como agente densificante,

sin embargo, su eficacia es limitada debido a su baja densidad. El peso específico del carbonato de calcio es 2.7.

c) Galena : La galena, que es un sulfuro de plomo nativo, tiene un peso específico de 6.5 a 6.7. Su empleo reduce el volumen total de sólidos requeridos en lodos densos y permite la obtención de lodos con densidades hasta 35 lpg.

d) Magnetita: Un óxido de hierro con un peso específico de 5.1, es otro sólido de alta densidad que se utiliza a veces cuando se necesitan densidades excepcionalmente altas en el lodo.

e) Siderita: El carbonato de hierro, presenta un peso específico de 3.8 y es más pesado que el carbonato de calcio además presenta características similares a las que tiene el carbonato de calcio y por ser tan costosa es raramente empleada.

f) Hematita: se ha pretendido utilizar como un sustituto de la barita puesto que es un aditivo densificante y se encuentra disponible en el país, siendo así una fuente segura de densificante a costos inferiores. Su gravedad especifica varia de 4.9 a 5.3. Su utilización produce resultados operacionales satisfactorios tales como: incremento en la tasa de penetración, contribuye al rendimiento de las mechas policristalinas, disminución en el tiempo de penetración y ahorros en los costos. Su empleo reduce el volumen total de sólidos (% de sólidos) requeridos en lodos excepcionalmente densos.

10. Ventajas y desventajas de un lodo nativo y un lodo agua-bentonita Lodos Nativos

o Ventajas No requieren control con aditivos químicos No requieren control de filtrado Son económicos No es contaminante

o Desventajas Tiende a tener altas viscosidades a medida que más se circula el lodo. Tiende a flocularse. No tolera altas temperaturas, como máximo unos 220ºF.

Lodos Agua – Bentonita o Ventajas

Excelente capacidad de acarreo No requiere de controladores de filtración Viscosidad controlada Buena limpieza del hoyo Su rendimiento es de mas de 85 Bls por tonelada Bastante económico Permite mantener un buen revoque protector sobre las formaciones

perforadas. No es contaminante Son de fácil y rápida preparación.

o Desventajas

La soda cáustica tiende a flocular la bentonita hidratada. Este efecto se puede reducir a un mínimo por la adición lenta de la soda y una agitación vigorosa simultánea en el área de mezclado.

Su densidad esta limitada (12 lpg) La presencia de sal y la dureza en el agua interfieren con la hidratación de la

bentonita y reducen su eficacia. Solo se usa al principio de la perforación y hasta profundidades de 4000 pies. Sólo soporta temperaturas hasta 220ºF, a condiciones extremas se flocula.

11. Explique las funciones del lodo que tienen que ver con las siguientes propiedades: densidad, viscosidad, punto cedente, fuerza gel

Densidad: es la propiedad del fluido que tiene por función principal mantener en sitio los fluidos de la formación. La densidad es uno de los dos factores, de los cuales depende la presión hidrostática ejercida por la columna de fluido. Durante el proceso de perforación se quiere mantener la presión hidrostática ligeramente por encima de la presión de la formación para evitar en lo posible una arremetida.

Viscosidad: transmite energía hidráulica y limpieza del hoyo. Su función principal es el de suspender los ripios de formación en el espacio anular, cuando el flujo es laminar.

Punto cedente : transporta los ripios hasta la superficie, permite una adecuada evacuación, permite la separación de los ripios en la superficie.

Fuerza gel: proporciona la suspensión de ripios al detener la circulación. Cuando el fluido no esta en circulación la fuerza de elevación para flujo ascendente es eliminada. Los recortes y derrumbes caerán al fondo del pozo a menos que el fluido tenga la capacidad de formar una estructura tipo gel cuando no esta fluyendo. El fluido debe recuperar su fluidez cuando se reinicia la circulación.

12. Explique el procedimiento de la prueba M.B.T. ¿Cuál es la importancia de realizar la prueba M.B.T. a los fluidos de perforación?

La prueba de azul de metileno (Methylene Blue Test = MBT) es realizada en los lodos base agua. La prueba se basa en la capacidad de las arcillas reactivas presentes en el lodo de absorber tintura de azul de metileno hasta que todos los lugares susceptibles de reacción estén llenos con tintura. La prueba se enfoca en ser capaz de detectar la tintura excesiva. Una muestra de lodo (1ml) es diluida en agua y hervida por 10min junto con 0.5ml de solución 5N de acido sulfúrico y 15ml de 3% de peróxido de hidrogeno (agua oxigenada). Estos componentes son adicionados para remover otros materiales orgánicos presentes (como los polímeros) que también son capaces de absorber la tintura y por lo tanto, interferir con los resultados. La tintura de azul de metileno es entonces adicionada en incrementos de 0.5ml y el área a la solución y luego probada colocando manchas (gotas) encima de un papel de filtro. La presencia de un halo azul en expansión indicara el exceso de tintura.

Para un sistemas de lodos nuevo el valor de MBT es menor que 5ppbde bentonita equivalente. Cuando el valor MBT llegue a estar entre 20 y 25, es un indicativo que el sistema de lodos se esta comenzando a sobrecargar con arcillas y normalmente se opta por la practica de desecho y/o dilución.

Es muy importante realizar esta prueba para evitar que se produzca un aumento en la densidad del debido al aumento en su contenido de arcillas, lo que produciría presiones mayores a la presión de la formación ocasionando pérdidas de circulación hacia la formación.

13. Al iniciar la perforación de un pozo; ¿qué tipo de lodo es seleccionado y por qué?Al iniciar una perforación se selecciona un tipo de lodo base agua, debido a que

representa la opción mas económica y ambientalmente amigables con los acuíferos que se encuentran cerca de la superficie, son menos contaminantes y además, al inicio de la perforación no existen temperaturas altas por lo que un lodo base agua puede cumplir perfectamente sus funciones sin verse afectado.

14. ¿Explique los posibles problemas operacionales que podrían ocurrir relacionados con los fluidos de perforación?

Perdidas de circulación : perdidas de fluido de perforación hacia la formación, cuando la presión hidrostática del fluido excede el esfuerzo mecánico de la roca atravesada. Las perdidas de circulación se pueden producir en formaciones superficiales de gran porosidad y permeabilidad, así como en formaciones fracturadas en una forma natural o por fracturas inducidas mediante desbalance de presiones. Como consecuencia de este problema operacional se producen disminuciones en la presión hidrostática del lodo, atascamientos de tubería (por la reducción de flujo en el anular que disminuye la capacidad de acarreo de los ripios), daños a la formación y reventones subterráneos.

Pega o Atascamiento : La tubería se pega mecánica o diferencialmente. La pega mecánica es causada por una obstrucción o restricción física de la sarta por efecto de la sedimentación de sólidos, material densificante y de derrumbes sobre la sarta, especialmente sobre la mecha, debida a una resistencia de gel muy baja mientras la circulación se detiene, o cuando no se tiene un control y remoción adecuado de los sólidos de la perforación. La pegadura diferencial es causada por la presión diferencial ejercida por la columna de lodo sobrebalanceada que actúa sobre la sarta de perforación empujándola contra el revoque depositado sobre las paredes del pozo.

Arremetidas/Reventones: se producen cuando los fluidos de la formación entran al pozo a causa de una perdida de presión en la columna hidrostática del lodo, siendo esta menor a la presión de la formación.

Daños a la formación : cuando se producen perdidas del fluido de perforación hacia las formaciones productoras disminuyen su producción. Algunos fluidos causan más daño que otros, así como también hay formaciones más sensibles que otras. El daño a las formaciones productivas puede ser el resultado del taponamiento físico de los poros por sólidos inertes aportados por el lodo o reacciones químicas entre los componentes del fluido y los de la formación.

Floculación : Es el encapsulamiento o aglomeración de las partículas sólidas del lodo debido al predominio de fuerzas atractivas entre ellas, cuando están en presencia de un electrolito que aumenta las interacciones eléctricas, que puede provenir de los contaminantes. La floculación produce que el filtrado de lodo penetre

fácilmente en la formación a través de los espacios entre flóculos. Los contaminantes que pueden producir la floculación son: cal, anhidrita, yeso, cemento, cloruro de sodio y carbonatos, que generalmente están presentes en las formaciones o vienen de los mismos trabajos de perforación. La floculación también es causada por las altas presiones y temperaturas. Todos los contaminantes mencionados anteriormente alteran la reología de los lodos.

Altas resistencias de gel: Las alta resistencia de gel es la manifestación en estado de reposo de la existencia de propiedades reológicas elevadas en el lodo de perforación, puede causar graves problemas como la retención de aire o gas, presión de circulación excesiva después de los viajes, imposibilidad de correr registros eléctricos, efecto de succión al sacar la tubería y efecto de surgencia o pistón al meter tubería. En aquellas zonas donde hay retención de gas o donde se siente la succión de la tubería se puede producir una arremetida, por otro lado el efecto pistón puede producir fracturamiento de la tubería.

Reducción de la tasa de penetración: Si la densidad del lodo es excesiva, se obtendrán velocidades de penetración cada vez menores, producto de una cantidad elevada de sólidos y altas viscosidades.

Corrosión de la sarta : Los fluidos de perforación base agua pueden crear un ambiente corrosivo que es capaz de crear fisuras en las tuberías cuando el pH disminuye por debajo de 7, ya sea por la contaminación del lodo con H2S Y CO2 o por el aporte de soluciones salinas de las formaciones perforadas.

15. En caso de presentarse una arremetida en un pozo ¿Por qué es recomendable densificar el lodo?

Al densificar un lodo se le proporciona un aumento en la presión de la columna hidrostática de lodo lo que evita el paso de los fluidos provenientes de la formación al pozo. Mantenido un sobrebalance y un buen mantenimiento del lodo no se producirán arremetidas

16. Explique detalladamente los tipos de fluidos más recomendados para la perforación de pozos Lodos base agua : especialmente diseñados para ser utilizados hasta una profundidad

de 1500 pies la bentonita es usada para tratar lodos de agua fresca para satisfacer las necesidades reologicas del lodo, asi como para controlar las perdidas de fluido; obtienen su mejor desempeño en lodos que contengan menos de 10000ppm de cloruro de sodio, al afectar significativamente sus propiedades. Los fosfatos son químicos inorgánicos usados para dispersar estos lodos cuyas viscosidades aumentan mediante la contaminación con cemento o con solidos perforados, sin embargo, no reducen la perdida de fluido y no son estables a temperaturas superiores a los 150ºF.

Lodos base aceite: o Lodos de aceite: que contienen menos del 5% en agua y contiene mezclas de

álcalis, ácidos orgánicos, agentes estabilizantes, asfaltos oxidados y diesel de alto punto de llama o aceites minerales no tóxicos. Uno de sus principales usos es eliminar el riesgo de contaminación de las zonas productoras. Los contaminantes como la sal o la anhídrita no pueden afectarlos y tiene gran aplicación en

profundidad y altas temperaturas, también son especiales para las operaciones de corazonamiento.

o Emulsiones invertidas : estos sistemas contienen mas del 50% en agua, que se encuentra contenida dentro del aceite mediante emulsificantes especiales; este lodo es estable a diferentes temperaturas

El uso de estos dos tipos de lodo requiere cuidados ambientales debido a su elevado poder contaminante, han sido empleados con éxito para muchas tareas de perforacion con: pozos profundos con condiciones extremas de presión y temperatura; problemas de pega de tuberías y de estabilidad del pozo; necesidad de atravesar zonas que contienen sales, yeso o anhidrita; presencia de sulfuro de hidrogeno hallazgo de formaciones potencialmente productoras; gran necesidad de minimizar la friccion y los torques. A pesar de esto, su carácter contaminante ha restringido su uso

17. ¿De qué manera afecta el porcentaje de arcilla en un sistema de lodos de perforación?

A mayor porcentaje de arcilla, habrá una mayor cantidad de sólidos arcillosos presentes en el lodo, los cuales tenderán a aumentar las propiedades reológicas tales como: punto cedente, viscosidad plástica, fuerza de gel, etc. El aumento en la reología produce un aumento en la presión hidrostática, es decir, se produce un aumento en la presión ejercida sobre la pared del pozo, lo cual previene arremetidas, pero en formaciones frágiles puede llegar a fracturarse la formación, dependiendo del valor del gradiente de fractura, también disminuye la tasa de penetración.

Cuando el porcentaje de arcilla en un fluido de perforación es bajo, las propiedades reológicas son bajas, la presión hidrostática es baja, este sistema es ideal para formaciones con presiones subnormales o altamente frágiles, se tienen mayores tasas de penetración, ya que el peso del lodo no es tanto como para restarle movimiento a la mecha.

18. ¿Qué son los factores N y K, como se determinan y cuál es su significado útil que se les puede dar a estos parámetros?

N y k son parámetros que dependen de la concentración de sólidos. Se pueden determinar de la ecuación de la ley exponencial que relaciona esfuerzo y tasa de corte: El valor de n representa el índice de comportamiento de flujo laminar, n es adimensional. Para los lodos es siempre inferior a 1, para los lodos no-dispersos n esta usualmente entre 0,4 y 0,7; para lodos altamente dispersos n esta generalmente entre 0,7 y 0,9. A medida que el valor de n tiende a ser menor que 1, menos newtoniano es el fluido y mayor es la reducción de viscosidad por corte. La incorporación de sólidos al sistema hace al fluido menos newtoniano. El valor de n indica cuanto se desvía un fluido del comportamiento newtoniano. El valor de n depende del tipo de viscosificante y se controla con adelgazantes químicos.

El valor de k representa el índice de consistencia de flujo laminar y se expresa en lbs/100 pies2 – rpmn, se le considera similar a la viscosidad plástica ya que un aumento de k indica generalmente un aumento del contenido de sólidos o una disminución en el tamaño de las partículas. El valor de k es un indicador de la concentración de sólidos en un

sistema de lodo de perforación. Los mejores métodos para bajar k son el control mecánico de sólidos y la dilución.

En un lodo, los valores de n y k se determinan por medio de las lecturas del dial del Viscosímetro Fann a 600 y 300 rpm. La ley exponencial ofrece la desventaja de no tomar en consideración la tensión de cedencia, es decir, la resistencia interna que debe ser vencida para que el lodo comience a fluir.

Todo reograma para la ley exponencial aparece como una línea recta en papel log-log. La pendiente de esa recta es n, y su intersección con el eje vertical para R=1 es k.

19. De ocurrir un derrumbe en el pozo a perforar, ¿Cuáles serían las acciones que usted tomaría?

Tomando en cuenta el sistema con el que estemos trabajando se tomara la decisión adecuada:

Para lodos base agua por ejemplo, si el derrumbe se esta ocasionando por una perforación bajobalance debemos aumentar la densidad del lodo para aumentar la presión hidrostática y evitar que continúe el derrumbe. El aumento en la densidad del lodo se consigue agregando densificantes al mismo.

El en caso de los lodos base aceite, se deben agregar dispersantes para mantener la reologia deseada y densificantes para mantener la presión hidrostática en sobre balance.

20. ¿Qué sucede al agregar arena al lodo nativo, como varían sus propiedades y como se determina el porcentaje de arena en la muestra?

Las propiedades reológicas del lodo nativo se incrementan en presencia de arena. Cuando el lodo nativo y cualquier lodo en general se contaminan con un sólido abrasivo como la arena proveniente de formaciones perforadas, esta puede causar desgastes excesivos en partes de las bombas de lodo, disminuyendo las emboladas y afectando otros equipos con los cuales entra en contacto. La arena contribuye al desgaste de las tuberías y del equipo, causa daño en las formaciones productivas y tiene mucha influencia en el costo general del pozo.

Un kit para contenido de arena es utilizado para la determinación del porcentaje de arena por volumen. Este kit consiste en un cedazo de un diámetro de 2-1/2 pulg con una malla 200, un embudo que encaja en el cedazo y un recipiente de vidrio calibrado desde 0 hasta 20 por ciento. El porcentaje de arena se lee directamente del recipiente de vidrio y se registra en el informe del lodo.

La determinación del contenido de arena en el laboratorio se realizará de la siguiente manera:

Llenar el tubo hasta la marca de 50 cc con lodo. Luego agregar agua hasta la marca de 100 cc. Tapar la boca de tubo con el pulgar y agitar vigorosamente. Verter la mezcla sobre un tamiz limpio y previamente mojado. Descartar el líquido que pasa a través del tamiz; agregar más agua a la probeta,

sacudir y verter de nuevo sobre el tamiz. Repetir hasta que el agua de lavado esté clara.

El contenido retenido en el tamiz no debe aplastarse o forzarse con el dedo o algún otro dispositivo alguno porque dará errores y destruye la malla.

Fijar el embudo en la parte superior del tamiz e invertirlo lentamente colocando el pico del embudo en la boca del tubo y con una corriente fina de agua, del lado del tamiz opuesto a donde se depositó la arena a la probeta.

Dejar la arena en el fondo de la probeta. Observar el volumen de arena depositado y expresar el valor obtenido en

porcentaje de arena contenido por el lodo.

Muestra de CálculosPractica 1-A

Cálculos en base a un %X=7Valores:

Densidad de la Bentonita.

Densidad Final del Lodo.

Peso Final del Lodo.

Peso de la Bentonita.

Peso del Agua.

Volumen del Agua.

Tabla de ResultadosX (%) ⍴L (Lbs/gal) WL (Lbs) WBen (Lbs) Vw (gal) Vw (cc) VL (gal) VL (cc)

3.5 8,508 2144,016 75,032 248,397 2069,975 252 21006.5 8,668 2184,336 141,984 245,182 2043,183 252 21007 8,695 2191,141 153,376 244,635 2038,625 252 2100

9.5 8,833 2225,916 211,477 241,845 2015,375 252 2100