Sistemas de lodos

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UNEFA-SEDE SAN TOMÉ Asignatura: Fluidos de Perforación Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorín CLASIFICACIÓN LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN Los convencionales son usados para perforar formaciones donde las densidades varían entre 6 y 20 lb/gal y los no convencionales cuando es necesario perforar con una densidad menor de 6 lb/gal, equivalente a un gradiente de presión subnormal menor a 0.312 psi/pie. FLUIDOS BASE AGUA Un fluido base agua es aquel cuya fase continua es agua. El aceite adicionado a un fluido base agua forma parte de la fase dispersa, se comporta como sólido suspendido. Los fluidos base agua pueden disperso, no disperso, inhibidos y no inhibidos. Los dispersos contienen adelgazantes químicos y los no dispersos no. Los inhibidos tienen iones inhibidores de lutitas y los no inhibidos no. De hecho, un lodo disperso no inhibido es aquel que contiene adelgazantes químicos, pero no tiene ningún tipo de ion inhibidor. El potasio (K) es el ion más usado para inhibir arcillas, por su reducido tamaño y su baja capacidad de hidratación. La fuente suplidora de potasio más común es el Cloruro de Potasio (KCL). FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE AGUA DE USO COMÚN Lignosulfonatos Calinos Polímeros Viscoelásticos Baja densidad Salinos

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  1. 1. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn CLASIFICACIN LOS FLUIDOS DE PERFORACIN Los convencionales son usados para perforar formaciones donde las densidades varan entre 6 y 20 lb/gal y los no convencionales cuando es necesario perforar con una densidad menor de 6 lb/gal, equivalente a un gradiente de presin subnormal menor a 0.312 psi/pie. FLUIDOS BASE AGUA Un fluido base agua es aquel cuya fase continua es agua. El aceite adicionado a un fluido base agua forma parte de la fase dispersa, se comporta como slido suspendido. Los fluidos base agua pueden disperso, no disperso, inhibidos y no inhibidos. Los dispersos contienen adelgazantes qumicos y los no dispersos no. Los inhibidos tienen iones inhibidores de lutitas y los no inhibidos no. De hecho, un lodo disperso no inhibido es aquel que contiene adelgazantes qumicos, pero no tiene ningn tipo de ion inhibidor. El potasio (K) es el ion ms usado para inhibir arcillas, por su reducido tamao y su baja capacidad de hidratacin. La fuente suplidora de potasio ms comn es el Cloruro de Potasio (KCL). FLUIDOS DE PERFORACIN BASE AGUA DE USO COMN Lignosulfonatos Calinos Polmeros Viscoelsticos Baja densidad Salinos
  2. 2. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn
  3. 3. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn FLUIDOS LIGNOSULFONATO Estos fluidos son dispersos no inhibidos a base de arcilla. Se utilizan para perforar formaciones superficiales deleznables altamente permeables que se estabilizan con revoque y peso. Estos fluidos se caracterizan por ser muy sensibles a la accin de cualquier contaminante. Se formulan con soda custica, bentonita, lignosulfonatos y lignitos. Estos fluidos requieren del agregado diario de soda custica para mantener el pH entre 9.5 y 11.5. La bentonita es agregada en forma prehidratada para lograr un mejor control de la capacidad de transporte y suspensin del fluido y para obtener revoques delgados, flexibles, poco permeables y altamente compresibles que minimizan la prdida de agua. La accin adelgazante la logran a travs de los lignosulfonatos y los lignitos. En condiciones normales de perforacin, estos fluidos funcionan bien en una relacin de concentracin de 2 a 1, es decir que por cada dos libras de lignosulfonato se agrega una libra de lignito, pero a medida que aumenta la temperatura y con el fin de lograr un mejor control del filtrado, es aconsejable invertir la relacin. Estos productos son poderosos adelgazantes, al extremo de que un exceso de lignosulfonato inhibe por completo al sistema y causa la formacin de espuma. En estos casos el fluido adquiere un color bastante ennegrecido y al igual que el filtrado. FLUIDOS CALINOS Estos fluidos son dispersos inhibidos a base de cal. Se utilizan para perforar arcillas hidratables del tipo gumbo y se caracterizan por: a) presentar viscosidades ms bajas que un fluido disperso de la misma densidad b) ofrecer mayor tolerancia a los slidos que cualquier sistema disperso. Este tipo de fluido se desempea muy bien en temperaturas de 250 F 300 F, y si en su formulacin contiene un estabilizador trmico podr soportar hasta 400 F, conservando as la cadena de polmeros y controlando la invasin del fluido a la formacin. El sistema se obtiene mediante el proceso de breakover convirtiendo la arcilla sdica a clcica. Este intercambio de bases de un catin monovalente de sodio a un catin bivalente de calcio, con su mayor energa de enlace, tiende a que las plaquetas de arcillas se mantengan unidas. A medida que estas plaquetas se deshidratan, el agua adsorbida en la arcilla hidratada se libera. De esto resulta una reduccin en el tamao de las partculas y un aumento en el volumen del agua libre, con la correspondiente reduccin en la viscosidad. Este fenmeno permite mantener mayor cantidad de slidos con una viscosidad y una resistencia de gel mnimas. Los lodos tratados con calcio tienen varias ventajas y desventajas con respecto. A los lodos convencionales de agua dulce y bajo pH. Ventajas 1.- Por sus caractersticas inhibitorias son capaces de mantener baja viscosidad y resistencia de gel con alta tolerancia de slidos. Esto los hace particularmente aplicables a los sistemas de lodos densificados. Se pueden tener as densidades mximas con mnimas viscosidades. 2.- Estos lodos permiten perforar hoyos ms estables a travs de formaciones de lutitas difciles, disminuyendo los problemas de hoyos inestables y de lutitas desprendibles. El incremento en los slidos de baja gravedad se minimiza tambin, debido a la caracterstica inhibitoria del ambiente clcico. 3.- Son resistentes a las contaminaciones habituales: sal, cemento y anhidrita.
  4. 4. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn 4.- El problema de hinchamiento de arcillas disminuye y en consecuencia el dao a la formacin. Desventajas 1.- El aumento de viscosidad del lodo durante la conversin puede causar dao en el pozo. 2.- Antes de la conversin, la concentracin de slidos debe ser baja. Esto pone ciertos lmites a la conversin de lodos de elevadas densidad, a menos que se haga por etapas. 3.-Las temperaturas superiores a 300 F pueden causar una seria gelificacin, pudiendo llegar a la cementacin. Esta es causada por alta alcalinidad, calcio soluble y slidos elevados que forman un cemento almino-silceo. POLMEROS Son coloides orgnicos de cadena larga que se utilizan para viscosificar, controlar filtrado, adelgazar o encapsular slidos. Son sustancias compuestas por unidades estructurales o monmeros que se repiten en cadena mediante un proceso de polimerizacin. Estos monmeros pueden ser iguales o diferentes. Si son iguales el producto es un homopolmero, pero si son diferentes el producto es un copolmero. El peso molecular es proporcional al grado de polimerizacin y corresponde al nmero de monmeros en el polmero. Tanto las propiedades fsicas como las propiedades qumicas del polmero son controladas principalmente por el peso molecular y dependen adems del tipo de monmero, de la cantidad de ramificaciones y del tipo de modificaciones qumicas de los diferentes grupos de polmeros. Estructuralmente, el polmero puede ser lineal o ramificado. Los lineales son ms susceptibles a la degradacin mecnica que los polmeros ramificados pero son ms resistentes a la degradacin termal. Los polmeros constituyen, por lo general, sistemas no dispersos y se clasifican de acuerdo a su origen, estructura y utilidad. Segn su origen, los polmeros se clasifican en: Naturales Modificados Sintticos Naturales.- Estos polmeros se originan de una forma natural y no requieren de cambios qumicos en el proceso de manufactura. Se usan ampliamente, debido a consideraciones econmicas. Generalmente, son hidrocoloides, es decir, polmeros que no forman una solucin verdadera. Estos, en lugar de hacerse solubles en el agua, se hidratan e hinchan. Almidn, Goma Guar y XCD son ejemplos de este grupo. Modificados.- Los polmeros modificados son alterados qumicamente con el fin de mejorar su tolerancia a la sal, su solubilidad y su estabilidad trmica. El HEC es un buen ejemplo de este grupo. Este polmero es no inico, ideal para viscosificar salmueras. Posee excelentes propiedades tixotrpicas y de adelgazamiento, pero carece de punto cedente y fuerza de gel. Sintticos.- Estos polmeros son elaborados haciendo reaccionar un monmero repetidas veces para poder formar un homopolmero. Tambin se pueden hacer reaccionar- monmeros diferentes para formar un copolmero. Las posibilidades de formar polmeros sintticos son limitadas, pero muchas veces el costo es prohibitivo. Los poliacrilatos y las
  5. 5. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn poliacrilaminas son polmeros sintticos tpicos solubles en agua. Hay que tomar en cuenta que el Almidn es ms barato que el HEC y ste, a su vez, es ms barato que los poliacrilatos pero, los polmeros sintticos son ms baratos libra por libra. Desde el punto de vista de su estructura qumica existen dos grupos: los que se derivan de la celulosa y los que se derivan de los alcoholes y de acuerdo con su estructura fsica se tienen los inicos y no inicos. Los polmeros inicos son los que poseen cargas elctricas. Estos grupos se ionizan en agua y el tipo de carga que van a desarrollar va a determinar su utilidad. A su vez, los polmeros inicos pueden ser: Aninicos Catinicos Anfotricos Los aninicos tienen cargas negativas y los catinicos cargas positivas. La mayora de los polmeros utilizados en perforacin son aninicos, como CMC (Carboxi Metil - Celulosa), PAC (Celulosa Poli - Aninica). Los polmeros catinicos tienen cargas positivas y con frecuencia son del tipo amina.. Estos polmeros tienden a flocular a las arcillas y tienen mayor capacidad para encapsular que los aninicos. Se adhieren a las superficies o caras de las arcillas, donde predominan las cargas negativas, desplazando algunos cationes y molculas de agua. La adsorcin es rpida e irreversible. Estos polmeros precipitan instantneamente cuando se mezclan con polmeros aninicos y sus principales limitaciones son: estabilidad trmica, costo y control de reologa. Entre algunos polmeros catinicos comerciales, se tienen: POLY KAT, CAT-I, MCAT Los polmeros anfotricos poseen cargas positivas y negativas, a bajo pH funcionan como catinicos y a alto pH funcionan como aninicos. El KLA -CURE II y el CLAY SEAL son algunos ejemplos de polmeros anfotricos de bajo peso molecular. Estos polmeros se derivan de las poliaminas y son poderosos deshidratadores y/o supresores de arcillas que trabajan con baja concentracin de bentonita, por lo tanto requieren menor dilucin. Son compatibles con polmeros aninicos y catinicos y normalmente se mezclan en concentracin de 6 lb/bbl. Los polmeros anfotricos floculan los lodos con altos valores de MBT, causando excesiva viscosidad, de all que solo se deben agregar cuando el lodo contenga baja concentracin de slidos reactivos; es decir, mnima cantidad de bentonita prehidratada (MBT < 12 lbIBbl). Esta limitacin obliga a prestar mayor atencin al control del filtrado, cuando se estn utilizando polmeros anfotricos. CLASIFCACIN DE LOS POLMEROS DE ACUERDO CON SU UTILIDAD Viscosificantes Floculantes Estabilizantes Reductores de filtrado Defloculantes / adelgazantes La utilidad de un polmero depende de su peso molecular. Los de alto peso molecular pueden funcionar como viscosificantes, encapsulantes o estabilizantes, los de peso
  6. 6. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn molecular intermedio actan como controladores de filtrado y los de bajo peso molecular funcionan como adelgazantes. SISTEMA POLIMRICO VISCOELSTICO Los fluidos viscoelsticos, conocidos tambin con el nombre de fluidos de reologa especfica o fluidos biopolimrcos, son fluidos pseudoplsticos, es decir fluidos cuyo comportamiento es independiente del tiempo y se caracterizan por tener propiedades viscoelsticas, son viscosos como un lquido y elsticos como un slido. La viscoelsticidad es difcil de obtener en el campo y es el grado de deformacin o esfuerzo elstico alcanzado por un fluido antes de iniciar su transformacin de un estado casi slido a un estado lquido, de ah se tiene que un fluido viscoso se deforma o fluye al aplicarle tanto un esfuerzo como una deformacin, pero no se recupera cuando se suspende la fuerza, mientras que un fluido elstico recupera su forma original al remover el esfuerzo, siempre y cuando la deformacin no exceda el lmite elstico del material. El aceite es un material puramente viscoso, en cambio las soluciones polimricas presentan ambos componentes pero su grado de elasticidad es significativo, especialmente al sometrsele a bajas tasas de deformacin, que es cuando realmente se necesita obtener un comportamiento pseudo - slido para lograr suspensin. La mayora de los fluidos utilizados en perforacin tienen propiedades tanto pseudo - slidas (elsticas) como pseudo - lquida (viscosas), pero solamente aquellos que tienen un esfuerzo cedente real junto con un alto grado de elasticidad relativa, son los que en verdad imparten alta viscosidad y alta capacidad de arrastre. Los fluidos viscoelsticos se caracterizan por dar altas viscosidades a bajas tasas de corte y desarrollar altos geles instantneos pero frgiles y de fcil ruptura; adems, ofrecen baja resistencia al flujo con mnima presin de bomba y exhiben un esfuerzo verdadero de cedencia elevado que indica la transicin del estado casi slido al estado casi lquido bajo condiciones de corte mnimo. Este esfuerzo es diferente al punto cedente de Bingham, el cual se obtiene por extrapolacin y en base a las lecturas obtenidas a 600 y 300 RPM en un viscosmetro de campo. Es evidente que los fluidos se desplazan en el espacio anular a velocidades menores de 60 RPM. Por ese motivo, el modelo plstico de Binghan no describe su comportamiento reolgico a bajas tasas de corte. Los fluidos viscoelsticos se utilizan para perforar pozos direccionales y horizontales por su gran capacidad de acarreo y suspensin. Su capacidad de suspensin es tal que an en condiciones estticas minimiza la formacin de lechos de ripio o camadas, que se forman usualmente en el punto de mxima desviacin del pozo. Esta propiedad es medida a bajas tasas de corte con un viscosmetro Brookfield, instrumento que mide viscosidades a tasas inferiores a 3 RPM (5.1 seg.-1 ) y permite correlacionar las propiedades de suspensin de los slidos con la viscosidad determinada a una velocidad de corte de 0.3 RPM (0.06seg.-1 .). Adems de la LSRV existen otros procedimientos para determinar la capacidad de acarreo y suspensin de los fluidos viscoelsticos. Estos procedimientos estn basados en : Reogramas Factores n y K Tiempo de regresin
  7. 7. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn Los reogramas son grficas que relacionan el esfuerzo de corte con la tasa de corte para describir el comportamiento reolgico de los fluidos a travs del anular. Los factores n y k estn relacionados con el perfil de flujo y la consistencia del fluido. De hecho, el factor n indica la habilidad pseudoplstica del fluido, se relaciona con el perfil de flujo del fluido en el anular y depende de la calidad del viscosificador, mientras que el factor k es el ndice de consistencia o esfuerzo cortante de la viscosidad de un fluido correspondiente a una tasa de corte de un segundo reciproco. Este factor da una idea de la viscosidad del lodo y de la capacidad de acarreo a bajas velocidades de corte. Los fluidos pseudoplsticos se caracterizan por dar valores bajos de n y altos de k a bajas velocidades de corte. FLUIDOS DE BAJA DENSIDAD Fluidos diseados para perforar, completar y/o rehabilitar pozos en yacimientos con bajos gradientes de presin (zonas depletadas) INTEFLOW MICROBURBUJAS El Inteflow es una emulsin de fase continua agua, con densidades entre 7 y 9 lb/gal y relacin aceite agua que puede variar entre 80/20 y 40/60. Esta emulsin utiliza un surfactante no txico y biodegradable en concentracin de 20 lb/bbl. Ventajas del sistema Alta estabilidad trmica ( 300F ) Proporciona buena lubricidad Alta tasa de recuperacin del fluido ( > 80% ) Maximiza la produccin Fcil de preparar y mantener Tolera la presencia del H2S Mnimo dao a la formacin ( fluido DrillIn ) En un sistema inteflow estable, el 90% de las gotas emulsionadas deben estar por debajo de los 10 ; por tal razn, es importante realizar pruebas de distribucin de tamao de partculas para mantener un mejor control sobre la calidad del fluido. MICROBURBUJAS Fluido usado para perforar formaciones de muy bajas presiones y altas permeabilidades. Este tipo de fluido encapsula aire o gas, formando microburbujas, comnmente conocidas como afrones Las microburbujas se generan con un surfactante y en sitios donde existan condiciones de turbulencia y cavitacin, principalmente a nivel de mecha. Este aditivo usado en concentracin de 1.5 lb/bbl genera aproximadamente entre 8 y 10% v/v de afrones y 12 lb/bbl genera entre 12 y 14% Las microburbujas estn conformadas por un ncleo de aire o gas, rodeadas por delgadas capas de agua y mantenidas por la tensin interfacial desarrollada por el surfactante Caractersticas resaltantes de las microburbujas Ejercen fuerzas de Laplace que les permiten expandirse en las regiones de baja presin Desarrollan altas viscosidades a bajas tasas de corte ( LSRV )
  8. 8. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn Permiten mantener bajas densidades ( 6.8 7.8 lb/gal ) Son estables y recirculables No coalescen ni pierden su configuracin cuando son sometidas a esfuerzos de compresin y expansin Por su reducido tamao resultan difcil de ser removidas por los equipos de control de slidos. El 70% de los afrones tienen un tamao entre 70 y 100 y el 30% alrededor de 150 No interfieren con ninguna herramienta de fondo ni afectan los resultados de los registros elctricos Actan como agente puenteante porque tiene la capacidad de expandirse y atraerse mutuamente en las regiones de baja presin Limitaciones del sistema microburbujas Trabaja en un rango de pH entre 9.5 y 10 Debe prepararse con agua potable o agregarse algn bactericida como medida preventiva Requiere el uso de un estabilizador trmico para evitar la degradacin de los polmeros El sello no resiste ms de 3000 psi de presin diferencial FLUIDOS SALINOS Fluidos drill-in no dispersos inhibidos utilizados usualmente para perforar zonas productoras en pozos horizontales o con alto ngulo de inclinacin. Se dice que se trata de un lodo de agua salada cuando contiene ms de 10000 ppm de sal y no ha sido convertido a algn otro tipo de lodo. Los lodos de agua salada se clasifican a su vez de acuerdo a la cantidad de sal presente y/o a la fuente de agua utilizada en su preparacin. En consecuencia, los lodos salinos contienen 10000 ppm de sal pero no estn saturados. La saturacin se alcanza a una concentracin de 268000 ppm de NaCI. El agua dulce, para saturar, requiere una concentracin de 109 libras de sal por barril de agua. Los lodos salinos no saturados son, generalmente, el resultado de agua de mar o agua salobre o de tolerar la sal que se encuentra durante la perforacin. La. sal acta como un contaminante en los sistemas de agua dulce. Cuando se encuentra, an en muy pequeas cantidades, produce un aumento de la viscosidad, resistencia del gel y prdida de filtrado. Sin embargo, muchas veces se agrega sal a un lodo de agua dulce con el fin de controlar resistividad. Los lodos salinos requieren de adiciones mayores de soda custica para mantener el pH entre 11-11.5, aunque en algunas reas no se controla el pH sino que se deja a su evolucin natural obtenindose valores aproximados entre 6 y 7. Estos sistemas tienen tendencia a formar espuma superficial con mucha frecuencia, causar problemas de corrosin y dar filtrados altos. La espuma se controla aumentando la alcalinidad, espolvoreando bentonita, o utilizando un antiespumante tal como el estereato de aluminio mezclado con aceite, el cual reduce la tensin superficial que rodea la burbuja, liberando, en esta forma, el aire que se halla entrampado. La corrosin con inhibidores de corrosin y manteniendo alto pH, usualmente entre 11-11.5 y el filtrado, utilizando almidn modificado. En los lodos salinos resulta bastante difcil emulsionar aceite para bajar peso o lograr lubricidad. En estos casos se requiere usar un emulsionante qumico en una proporcin
  9. 9. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn equivalente al 2% o 3% del volumen total del aceite empleado para poder lograr una emulsin satisfactoria. SALMUERAS INORGNICAS Sal Las sales son simplemente combinaciones del anin de un cido con el catin de una base. Pueden ser neutras o tener una tedencia hacia la acidez o hacia la basicidad. Ej: HCl + NaOH NaCl + H2O Salmuera Una salmuera es una mezcla de agua con sal que puede prepararse con una o varias sales diferentes, dependiendo de la densidad requerida, dado que su densidad es funcin del tipo y cantidad de sal que puede disolverse en determinada condicin de trabajo. Las salmueras son sistemas libre de slidos no disueltos que se utilizan generalmente como fluido de completacin y/o rehabilitacin de pozos. La densidad es el factor principal a considerar en la seleccin de una salmuera. Como soluciones absolutas, las salmueras son especialmente vulnerables a los cambios de densidad con la temperatura y la presin. Al aumentar la temperatura, el fluido se dilata, y la densidad del fluido disminuye. En consecuencia, nunca se debe calcular la densidad de una salmuera sin considerar el efecto de la temperatura, porque un subestimado de la densidad podra causar una arremetida y un sobreestimado una prdida de circulacin. Es costumbre expresar las densidades a una temperatura de referencia, estimada en 60F, dado que la densidad de la salmuera vara con la temperatura del ambiente en superficie. Por ello se debe medir la densidad, el volumen y la temperatura actual del fluido y aplicar una correccin de densidad para temperatura, usando el coeficiente de expansin volumtrica correspondiente. En consecuencia, la salmuera debe ser formulada de forma tal que quede compensada la reduccin de densidad causada por la temperatura del pozo. Se dice que una salmuera est saturada cuando, a determinada temperatura, slo entra en la solucin una limitada cantidad de sal. Si se eleva la temperatura de la solucin se puede agregar ms sal; pero si se reduce la temperatura, parte de la sal disuelta saldr de la solucin formando cristales en los tanques de mezcla. Esta limitacin de temperatura se conoce con el nombre de punto de cristalizacin, el cual debe ser tomado muy en cuenta sobre todo cuando se estn preparando salmueras pesadas. Turbidez La turbidez es una funcin de la claridad de la salmuera y se expresa en unidades NTU (Unidades de Turbidez Nefelomtrica). Valores bajos de NTU son obtenidos por limpieza del fluido que se logra a travs de cartuchos, utilizando filtro prensas de tierra diatomeas ambos. En una salmuera nueva el NTU debe ser menor de 40. Turbidmetros para medir las NTU de una salmuera SALMUERAS ORGNICAS Este tipo de salmuera se prepara con sales alcalinas metlicas solubles en agua que proceden del cido frmico, conocidas como formiatos. Existen formiatos de sodio (NaCOOH ), potasio ( KCOOH) y cesio (CsCOOH)
  10. 10. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn Las salmueras de formiato proveen soluciones salinas de altas densidades y bajas viscosidades. No son dainas al medio ambiente y se biodegradan rpidamente. Son antioxidantes poderosos que ayudan a proteger a los viscosificantes y a los polmeros reductores de filtrado contra la degradacin trmica hasta temperaturas de por lo menos 300 F Este tipo de salmuera es compatible con las aguas de formacin que contiene sulfatos y carbonatos, por lo tanto reducen la posibilidad de daar la permeabilidad por la precipitacin de sales. Son sumamente costosas. Ventajas Ausencia total de slidos suspendidos Mayor descarte de slidos en las zarandas como resultado de la poca degradacin que sufren los slidos por la accin inhibitoria del fluido. Mayor aprovechamiento de energa en el fondo por su baja viscosidad. La carencia de slidos para densificar hace posible el uso de mallas ms finas Son reusables porque pueden filtrarse FLUIDOS BASE ACEITE Un fluido base aceite es aquel cuya fase continua, al igual que el filtrado, es puro aceite. Los fluidos base aceite son utilizados principalmente para perforar: Adems, se usan para tomar ncleos y como fluidos de completacin, empaque y rehabilitacin de pozos. Estos fluidos pueden ser del tipo: Emulsin inversa 100% Aceite
  11. 11. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn Emulsin Una emulsin es un sistema disperso formado por dos lquidos inmiscibles, uno de ellos constituye la fase dispersa distribuida en forma de pequeas gotas y el otro la fase continua o medio de dispersin. Para lograr la emulsin se requiere la adicin de un agente emulsificante y suficiente agitacin de mezcla. El tipo de emulsin se determina fcilmente por medicin de la conductividad elctrica y se identifica por la fase que est en contacto con la formacin y no la que est en mayor proporcin. Existen emulsiones directas e inversas. Directas - Aceite en Agua (O/W) Inversas - Agua en Aceite (W/O) La inversa se usa generalmente para perforar formaciones de luttas sensibles al agua, aplicando el concepto de actividad balanceada. Esta se logra cuando en el fluido se tiene la misma concentracin de sal que contiene la formacin, en este caso el agua no pasa del hoyo hacia la formacin ni de la formacin hacia el hoyo. La actividad vara de acuerdo con la concentracin y tipo de sal disuelta en la emulsin, recordando que la sal disminuye la actividad y el agua la aumenta. En las emulsiones inversas la relacin aceite/agua puede variar entre 90/10 y 60/40 y la concentracin del emulsificante va en funcin del contenido de agua; es decir, a medida que aumenta el porcentaje de agua debe haber suficiente emulsificante para formar una pelcula alrededor de cada gota de agua, de modo que no se fusionen y en consecuencia no coalescan; de lo contrario, la emulsin pierde estabilidad. La coalescencia es el proceso responsable por la separacin definitiva de las fases y ocurre cuando dos gotas de agua se unen para formar una sola. En una buena emulsin no debe haber tendencia de separacin de fases. Una emulsin es ms estable en la medida que las gotas de agua se hacen ms pequeas y uniformes y los slidos agregados o incorporados se mantienen humectados por aceite. Cuando se aumenta el porcentaje de aceite se logra estabilidad porque la separacin entre las gotas de agua se hace mayor y la viscosidad de la emulsin disminuye. El agua genera viscosidad, resistencia de gel y contribuye con el controlar del filtrado porque las gotas se comportan como slidos suspendidos. TIPOS DE EMULSIONES INVERSAS Convencional.- Emulsin muy fuerte con alta estabilidad elctrica y filtrado HP-HT 100% aceite, que por lo general es menor de 10 cc . El filtrado API es cero. Filtrado relajado Este tipo de emulsin usa un emulsificante que no requiere cal y comparada con una convencional es ms dbil y de menor estabilidad elctrica. Su filtrado HP-HT resulta mayor y es normal que contenga agua, el API puede ser medible. Su ventaja es la de proporcionar mayor ROP con ciertos tipos de mechas. FLUIDOS 100% ACEITE Estos fluidos se preparan con puro aceite y con un surfactante dbil que tiene la habilidad de absorber el agua de la formacin y emulsionarla de manera efectiva. Los surfactantes fuertes disminuyen la permeabilidad de la zona productora por bloqueo, alterando su humectabilidad. Estas alteraciones pueden causar errores en la prediccin y
  12. 12. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn evaluacin del yacimiento en base a los datos obtenidos de los ncleos y adems, pueden disminuir la produccin del pozo despus de su completacin. Los lodos 100% aceite son utilizados usualmente para recobrar ncleos en su estado original y perforar zonas de luttas sensibles al agua. Estos lodos pueden tolerar hasta un 15% v/v de agua de formacin, pero se recomienda convertirlos a un sistema de emulsin inversa cuando el porcentaje de agua alcance valores entre 5 y 10% en volumen. El costo de mantenimiento de estos lodos es bajo y al igual que las emulsiones inversas no son afectadas por contaminantes comunes, dan hoyos en calibre y minimizan problemas de torque y arrastre, entre otros. DESVENTAJAS DE LOS FLUIDOS 100% ACEITE Mayor contaminacin ambiental Menor tasa de penetracin Mayor densidad equivalente de circulacin Baja reologa PROBLEMAS Y SITUACIONES COMUNES AL PERFORAR CON FLUIDOS BASE ACEITE Problemas Situaciones Contaminacin con agua Precipitacin del material de peso Disminucin de la eficiencia operacional de los equipos de control de slidos Desplazamiento Prdida de circulacin Cementacin Arremetidas CLCULOS DE LA RELACIN ACEITE / AGUA Para calcular la relacin aceite/agua de un lodo base aceite es necesario, primero, determinar por anlisis de retorta el porcentaje por volumen de aceite y agua presente en el lodo. Usando estos porcentajes, la relacin aceite/agua se calcula como sigue:
  13. 13. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn Ejercicio prctico. Calcular la relacin aceite/agua de 150 bbl de lodo y el volumen de aceite para cambiarla a 85/15. El anlisis de retorta dio los siguientes resultados: 68 % aceite, 18 % agua y14 % slidos. Res. La relacin aceite/agua existente es:
  14. 14. UNEFA-SEDE SAN TOM Asignatura: Fluidos de Perforacin Contenido: Sistemas de Lodos Prof.: Ing. Pavel Bellorn CONTAMINACIN Un contaminante es cualquier elemento, sea lquido, slido o gas, que cause cambios indeseables en las propiedades del fluido. Este elemento puede ser contaminante para todo tipo de fluido o solamente para un fluido en particular. El contaminante puede ser introducido desde la superficie, ser parte integral de la formacin o puede ser el producto de un sobre tratamiento. Todo contaminante causa floculacin, aumenta la reologa y la prdida de agua y en todos los casos, con excepcin del cemento, disminuye el pH. Algunos contaminantes, como el cemento y el agua dura, son predecibles y pueden ser tratados qumicamente, otros como la sal, no tienen ningn tipo de tratamiento. Contaminantes comunes 1.- Slidos 2.- Calcio 3.- Sales solubles 4.- Gas 5.- Temperatura 6.- Oxgeno 7.- Bacterias 8.- Carbonatos/Bicarbonatos REFERENCIAS Tecnologa de los Fluidos de Perforacin (Prieto, Al. Manual Tcnico APOCA, 2007)