ESCUELA POLITCNICA NACIONALINGENIERA EN PETRLEOS

FLUIDOS DE PERFORACION

INTEGRANTES:

Geovanny VsconezCamilo VizcarraLeonardo CajamarcaFernando BombnDavid IbujesCristian Gallarado

SEMESTRE: 2014 BQUITO, 22 DE DICIEMBRE DEL 2014PROPIEDADES VS FUNCIONES1. Retirar los recortes del pozoPropiedades:0. Densidad del lodo0. Reologa0. Prdida de Filtrado0. Contenido de slidos

Densidad del lodo:Para retirar los recortes del pozo es necesario mantener la estabilidad entre el peso necesario requerido para cumplir la funcin con el tamao de los slidos.Es necesario mantener la presin del hoyo en la circulacin del lodo para evitar, derrumbes, taponamientos y por lo tanto una deficiente limpieza del pozo.El lodo debe ser suficientemente denso para llevar los ripios a superficie y al mismo tiempo tener una densidad adecuada para no entorpecer la perforacin (un fluido muy pesado produce efectos negativos en la perforacin)Reologa:La viscosidad es el parmetro ms importante en la limpieza, los ripios de sedimentan rpidamente en fluidos de baja viscosidad, es decir fluidos de mayor viscosidad mejoran el transporte.Mejores fluidos para la limpieza eficaz: Lodos que disminuyen su viscosidad con el esfuerzo de corte y tienen altas viscosidades a bajas velocidades anularesPerdida de filtrado:La prdida de filtrado afecta a esta funcin debido a que conforme el fluido se filtra y se pierde, se forma una acumulacin de slidos de lodo en la cara de la pared (revoque). Los slidos que forman el revoque son slidos congnitos encontrados en la formacin durante la perforacin (los cuales debieron ser retirados del pozo hacia superficie) y diferentes tipos de solidos agregados al lodo en superficie.

Contenido de solidos:El efecto de un aumento de los slidos de perforacin en la funcin de retirar los recortes del pozo es negativo, debido a que se incrementa el peso del lodo, se alteran las propiedades reolgicas aumentando la viscosidad (esto produce una ineficiente limpieza) y aumenta el filtrado de lodo produciendo que los recortes no sean llevados en su totalidad a superficie.

2. Controlar las presiones de formacin.Propiedades:0. Densidad del lodo0. Reologa0. Prdida de Filtrado0. Contenido de slidosDensidad del lodo:Esta propiedad es la ms importante cuando se quiere controlar la presin de la formacin, de la densidad del lodo va a depender la presin hidrosttica que nosotros tengamos en el fondo y nuestro objetivo es que esta presin hidrosttica sea igual a la de la formacin evitando as cualquier influjo (cuando la presin hidrosttica es menor que la de la formacin) o evitando fracturar la formacin (cuando la presin hidrosttica es mayor a la de la formacin).Reologa:La viscosidad y la resistencia de gel son parmetros importantes cuando se analiza prdidas o aumentos de presin en el fondo del pozo debido al suabeo y pistoneo.La resistencia a la gelatinizacin debe ser suficientemente baja para minimizar el efecto de succin cuando se saca la tubera y de pistn cuando se introduce la misma en el hoyo.Perdida de filtrado:La prdida de filtrado afecta a esta funcin debido a que cuando se pierde lodo por filtrado incrementa la presin de surgencia (succin) al mover la sarta en un agujero de dimetro reducido, esto puede producir que exista un influjo de la formacin al pozo.

Contenido de solidos:Cuando se incrementan solidos indeseables en el lodo, estos producen un aumento en su densidad y por ende en su peso, y como se dijo antes el peso del lodo es aquel que controla la presin de formacin, un aumento de su peso podra ocasionar problemas como la fractura de la formacin o filtrado excesivo.3. Suspensin y descarga de recortesPropiedades:0. Densidad del lodo0. Reologa0. Prdida de Filtrado0. Contenido de slidos

Densidad del lodo:Al momento de detener la perforacin, se necesita que el lodo tenga una densidad adecuada que pueda suspender a los recortes para evitar que estos se regresen. Los fluidos de alta densidad facilitan la suspensin del pozo aumentando las fuerzas de flotacin que actan sobre los recortes, lo cual contribuye a su remocin del pozo. Reologa:La suspensin de los recortes requiere fluidos de alta viscosidad que disminuyen su viscosidad con el esfuerzo de corte con propiedades tixotrpicas, mientras que el equipo de remocin de slidos suele funcionar ms eficazmente confluidosdeviscosidadmsbaja.Elequipodecontroldeslidosnoestaneficaz con los fluidos de perforacin que no disminuyen su viscosidad con el esfuerzo de corte, los cuales tienen un alto contenido de slidos y una alta viscosidad plstica.Prdida de Filtrado:

Al obtener una buena suspensin de recortes se logra que el revoque (embarrado) aumente de espesor con el tiempo mientras que la velocidad de filtracin disminuye, por lo que el control de este tipo de filtracin consiste en prevenir la formacin de revoques muy gruesos.El tipo y tamao de las partculas suspendidas en el lodo son algunos de los factores que afectan en la prdida de agua del fluido de perforacin, Teniendo una relacin directa en el ritmo de penetracin y en la concentracin de gas en el lodo al momento de la perforacin.Contenido de Slidos:Las altas concentraciones de slidos afectan la ROP y la eficiencia de la perforacin, teniendo como consecuencias:El aumento del peso y viscosidad del lodoEl aumento costos y necesidad de dilucinEl aumento de la potencia de la bombaEl aumento del espesor de la costraEl aumento de torque y arrastreY aumenta probabilidad de pega diferencial

El efecto de un aumento de los slidos de perforacin es negativo, debido a que se incrementa el peso del lodo, se alteran las propiedades reolgicas aumentando la viscosidad (esto produce una ineficiente limpieza) y aumenta el filtrado de lodo produciendo que los recortes no sean llevados en su totalidad a superficie.

4. Obturacin de formaciones permeablesPropiedades:0. Densidad del lodo0. Reologa0. Prdida de Filtrado0. Contenido de slidos

Densidad del lodo:Para esta funcin el lodo debe tener caractersticas de ser flexible y baja permeabilidad con lo cual se evitaran problemas de perforacin y produccin, segn el lodo que se utilice se pueden aplicar varios aditivos para mejorar la costra de lodo con lo cual se logra reducir la permeabilidad de la formacin para evitar filtraciones.

Reologa:Gracias a esta propiedad, independiente de la densidad, los lodos colaboran en el mantenimiento de las paredes de la perforacin; con lo cual se llega a una proteccin adecuada de la formacin, incluso en formaciones de baja cohesin, al tiempo que ayudan a mantener el detritus en suspensin al interrumpirse la circulacin de los mismos.Dependiendo de la viscosidad del lodo este debe adherirse o depositarse sobre la formacin como una delgada costra de baja permeabilidad para limitar la filtracin.Prdida del filtrado:Los problemas que se pueden presentar si existe una filtracin son:Reduccin del dimetro del pozoRegistros de mala calidadMayor torque y arrastrePega mecnica y diferencialPrdida de circulacinDao a la formacin.

Para evitar dichos problemas debemos tener presente una costra de lodo de baja permeabilidad con lo cual se evita la filtracin excesiva.Contenido de Slidos:Los posibles problemas relacionados con un grueso revoque y la filtracin de slidos incluyen las condiciones de pozo "reducido", registros de mala calidad, mayor torque y arrastre, tuberas atascadas, prdida de circulacin, y daos a la formacin.En las formaciones muy permeables con grandes gargantas de poros, el lodo entero puede invadir la formacin, segn el tamao de los slidos del lodo. Para estas situaciones, ser necesario usar agentes puenteantes para bloquear las aberturas grandes, de manera que los slidos del lodo puedan formar un sello. Para ser eficaces, los agentes puenteantes deben tener un tamao aproximadamente igual a la mitad del tamao de la abertura ms grande.Los agentes puenteantes incluyen el carbonato de calcio, la celulosa molida.

5. Mantener la Estabilidad del PozoDensidad del LodoMantiene las paredes del hoyo al transmitir la presin requerida por las mismas. Mantener los fluidos contenidos dentro del hoyo en el yacimiento durante la perforacin.La densidad mxima del lodo que se requiere en la perforacin de un pozo, est determinada por el gradiente de presin.Reologa La fuerza de gelatinizacin, como su nombre lo indica, es una medida del esfuerzo de ruptura o resistencia de la consistencia del gel formado, despus de un perodo de reposo. La tasa de gelatinizacin se refiere al tiempo requerido para formarse el gel. Si esta se forma lentamente despus que el lodo est en reposo, se dice que la tasa de gelatinizacin es baja y es alta en caso contrario.Cuando se perfora una formacin que no est consolidada se requiere de un lodo que proporcione un enjarre delgado, pero resistente sobre las paredes del pozo.Si se perfora una formacin firme y consolidada, el lodo puede ofrecer un apoyo suficiente.Prdida de FiltradoLa mejor forma de controlar la filtracin es controlando la permeabilidad del revoque. Ensanchamiento en arenas mal consolidadas, basta el peso del lodo para sobrebalancear y costra de buena calidad.Contenido de Slidos Ensanchamiento en Areniscas, por acciones Mecnicas (erosin). Ensanchamiento en arenas mal consolidadas, basta el peso del lodo para sobre balancear y costra de buena calidad.Lutitas, suficiente con peso del lodo para equilibrar esfuerzos de formacin.Lutitas; tener mucho cuidado con lodos base agua.(hinchamiento y ablandamiento). Utilizar inhibidores.

6. Minimizar Dao a la FormacinDensidad del LodoLos slidos del fluido de perforacin pueden obstruir las fracturas de posrosidad primaria y secundaria y tambin las inducidas.Los problemas de deposicin de escamas durante la inyeccin de fluidos se debe a la mezcla de fluidos incompatibles, mientras que la deposicin durante la produccin del pozo se debe a cambios en la presin y temperatura. Reologa Las propiedades reolgicas del lodo de perforacin, influyen en el caso de que exista una prdida de filtrado ya que puede cambiar la mojabilidad natural de la formacin y causar un bloqueo. La accin de surfactantes en los fluidos de perforacin, as como la precipitacin de asfaltenos en el medio poroso, pueden alterar la mojabilidad de la formacin hacia el petrleo, reduciendo as la permeabilidad relativa de la formacin hacia ste.Este efecto lo producen, en general, los filtrados de lodos de emulsin inversa.Prdida de FiltradoEl filtrado del fluido dentro de la zona productora cambia la mojabilidad natural de la formacin y causa un bloqueo por emulsin o agua. Cuando una emulsin viscosa ocupa el espacio poroso cercano al pozo, y bloquea el flujo de fluidos hacia el mismo. La conductividad de la formacin ceca del pozo puede quedar reducida a cero. Las gotas de una emulsin se deforman para atravesar las gargantas de los poros, por lo cual se modifica el rea superficial de cada gota esto crea energa adicional al sistema, lo cual es un aumento en el trabajo necesario para mover la emulsin en el medio poroso. El mecanismo de la formacin de emulsiones no solo depende de las propiedades del crudo, sino tambin de la introduccin de agentes externos. El agua y petrleo nativos de un yacimiento rara vez forman emulsiones espontneamente. Un mecanismo ms probable es la introduccin de surfactantes con filtrados de fluidos de perforacin y/o terminacin/reparacin.El filtrado causa que las arcillas se hinchen, dispersen, floculen, o emigren hacias los espacios porosos y bloquea la permeabilidad.Las partculas al desprenderse de la superficie del grano, se dispersan y fluyen a travs del medio poroso para llegar a los cuellos de los poros, lo que causa un taponamiento severo y disminucin de la permeabilidad, en la regin cercana al pozo.Las principales partculas son: las arcillas autignicas (caolinita, ilita, esmecita, clorita), cuarzo, slice amorfa, feldespatos, carbonatos (calcita, dolomita, siderita).Tamao de grano que va desde el coloidal hasta 40 micrones.Contenido de Slidos Dependiendo del tamao de las partculas relativo al tamao de las gargantas de los poros, el dao ser ms o menos profundo. Otra forma de dao mecnico es el colapso de la formacin productora alrededor del pozo ya sea por altos diferenciales de presin, que crean altas velocidades de flujo y tasas de cizallamiento o por destruccin del material cementante intergranular en procesos de acidificacin7. Enfriar lubricar y suspender broca y equipo de perforacinPropiedades:0. Densidad del lodo0. Reologa0. Prdida de Filtrado0. Contenido de slidos

Densidad del lodo:

El fluido de perforacin ayuda a soportar una porcin del peso de la columna de perforacin o tubera de revestimiento mediante la flotabilidad. Cuando una tubera de revestimiento est suspendida en el fluido de perforacin una fuerza igual al peso del lodo desplazado la mantiene a flote, reduciendo la carga del gancho en la torre de perforacin. La flotabilidad est directamente relacionada con el peso del lodo.

Reologia:

Las fuerzas mecnicas e hidrulicas generan una cantidad considerable de calor por friccin en la barrena y en las zonas donde la columna de perforacin rotatoria roza contra de la tubera de revestimiento y el pozo. La circulacin del fluido de perforacin enfra la barrena y el equipo de perforacin alejando este calor de la fuente y distribuyndolo en todo el pozo la lubricidad es medida de su coeficiente de fraccin, este depende del tipo y la cantidad de solidos de perforacin y materiales densificantes adems de una composicin qumica del sistema pH, salinidad y dureza.

Perdida de filtrado:

Se produce una prdida de filtracin dinmica en la cual el flujo de fluido de perforacin a medida que pasa por la pared del pozo tiende a traspasar el revoque a la vez que el mismo se va formando, hasta que el grosor se estabiliza con el tiempo y la velocidad de filtracin se vuelve constante.

Contenido de solidos:

Los slidos presentan mayor problema que tienen los fluidos de perforacin cuando no son controlados. La acumulacin de solidos de perforacin en el sistema causa la mayor parte de los gastos de mantenimiento del lodo. El efecto que tiene al aumentar los slidos en el fluido de perforacin la alteracin de las propiedades reolgicas, aumento en el filtrado y formacin de un revoque deficiente as como la reduccin de la vida til de la broca.

8. Trasmitir la energa hidrulica a las herramientas y a la barrena

Densidad del lodo:

En los pozos someros, la potencia hidrulica disponible es generalmente suficiente para asegurar la limpieza eficaz de la barrena. Como la presin disponible en la columna de perforacin disminuye a medida que se aumenta la profundidad delpozo, se alcanzar una profundidad a la cual la presin ser insuficiente para asegurar la limpieza ptima de la barrena. Se puede aumentar esta profundidad controlando cuidadosamente las propiedades del lodoLa densidad es uno de los dos factores, de los cuales depende la presin hidrosttica ejercida por la columna de fluido. Est relacionada con transmitir la energa hidrulica a las herramientas y a la barrena ya que un peso adecuado de lodo aumentara las ROP.

Reologia:

Los fluidos de perforacin que disminuyen su viscosidad con el esfuerzo de corte, de bajo contenidos de slidos, o los fluidos que tienen caractersticas reductoras de arrastre son ms eficaces para transmitir energa hidrulica a las herramientas de perforacin.En los pozos someros, la potencia hidrulica disponible es generalmente suficiente para asegurar la limpieza eficaz de la barrea. Como la presin disponible en la columna de perforacin disminuye a medida que se aumenta la profundidad del pozo, se alcanzara una profundidad a la cual la presin ser insuficiente para asegurar la limpieza optima de la barrena. Se puede aumentar esta profundidad controlando cuidadosamente las propiedades del lodo

Contenido de solidos:

Los programas de hidrulica estn limitados por las prdidas de presin dentro de la columna de perforacin, adems de otros factores. Esto facilita la remocin de los recortes debajo de la barrena y ayuda a mantener limpia la estructura de corte Las prdidas de presin en la columna de perforacin son mayores cuando se usan fluidos con contenidos de solidos ms altos adems de densidades y viscosidades plsticas ms altas

9. asegurar una evalucion adecuada de la formacionPara lograrlo se toma en cuenta los siguientes parmetros:Evitar zonas lavadas excesivasCompatibilidad con los registros necesariosNo fluorescenteBuena identificacin de GC/MSManeras de evaluar formaciones

Registros Elctricos.- El petrleo y el gas son ms resistivos que el agua salada que rellena la mayora de las rocas sepultadas en el subsuelo. Los ingenieros crearon dos tipos de sondas elctricas; ambas miden esa diferencia. Un tipo, el latero-perfil, mide la resistividad de la formacin mediante la creacin de un circuito elctrico. La corriente circula desde un electrodo de la herramienta, atraviesa la formacin y regresa a otro electrodo. El otro diseo utiliza bobinas de induccin para medir la conductividad, la inversa de la resistividad.Herramientas LWD.- en pozos con trayectorias complejas, las compaas incluyen las herramientas de adquisicin de registros como parte del arreglo de herramientas de perforacin.Este procedimiento se conoce como adquisicin de registros durante la perforacin o LWD. Los perforadores habitualmente estabilizan las formaciones mediante la cementacin de la tubera de revestimiento metlica en el pozo. El metal de la tubera de revestimiento interfiere con muchas mediciones derivadas de los registros, pero en los ltimos 30 aos la industria ha mejorado significativamente su capacidad para medir las propiedades de las formaciones e incluso localizar el petrleo pasado por alto detrs de la tubera de revestimiento, mediante el uso de registros obtenidos en pozo entubado

Mud loggers.- En su aplicacin convencional, implica el monitoreo rig-sitio y evaluacin de la informacin que llega a la superficie durante la perforacin, con la exclusin de los datos de los sensores de fondo de pozo. La tala de barro trmino se pens, por algunos, sea obsoleta y no suficientemente descriptivo. Debido a la relativamente amplia gama de servicios realizados por los gelogos, ingenieros y tcnicos tradicionalmente llamados registradores de barro, el trmino "registro de superficie" se utiliza a veces, y el personal que realiza los servicios puede ser llamado especialistas superficie de tala.10. Control de corrosinLos agentes corrosivos son:OxgenoDixido de carbonoSulfuro de hidrgenoControl por ph

El pH de un fluido para trabajo de metales es un factor a controlar en la corrosin. Un pH alto, mayor que 9, proteger metales ferrosos pero afectara el control de la corrosin de metales no ferrosos, tales como aluminio, latn y bronce. Cuando el pH se encuentra bajo en una mquina individual, la solucin ms fcil para el problema es purgar, limpiar y recargar con una nueva mezcla de producto a la concentracin recomendada.Si se trata de la mezcla de un sistema central que es usado en metales ferrosos, ajustar el pH con Aditivo 63 o Aditivo LC entre 8.8 y 9.2. Adems cabe notar que estos aditivos son muy alcalinos y un uso excesivo o mal uso puede provocar dermatitis.Si son metales no ferrosos los que estn siendo maquinados con fluido de tipo sinttico claro y el manchado es un problema, revisar la Hoja de Informacin del Producto para determinar si e producto es aplicable a metales no ferrosos.

Recirculacin de lodosPequeas partculas de metal en el fluido para trabajo de metales son referidas como lodos. Los residuos depositados sobre la pieza y que no son lavados adecuadamente forman una celda galvnica y puede ocurrir oxidacin cerca de los depsitos. La correcta recirculacin de lodos en una mquina individual mediante una mquina de bombeo. En un sistema central, la recirculacin de lodos podra significar un mal funcionamiento del filtro.Revisar la presin del distribuidor de refrigerante para determinar si la carencia de la presin est causando los depsitos sobre la mquina y el lugar de trabajo. La presin normal de refrigerante es 20 psi (libras/pulgada cuadrada).

11. Facilitar cementacin y completacinPropiedades:0. Densidad del lodo0. Reologa0. Prdida de Filtrado0. Contenido de slidosDensidad del lodo:El objetivo de una operacin de perforacin es perforar, evaluar y terminar un pozo que producir petrleo y/o gas en forma rentable. Los fluidos de perforacin desempean numerosas funciones que contribuyen al logro de dicho objetivo. El ingeniero de fluidos se asegurar que las propiedades del lodo sean correctas para el ambiente de perforacin especfico.La densidad o peso del lodo es la propiedad ms crtica de cualquier fluido de perforacin o completacin ya con ella se provee el control primario del pozo. La densidad del fluido de perforacin debe ser ajustada de modo que la presin hidrosttica de su columna dentro del pozo sea suficiente para equilibrar la presin de las formaciones expuestas.Reologa:La medicin de las propiedades reolgicas de un lodo es importante en el clculo de: Las prdidas de presin por friccin, para determinar la capacidad del lodo para elevar los recortes y desprendimientos a la superficie, para analizar la contaminacin del fluido por slidos, substancias qumicas y temperatura, para determinar los cambios de presin en el interior del pozo durante un viaje.Prdida de FiltradoPuede producir una variedad de mecanismos de daos tales como:Problemas de depositacin de escama por la interaccin del agua de la Formacin con los fluidos perdidos durante la fase de completacin.Dao debido a la alta viscosidad de los fluidos perdidos.Dao debido a la presencia de partculas slidas como carbonato de calcio o sal usados como aditivos para controlar prdidas de fluidos, bombeados antes del empaque con grava, que pueden crear problemas de taponamiento del medio poroso por slidos. Esto tambin crea otros problemas como potencial puenteo en el empaque.Dificultad en la terminacin del pozo.Contenido de slidos

El fluido debe ser qumicamente compatible con la formacin prospectiva y los fluidos, y en general se somete a un alto grado de filtrado para evitar la introduccin de slidos en la regin vecina al pozo. Rara vez, un fluido de perforacin comn es adecuado para las operaciones de terminacin debido a su contenido de slidos, pH y composicin inica. En algunos casos, los fluidos de perforacin de yacimiento (que no daan la formacin) pueden resultar apropiados para ambos fines.

12. Minimizar impacto ambientalPropiedades:0. Densidad del lodo0. Reologa0. Prdida de Filtrado0. Contenido de slidos0. Densidad del lodoLos hidrocarburos, cloruros y metales pesados son las fuentes principales de toxicidad en los fluidos de perforacin.

ReologaLos contaminantes tambin ocurren naturalmente y algunas veces se incorporan en el lodo durante la perforacin.

Prdida de FiltradoPor prdida de filtrado se puede contaminar por los qumicos presentes en el lodo, y estos daan el subsuelo.

Contenido de slidosControl de slidos en ciclo cerrado, acondicionamiento de terrenos para cultivo, lavado de recortes, los recortes se pueden inyectar en los espacios anulares, los recortes se reciclan como material de construccin o se utilizan para rellenos sanitarios.