Unidad 5 Fluidos Especiales

UNIDAD 5 FLUIDOS ESPECIALES

FLUIDOS ESPECIALES. • UN FLUIDO ESPECIAL DISEÑADO EXCLUSIVAMENTE PARA LA PERFORACIÓN QUE ATRAVIESA LA SECCIÓN DEL YACIMIENTO DE UN POZO. LAS RAZONES PARA USAR UN LODO DE DISEÑO ESPECIAL SON: • (1) PERFORAR CORRECTAMENTE LA ZONA DEL YACIMIENTO, A MENUDO UN POZO DE DRENAJE LARGO Y HORIZONTAL;

• (2) MINIMIZAR EL DAÑO Y MAXIMIZAR LA PRODUCCIÓN DE LAS ZONAS EXPUESTAS; • (3) FACILITAR LA NECESARIA TERMINACIÓN DEL POZO, QUE PUEDE INCLUIR PROCEDIMIENTOS COMPLICADOS. • EL FLUIDO DE PERFORACIÓN DE YACIMIENTO DEBE SER SIMILAR A UN FLUIDO DE TERMINACIÓN. PUEDE SER UNA SALMUERA QUE CONTIENE SÓLO SÓLIDOS SELECCIONADOS DE LOS RANGOS APROPIADOS DE TAMAÑO DE PARTÍCULA (CRISTALES DE SAL O CARBONATO DE CALCIO) Y POLÍMEROS. EN EL FLUIDO DE PERFORACIÓN DE YACIMIENTO SÓLO ESTÁN PRESENTES LOS ADITIVOS QUE SON ESENCIALES PARA CONTROLAR LA FILTRACIÓN Y TRANSPORTAR LOS RECORTES DE PERFORACIÓN.

5.1 TIPOS DE FLUIDOS. FLUIDOS DE PERFORACION

CONVENCIONALES

NO CONVENCIONALES

BASE ACEITE

AIRE

BASE AGUA

NEBLINA

LODO AIREADO

ESPUMA

1.- FLUIDO BASE AGUA (WBM) FRECUENTEMENTE SE USA AGUA PARA HACER EL LODO. EL AGUA CONFORMA LA PARTE O FASE LÍQUIDA DEL LODO. LA CUADRILLA LE ADICIONA ARCILLAS Y OTROS ADITIVOS ESPECIALES AL AGUA PARA CREAR EL LODO CON LAS PROPIEDADES REQUERIDAS PARA LLEVAR A CABO UN BUEN TRABAJO. POR EJEMPLO, LAS ARCILLAS LE DAN GROSOR O VISCOSIDAD. EL AGUA USADA PUEDE SER DULCE, AGUA DE MAR O SALMUERA. EL TIPO DE AGUA A USAR DEPENDE DE SU DISPONIBILIDAD Y DELAS PROPIEDADES QUE DEBE TENER EL LODO PARA PERFORAR EL HUECO EFICIENTEMENTE.· •

LODOS BASE AGUA, WBM:

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· LODOS PARA COMIENZO DEL POZO,·

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LODOS DE POLÍMERO,·

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LODOS DE LIGNOSULFONATO,·

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LODOS DE CALIZA Y CALCIO,· LODOS KCL,·

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LODOS SATURADOS DE SAL,·

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LODOS DE GLICOL.

LAS DIVERSAS CLASES DE LODO CON BASE AGUA SE CLASIFICAN EN DOS GRUPOS:· LODOS NO INHIBIDOS: DONDE NO SE REQUIERE INHIBICIÓN PARA CONTROLAR LAS FORMACIONES HIDRATABLES O DISPERSABLES· LODOS INHIBIDOS:

DONDE SE REQUIERE INHIBICIÓN PARA CONTROLAR FORMACIONES DISPERSABLES O HIDRATABLES

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LODOS NO INHIBIDOS:

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· LOS LODOS MÁS SENCILLOS BASE AGUA, SON USUALMENTE ECONÓMICOS.· LOS LODOS NO INHIBIDOS, LIGERAMENTE TRATADOS SE UTILIZAN PARA :· SECCIONES SUPERIORES DE AGUJERO,· FORMACIONES NO REACTIVAS.· LOS COMPONENTES PRINCIPALES DE ESTOS FLUIDOS SON:· ARCILLAS DE FORMACIONES NATIVAS, BENTONITA COMERCIAL, POLÍMEROS· ADELGAZANTES ORGÁNICOS.·

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LODOS INHIBIDOS:

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· LOS LODOS INHIBITORIOS REDUCEN LA INTERACCIÓN QUÍMICA ENTRE LAS FORMACIONES SENSIBLES AL AGUA Y LODO,· EL USO DE INHIBIDORES EN FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE AGUA REDUCE EL HINCHAMIENTO DE LAS ARCILLAS Y LUTITAS REACTIVAS (DISPERSABLES),· INHIBIDORES COMUNES:· POLÍMEROS,· CATIONES (TALES COMO EL IÓN POTASIO DEL KCL)· GLICOLES.·

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LODOS DE POLÍMERO:

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· LOS POLÍMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS SE UTILIZAN RUTINARIAMENTE PARA:· VISCOSIDAD· CONTROL DE FILTRACIÓN,· INHIBICIÓN DE LUTITAS.

2.- FLUIDO BASE ACEITE (OBM) En algunos casos, las condiciones de fondo de pozo hacen necesario agregarle aceite al lodo base agua, o usarlo en lugar de la misma como fase continua del lodo. esto se conoce como lodo base aceite, y tienen muchas ventajas: ventajas del lodo base aceite: es bueno para ambientes de altas temperaturas debido a su base aceitosa. bueno para perforación en formaciones lutiticas debido a que no que reacciona con las arcillas de la formación causando inestabilidad en el fluido. casi siempre crea delgados revoques, lo cual reduce el riesgo de atascamiento de la tubería. puede ser tratado y rehusado, así como ser empleado para largas corridas pudiendo con ello reducir los costos totales debidos a fluidos de perforación. teniendo al aceite como fase externa funciona como buen lubricante, reduciendo con ello los torques de perforación. es excelente para usarse en algunas áreas donde se enfrenta con problemas de hidratos como en perforaciones de aguas profundas.

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El lodo base aceite se refiere a lodos preparados enaceite con un porcentaje de 1 a 5% de volumen de agua, mientras que el lodo de emulsión inversa se usa para designara un lodo con más del 5% y hasta con 40%de volumen de agua; éste se puede dispersar y emulsificar con aceite. Estos fluidos son estables a altas temperaturas, inertes a la contaminación química y pueden ser densificados después de ser ajustada la relación aceite-agua. Estos tipos de lodo se utilizan en los siguientes casos:

• • FORMACIONES CON ALTAS TEMPERATURA • • FORMACIONES CON LUTITAS HIDRÓFILAS (ARCILLAS DESHIDRATADAS) • • FORMACIONES CON ANHIDRITA O YESO • • FORMACIONES SALINAS •

• FORMACIONES CON INTERCALACIONES DE ASFALTO

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• FORMACIONES SOLUBLES

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• PROTECCIÓN DE ARENAS PRODUCTORAS

• • BACHES PARA LIBERAR TUBERÍAS PEGADAS POR PRESIÓN DIFERENCIAL •

• ZONAS DE ALTA PRESIÓN

• El uso de este tipo de lodos puede ocasionar, para los estudios en pozos exploratorios, algunos de los siguientes inconvenientes: • alteración en los valores de la cromatografía de los gases e hidrocarburos en las zonas de interés.

• imposibilidad de efectuar algunos tipos de registros geofísicos (resistividad,potencial natural, echados, etc.); por la base aceite del lodo que afecta a la fuentede energía eléctrica de los registros. • alteración de los análisis geoquímicos por la base aceite. • apreciación de la fluorescencia en las muestras de canal y de núcleos-

PERFORACIÓN CON AIRE Algunas veces el fluido de perforación es aire seco o gas natur al. cuando se perfora con aire, se usan compresores en lugar de bombas de lodo. al perforar con aire o gas se previene el daño de formación y se evitan problemas graves por pérdidas de circulación, además el aire o gas hace que la broca perfore muy rápido. las condiciones de fondo de pozo deben ser las adecuadas para poder usar aire o gas. por ejemplo, la broca no puede perforar fluidos de formación que contengan grandes cantidades de agua. el agua se mezcla con los cortes y el aire o gas,taponando el pozo.

PERFORACIÓN CON ESPUMA • Es una combinación agua o polímetro/bentonita mezclada con un agente espumante y aire de un compresor para formar las burbujas. cuando en la formación que se está perforando hay presentes pequeñas cantidades de agua, un equipo especial puede inyectar la espuma dentro del flujo de aire. la espuma ayuda a separar los cortes y remueve el agua del pozo.

• En algunos casos el operador del taladro puede usar lodo aireado, el cual al igual que la perforación con espuma, ayuda a prevenir derrumbes y taponamientos en el pozo. la perforación aireada usa lodo y aire, bombeándolos dentro del stand pipe al mismo tiempo. presenta menos presión hidráulica y tendencia a fracturar formaciones débiles. reduce perdidas de circulación en áreas muy porosas y con bajo gradiente de fracturas. peso de 4 a 6 lb/gal. permite alcanzar altas ratas de perforación.

LODOS DE BAJO CONTENIDO DE SÓLIDOS • se define como un lodo de perforación, terminación o reparación al que cumple ciertos requisitos de densidad, viscosidad y control de filtración con un contenido mínimo de arcilla. dentro de este tipo de lodos se pueden nombrar los siguientes: gomas, asbestos finamente divididos, arcilla beneficiada, combinados (bentonita prehidratada-lignosulfonato) y lodo no dispersivo. en áreas donde este tipo de lodos es aplicable, se obtienen grandes ahorros por: • aumentar el grado de penetración. • incrementar la vida de la barrena. • mejorar la estabilidad el agujero. •

por otra parte, el uso de este tipo de lodos es delicado (por la estabilidad del pozo), por lo que deben tomarse ciertas consideraciones en su uso tales como:reducción del uso de bentonita para controlar la viscosidad y el filtrado, control del filtrado con polímeros orgánicos, y el uso de doble malla en las tem blorinas para una mejor eliminación del recorte y del funcionamiento óptimo del eliminador de sólidos.

5.1 TIPOS DE FLUIDOS

5.1 TIPOS DE FLUIDOS • Básicamente los fluidos de perforación se preparan a base de agua, de aceite (derivados del petróleo) o emulsiones. en su composición interactúan tres partes principales: la parte líquida; la parte sólida, compuesta por material soluble que le imprime las características tixotrópicas y por material insoluble de alta densidad que le imparte peso; y materias químicas adicionales, que se añaden directamente o en soluciones, para controlar las características deseadas.el tipo de fluido utilizado en la perforación rotatoria en sí, en el reacondicionamiento y terminación de pozos es elemento decisivo en cada una de estas operaciones. pues las características del fluido tienen relación con la interpretación de las observaciones hechas de los estratos penetrados, ya sean por muestras de ripio tomadas del cernidor, núcleo de pared o núcleos convencionales o a presión; registros de litología, de presión o de temperatura; pruebas preliminares de producción en hoyo desnudo; tareas de pesca, etc.

FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE AGUA •

El agua es uno de los mejores líquidos básicos para perforar, por su abundancia y bajo costo. el fluido de perforación más común está compuesto de agua y sustancia coloidal. durante la perforación puede darse la oportunidad de que el contenido coloidal de ciertos estratos sirva para hacer el fluido pero hay estratos tan carentes de material coloidal que su contribución es nula. por tanto es preferible utilizar bentonita preparada con fines comerciales como la mejor fuente del componente coloidal del fluido. la bentonita es un material de origen volcánico, compuesto de sílice y alúmina pulverizada y debidamente acondicionada, se hincha al mojarse y su volumen se multiplica. el fluido bentonítico resultante es muy favorable para la formación del revoque sobre la pared del hoyo. sin embargo, a este tipo de fluido hay que agregarle un material pesado, como la baritina (preparada del sulfato de bario), para que la presión que ejerza contra los estratos domine las presiones subterráneas que se estiman encontrar durante la perforación. para mantener las características deseadas de este tipo de fluido como son: viscosidad, gelatinización inicial y final, pérdida por filtración, ph y contenido de sólidos, se recurre a la utilización de sustancias químicas como quebracho, soda cáustica, silicatos y arseniatos.

FLUIDO DE PERFORACIÓN BASE PETROLEO •

Para ciertos casos de perforación, terminación o reacondicionamiento de pozos se emplean fluidos a base de petróleo o de derivados del petróleo. en ocasiones se ha usado crudo liviano, pero la gran mayoría de las veces se emplea diesel u otro tipo de destilado pesado al cual hay que agregarle negrohumo o asfalto para impartirle consistencia y poder mantener en suspensión el material pesante y controlar otras características. generalmente, este tipo de fluido contiene un pequeño porcentaje de agua que forma parte de la emulsión, que se mantiene con la adición de soda cáustica, cal cáustica u otro ácido orgánico. la composición del fluido puede controlarse para mantener sus características, así sea básicamente petróleo o emulsión, petróleo/ agua o agua/petróleo. estos tipos de fluidos requieren un manejo cuidadoso, tanto por el costo, el aseo del taladro, el mantenimiento de sus propiedades físicas y el peligro de incendio.

OTROS TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACION • Para la base acuosa del fluido, además de agua fresca, puede usarse agua salobre o agua salada (salmuera) o un tratamiento de sulfato de calcio. muchas veces se requiere un fluido de ph muy alto, o sea muy alcalino, como es el caso del hecho a base de almidón. en general, la composición y la preparación del fluido son determinadas según la experiencia y resultados obtenidos en el área. para satisfacer las más simples o complicadas situaciones hay una extensa gama de materiales y aditivos que se emplean como anticorrosivos, reductores o incrementadores de la viscosidad, disminuidores de la filtración, controladores del ph, lubricadores, antifermentantes, floculantes, arrestadores de la pérdida de circulación, surfactantes, controladores de lutitas deleznables o emulsificadores y desmulsificadores, etc.

5.2.4 FLUIDOS INORGANICOS