Unidad 2.0 Tipos Fluidos-Problemas y Tcnicas en Pozos
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FLUIDOS DE PERFORACION TIPOS DE FLUIDOS PROBLEMAS Y TECNICAS EN POZOS Ing. Pánfilo Ramírez Prado
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FLUIDOS DE PERFORACION
TIPOS DE FLUIDOS PROBLEMAS Y TECNICAS
EN POZOS
Ing. Pánfilo Ramírez Prado
CONCEPTOS
El lodo apropiado para un pozo es aquél que es máseconómico en la perspectiva total de seguridad, costos deperforación y eventualmente costos de producción.
El término “fluido” incluye a los líquidos y a los gases.
Un fluido de perforación que es fundamentalmente líquidose denomina lodo de perforación o simplemente lodo.
CARACTERISTICAS
Para modificar las características de los lodos se empleanmuchos aditivos.
Los Agentes dispersantes se usan para hacer más fluido ellodo y reducen de ésa manera las presiones de succión losefectos de pistón y los problemas de presión de circulación
Los Agentes viscosificantes como las arcillas, polímeros yagentes emulsionantes líquidos hacen que los lodos seespesen y aumenten su capacidad de transporte, suspensiónde recortes y materiales sólidos densificantes.
Los Agentes densificantes (tales como barita, carbonato decalcio, y sales solubles) aumentan la densidad de los lodos,ayudan a controlar la presión de formación y sostener lasparedes.
BARITINA
CARACTERISTICAS
La soda cáustica se agrega a menudo a los lodos paraaumentar su PH mejorando así la función de los dispersantesy para minimizar el efecto de corrosión.
A veces se añaden sales para inhibir la hidratación de lasarcillas y evitar el daño a la formación y aumentar la densidaddel lodo.
Los Agentes reductores de filtrado tales como las arcillas,polímeros, almidones, dispersantes y materiales asfálticos sonusados para reducir la filtración del lodo a la formación,minimizando el daño y los problemas de aprisionamientodiferencial
BENTONITALa Bentonita es una roca compuesta esencialmente por un material
cristalino, semejante a una arcilla, formado por la desvitrificación y
consiguiente alteración de un material ígneo vítreo, usualmente cenizas
volcánicas o tobas. El mineral de la arcilla característico tiene hábito
micáceo y fácil exfoliación y una textura heredada de las cenizas
volcánicas o de la toba".
R.E. Grim (1972)
define: "Bentonita es
una arcilla compuesta
esencialmente por
minerales del grupo
de las esmectitas, con
independencia de su
génesis y modo de
aparición"
BENTONITA
Las bentonitas tienen unas propiedades tales que hacen quesus usos sean muy amplios y diversos. Las aplicacionesindustriales mas importantes son:
Aplicaciones Industriales
– Como aglomerante en arenas de fundición.
– Lodos de perforación.
– Alimentación animal.
– Absorbentes.
– Ingeniería Civil / Material de sellado
POLIMEROS
Técnicamente un polímero consiste en dos omás unidades químicas (llamados monómeros)de los mismos elementos en la mismaproporción.
El compuesto se puede distinguir de sumonómero por un peso molecular más elevadoy por sus diferentes propiedades físicas.
El término polímero cubre una amplia gama sesubstancias, algunas de las cuales ocurren enla naturaleza y otras se producensintéticamente.
POLIMEROS
La palabra polímero se acepta como cierta clase decompuesto orgánico que en cantidades relativamentepequeñas:
imparten aumentos significativos de viscosidad.
Proveen control de pérdida de filtrado.
Encapsulan los sólidos de perforación (inhibenla hidratación).
Floculan sólidos de pequeño tamaño
INTERACCIONES QUIMICAS
El agregado de substancias químicas a un lodo puedeafectar considerablemente las propiedades del mismo.
En los lodos base agua, los iones sodio (Na+), calcio(Ca++), Oxidrilo (OH-), Carbonato (CO3
-) y bicarnonato(HCO3
-) son particularmente importantes en la químicade los lodos.
Algunas de esas substancias se agregan en superficie yotras penetran en el lodo a partir de las formacionesperforadas.
Otros iones como el Cloro (Cl-), sulfato (SO4-), y Azufre
(S-), pueden jugar también un papel importante.
INTERACCIONES QUIMICAS
Fosfatos:
El nivel de sal en el lodo se mide por medio de ensayo decloruros; sin embargo, el ión sodio es el que ejercemayor impacto en el lodo.La sal disminuye el PH de los lodos
A altas temperaturas estos fosfatos se convierten enOrtofosfatos y ejercen un efecto floculante de modo queel lodo se espesa.
Los fosfatos complejos como el tetrafosfato de sodio y elpirofosfato ácido de sodio actúan como reductoreseficientes de viscosidad a bajas temperaturas.
Sal Común:
La sal común puede penetrar en el lodo a partir dediversas fuentes. Se ioniza dando Na+ y Cl- en la fasecontínua.
INTERACCIONES QUIMICAS
El yeso (CaSO4.2H2O) es químicamente idéntico a laanhidrita, excepto por el agua de cristalización presente enél.
Anhidrita y Yeso:
La anhidrita (CaSO4) se presentan en filamentos delgadoso en secciones masivas en muchos lugares de la tierra.
Cuando se perforan ésas formaciones la anhidrita se ionizaen iones Ca++ y SO4
- en la fase continua del lodo.
La remoción de los iones de calcio de la fase continua dellodo es deseable ya que estos iones dificultan el control dela pérdida de filtrado y a altas temperaturas puedencausar una gran gelificación.
INTERACCIONES QUIMICAS
Un tratamiento excesivo con carbonato de sodio dejalibre un exceso de iones carbonato que pueden causaraltas viscosidades y resistencia de gel.
Carbonato de Sodio:
El carbonato de sodio (Na2CO3) se añade a los lodos conel propósito de remover los iones de calcio.
Cuando el carbonato de sodio penetra en la fase continuadel lodo, se ioniza en Na+ CO3
-.
Los iones carbonato se combinan con los iones calcio,formando carbonato de calcio (CaCO3) que es unprecipitado inerte.
INTERACCIONES QUIMICAS
Si están presentes iones oxidrilo, el hidrógeno y elcarbonato se disocian en sus respectivos iones. El H+ yel OH- se juntan para forma agua y bajan el PH y ladensidad del lodo.
Bi Carbonato de Sodio:
El bicarbonato de sodio (NaHCO3) es un altenativa parael carbonato de sodio en la remoción de los iones decalcio.
Cuando se añade al lodo penetra en la fase continua dellodo y se ioniza en Na+ y HCO3
-.
FILTRACION
Mientras se está perforando, las formaciones puedencomportarse como una malla o tamíz. Los sólidos sedepositan sobre las paredes del pozo y el filtrado invadea la formación.
El objetivo de un control adecuado de la pérdida defiltrado es formar un revoque delgado y resistente sobrela superficie de las formaciones permeables e impediruna pérdida excesiva de filtrado.
El filtrado debe ser compatible con la formación y conlos fluidos de la misma; lo cual, ayuda a mantener alpozo estable y minimiza los daños a la formación.
FILTRACION
Menor riesgo de aprisionamiento de laherramienta.
Mejor protección para las formacionesproductivas.
Mejor interpretación de los registros eléctricos.
Efecto beneficioso para la estabilidad del pozo.
El control de la pérdida de filtrado permite obtener lossiguientes beneficios:
FILTRACION
Para que la filtración pueda tener lugar en el pozo, debeexistir una presión diferencial positiva entre el lodo y laformación y que ésta sea permeable.
La formación permeable tienen la capacidad para permitirque el fluido pase a través de ella. En una formación
impermeable no puede formarse revoque o producirse pérdida
de filtrado.
Si se produce una elevada filtración, se formarágeneralmente un revoque grueso sobre las paredes de laformación y puede originar el aprisionamiento de laherramienta por presión diferencial.
FILTRACION
En el pozo ocurren dos tipos de filtración: Dinámica yEstática.
La filtración estática tiene lugar cuando el lodo noestá en movimiento. El revoque se hace más gruesocon el tiempo y reduce la velocidad de filtración.
La filtración dinámica tiene lugar cuando el lodo estácirculando o cuando rota la herramienta. Cualquierade esas dos formas de movimiento erosiona elrevoque.
REOLOGIA DE LOS FLUIDOS
La viscosidad de un fluido es una medida de la resistenciainterna al flujo. La miel por ejemplo es más viscosa queel agua.
Las propiedades de flujo de un fluido deben sercontroladas si se pretende que se comporte en formaapropiada en sus varias funciones. Estas propiedades sonconsecuencia de la viscosidad o más fundamentalmentede la reología.
En términos prácticos, seria la dificultad que un fluidopresenta a ser bombeado. Cuanto mayor es la viscosidadmayor será la presión necesaria para bombear el fluido,esto a un caudal determinado para un mismo sistema decirculación.
REOLOGIA DE LOS FLUIDOS
El otro tipo de fluidos está constituido por aquellos en losque la viscosidad depende del caudal de flujo. Estos sonlos fluidos no newtonianos. La mayoría de los fluidos deperforación se sitúan en este tipo de fluidos.
Los fluidos pueden dividirse en función de su resistenciainterna en dos tipos. El primer tipo esta constituido poraquellos fluidos en los que la viscosidad es independientedel esfuerzo cortante (perfil de velocidad), tales como elagua, el diesel, kerosén. Estos son fluidos newtonianos
La viscosidad del “lodo” es medida utilizando unviscosímetro rotativo (normalmente el Fann VG) o unembudo MARSH. Mientras que el viscosímetro rotativoproporciona una medida científica, el embudo MARSHsirve solamente para proporcionar datos comparativosentre dos muestras de lodo.
PROPIEDADES REOLOGICAS
Entre las principales propiedades reológicas del fluido deperforación son: Viscosidad plástica y Punto de cedencia
La reología es responsable por la bombeabilidad del fluido,entonces basándose en la reología se definen lasecuaciones para la determinación de las pérdidas de cargaen el sistema.
Concentración de sólidos Tamaño y forma de las partículas sólidas Viscosidad de la fase fluida
Viscosidad Plástica:
Es generalmente descrita como la parte de la resistenciaal flujo causada por la fricción mecánica y afectada por lossiguientes factores:
PROPIEDADES REOLOGICAS
Un aumento en la viscosidad plástica significa un aumentoen la el porcentaje volumétrico de sólidos o una reducciónen el tamaño de las partículas sólidas.
Tipo de sólidos y sus cargas eléctricas asociadas Cantidad de sólidos Concentración iónica de las sales contenidas en la
fase fluida del lodo
Punto de Cedencia:
Es la parte de la resistencia al flujo causada por las fuerzas deatracción entre las partículas. Esta fuerza de atracción es unaconsecuencia de las cargas eléctricas sobre la superficie de laspartículas dispersas en la fase fluida.
La magnitud de ésa fuerza es una función de:
La medición de las propiedades reológicas de un lodo esimportante en el cálculo de:
Las pérdidas de presión por fricción.
Para determinar la capacidad del lodo para elevarlos recortes y desprendimientos a la superficie.
Para analizar la contaminación del fluido porsólidos, substancias químicas y temperatura.
Para determinar los cambios de presión en elinterior del pozo durante un viaje.
Un aumento en el punto de cedencia puede ser causadopor contaminantes tales como el cemento y la anhidritaque causan floculación del lodo.
PROPIEDADES REOLOGICAS
INGENIERIA DEL PETROLEO Y GAS
NATURAL
TIPOS DE FLUIDOS DE PERFORACION
TIPOS DE FLUIDOS DE CONTROL O
PERFORACIÓN
Fluidos de Perforación
Base Petróleo Base Agua Neumáticos
Verdaderos Inversos
No Inhibidos Inhibidos
Aire GasNiebla o Espuma
Ligeramente Tratados
Inhibición Iónica
Nativos
Orgánicos Inorgánicos Encapsulados
Sólidos Mínimos
FASES DE LOS LODOS
El filtrado de lodo proviene en su mayor parte de la fasecontinua mientras que el revoque se forma a partir de la fasediscontinua.
Por ejemplo, el agua es la fase continua y la arcilla es la fasedispersa en un lodo de agua y arcilla.En una emulsión inversa, el petróleo es la fase continua y losglóbulos de agua es la fase discontinua.
Un lodo es, típicamente, una suspensión de sólidos yposiblemente también de líquidos y gases, en un líquido.El líquido en el cual todos esos materiales están suspendidoses la fase continua del lodo.Las partículas sólidas o los glóbulos líquidos en él suspendidosconstituyen la fase discontinua del lodo
FLUIDOS BASE AGUA
El más usado es sin duda el fluido base agua tratadocon una gama amplia de aditivos que irán a definirsus propiedades principales. Hay una tendencia para lautilización de polímeros.
Fluido Bentonítico (no disperso)
Fluido Bentonítico polimérico
Fluido Disperso- no inhibido
La fase continua de un lodo base agua es el agua.Algunos aditivos químicos que son sólidos se disuelveno se dispersan en la fase continua.Los sistemas de fluidos base agua más conocidos son:
FLUIDO BENTONITICO (NO DISPERSO)
El término no disperso indica que no se utilizandispersantes
Las arcillas comerciales agregadas al lodo, al igual quelas que se incorporan de la formación, van a encontrarsu propia condición de equilibrio en el sistema de unaforma natural.
El incremento de sólidos puede espesar a los lodos nodispersos hasta el punto en que se hace necesarioagregar dispersantes. El control continuo y efectivo desólidos es esencial si se quiere mantener un lodo nodisperso.
FLUIDO BENTONITICO (NO DISPERSO)
Debido a que no tienen dispersantes orgánicos, estoslodos normalmente presentan velocidades de filtraciónmás altas que los lodos dispersos.
Los tipos de lodo no disperso más importantes son:
Lodos de Bentonita extendidaLodos de Polímeros CelulósicosLodos de Almidón
Sus revoques asociados son más delgados y tienenpérdidas e filtrado API de 10 a 20 cm3. Es muy costosolograr cifras inferiores y además retrasan la perforación.
LODOS DE BENTONITA EXTENDIDA
El polímero extiende el rendimiento de la bentonitaenlazando entre sí las partículas hidratadas debentonita, produciendo la formación de cadenas.
El polímero duplica aproximadamente el rendimientonormal de la bentonita, produciendo un lodo de laviscosidad requerida con bajas concentraciones desólidos.
Para tener máxima eficacia como floculante de lossólidos de perforación, el polímero debe mezclarse condiesel. Si no se puede usar diesel se puede mezclarlentamente con agua y buena agitación usando 50galones de agua por cada bolsa de polímero.
LODOS DE POLIMEROS CELULOSICOS
Los polímeros celulósicos son excelentes agentes de controlde filtrado que sirven también como densificantes yproducen inhibición mediante la encapsulación de los sólidosde perforación.
Estos lodos consisten básicamente en agua, bentonita, fibrasde asbestos precortadas y empastilladas y polímeros (XC yCMC).
Estos lodos se preparan con agregado de 3 a 5 Lbs/Bbl deasbestos por embudo, 4 a 10 Lbs/Bbl de bentonita y 0,5 a 1,5Lbs/Bbl de polímero. Este último debe agregarse lenta ycuidadosamente con máximo corte y agitación máxima.
Durante la perforación debe mantenerse suficiente cantidadde polímero en el sistema para asegurar que quedencubiertos todos los sólidos con lo que se logrará el controldeseado de filtración y de viscosidad.
LODOS DE ALMIDON
Los lodos de almidón son lodos no dispersos cuyo principalagente de control de filtrado es el almidón pregelatinizado.Además del control de filtración, el almidón contribuye consu viscosidad y provee inhibición encapsulante de sólidos.
Para evitar la fermentación del almidón, estos sistemasdeben incorporar un bactericida. Los síntomas defermentación son el aumento de la pérdida de filtrado API yla aparición de pequeñas burbujas en el revoque o lasuperficie de las piletas.
El PH de los lodos de almidón se mantienen normalmente enel orden de 7,5 a 9,5 y tienen limitación térmica hasta 300 °F
FLUIDO DISPERSO NO INHIBIDO
Se utilizan dispersantes químicos para deflocular a labentonita sódica, no se utilizan iones de inhibición yaque los dispersantes van a actuar sobre los sólidosperforados, maximizando su dispersión.
Es el fluido de perforación más versátil y másutilizando en la industria.
La viscosidad del sistema es controlada con facilidadmediante el uso de dispersantes.
Se trata de un sistema con buena tolerancia a loscontaminantes más comunes y a grandes contenidosde sólidos. Además, si se le agrega surfactantes ymayor dosis de lignitos resulta excelente para perforarpozos de alta temperatura.
LODOS SALADOS
Se utilizan para perforar secciones de lutitasdificultosas y para evitar que las lutitas se desprendano desmoronen.
Los lodos de agua salada que se preparan o los queprovienen de formación, se utilizan frecuentemente enlas operaciones de reparación y terminación de pozos.Estos lodos permiten:
Evitar que las arcillas o lutitas de la formaciónproductiva se hinchen o hidraten con lo que sereduciría la permeabilidad y la producción.
Utilizarse como lodos de bajo contenido de sólidoscon suficiente densidad para controlar presiones quese encuentren frecuentemente en operaciones dereparación y terminación de pozos.
PROBLEMAS COMUNES EN LODOS BASE AGUA
Problema Síntomas Tratamiento
Contaminación por ArcillasIncremento en el contenido de
sólidos y disminución de
alcalinidad
Usar al máximo los equipos de
control de sólidos, diluir y agregar
barita si el peso disminuye , usar
dispersantes y soda caústica
Contaminación por Bicarbonato de
Sodio
No aparece calcio en la titulación,
altos geles progresivos y gran
incremento de filtrado
Incrementar el PH hasta 9,5,
determinar los carbonatos y tratar
con cal a fin de eliminar el ion
contaminante, agrear dispersnates
para mejorar la reología del lodo,
agregar agua si es necesario
Contaminación por CarbonatosAltos geles progresivos, alto filtrado
y no aparece calcio en la titulaciónAgregar cal, dispersantes y agua si
es necesario
Contaminación por Cloruro de SodioGran incremento de Cloruros en el
filtrado y disminución de PH
Diluir, ajustar PH, utilizar
dispersantes, ajustar filtrado con
polímeros. Si la contaminación es
muy severa cambiar a lodo salino
Contaminación por Cemento
Incremento del PH y peso del
lodo, alto contenido de calcio en el
filtrado y altos valores de geles
Agregar bicarbonato según cálculo
necesario, dispersantes y agua
Contaminación por AnhidritaReducción del PH , incremento de
peso del lodo y calcio en el filtrado
Tratar con canonato de sodio según
ppm del contaminate, agregar
dispersante y agua si es necesario.
Contaminación por Alta Temperatura
Incremento del filtrado, del
contenido de sólidos, disminución
del PH y del alacalinidad
Agregar un estabilizador para altas
temperaturas, incrementar la
concentración de dispersantes,
reducir al mínimo la adición de
bentonita.
FLUIDOS BASE ACEITE
Una emulsión inversa es una emulsión de agua enpetróleo; en la cual, la fase dispersa es el aguadulce o salada y la fase continua es el diesel,petróleo crudo o algún derivado del petróleo.
Una emulsión se define como una dispersión departículas finas de un líquido en otro líquido.
Una emulsión de agua en petróleo se estabilizapor medio de varios emulsionantes. En una buenaemulsión no debe haber tendencia de separaciónde fases.
FLUIDOS BASE ACEITE
En este tipo de fluidos, el agua está efectivamenteaislada; por tanto, el filtrado proviene de la fasecontinua y es el petróleo
Se utilizan para perforar lutitas problemáticas porsu alto grado de hidratación, zonas de arenaproductora con altas temperaturas o en zonascorrosivas.
La emulsiones directas se emplean en zonasdepresionadas o en donde las rocas estánfracturadas y son susceptibles de pérdidas decirculación en combinación con nitrógeno y endonde lo permitan los gradientes de fractura.
FLUIDOS BASE ACEITE
También se emplean en la reparación de pozos encampos productores de gas , para evitar el daño ala formación por su bajo contenido de sólidos.
Este lodo se refuerza con polímeros que soportanaltas temperaturas y son utilizados comoestabilizadores térmicos y reductores de filtrado
Los fluidos de baja densidad son emulsionesdirectas que se preparan a razón de hasta 80% dediesel de acuerdo a la densidad requerida , un18% de agua y un 2% de emulsificantes yproporcionan buena estabilidad de las paredes delagujero tanto en la perforación como en lareparación de pozos.
PROBLEMAS COMUNES EN LODOS BASE ACEITE
Problema Síntomas Tratamiento
Contaminación con Agua
Incremento en propiedades
reológicas, reducción en la relación
aceite/agua, aumento en el
flitrado, disminución en la
densidad, aumento en el volumen
de fluido en los cajones y
disminución de salinidad.
Añadir dispersantes. Ajustar la
relación aceite/agua y añadir el resto
de aditivos. Ajustar la salinidad.
Alta concentración de sólidos
Aumento constante de la
propiedades reológicas,
disminución en el avance de la
perforación, incremento de sólidos
de la formación al fluido
Disminuir el tamaño de malla en la
zaranda, revisar y asegurar que el
equipo superficial eliminador de
sólidos funcione, aumentar la
relación aceite/agua.
Exceso de ácidos grasos
Incremento en las propiedades
reológicas, el incremento en la
viscosidad es posterior a un
tratamiento con ácidos grasos, la
viscosidad se incrementa después
de dar 2 ó 3 ciclos al fluido dentro
del pozo.
Suspender adiciones de ácido graso,
aumentar la relación aceite/agua.
Inestabilidad en la emulsión
Aspecto grumoso del fluido, difícil
de emulsificara más agua, baja
estabilidad eléctrica, hay presencia
de agua en el filtrado.
Si hay huellas de agua en el flitrado,
añadir dispersante. Si el filtrado es
alto, añadir ácido graso y
dispersante.
PROBLEMAS COMUNES EN LODOS BASE ACEITE
Problema Síntomas Tratamiento
Asentamiento de barita
Ligera disminuación en la
densidad, poco retorno de recortes
a la superficie, bajos valores de
punto cedente y de gelatonicidad.
Presencia de barita en el fondo de
los cajones y en los canales de
conducción del fluido en la
superficie.
Añadir viscosificante. Bajar la
relación aceite/agua si ésta es alta.
Derrumbes, fricción y
empaquetamiento en la sarta de
perforación
Baja salinidad. Se incrementa la
concentración de sólidos. Los
recortes se obtienen blandos y
pastosos
Aumentar salinidad, añadir
humectante, revisar que las tomas
de agua en los cajones estén
cerradas.
Contaminación con Gas
Presencia de CO2. Aumento en el
flitrado y presencia de agua en el
filtrado. Disminución de la
densidad, aumento de la
viscosidad, inestabilidad en la
emulsión
Utilizar el desgasificador . Agregar
reactivos para controlar la
contaminación de CO2. Aumentar la
agitación y densidad
Perforación de Domos Salinos
Presencia de recortes de sal en la
zaranda , incremento de la torción
en la sarta de perforación
Aumentar la densidad y la salinidad
FLUIDOS AIREADOS
Estos fluidos se usan cuando no pueden utilizarselodos convencionales y para perforar las siguientesformaciones:
Formaciones de alta porosidad
Formaciones con presiones subnormales
Formaciones cavernosas
FLUIDOS AIREADOSPERFORACION CON AIRE
La perforación con aire emplea aire o gascomprimido para limpiar el pozo.
Los problemas que pueden presentarse con estefluido son:
Regulación de la presión del gas
Afluencia de fluidos de la formación
Erosión de las paredes del pozo
FLUIDOS AIREADOSPERFORACION CON ESPUMA
La perforación con espuma usa espuma como agentede transporte para la remoción de recortes, en lugarde la velocidad del aire.
Requiere menos volumen que la perforación con aire yse vale de la fuerza de las burbujas para eliminar losrecortes.
Los cambios en la cantidad de espuma se hacen por:
Cambios en la calidad de espuma en la línea dedescarga
Cambios en el torque Cambios en la presión
FLUIDOS DE PERFORACION
DISEÑO DE FLUIDOS
DISEÑO DE FLUIDOS
En pozos de desarrollo:En la determinación de estos programas se cuenta conmuchos datos disponibles tales como programas de fluidos delos pozos aledaños, interpretación de registros eléctricos ,pruebas de laboratorio y de campo, asentamiento derevestimientos en los pozos vecinos, comportamiento de fluidoutilizado en cada revestimiento, etc.
En pozos Exploratorios:Los datos de registros sísmicos, de geopresiones,levantamientos geológicos, profundidad del pozo, número detuberías de revestimiento que se van a asentar y cálculo delas densidades requeridas.
Para el diseño de un fluido, se debe contemplar si se trata deun pozo exploratorio o de desarrollo a fin de poder seleccionarlos datos correlativos que faciliten los parámetros óptimos enel fluido de control de acuerdo a las profundidades decontacto litológico.
PROGRAMAS DE LODOS Y PROFUNDIDADES DE TR’s
1. Es importante recalcar que en
la elaboración de un
programa de perforación se
debe poner especial atención
en los asentamientos de las
tuberías de revestimiento y
los gradientes de formación
ya que en algunas ocasiones
se toman como base la de los
pozos vecinos si fueran
asentadas a profundidades
donde se queda muy justa la
densidad máxima del lodo a
utilizar en la siguiente etapa.
SELECCIÓN DE PROFUNDIDADES DE TR’s
Tubería Conductora: Tiene como objetivo aislar
acuíferos superficiales y tener un medio para la
circulación del fluido de perforación.
Tubería Superficial: Tiene como objetivo, aislar
acuíferos superficiales e instalar conexiones
superficiales de control.
Tubería Intermedia 1: Se cementa en la parte superior
de la zona de presión anormalmente alta, para
cambiar la base al lodo de perforación e incrementar
la densidad del mismo.
Tubería Intermedia 2: Se cementa a salida de la zonade presión anormal, para bajar la densidad al lodo de
perforación y perfora la zona de interés.
Tubería de producción: Permite la explotación selectivade los intervalos que presenten las mejores
características para ello
SELECCIÓN DE GEOMETRIA DEL POZO
1. Una vez que se determinan
los puntos de asentamiento
de las tuberías de
revestimiento, se
selecciona el diámetro de
la tubería de revestimiento
de explotación y será la
base para determinar el
arreglo de las tuberías de
revestimiento a utilizar, así
como los diámetros del
agujero y trépanos a
utilizar.
Diámetro de TR Diámetro de Cupla Diámetro de Trépano
Pulgadas Pulgadas Pulgadas
4 1/2 5,000 6, 6 1/8, 6 1/4
5 5,563 6 1/2, 6 3/4
5 1/2 6,050 7 7/8, 8 3/8
6 6,625 7 7/8, 8 3/8, 8 1/2
6 5/8 7,390 8 1/2, 8 5/8, 8 3/4
7 7,656 8 5/8, 8 3/4, 9 1/2
7 5/8 8,500 9 7/8, 10 5/8, 11
8 5/8 9,625 11, 12 1/4
9 5/8 10,625 12 1/4, 14 3/4
10 3/4 11,750 15
13 3/8 14,375 17 1/2
16 17,000 20
20 21,000 24, 26
PROGRAMA DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION
Un programa de fluidos debe especificar:
Los tipos de fluidos de perforación y
Terminación que se utilizaron
Los rangos de densidad necesarios para
balancear las presiones de los fluidos de
formación de cada sección del agujero
descubierto.
Las principales propiedades requeridas para
una perforación eficiente.
Aditivos del fluido sugeridos para cada
sección.
Problemas esperados y procedimientos de
control.
SELECCION FLUIDO DE CONTROL
En la selección de los fluidos de Perforación tanto depozos exploratorios como de desarrollo se deben tomaren consideración:
Profundidad del pozo Programas de fluidos de los pozos vecinos Interpretación de registros eléctricos Pruebas de laboratorio y de campo Interpretación litológica Asentamiento de tuberías revestimiento en los pozosvecinos Comportamiento de fluido utilizado en cada etapaperforada
en pozos correlacionados.
DIAGRAMA DE SELECCION LOS FLUIDOS
GLOSARIO DE TERMINOS
GLOSARIO DE TERMINOS
GLOSARIO DE TERMINOS
GLOSARIO DE TERMINOS
GLOSARIO DE TERMINOS
FLUIDOS DE PERFORACION
PROBLEMAS Y TECNICAS COMUNES EN LOS LODOS
DE PERFORACION
FALTA DE CAPACIDAD DE
LIMPIEZA DEL POZO
Falta de Capacidad de limpieza del pozo
Es uno de los problemas del pozo causadas por el lodo,debido a la continua generación de recortes cuando estosno se sacan totalmente, se asientan en el pozo debido alpeso de la hta.
Si hay estrechamiento del open hole, los recortes sepueden apegar a las paredes.
Cuando se perforan tramos grandes se envian bachesviscosos creando alta viscosidad de embudo (60 a 80 segcada 50 m).
Falta de Capacidad de limpieza del pozo
En un cajón con mezclador, se llena con lodo del sistema yse aumenta la viscosidad con lodos no cálcicos de 60 a 80lb/bbl, más Cal 0.75 a 1, esto da un bache viscoso (lodofloculado de alta viscosidad).
Si el problema es la falta de capacidad de limpieza se losoluciona con el bache viscoso.
Son pérdidas leves de circulación en zonas arenosas.
Admisión de lodo hacia la formación
Se tiene que taponear esa porosidad de la formacióncolocando materiales inertes u obturantes.
FALTA DE CAPACIDAD DE
LIMPIEZA DEL POZO
Los PROBLEMAS GRAVES del pozo se pueden clasificaren:
PROBLEMAS LEVES Y GRAVES
a. Pérdida de circulación.b. Aprisionamiento de la herramienta.c. Descontrol del pozo.
Los problemas mencionados constituyen PROBLEMASLEVES del pozo.
PERDIDA DE CIRCULACION
La pérdida de circulación es la pérdida de lodo hacia lasformaciones en el pozo; lo que implica menos lodo en elsistema de circulación o que no hay retorno.
Los recortes se pueden acumular en la zona de bajavelocidad y caer al fondo cuando se deja debombear.
Se disminuye la capacidad de acarreo de recortes La acumulación de recortes puede causar el
aprisionamiento de la herramienta de perforación ola pérdida del pozo
Reducir la presión hidrostática en el pozo.
La reducción de flujo en el anular puede causar lossiguientes problemas:
A. Pérdida de circulación
Los orificios de la formación deben ser tres vecesmás grande que la mayor de las partículasexistentes en el lodo.
La presión debida al lodo debe ser superior a lapresión de formación.
Formaciones no consolidadas o muy permeables. Fracturas naturales Zonas cavernosas Fracturas inducidas
Para que se pierda lodo en la formación se necesitan dosfactores:
Las formaciones típicas que permiten pérdida decirculación son:
PERDIDA DE CIRCULACION-CAUSAS
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS
Formaciones No Consolidadas Fracturas Naturales
1. Descenso Gradual del nivel de lodo
en los cajones1. Pueden ocurrir en cualquier tipo de roca
2. La pérdida puede llegar a ser total si
se continúa perforando
3. Es improbable que arenas sueltas
sean la causa de la pérdida de lodo
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS DE PERDIDA DE CIRCULACION
2. La pérdida se pone en evidencia por el
descenso gradual del lodo en los cajones. Si
la pérdida continúa y se expones más
fracturas; puede producirse una pérdida
completa del retorno.
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS
1. Puede producirse en cualquier tipo
de roca pero más probablemente en
formaciones con planos débiles
4.Cuando se produce la pérdida de
circulación sin haber ocurrido el mismo
fenómeno en pozos vecinos, debe
sospecharse la ocurrencia de fracturas
inducidas.
2. La pérdida es usualmente brusca y
se acompaña con pérdida total de
retornos. Con lodos de alta densidad
superiores a 10,5 Lbs/gal., se favorece
la formación de fracturas inducidas.
3. La pérdida puede aparecer a
continuación de cualquier incremento
repentino de presión.
Fracturas Inducidas
5.Puede producirse en las formaciones
competentes o incompetentes
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS DE PERDIDA DE CIRCULACION
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS
1. Normalmente están confinadas a
áreas volcánicas o calizas
3. El trépano puede descender desde unas
pocas pulgadas a varios pies justamente
antes de ocurrir la pérdida.
2. La pérdida de retorno puede ser
brusca y total
4. La perforación puede ser dificultosa antes
de la pérdida
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS DE PERDIDA DE CIRCULACION
Zonas Cavernosas
CONTROL DE LAS PRESIONES
h
PhPf
BHP
La presión hidrostática es la principalfuente de presión del pozo. Estapresión es requerida para manteneren su lugar los fluidos de formación ypara dar sostén y apoyo a lasparedes del pozo.
La acción normal del lodo circulantecrea en el pozo una presión superiora la presión hidrostática.
El movimiento de la sarta dentro delpozo eleva la presión en el fondo.Cuanto más rápido es el movimientomayor es la sobre presión. Cuantomás profundo está el trépano máslenta debe ser la penetración de latubería en el pozo.
La causa de la pérdida de circulación es la sobrepresiónsobre la formación, por esto se debe corregir la densidaddel lodo circulante. Su solución es minimizar la sobrecargade presión sobre la formación.
CONTROL DE LAS PRESIONES
Soluciones a la pérdida de lodo cuando existederrumbe
Bajar la densidad del lodo. Bajar la viscosidad. Bajar el contenido de sólidos a través del ECS. Disminuir el caudal de bombeo.
PROCEDIMIENTOS A SEGUIR UNA VEZ
PRODUCIDA LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
Tan pronto exista la pérdida de circulación debenestudiarse las condiciones prevalecientes en el momentoque ocurrió:
Filtrante Parcial Total
Análisis del Problema:
Momento en el que ocurrió
Mientras se estaba perforando Durante la circulación Durante la bajada de la herramienta
Tipo de pérdida:
Gravedad de la Pérdida:
Respecto a las formaciones expuestas.
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
Caña de azúcar Fibras de madera Cáscara de nuéz Carbonato de calcio Sal Granulada Gilsonita
Seleccionado la distribución del tamaño de las partículasadecuadas; existen materiales celulosos, procesados ydiseñados para controlar las pérdidas de circulación en lasformaciones de alta permeabilidad.
Existe una amplia variedad de materiales fibrosos ygranulares que se utilizan para combatir diferentesproblemas de pérdidas, dentro de ellos están:
1. Subir y esperar
2. Técnicas de inyección a presión
3. Técnicas de Cementación
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
Hay tres clasificaciones básicas:
Durante este periodo de tiempo se prepara una píldora dematerial de pérdida de circulación (50 a 100 bbls)
Si no se puede restablecer la circulación después de laespera debe bombearse la píldora lentamente dentro delpozo en la cercanía de la zona de perdida o ladrona. Serepite con un segundo tapón. Si no se tiene éxito debeaplicarse técnica de inyección.
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
1. Subir y Esperar
A primera indicación de pérdida se detiene la circulación yse sube el trépano hasta un punto de seguridad dentro delpozo (usualmente dentro del revestimiento) y se lomantiene estático por 4 a 8 horas.
Una vez que se ha localizado la zona ladrona, puedeintentarse una de las varias técnicas de inyección a presiónpara sellarla.
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
2. Técnicas de Inyección a Presión
La combinación de la presión en superficie y la hidrostáticano debe nunca exceder la presión de fractura.
Toda las aplicaciones son similares, la diferencia está en eltamaño y tipo de material obturante a utilizar con respectoa la gravedad de la pérdida.
Seleccionado los materiales, como la combinacióndiesel/bentonita, este método consiste en sellar una zonade pérdida mediante el forzamiento de elevadas cantidadesde bentonita en las fracturas de la formación donde se va ahidratar y sellar las pérdidas.
Concluida la operación se suspende el bombeo y semantiene la presión en el pozo durante algunas horas.
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
Esto se hace mezclando alta concentración de bentonita endiesel (100 a 150 Kg/m3). Esta mezcla se bombea a travésde la tubería (preferentemente lisa) que debe colocarse anivel de la zona ladrona o inmediatamente encima parabombear la lechada hasta el extremo de la tubería.
Se cierran los preventores y la lechada es inyectada apresión a la zona ladrona con bombeo lento.
La combinación de la presión en superficie y la hidrostáticano debe nunca exceder la presión de fractura.
Esto tipos de tapones son empleados en formabalanceada cuando los obturantes para pérdidasde circulación de cualquier tipo como los taponesdiesel/bentonita, no son efectivos para controlarlas pérdidas de mayor magnitud que soncausadas al asentar el revestimiento en zonasinapropiadas propiciando el incumplimiento delobjetivo de la perforación o pérdida total de unpozo.
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
3. Tapones de Cemento
TECNICAS COMUNES DE CORRECION
DE PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
Pérdida Filtrante (1 a 10 bph)
Subir y esperar durante 4 a 8 horas. Inyectar a presión
lodo o lechada de alta pérdida de filtrado conteniendo
mica fina, porciones finas de cáscara de nuéz o
almendra, escamas finas de celofán, fibra y cuero
deshilachado
Pérdida Parcial (10 a 500 bph)
Subir y esperar durante 4 a 8 horas. Inyectar a presión
lodo o lechada de alta pérdida de filtrado con materiales
de pérdida de circulación granulares de tamaño mediano
(aserrín, cáscara de almendra triturada, escamas de
celofán y fibra
Pérdida Total ( nivel de lodo a 200
- 500 pies)
Inyectar a presión lodo o lechada de lata pérdida de
filtrado con materiales de pérdida de circulación granular
( hasta de 1/4 a 1/2 pulgada) escamas de celofán
grandes y fibra. Usar cemento limpio o bentonita.
Inyectar a presión una lechada de cemento DOB
Pérdida Parcial o Completa a
Fracturas Profundas Inducidas
Subir y esperar durante 4 a 8 horas. Aplicar una
inyeccción a presión de un tapón blando
Pérdida Completa Severa ( nivel
de lodo a 500 - 1000 pies)
Inyectar a presión ya sea una lechada de alta pérdida de
filtrado con materiales obturantes granulares ( hasta de
1/4 a 6 1/2 pulgadas) escamas de celofán y fibra
grandes o grandes cantidades de lechada de cemento
DOB
FORMULACIONES USUALES
PARA AGENTES OBTURANTES
Densidad Barita Cal Agua
Lbs/pulg. Lbs Bolsas Bolsas Lbs Bbls.
9 50,0 1 0,0 1/2 0,93
10 42,6 0,85 0,6 1/2 0,9
11 38,9 0,78 1,2 1/2 0,86
12 35,8 0,72 1,8 1/2 0,83
13 32,7 0,65 2,3 1/2 0,8
14 29,3 0,59 2,9 1/2 0,76
15 26,5 0,53 3,5 1/2 0,73
16 23,9 0,48 4,0 1/2 0,69
17 21,0 0,42 4,6 1/2 0,66
18 18,7 0,37 5,2 1/2 0,62
19 16,4 0,33 5,8 1/2 0,58
DIASEAL M
DIASEAL M CON AGUA DULCE
100 Bbls de lechada de DIASEAL M de 14 lbs/gal requiere
59 bolsas de DIASEAL M
290 bolsas de Barita
76 Bbls de Agua
Densidad Barita Cal Agua
Lbs/pulg. Lbs Bolsas Bolsas Lbs Bbls.
10,5 46,5 0,93 0,0 1/2 0,94
11 44,5 0,93 0,3 1/2 0,92
12 41,5 0,83 0,9 1/2 0,88
13 38,5 0,77 1,6 1/2 0,845
14 35,5 0,71 2,2 1/2 0,81
15 32,5 0,65 2,8 1/2 0,77
16 29,5 0,59 3,4 1/2 0,74
17 26,0 0,52 4,0 1/2 0,695
18 23,0 0,46 4,6 1/2 0,66
DIASEAL M CON AGUA SALADA
DIASEAL M
100 Bbls de lechada de DIASEAL M de 14 lbs/gal requiere
71 bolsas de DIASEAL M
220 bolsas de Barita
81 Bbls de Agua
FORMULACIONES USUALES
PARA AGENTES OBTURANTES
Se nos puede presentar de dos maneras:
B. Aprisionamiento de la herramienta
APRISIONAMIENTO DE LA
HERRAMIENTA
1. Aprisionamiento por derrumbe que no tienedesplazamiento ni arriba ni abajo y no haycirculación ni desplazamiento. Este tipo deaprisionamiento se debe a:
2. Pegamiento a la formación, cuando la hta. Sepega y no hay desplazamiento ni rotación, pero síhay circulación.
o Inadecuada presión hidrostática.o Bajo nivel del lodo en el E.A.o Hidratación de las arcillas.o Por formación de arenas no consolidadas .
APRISIONAMIENTO DE LA
HERRAMIENTA
Al segundo tipo de pegamiento se lo llama tambiénpegamiento por diferencial de presión. Ocurre porque hayuna presión del lodo mucho más grande que la presión dela formación, como ocurre en las formaciones aren osascuando se para la hta.
Algunos métodos correctivos para solucinar esto, son:
Mejorar el contenido de sólidos en el lodo a través delECS.
Disminuir el filtrado de lodo con reductores de filtradocomo el CMC.
Aumentar la lubricidad del lodo. Agregar algún obturante para sellar estas formaciones
permeables (CO3Ca de 15-30 lb/bbl).
APRISIONAMIENTO POR PRESION DIFERENCIAL
Las principales causas de tubería aprisionada sonpresión diferencial, ranuras de ojo de cerradura (keyseating) y el derrumbe de lutitas.
Los siguientes factores son importantes en elaprisionamiento por presión diferencial:
Aprisionamiento al frente de una formaciónpermeable
Interrupción del movimiento de la tubería
Contacto de la tubería con revoque blando,grueso
APRISIONAMIENTO POR PRESION DIFERENCIAL
El aprisionamiento por presión diferencial puede definirsecomo la fuerza que mantiene la tubería contra la pared delpozo debido a la diferencia de presión entre la presiónhidrostática de la columna de lodo y la presión del fluidode formación.
Cuando la tubería está aprisionada por presión diferencial,se produce lo siguiente:
La interrupción de la circulación, puede ser reiniciadadespués que se ha notado el aprisionamiento.
La tubería no puede ser levantada ni bajada.
No se eliminan grandes cantidades de recortesdespués que la circulación se ha restablecido.
MEDIDAS PREVENTIVAS
Métodos Mecánicos Tratamiento del Lodo
1.- Mantenga la tubería moviéndose o rotando1.- Mantener la densidad del lodo tan baja como lo
permita, la presión de formación, sin riesgo
2.- Evite la cesación prolongada de bombeo
2.- Mantener la propiedades físicas deseadas del
lodo, especialmente una baja pérdida de filtrado y
un revoque firme y elástico
3.- Evite las conexiones lentas
3.- Emplear material granular de tamaño fino o
mediano que reduce el arrastre y torción de la
tubería
4.- Uso de portamechas ranurados para
minimizarla posibilidad de aprisionamiento
4.- El lodo emulsionado con diésel o petróleo con
emulsionate químico permite mejor lubricación y
reduce la posibilidad de aprisionamiento
PROCEDIMIENTOS PARA RECUPERAR TUBERIA APRISIONADA
Para evitar operaciones de lavados costosas y prolongadaspueden emplearse algunos de los siguientes métodos:
Emplear tijeras golpeadoras de simple o dobleefecto.
Una reducción en la densidad del lodo, cuando espermisible, puede servir de ayuda en algunoscasos.
Rodear con petróleo o diesel en lasinmediaciones de la tubería aprisionada y dejarloen remojo esto permite liberar la tubería
APRISIONAMIENTO DE LA
HERRAMIENTAEn el caso de que la hta. Ya se pegó o aprisionó, se hace untratamiento químico del bache de 60 a 80 lb/bbl de bacheliberador de la hta., con una composición: diesel,surfactante de 2-5 lb/bbl.
Esto ocasionará una EMULSIÓN INVERSA que hace que lasarcillas endurezcan y se sequen.
Normas para su aplicación cuando hay aprisionamiento:
No dejar la hta. Mucho tiempo quieta. Tratar de mantener el bombeo de lodo en el pozo. No realizar conexiones muy lentamente. Usar portamechas ranurados. Mantener las propiedades del lodo compatibles con
el pozo.
DESCONTROL DEL POZO
Se produce cuando no hay un control efectivo del pozo.Esto ocurre cuando PF es mayor a PH.
La densidad equivalente de circulación es igual a la PH
cuando el lodo está en movimiento.
Cuando existe un descontrol del pozo, inmediatamentedebemos conocer las causas por la cual la PF es mayor aPH, como ser:
Atravesar una formación con presión mayor a lapresión formada con la densidad del lodo
La falta de capacidad de sustentación dematerial densificante.
DESCONTROL DEL POZO
Si es que ha entrado gas al pozo se nota en el aumentodel volumen de lodo en los cajones.
El descontrol del pozo se solucionará con la adición deBaritina al lodo para poder ahogar el pozo.
Densidad de ahogo = Presión hidrostática +presión interna de surgencia.
Presión de ahogo = Presión de formación.
Necesitamos saber la presión de ahogo y la presióninterna para conocer si hay un descontrol del pozo.
LUTITAS
PROBLEMATICAS
LUTITAS PROBLEMATICASLas lutitas son rocas sedimentarias compuestas de arcillas ode sedimentos de lodo que se han compactado a medida quese ha producido la deposición. A menudo estánentremezcladas con otros depósitos sedimentarios comoareniscas, caliza, etc.
Aumenta la torción y arrastre a medida que aumenta lasobrecarga de desmoronamiento.
Evidencias de Problemas de Lutitas:
Cuando se tienen desprendimientos de lutitas se presentanlos siguientes problemas:
Se observa un aumento de desprendimientos en eltamiz de la zaranda.
La presión de la bomba tiende a aumentar a medidaque el espacio anular es sobrecargado por el aumentode volumen de los desmoronamientos.
TIPOS DE PROBLEMAS DE LUTITAS
Los problemas de las lutitas pueden describirse segúnlos siguientes tres tipos de lutitas:
Lutitas portadoras de gas,Lutitas bentoniticas, yLutitas frágiles y fracturadas.
Lutitas Portadoras de Gas:
Son lutitas que contienen pequeñas arenas lenticulareso lutita arenosa que está cargada con gas a altapresión. Si se perfora por debajo de la presión deequilibrio la lutita se desprenderá y será arrojadadentro del pozo por la diferencia de presión. Losprimeros síntomas serán:
• Aumento de arrastre y tensión
El tratamiento primario consiste en aumentar ladensidad del lodo en grado suficiente para exceder lapresión existente dentro la formación y mantener envalores bajos las resistencias de gel y la viscosidadpara que el gas atrapado pueda ser removidomecánicamente.
TIPOS DE PROBLEMAS DE LUTITAS
• Contaminación del lodo con gas sin cambiosapreciables en las propiedades del lodo.
Este tipo de lutitas contienen arcillas coloidales que separecen a la montmorillonita de buena capacidad dehidratación.
Lutitas Bentoníticas:
Reducir al mínimo la pérdida de filtrado de lodo.Agregado de materiales asfálticosAumento en la densidad de lodo sin peligro depérdida de circulación.Mantener bajas las viscosidades del lodoSi no se puede aumentar la densidad se puedeaumentar la viscosidad para ayudar a contener lalutita y limpiar mejor el pozo.
TIPOS DE PROBLEMAS DE LUTITAS
El tratamiento primario consiste en:
Son formaciones de lutita que han sido elevadas a unángulo mayor que el normal y que por el efecto deltrépano ingresan al pozo por flujo plástico, lo quepuede ser agravada por la pérdida de agua del lodo:
Lutitas Frágiles y fracturadas:
El tratamiento primario consiste en reducir la pérdidade filtrado de lodo y el uso de inhibidores para evitarla hidratación de las lutitas. La inhibición se lograagregando sal soluble que provea un catión capaz deintercambiarse con el ion de ligadura de la arcilla ycon el agregado de polímeros que tienden aencapsular las lutitas bentoníticas.
TIPOS DE PROBLEMAS DE LUTITAS
Aumento de la viscosidad del lodo.Reducción en la pérdida de filtrado.Hinchamiento de la arcilla y su ingreso al pozo.Resistencias a las bajadas y subidas de laherramienta.Torción excesiva, arrastre y embotamiento deltrépano.
FLUIDOS DE PERFORACION
CONTROL MECANICO DE LOS SOLIDOS
CONTROL MECANICO
Cantidad Tamaño Composición de los sólidos en el lodo
Mayor duración del trépano Mayor vida útil de las bombas Menor desgaste de tubular y Equipo Reducción de costos de Perforación
Las propiedades reológicas y las velocidades de penetraciónson afectadas por:
Los beneficios de un contenido mínimo de sólidos son muchosentre los principales:
Dispersión QuímicaEste proceso involucra el uso excesivo de dispersantes yfloculantes.
DiluciónDispersión químicaEquipos de remoción mecánica
Dilución:La dilución es un proceso temporal y antieconómico.
Remoción MecánicaEste proceso es el medio más eficiente y económico parasolucionar el problema de sólidos.
CONTROL MECANICO
La concentración de sólidos perforados se puede reducirpor:
TAMAÑO DE LA PARTICULA
Arena (son de tamaño mayor a 74 micrones)
Limo ( su tamaño está entre 2 y 74 micrones)
Coloides ( son de tamaño menor a 2 micrones)
El tamiz de malla 200 (74 micrones) se utiliza para elensayo de arena API y la clasificación se realizadependiendo de su tamaño.
Micrones Pulgadas
Pelo Humano 30-200 0,00118 - 0,0079
Pólen 10-100 0,000394 - 0,00394
Polvo de cemento 3-100 0,000118 - 0,00394
Harina Molida ´10-80 0,000394 - 0,00315
Talco en polvo ´5-50 0,000197 - 0,00197
Glóbulos Rojos 7.5 0,000295
Rango de Diámetro
Comparación de varios materiales comunes y
Sólidos de lodos en micrones y pulgadas
Materiales
TAMAÑO DE LA PARTICULA
DISPOSITIVOS DE
CONTROL DE SOLIDOS
Zarandas vibratorias
Hidrociclones
Desarenadores
D-silters
Limpia – lodos
Centrífugas
Los dispositivos para el control de sólidos más importantesson:
ZARANDAS
VIBRATORIAS
El primero y más importantede los dispositivos para elcontrol mecánico de sólidos esla zaranda vibratoria.
La zaranda vibratoria es unseparador vibratorio constituidopor tamices que se empleapara remover los recortesgrandes incluidos en el lodo.
ZARANDAS VIBRATORIAS
InflujoInflujo
Las zarandas pueden ser de doble y triple malla como semuestran en las figuras inferiores.
HIDROCICLONES
Existen muchos tipos de conos para laremoción de sólidos de diversos tamaños ytodos funcionan sobre la base del mismoprincipio.
En la figura adjunta se muestra unasección transversal de un hidrociclón queson recipientes de forma cónica en lascuales la energía de presión estransformada en fuerza centrífuga.
El lodo se alimenta con una bombacentrífuga a través de una entrada que loenvía tangencialmente a la cámara dealimentación.
Una corta tubería llamada el tubo devórtice se extiende hacia abajo en elcuerpo del cono y hace fuerza a la corrienteen forma de remolino dirigirse hacia abajoen dirección del vértice; es decir al extremodel cono.
HIDROCICLONES
Los tamaños de los conos y la presión de la bomba determinanel tamaño de la partícula que se separa. Menores presiones danpor resultado una separación más gruesa y una capacidadreducida
CICLON DE 1"
CICLON DE 3"
CICLON DE 4"
CICLON DE 6"
CICLON DE 12"
TAMAÑO EQUIVALENTE DE RECORTE REMOVIDO (EN MICRONES)
2 5 20010010 20 50
La descarga inferior debe se tomada en cuenta para conseguirla operación más eficiente de un hidrociclón. La descarga debeser una aspersión fina con una ligera succión en el centro no esdeseable una descarga en forma de chorro.
HIDROCICLONES
Cambio de descarga de aspersión a descargade chorro por exceso de sólidos
Succión de AirePrueba de descarga por aspersiónMayor eficiencia de remoción de
sólidos
Succión Ausente de AirePrueba de descarga por Chorro
Menor eficiencia de remoción de sólidos
DESARENADORES
Con el propósito de separar la arena se elige generalmente uncono de 6” o más de diámetro interno.
Para obtener resultados eficientes, un desarenador debe serinstalado adecuadamente. El desarenador es necesariofundamentalmente para evitar la sobrecarga a los D-Silters.
Los conos desarenadores tienen la ventaja de manipularvolúmenes más grandes de lodo por cada cono; pero tienen ladesventaja de seleccionar tamaños más grandes de partícula.
D - SILTERS
Para eliminar el limo se usa generalmente un conode 4”. El número de conos varía con el volumen delodo que se hace circular. Es deseable tener lacapacidad del cono por lo menos igual a la capacidadde circulación y se recomienda que la capacidad estéentre 20 a 50 % más arriba que dicha velocidad.
En un cono de 4 “ bien diseñado, el tamaño de lapartícula separada es de 15 a 20 micrones. Dadoque la barita está en el mismo rango de tamaño quela partícula que el limo también se separará del lodo.
D - SILTERS
Normalmente, los lodos densificados son demasiadoaltos en contenido de sólidos (porcentaje porvolumen) para permitir la separación eficiente delimo por medio de hidrociclones (con descarga poraspersión); por consiguiente, los D-Silters se usanraramente para el tratamiento de lodos densificadospor arriba de 12,5 lbs/gal.
En estos casos se debe tener extremo cuidado en suempleo para evitar reducir la densidad del lodo engrado que sea antieconómico o riesgoso.
LIMPIA LODOS
Son los equipos más recientes usados para laremoción de sólidos. Consisten en una batería deconos D-Silters (generalmente 8 conos de 4”)colocados por encima de un tamiz de mala fina altavibración.
El proceso remueve los sólidos perforados detamaño de arena aplicando primero el hidrociclón allodo y haciendo caer luego la descarga de loshidrociclones sobre el tamiz vibratorio de malla fina.
LIMPIA LODOS
El lodo y lo sólidos que atraviesan el tamiz sonrecuperados y los sólidos retenidos sobre el tamiz sedescartan. Dado que el 97% de la barita es detamaño inferior a 74 micrones, una gran parte deellos será descargada por lo hidrociclones. La baritaatravesará luego el tamiz y volverá al sistema.
Un limpia lodos es en la práctica, un equipo quedesarena un lodo densificado. El tamaño de lostamices de los limpia lodos es de 120 y 135
LIMPIA LODOS
CENTRIFUGAS
Las centrífugas de decantación aumentan la velocidad desedimentación de los sólidos mediante el reemplazo de lafuerza de gravedad más débil por la fuerza centrífuga.
La centrífuga del tipo de decantación consiste de una cámaracónica horizontal de acero que rota a alta velocidad, con undoble transportador de tipo tornillo en su interior.
Se inyecta en el eje del hueco del transportador desde dondeel lodo es lanzado hacia fuera dentro del anillo de lododenominado el estanque.
Un aspecto importante de la operación de la centrífuga es ladilución de la lechada que entra en la unidad. El propósito deesta dilución es reducir la viscosidad de lo que entra paramantener la eficiencia de separación de la máquina. Cuantomás alta la viscosidad mayor será la dilución.
CENTRIFUGAS
FLUIDOS DE PERFORACION
CONTROL DE CORROSION
CORROSION Y TIPOS
La corrosión es el ataque destructivo de un metalcausado por una reacción química oelectroquímica entre un metal y su medioambiente.
La corrosión puede ser uniforme, con elresultante adelgazamiento total y uniforme opuede estar concentrada en puntos aislados ydiscretos o en áreas localizadas más grandes.
Este capítulo discute algunos principios básicosde la corrosión y la forma de reducirla a unmínimo mediante el tratamiento adecuado de loslodos y los fluidos de terminación.
TIPOS
Corrosión uniforme o adelgazante. Corrosión con picaduras Fragilidad por hidrógeno Rajadura por corrosión bajo tensión Fatiga por corrosión
La corrosión localizada usualmente es la másdesastrosa y la más difícil de detectar.
Los tipos más comunes de corrosión son:
TIPOS
Corrosión Uniforme o Adelgazante:
Corrosión con Picaduras:
La tasa de corrosión es mayor en algunas áreas de lasuperficie metálica que en otras. Esta corrosiónlocalizada es el tipo más común de ataque al acero ya otras aleaciones metálicas.
La superficie total del metal está igualmente corroíday el espesor del metal queda reducido en unacantidad uniforme. Esta corrosión es generalmentela menos dañina.
TIPOSFragilidad por Hidrógeno:
La rajadura y posible falla del metal como resultadode una combinación de tensiones de carga y dedebilidad debida a corrosión. Una de suscaracterísticas es la ausencia de ataque globalvisible.
Es el resultado de presiones derivadas de aumentode hidrógeno molecular en el interior de laestructura cristalina del metal. Es causada por lapresencia de H2S en el lodo o fluido de terminacióny hace que el metal se raje o quiebre bajo presión.
Rajadura por corrosión bajo tensión:
TIPOS
Fatiga por corrosión:
Fatiga es el resultado de tensión cíclica (rotación dela sarta) y de corrosión. Las rajaduras producidaspor las tensiones cíclicas experimentadas por latubería de perforación reducen la vida del metal porfatiga. Este tipo de fatiga es la causa predominantede fallas de las sartas.
CAUSAS O FACTORES
contenidos en el lodo. La presencia de esos gasescausará o acelerará el proceso de corrosión.
Cualquiera que se su mecanismo de entrada, elefecto corrosivo de esos gases es también unafunción de la cantidad de sales disueltas, del PH,de la temperatura y de la velocidad de flujo delfluido involucrado.
Las causas principales de corrosión en laexplotación petrolera son:
OxígenoAnhídrido carbónicoSulfuro de Hidrógeno
CAUSAS O FACTORES
Remoción mecánica de los sólidos,Uso de pistolas de lodo,Agua de lluvia, etc.
Oxígeno:
Es el principal contribuyente a la corrosión.Cuando el oxígeno entra en contacto con elmetal en un medio iónico (el lodo), se produce laoxidación del metal.
El oxígeno entra en el lodo cuando se realizanlas operaciones de superficie :
CAUSAS O FACTORES
Anhídrido Carbónico (Dióxido de Carbono):Cuando se disuelve en el lodo, el Anhídrido Carbónico secomporta como un ácido. Esto disminuye el PH del fluidoy aumenta la corrosión. Si bien el Anhídrido Carbónico noes tan corrosivo como el oxígeno, la presencia de ambosgases tiende a que el ambiente sea más corrosivo quecon uno sólo de ellos.
Sulfuro de Hidrógeno (Acido Sulfhídrico):Cuando está disuelto en el lodo, actúa también como unácido débil (al igual que el anhídrido carbónico) y se hacemás corrosivo cuando hay oxígeno presente. Además. Elácido sulfhídrico ejerce otro efecto destructivo causadopor la penetración de hidrógeno atómico dentro delacero. Se forma hidrógeno molecular dentro del metal yéste desarrolla enormes presiones que causan lafragilidad del metal.
CAUSAS O FACTORES
Sales Disueltas:La solubilidad del oxígeno en el agua depende de laconcentración de sal (NaCl). La solubilidad aumenta alprincipio y luego decrece a medida que la concentraciónde la aumenta. De esta manera algunas salmuerasconcentradas pueden resultar menos corrosivas queotras salmueras de baja salinidad.
PH:Por regla general, las soluciones ácidas (PH inferior a 7)son más corrosivas que las soluciones neutras oalcalinas.Dentro el rango aproximado de PH entre 4 y 10, lavelocidad de corrosión depende de lo rápido que eloxígeno se difunde hasta la superficie de la tubería.
CAUSAS O FACTORES
Temperatura:En general, los aumentos de temperatura aumentan lacorrosividad del sistema, dado que al aumentar latemperatura se eleva la velocidad de reacción.
Velocidades del Fluido:Este factor contribuye a la uniformidad de la corrosión.En agua estancada, la tasa general de corrosión es baja,produciéndose generalmente corrosión localizada.El movimiento en un sistema corrosivo da por resultadoun tipo uniforme, adelgazante de corrosión; sin embargola turbulencia causada por las altas velocidades de flujo,pueden dar como resultado condiciones no-uniformesque a su vez conducen a erosión irregular con picadurasde la superficie metálica.
DETECCION DE CORROSION
Para tener un programa efectivo de control de lacorrosión es necesario determinar el tipo y medir lamagnitud de la corrosión sobre el equipo expuesto aella.Existen varios métodos para medir la corrosión ydos de los métodos mas comunes son:
Cupones de CorrosiónAnillos de Corrosión
DETECCION DE CORROSION
Cupones de Corrosión :
Se trata de pequeñas porciones de metal, similaresal metal bajo investigación, que han sido cuidadosay completamente limpiados y luego pesados. Loscupones se exponen usualmente durante dos acuatro semanas en la línea de descarga, en lapiletas o cabeza de pozo. Después de ése periodo selimpian se pesan y nuevamente se calcula lavelocidad de corrosión teniendo en cuenta la pérdidade peso, el tiempo de exposición y el área de lasuperficie metálica expuesta.
DETECCION DE CORROSION
Anillos de Corrosión :Los anillos de corrosión se hacen de acero del tipo usadopara la tubería de perforación y se colocan en la sarta. Sibien se pueden colocar en cualquier lugar a lo largo de lasarta, generalmente se ubican justo arriba de losportamechas y también cerca del extremo superior de latubería de perforación, para así poder comparar las tasasde corrosión en esos dos lugares. El anillo debe encajaren el receso de la rosca hembra de la unión al final de larosca macho y debe tener el mismo diámetro internopara evitar la turbulencia.El anillo debe ser dejado en la sarta de 50 a 100 horas.Cuando se lo retira se debe observar si se han formadoescamas (deposición de minerales) y picaduras. El anillose debe entonces enviar al laboratorio para ser pesado yproveyendo toda la información que solicitan.
DETECCION DE CORROSION
Tasa o Velocidad de Corrosión:
La forma más popular de expresar la tasa develocidad de corrosión es en milésima de pulgadapor año (mpy). Esto significa que si la tasa decorrosión es de 3 mpy, es que se ha perdido 0,003pulgadas de metal en un año.
Otra forma común de expresar la tasa de corrosiónes la pérdida de peso en libras por pie cuadrado poraño. Generalmente cualquier dato por encima de 2lbs/pie2/año se considera excesivo.
PREVENCION DE LA CORROSION
Existen en la industria un importante número deproductos para impedir o minimizar el ataquecorrosivo sobre el equipo. Dado que todas lasformas de corrosión aumentan en presencia deoxígeno, un depurador de oxígeno servirá parareducir los efectos de la corrosión.
El CO2 puede ser tratado con eficacia por medio deprecipitación con cal, lo que da como resultado laprecipitación de CaCO3 y para retardar la corrosiónel PH del lodo debe mantenerse en niveles altos ,alcalinos.
TUBERIAS DE PERFORACION
CONDICIONES DE FALLA
Tensión:La tensión es una condición
mecánica (tensionada) que
puede ocasionar la falla o
fractura e la misma. Las
cargas dominantes en esta
condición mecánica, son los
efectos gravitacionales,
flotación, flexión y esfuerzos
por deformación del material
TUBERIAS DE PERFORACION
CONDICIONES DE FALLA
Corrosión:La corrosión es un fenómeno
electro-químico. Tiene lugar
en las tuberías por efecto de
la acción del medio ambiente
y la reacción de los
constituyentes del material
con el que están fabricados
los tubos.
Los factores que contribuyen
a la corrosión son:
Concentración de H2S
Concentración e CO2
Nivel de PH del agua
Temperatura
