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FLUIDOS DE PERFORACION
TIPOS DE FLUIDOSPROBLEMAS Y TECNICAS
EN POZOS
Ing. Pánfilo Ramírez Prado
CONCEPTOSEl lodo apropiado para un pozo es aquél que es máseconómico en la perspectiva total de seguridad, costosperforación y eventualmente costos de producción.
de
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.
CARACTERISTICASPara modificar las características de los lodos se empleanmuchos aditivos.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.Los Agentes viscosificantes como las arcillas, polímeros y
seagentes emulsionantes líquidos hacen que los lodosespesen y aumenten su capacidad de transporte, suspensiónde recortes y materiales sólidos densificantes.
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
NORMAS DE ALMACENAMIENTO (pozos de petró eo y agua)Almacenado en palo s do 2 ton con ahun1mlix 2 O m Traosponado do un lupa otro on galpon ecm1<10 sobr pal IS con montacnrga
NORMAS DE POSESION DEL PRODUCTO
La Empmsa tlone lodos los qu s los lega s para produ ycomerc1t1hzar e producto
rrEM
DESCRIPCION ESPECIFICACION TECNICA BARITINABARITINA----·---
CARAC 1 ERJSTTCAS • • •••••••••••••
Sulfato de bario natural BaS04 Sóhdo y pesado (d=4 2) estadensidad elevada y su perfecta insolubilidad. incluso enpresencia de ácidos, se aprovechadiferentes.
en aplicaciones muy
Su polvo se usa como carga en la fabricación de pinturas. pasta de papel y otras materias.Entra en la cornposrcron del lodo utilizado en sondeos profundos
l
51
5 2 r i rl
ANALISIS V COMPONENTES DEL PRODUCTO
1 ,
1.21 3
1414
Densidad > 4,20 gs/em3Color BergeMetales ale nos fcrreos sorubles an agua como cal(IO 220 mg/KgGranulometna Max 3% Re1ontdoon Mana lf 200Pu1eza como BaS04 98%
2 NORMAS íECNICAS DE MANIPULEO
7.,22
Producto envasado en bolsas do pol1-prop1leno dn 50 K9Cargado con rnontacarga y d111t1buldo soble et carmén a mano
l NORMAS DE TRANSPORTE
3, Transportado en camión encrupado un bolsas do 50 Kiios
4 14.2
tr
S
CARACTERISTICASLos Agentes reductores de filtrado tales como las arcillas,polímeros, almidones, dispersantes y materiales asfálticos sonusados para reducir la filtración del lodo a la formación,minimizandodiferencial
el daño y los problemas de aprisionamiento
A veces se añaden sales para inhibir la hidratación de lasarcillas ydel lodo.
evitar el daño a la formación y aumentar la densidad
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.
BENTONITALa Bentonita es una roca compuesta esencialmente por un materialcristalino, semejante a una arcilla, formado por la desvitrificación yconsiguiente alteración de un material ígneo vítreo, usualmente cenizasvolcánicas o tobas. El mineral de la arcilla característico tiene hábitomicáceo y fácil exfoliación
toba".y una textura heredada de las cenizas
volcánicas o de la
R.E.define:
Grim (1972)"Bentonita es
una arcilla compuestaesencialmente por
grupominerales delde las esmectitas, conindependencia de su
degénesis y modoaparición"
BENTONITAAplicaciones IndustrialesLas bentonitas tienen unas propiedades tales que hacen quesus usos sean muy amplios y diversos. Las aplicacionesindustriales mas importantes son:
–––––
Como aglomerante en arenasLodos de perforación. Alimentación animal. Absorbentes.
de fundición.
Ingeniería Civil / Material de sellado
POLIMEROSTécnicamente 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 másy por sus diferentes propiedades físicas.
elevado
El término polímero cubre una amplia gama sesubstancias, algunas de las cuales ocurren enla naturaleza y otras se producensintéticamente.
POLIMEROSLa palabra polímero se acepta como cierta clase de compuesto orgánico que en cantidades relativamente pequeñas:
imparten aumentos significativos de viscosidad.
Proveen control de pérdida de filtrado.
Encapsulan losla hidratación).
sólidos de perforación (inhiben
Floculan sólidos de pequeño tamaño
INTERACCIONES QUIMICASEl agregado de substancias químicas a un lodo puedeafectar considerablemente las
propiedades del mismo.
Algunas de esas substancias se agregan en superficie yotras penetran en el lodo a partir de las formacionesperforadas.
sodio (Na+), calcioEn los lodos base agua, los iones(Ca++), Oxidrilo (OH-), Carbonato (CO3-) y bicarnonato
de los lodos.(HCO3-) son particularmente importantes en la química
Cloro (Cl-), sulfato (SO4-), y AzufreOtros iones como el(S-), pueden jugar también un papel importante.
INTERACCIONESFosfatos:
QUIMICAS
Los fosfatos complejos como el tetrafosfato de sodio y elpirofosfato ácido de sodio actúan como reductoreseficientes de viscosidad a bajas temperaturas.A altas temperaturas estos fosfatos se convierten enOrtofosfatos y ejercen un efecto floculante de modo queel lodo se espesa.
Sal Común:La sal común puede penetrar en el lodo a partir de
dando Na+ y Cl-diversascontínua.
fuentes. Se ioniza en la fase
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
INTERACCIONESAnhidrita y Yeso:
QUIMICAS
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 ionizadel lodo.Ca++ y SO4- en la fase continuaen iones
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.
El yeso (CaSO4.2H2O) es químicamente idéntico a laanhidrita, excepto por el agua de cristalización presente enél.
INTERACCIONESCarbonato de Sodio:
QUIMICAS
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.
Un tratamiento excesivo con carbonato de sodio dejalibre un exceso de iones carbonato que pueden causaraltas viscosidades y resistencia de gel.
INTERACCIONES QUIMICASBi Carbonato de Sodio:
El bicarbonato de sodio (NaHCO3) es un altenativa para el 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-.
Si están presentes iones oxidrilo, el hidrógeno y elyH+carbonato se disocian en sus respectivos iones. El
el OH- se juntan para forma agua y bajan el PH y ladensidad del lodo.
FILTRACIONMientras se está perforando, las formaciones puedencomportarse como una malla o tamíz. Los sólidos sedepositan sobre lasa la formación.
paredes del pozo y el filtrado invade
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 al pozo estable y minimiza los daños a la formación.
FILTRACIONfiltrado permite obtener losEl control de la pérdida de
siguientes beneficios:
Menor riesgo de aprisionamiento de laherramienta.
Mejor protección para las formacionesproductivas.
Mejor interpretación de los registros eléctricos.
Efecto beneficioso para la estabilidad del pozo.
FILTRACIONPara que la filtración pueda tener lugar en el pozo, debeexistir una presión diferencial positiva entre el lodo y la formación y que ésta sea permeable.
La formación permeable tienen la capacidad para permitirque el fluido pase a través de ella. En una formaciónimpermeablede filtrado.
no puede formarse revoque o producirse pérdida
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 FLUIDOSLas propiedades de flujo de un
sefluido deben ser
controladas si se pretende que comporte en formaapropiada en sus varias funciones. Estas propiedades sonconsecuencia de la viscosidad o más fundamentalmente de la reología.
La viscosidad de un fluido es una medida de la resistenciainterna al flujo. La miel por ejemplo es más viscosa queel agua.
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 de circulación.
REOLOGIA DE LOS FLUIDOSLos fluidos pueden dividirse en función de su resistencia interna en dos tipos. El primer tipo esta constituido por aquellos fluidos en los que la viscosidad es independiente del esfuerzo cortante (perfil de velocidad), tales como el agua, el diesel, kerosén. Estos son fluidos newtonianos
El otro tipo de fluidos está constituido por aquellos en losque la viscosidad depende del caudal de flujo. Estos sonlos fluidos no newtonianos.perforación se sitúan en este
La mayoría de los fluidos detipo de fluidos.
La viscosidad del “lodo” es medida utilizando ununviscosímetro rotativo (normalmente el Fann VG) o
embudo MARSH. Mientrasmedida
que el viscosímetro rotativoproporciona una científica, el embudo MARSHsirve solamente para proporcionar datos comparativosentre dos muestras de lodo.
PROPIEDADES REOLOGICASLa 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.Entre las principales propiedades reológicas del fluido deperforación son: Viscosidad plástica y Punto de cedencia
Viscosidad Plástica:Es generalmente descrita como la parte de la resistencia al flujo causada por la fricción mecánica y afectada por los siguientes factores:
Concentración de sólidos Tamaño y forma de las partículas sólidas Viscosidad de la fase fluida
PROPIEDADES REOLOGICASUn aumento en la viscosidad plástica significa un aumentoen la el porcentaje volumétrico de sólidos o una reducciónen el tamaño de las partículas sólidas.
Punto de Cedencia:Es la parte de la resistencia al atracción entre las partículas.
flujo causada por las fuerzas deEsta fuerza de atracción es una
consecuencia de las cargas eléctricas sobre la superficie departículas dispersas en la fase fluida.La magnitud de ésa fuerza es una función de:
Tipo de sólidos y sus cargas eléctricas asociadas Cantidad de sólidos Concentración iónica de las sales contenidas en la
fase fluida del lodo
las
PROPIEDADES REOLOGICASUn aumento en el punto de cedencia puede ser causadopor contaminantes tales como el cemento yque causan floculación del lodo.
la anhidrita
La medición de las propiedades reológicasimportante en el cálculo de:
de un lodo es
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.
INGENIERIA DEL PETROLEONATURAL
Y GAS
TIPOS DE FLUIDOSDE PERFORACION
TIPOS DE FLUIDOS DE CONTROLPERFORACIÓN
Fluidos dePerforación
O
Base Petróleo Base Agua Neumáticos
Niebla oEspumaVerdaderos Inversos Sólidos Mínimos Aire Gas
No Inhibidos Inhibidos
LigeramenteTratados
InhibiciónIónicaNativos
Orgánicos Inorgánicos Encapsulados
Míni Ai
FASES DE LOS LODOSUn 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 suspendidos constituyen la fase discontinua del lodoPor 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 los glóbulos de agua es la fase discontinua.
El filtrado de lodo proviene en su mayor parte de la fasecontinua mientras que el revoquediscontinua.
se forma a partir de la fase
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.
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 Bentonítico (no disperso)
Fluido Bentonítico polimérico
Fluido Disperso- no inhibido
FLUIDO BENTONITICO(NO DISPERSO)
El término no disperso indica que no se utilizandispersantesLas arcillas comerciales agregadas al lodo, las que se incorporan de la formación, van
al igual quea encontrar
su 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 filtración más altas que los lodos dispersos.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.
Los tipos de lodo no disperso más importantes son:
LodosLodosLodos
dedede
Bentonita extendidaPolímeros CelulósicosAlmidón
LODOS DE BENTONITAEXTENDIDA
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 la
deviscosidadsólidos.
requerida con bajas concentraciones
Para tener máxima eficacia como floculante de losconsólidos de perforación, el polímero debe mezclarse
diesel. Si no se puedeagua
usar diesel se puede mezclarlentamente con y buena agitación usando 50galones de agua por cada bolsa de polímero.
LODOS DE POLIMEROSCELULOSICOS
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, fibras de asbestos precortadas y empastilladas y polímeros (XC y CMC).Estos lodos se preparan con agregado de 3 a 5 Lbs/Bbl de asbestos 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 ALMIDONLos 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 con su 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 normalmenteel orden de 7,5 a 9,5 y tienen limitación térmica hasta 300
en°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 SALADOSSe 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 formaciónproductivareduciría la
se hinchen o hidraten con lo que sepermeabilidad 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 ENLODOS BASE AGUA
barita si el peso disminuye , usar
con cal a fin de eliminar el ion
para mejorar la reología del lodo,
es necesario
polímeros. Si la contaminación es
ppm del contaminate, agregar
Problema Síntomas Tratamiento
Contaminación por ArcillasIncremento en el contenido de sólidos y disminución de alcalinidad
Usar al máximo los equipos decontrol de sólidos, diluir y agregar
dispersantes y soda caústica
Contaminación por Bicarbonato deSodio
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
contaminante, agrear dispersnates
agregar agua si es necesario
Contaminación por Carbonatos Altos geles progresivos, alto filtrado y no aparece calcio en la titulación
Agregar cal, dispersantes y agua si
Contaminación por Cloruro de Sodio Gran incremento de Cloruros en el filtrado y disminución de PH
Diluir, ajustar PH, utilizardispersantes, ajustar filtrado con
muy severa cambiar a lodo salino
Contaminación por CementoIncremento 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 Anhidrita Reducción del PH , incremento de peso del lodo y calcio en el filtrado
Tratar con canonato de sodio según
dispersante y agua si es necesario.
Contaminación por Alta TemperaturaIncremento del filtrado, del contenido de sólidos, disminución del PH y del alacalinidad
Agregar un estabilizador para altastemperaturas, incrementar la concentración de dispersantes, reducir al mínimo la adición de bentonita.
FLUIDOS BASE ACEITEUna 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 unaotro
dispersiónlíquido.
departículas finas de un líquido en
Una emulsión de agua en petróleo se estabilizapor medio de varios emulsionantes. En una buenaemulsiónde fases.
no debe haber tendencia de separación
FLUIDOS BASE ACEITE
En este tipo de fluidos, el agua está efectivamenteaislada; por tanto, el filtrado proviene de la fasecontinua y es elSe utilizan para
petróleoperforar lutitas problemáticas por
su alto grado de hidratación, zonas deen
arenazonasproductora
corrosivas.con altas temperaturas o
La emulsiones directas se emplean en zonasestándepresionadas
fracturadas yoson
en donde lasde
rocassusceptibles pérdidas de
encirculación en combinación con nitrógeno ydonde lo permitan los gradientes de fractura.
FLUIDOS BASE ACEITETambién 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% de
uny
diesel de acuerdo a la densidad requerida ,18% de agua y un 2% de emulsificantesproporcionan buena estabilidad de las paredes delagujero tanto en la perforación como en lareparación de pozos.
PROBLEMAS COMUNES ENLODOS BASE ACEITE
alto, añadir ácido graso y
Problema Síntomas Tratamiento
Contaminación con Agua
Incremento en propiedadesreológicas, 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
dispersante.
PROBLEMAS COMUNES ENLODOS BASE ACEITE
relación aceite/agua si ésta es alta.
humectante, revisar que las tomas
cerradas.
contaminación de CO2. Aumentar la
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
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
de agua en los cajones estén
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
agitación y densidad
Perforación de Domos SalinosPresencia 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
AIRELa 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
ESPUMALade de
perforacióntransporte la velocidad
con espuma usapara la remoción del aire.
espuma como agentede recortes, en lugar
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 endescarga
Cambios en
Cambios en
la calidad de espuma en la línea de
ella
torquepresión
FLUIDOS DE PERFORACION
DISEÑO DEFLUIDOS
DISEÑO DE FLUIDOSPara el diseño de un fluido, se debe contemplar si se trata deun pozo exploratorio o delos datos correlativos que
desarrollo a fin de poder seleccionarfaciliten los parámetros óptimos en
deel fluido de control de acuerdo a las profundidadescontacto litológico.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.EnEn
pozos de desarrollo:la determinación de estos programas se cuenta con
demuchos datos disponibles tales como programas de fluidoslos 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.
PROGRAMAS DE LODOS YPROFUNDIDADES DE TR’s
1. Es importante recalcar que enunse
la elaboración deprograma de perforacióndebe poner especial atenciónen los asentamientos de lastuberías de revestimiento ylos gradientes de formaciónya que en algunas ocasionesse toman como base la de lospozos vecinos si fueranasentadas a profundidadesdonde se queda muy justa ladensidad máxima del lodo autilizar en la siguiente etapa.
SELECCIÓN DE PROFUNDIDADES DE TR’s
Tubería Conductora: Tiene como objetivomedio
aislaracuíferos superficiales y tener un para lacirculación del fluido de perforación.
Tubería Superficial: Tiene como objetivo, aislaracuíferos superficiales e instalar conexionessuperficiales de control.
Tubería Intermedia 1: Se cementa en la parte superiorde la zona de presión anormalmente alta, paracambiar la base al lodo de perforaciónla densidad del mismo.
e incrementar
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 mejorescaracterísticas para ello
SELECCIÓN DE GEOMETRIAPOZO
DEL
1. Una vez que se determinanlos puntos de asentamientode las tuberías de
sede
revestimiento,selecciona el diámetrola tubería de revestimientode explotación y será la
el de así del
a
base para determinararreglo de las tuberíasrevestimiento a utilizar,comoagujero
los diámetrostrépanosy
utilizar.
Diámetro de TR
Pulgadas
Diámetro de Cupla
Pulgadas
Diámetro de TrépanoPulgada
s4 1/2 5,000
6, 6 1/8, 6 1/45 5,56
36 1/2, 6 3/4
5 1/2 6,050
7 7/8, 8 3/86 6,62
57 7/8, 8 3/8, 8 1/2
6 5/8 7,390
8 1/2, 8 5/8, 8 3/47 7,65
68 5/8, 8 3/4, 9 1/2
7 5/8 8,500
9 7/8, 10 5/8, 118 5/8 9,62
511, 12 1/4
9 5/8 10,625 12 1/4, 14 3/410 3/4 11,750 1513 3/8 14,375 17 1/216 17,000 2020 21,000 24, 26
PROGRAMA DE LOS FLUIDOSPERFORACION
DE
Un programa de fluidos debe especificar:
Los tipos de fluidos de perforación yTerminación que se utilizaronLos rangos de densidad necesarios parabalancearformación
las presiones de los fluidos dede cada sección del agujero
descubierto.Las principales propiedades requeridas para una perforación eficiente.Aditivos del fluido sugeridos para cadasección.Problemas esperados y procedimientos de control.
SELECCION FLUIDOCONTROL
DE
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 Asentamientovecinos
de tuberías revestimiento en los pozos
Comportamientoperforada
de fluido utilizado en cada etapa
en pozos correlacionados.
DIAGRAMA DE SELECCIONLOS FLUIDOS
GLOSARIO DE TERMINOS
GLOSARIO DE TERMINOS
GLOSARIO DE TERMINOS
GLOSARIO DE TERMINOS
GLOSARIO DE TERMINOS
FLUIDOS DE PERFORACION
PROBLEMAS Y TECNICASCOMUNES EN LOS LODOS
DE PERFORACION
FALTA DE CAPACIDAD DE
LIMPIEZA DEL POZOFalta de Capacidad de limpieza del pozoEs uno de los problemas del pozo causadas por el lodo, debido a la continua generación de recortes cuando estos no se sacan totalmente, se asientan en el pozo debido al peso 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 POZOFalta de Capacidad de limpieza del pozoEn un cajónse aumenta lb/bbl, más floculado de
con mezclador, se llena con lodo del sistema yla viscosidad con lodos no cálcicos de 60 a 80Cal 0.75 a 1, esto da un bache viscosoalta viscosidad).
(lodo
Si el problema es la falta de capacidad de limpiezasoluciona con el bache viscoso.
se lo
Admisión de lodo hacia la formaciónSon pérdidas leves de circulación en zonas arenosas.Se tiene que taponear esa porosidad de la formacióncolocando materiales inertes u obturantes.
PROBLEMAS LEVES Y GRAVES
Los problemas mencionados constituyen PROBLEMASLEVES del pozo.
Losen:
PROBLEMAS GRAVES del pozo se pueden clasificar
a.b. c.
Pérdida de circulación.Aprisionamiento de la herramienta. Descontrol del pozo.
PERDIDA DE CIRCULACIONA. Pérdida de circulación
La pérdida de circulación es la pérdida de lodo hacia lasformaciones en el pozo; losistema de circulación o que
que implica menos lodo en elno hay retorno.
La reducción de flujo en el anular puede causar lossiguientes problemas:
Los recortes se pueden acumular en la zona de bajavelocidadbombear.
y caer al fondo cuando se deja de
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.
PERDIDA DE CIRCULACION-CAUSAS
Para que se pierda lodo en la formación sefactores:
necesitan dos
Los orificios de la formación deben ser tres vecespartículas
más grande que la mayor de lasexistentes en el lodo.La presión debida al lodo debe ser superior a la presión de formación.
Las formaciones típicas que permiten pérdida decirculación son:
Formaciones no consolidadas o muy permeables. Fracturas naturales Zonas cavernosas Fracturas inducidas
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS
descenso gradual del lodo en los cajones. Si
sean la causa de la pérdida de lodo
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS DE PERDIDA DE CIRCULACION
Formaciones No Consolidadas Fracturas Naturales1. Descenso Gradual del nivel de lodo en los cajones 1. Pueden ocurrir en cualquier tipo de roca
2. La pérdida puede llegar a ser total si se continúa perforando
2. La pérdida se pone en evidencia por el
la pérdida continúa y se expones más fracturas; puede producirse una pérdida completa del retorno.
3. Es improbable que arenas sueltas
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS DE PERDIDA DE CIRCULACION
Fracturas Inducidas
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.
5.Puede producirse en las formaciones competentes o incompetentes
3. La pérdida puede aparecer a continuación de cualquier incremento repentino de presión.
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS
pocas pulgadas a varios pies justamente
CARACTERISTICAS DE LAS ZONAS DE PERDIDA DE CIRCULACION
Zonas Cavernosas
1. Normalmente están confinadas a áreas volcánicas o calizas
3. El trépano puede descender desde unas
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
CONTROL DE LAS PRESIONES
La presiónfuente de
hidrostática es la principalpresiónrequeridalos fluidos
del pozo. Estapresión es para manteneren su lugar de formación ypara dar sostén
pozo.y apoyo a las
paredes delLa 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.
h
Pf
PhBHP
CONTROL DE LAS PRESIONES
La causa de la pérdida de circulación es la sobrepresiónsobre la formación, por esto se debe corregir la densidaddel lodo circulante. Su solución esde presión sobre la formación.
minimizar la sobrecarga
Solucionesderrumbe
a la pérdida de lodo cuando existe
Bajar Bajar Bajar
lalael
densidad delviscosidad.contenido de
lodo.
sólidos a través del ECS. Disminuir el caudal de bombeo.
PROCEDIMIENTOS A SEGUIR UNA VEZPRODUCIDA LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓNAnálisis del Problema:Momento en el que ocurrióTan pronto exista la pérdida de circulación debenestudiarse las condiciones prevalecientes en el momentoque ocurrió:
Mientras se estaba perforandoDurante la circulación
Tipo
Durante la bajada dede pérdida:Filtrante Parcial Total
la herramienta
Gravedad de la Pérdida:Respecto a las formaciones expuestas.
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIRLA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
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 ygranularesproblemas
que se utilizan para combatir diferentesde pérdidas, dentro de ellos están:
Caña de azúcar Fibras de madera Cáscara de nuéz Carbonato de calcio Sal Granulada Gilsonita
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
Hay tres clasificaciones básicas:
1. Subir y esperar
2. Técnicas de inyección a presión
3. Técnicas de Cementación
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN1. Subir y EsperarA 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.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 del pozo en la cercanía de la zona de perdida o ladrona. Se repite con un segundo tapón. Si no se tiene éxito debeaplicarse técnica de inyección.
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
2. Técnicas de Inyección a PresiónUna vez que se ha localizado la zona ladrona, puedeintentarse una de las varias técnicas de inyección a presiónpara sellarla.Toda las aplicaciones son similares, la diferencia está en el tamaño y tipo de material obturante a utilizar con respecto a 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 cantidades de bentonita en las fracturas de la formación donde se va ahidratar y sellar las pérdidas.La combinación de la presión en superficie y la hidrostáticano debe nunca exceder la presión de fractura.
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
Esto se hace mezclando alta concentración de bentonita en diesel (100 a 150 Kg/m3). Esta mezcla se bombea a través de 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.
Concluida la operación se suspende el bombeo y semantiene la presión en el pozo durante algunas horas.
La combinación de la presión en superficie y la hidrostáticano debe nunca exceder la presión de fractura.
METODOS EMPLEADOS PARA COMBATIR
LA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN3. Tapones de Cemento
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 perforaciónpozo.
o pérdida total de un
TECNICAS COMUNES DE CORRECIONDE 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 aFracturas 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 de1/4 a 6 1/2 pulgadas) escamas de celofán y fibra grandes o grandes cantidades de lechada de cemento DOB
FORMULACIONES USUALESPARA AGENTES OBTURANTES
DIASEAL M CON AGUA DULCE
100 Bbls de lechada de DIASEAL M de 14 lbs/gal requiere59 bolsas de DIASEAL M290 bolsas de Barita76 Bbls de Agua
Densidad DIASEAL M Barita Cal AguaLbs/pulg. Lbs Bolsas Bolsas Lbs Bbls.
9 50,0 1 0,0 1/2 0,9310 42,6 0,85 0,6 1/2 0,911 38,9 0,78 1,2 1/2 0,8612 35,8 0,72 1,8 1/2 0,8313 32,7 0,65 2,3 1/2 0,814 29,3 0,59 2,9 1/2 0,7615 26,5 0,53 3,5 1/2 0,7316 23,9 0,48 4,0 1/2 0,6917 21,0 0,42 4,6 1/2 0,6618 18,7 0,37 5,2 1/2 0,6219 16,4 0,33 5,8 1/2 0,58
FORMULACIONES USUALESPARAAGENTES OBTURANTES
DIASEAL M CON AGUA SALADA
100 Bbls de lechada de DIASEAL M de 14 lbs/gal requiere71 bolsas de DIASEAL M220 bolsas de Barita81 Bbls de Agua
Densidad DIASEAL M Barita Cal AguaLbs/pulg. Lbs Bolsas Bolsas Lbs Bbls.
10,5 46,5 0,93 0,0 1/2 0,9411 44,5 0,93 0,3 1/2 0,9212 41,5 0,83 0,9 1/2 0,8813 38,5 0,77 1,6 1/2 0,84514 35,5 0,71 2,2 1/2 0,8115 32,5 0,65 2,8 1/2 0,7716 29,5 0,59 3,4 1/2 0,7417 26,0 0,52 4,0 1/2 0,69518 23,0 0,46 4,6 1/2 0,66
APRISIONAMIENTO DE LAHERRAMIENTA
B. Aprisionamiento de la herramientaSe nos puede presentar de dos maneras:
1. Aprisionamientodesplazamiento
por derrumbe que no tieneni arriba ni abajo y no hay
circulación ni desplazamiento.se debe a:
Este tipo deaprisionamiento
oo oo
Inadecuada presión hidrostática.Bajo nivel del lodo en el E.A. Hidratación de las arcillas.Por formación de arenas no consolidadas
.
2. Pegamiento a la formación, cuando la hta. Sepega y no hay desplazamiento ni rotación, pero síhay circulación.
APRISIONAMIENTO DE LAHERRAMIENTA
Al segundo tipo de pegamiento se lo llama tambiénpegamientouna presión
por diferencial de presión. Ocurre porque haydel lodo mucho más grande que la presión de
la 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 filtrado como el CMC.
Aumentar la lubricidad del lodo. Agregar algún obturante para sellar estas
formaciones permeables (CO3Ca de 15-30 lb/bbl).
APRISIONAMIENTO PORPRESION DIFERENCIAL
Las principales causas de tubería aprisionada son(keypresión diferencial, ranuras de ojo de cerradura
seating) y el derrumbe de lutitas.Los siguientes factores son importantes en elaprisionamiento por presión diferencial:
Aprisionamiento alpermeable
frente de una formación
Interrupción del movimiento de la tubería
Contactogrueso
de la tubería con revoque blando,
APRISIONAMIENTO PORPRESION 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 dede formación.
la columna de lodo y la presión del fluido
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
permita, la presión de formación, sin riesgo
emulsionate químico permite mejor lubricación y
Métodos Mecánicos Tratamiento del Lodo
1.- Mantenga la tubería moviéndose o rotando1.- Mantener la densidad del lodo tan baja como lo
2.- Evite la cesación prolongada de bombeo2.- Mantener la propiedades físicas deseadas del lodo, especialmente una baja pérdida de filtrado y un revoque firme y elástico
3.- Evite las conexiones lentas3.- 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
reduce la posibilidad de aprisionamiento
PROCEDIMIENTOS PARA RECUPERARTUBERIA APRISIONADA
Para evitar operaciones de lavados costosas y prolongadaspueden emplearse algunos de los siguientes métodos:
Emplearefecto.
tijeras golpeadoras de simple o doble
Una reducción en la densidad del lodo, cuando espermisible,casos.
puede servir de ayuda en algunos
Rodear con petróleo o diesel en lasinmediaciones de la tubería aprisionada y dejarloen remojo esto permite liberar la tubería
APRISIONAMIENTO DE LAHERRAMIENTA
En el caso de que la hta. Ya se pegó o aprisionó, se hace un tratamiento 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 quearcillas endurezcan y se sequen.
las
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 POZOSe 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 PHcuando 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 la presión formada con la densidad del lodoLa 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.
Necesitamos saber la presión de ahogo y la presióninterna para conocer si hay un descontrol del pozo.
Densidad de ahogo = Presión hidrostática +presión interna de surgencia.Presión de ahogo = Presión de formación.
El descontrol del pozo se solucionará con la adición deBaritina al lodo para poder ahogar el pozo.
LUTITASPROBLEMATICA
S
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 están
comoentremezcladas con otros depósitos sedimentariosareniscas, caliza, etc.
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 deque el espacio de volumen de
la bomba tiende a aumentar a medidaanular es sobrecargado por el aumento los desmoronamientos.
Aumenta la torción y arrastre a medida que aumenta lasobrecarga de desmoronamiento.
TIPOS DE PROBLEMAS DELUTITAS
Los problemas de las lutitas puedenlos siguientes tres tipos de lutitas:
describirse según
LutitasLutitasLutitas
portadoras de gas,bentoniticas, yfrágiles y fracturadas.
Lutitas Portadoras de Gas:Son lutitas que contienen pequeñas arenas lenticulareso lutita arenosa que está
porcargada con gas a alta
depresión.equilibrio
Sila
se perfora debajo dey de
la presiónlutita se desprenderá será arrojada
dentro del pozo por la diferencia presión. Losprimeros síntomas serán:
• Aumento de arrastre y tensión
TIPOS DE PROBLEMAS DELUTITAS
• Contaminación del lodo con gas sin cambiosapreciables en las propiedades del lodo.
aumentarEl tratamiento primario consiste en lal
a en
densidad del lodo en grado suficiente para excederpresiónvalores
existentebajos las
dentro la formación y mantenerresistencias de gel y la viscosidad
removidopara que el gas atrapado pueda sermecánicamente.
Lutitas Bentoníticas:Este tipo de lutitas contienen arcillas coloidales que separecen a la montmorillonita de buena capacidad dehidratación.
TIPOS DE PROBLEMAS DELUTITAS
El tratamiento primario consiste en: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 puede aumentar la viscosidad para ayudar a contener la lutita y limpiar mejor el pozo.
Lutitas Frágiles y fracturadas:Son formaciones de lutita que han sido elevadas a unángulotrépano
mayor que el normal y que por el efecto delqueingresan al pozo por flujo plástico, lo
puede ser agravada por la pérdida de agua del lodo:
TIPOS DE PROBLEMAS DELUTITAS
Aumento de la viscosidad del lodo. Reducción en la pérdida de filtrado. Hinchamiento de la arcilla y su ingreso al pozo.Resistencias aherramienta.
las bajadas y subidas de la
Torción excesiva, arrastre y embotamiento deltrépano.
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 y
acon el agregado de polímeros que tiendenencapsular las lutitas bentoníticas.
FLUIDOS DE PERFORACION
CONTROL MECANICO DELOS SOLIDOS
CONTROL MECANICO
Lasson
propiedades reológicasafectadas por:
y las velocidades de penetración
Cantidad Tamaño Composición de los sólidos en el lodo
Los beneficios de un contenido mínimo de sólidos son muchosentre los principales:
Mayor Mayor Menor
duración del trépanovida útil de las bombasdesgaste de tubular y Equipo
Reducción de costos de Perforación
CONTROL MECANICOLa concentración de sólidos perforados se puedepor:
DiluciónDispersión químicaEquipos de remoción mecánica
reducir
Dilución:La dilución es un proceso temporal y antieconómico.
Dispersión QuímicaEste proceso involucra el uso excesivo de dispersantes floculantes.
y
Remoción MecánicaEste proceso es el medio más eficiente y económico para solucionar el problema de sólidos.
TAMAÑO DE LA PARTICULA
El tamiz de malla 200 (74y
micrones) se utiliza para elensayo de arena API la clasificación se realizadependiendo de su tamaño.
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)
TAMAÑO DE LA PARTICULA
Comparación de varios materiales comunes ySólidos de lodos en micrones y pulgadas
Materiales Rango de DiámetroMicrones Pulgadas
Pelo Humano 30-200 0,00118 - 0,0079Pólen 10-100 0,000394 - 0,00394Polvo de cemento 3-100 0,000118 - 0,00394Harina Molida ´10-80 0,000394 - 0,00315Talco en polvo ´5-50 0,000197 - 0,00197Glóbulos Rojos 7.5 0,000295
DISPOSITIVOS DECONTROL DE SOLIDOS
Los dispositivos para el control deson:
sólidos más importantes
Zarandas vibratorias
Hidrociclones
Desarenadores
D-silters
Limpia – lodos
Centrífugas
ZARANDASVIBRATORIAS
El primero y más importantede los dispositivos para el
escontrol mecánico de sólidosla zaranda vibratoria.
La zaranda vibratoria es unseparador vibratorio constituidopor tamices que se emplea
recorteslodo.
para remover losgrandes incluidos en el
ZARANDAS VIBRATORIAS
Las zarandas pueden ser de doble y triple malla como semuestran en las figuras inferiores.
InflujoInflujo
HIDROCICLONESExisten muchos tipos de conos para laremoción de sólidos detodos funcionan sobre principio.
diversos tamaños yla base del mismo
En la figura adjunta se muestra unaque las es
sección transversal de un hidrociclónson recipientes de forma cónica encuales la energía
en fuerza
de presióntransformada centrífuga.
El lodo se alimenta con una bombacentrífuga a través de una entrada que loenvía tangencialmente a la cámara dealimentación.
Una corta tuberíaextiende
llamada el tubo deelvórtice se hacia abajo en
cuerpo del cono y hace fuerza a la corrienteen forma de remolino dirigirse hacia abajo en dirección del vértice; es decir al extremo del 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
TAMAÑO EQUIVALENTE DE RECORTE REMOVIDO (EN MICRONES)50 2002 5 10 20 100
CICLON DE 1"CICLON DE 3" CICLON DE 4" CICLON DE 6"CICLON DE 12"
La descargala operación
inferior debe se tomada en cuenta para conseguirmás eficiente de un hidrociclón. La descarga debe
el centro no esser una aspersión fina con una ligera succión endeseable una descarga en forma de chorro.
HIDROCICLONES
Succión de AirePrueba de
descarga por aspersión Mayor
eficiencia de remoción de
sólidos
Succión Ausente de AirePrueba de descarga por
Chorro Menor eficiencia de remoción de sólidos
Cambio de descarga de aspersión a descargade chorro por exceso de sólidos
DESARENADORES
Con el propósito de separar la arena se elige generalmente uncono de 6” o más de diámetro interno.
Los conos desarenadores tienen la ventaja de manipularvolúmenesdesventaja
más grandes de lodo por cada cono; pero tienen lade seleccionar tamaños más grandes de partícula.
Para obtener resultados eficientes, un desarenador debe serinstalado adecuadamente. El desarenador es necesariofundamentalmente para evitar la sobrecarga a los D-Silters.
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 delde circulaciónentre 20 a 50
cono por lo menos igual a la capacidady se recomienda que la capacidad esté% 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 por
depor
volumen) paramedi
o
permitir la separación eficientedescargalimo por de hidrociclones (con
aspersión); 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 lade4”)
remoción de sólidos. Consisten en una bateríaconos D-Silters (generalmente 8 conos decolocados por encima de un tamiz de mala finavibración.
alta
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 se
dede
descartan. Dado que el 97% de la barita estamaño inferior a 74 micrones, una gran parteellos 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
,a ocre s
Oes ocho
nc1 "''° nI.JS e
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LLOODDOOSS
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1 • m:iy<J
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CENTRIFUGAS
Las centrífugas de decantación aumentan la velocidad delasedimentación de los sólidos mediante el reemplazo de
fuerza 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 TIPOSEste capítulo discute algunos principios básicosde la corrosión y la forma de reducirla a unmínimo mediantelodos y los fluidos
el tratamiento adecuado de losde terminación.
ataque destructivo de un metalLa corrosión es elcausado por una
entrereacción química o
electroquímicaambiente.
un metal y su medio
La corrosión puede ser uniforme, con eloy
resultante adelgazamiento total y uniformeaisladospuede estar concentrada en puntos
discretos o en áreas localizadas más grandes.
TIPOSLa corrosión localizada usualmente es la másdesastrosa y la más difícil de detectar.Los tipos más comunes de corrosión son:
Corrosión Corrosión Fragilidad
uniforme o adelgazante.con picaduras por hidrógeno
Rajadura por corrosión bajo tensión Fatiga por corrosión
TIPOSCorrosión Uniforme o Adelgazante:La superficie total del metal está igualmente corroíday el espesor del metal queda reducido en unacantidad uniforme.la menos dañina.
Esta corrosión es generalmente
CorrosiónLa tasa de superficie
con Picaduras:corrosión es mayor en algunas áreas de lametálica que en otras. Esta corrosión
localizada es el tipo más común de ataque al acero ya otras aleaciones metálicas.
TIPOSFragilidad porEs el resultado
Hidrógeno:de presiones derivadas de aumento
de hidrógeno molecular en el interiorcausada
depor
lalaestructura cristalina del metal. Es
presencia de H2S en el lodo o fluido de terminación y hace que el metal se raje o quiebre bajo presión.
Rajadura por corrosión bajo tensión:La rajadura y posible falla del metal como resultadode una combinación de tensiones de carga y de
sus global
debilidad debida ala
corrosión. Una decaracterísticasvisible.
es ausencia de ataque
TIPOSFatiga 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 FACTORESLas causas principales de corrosión en laexplotación petrolera son:
OxígenoAnhídrido carbónicoSulfuro de Hidrógeno
contenidos en el lodo.causará o acelerará el
La presencia de esos gasesproceso 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.
CAUSAS O FACTORESOxígeno:
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
Remoción mecánica de los sólidos,Uso de pistolas de lodo,Agua de lluvia, etc.
CAUSAS O FACTORESAnhídrido Carbónico (Dióxido de Carbono):Cuando se disuelve en el lodo, el Anhídridocomporta como un ácido. Esto disminuye el y aumenta la corrosión. Si bien el Anhídrido
Carbónico sePH del fluidoCarbónico no
es 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 un ácido débil (al igual que el anhídrido carbónico) y se hace más 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 FACTORESSales Disueltas:La solubilidad del oxígeno en el agua depende de la
alconcentración de sal (NaCl). La solubilidad aumentaprincipio 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
neutras7)oson más corrosivas que las soluciones
alcalinas.Dentro el rango aproximado de PH
deentre 4 y 10, la
elvelocidad de corrosión depende lo rápido queoxígeno se difunde hasta la superficie de la tubería.
CAUSAS O FACTORESTemperatura:En general, los aumentos de temperatura aumentan la
lacorrosividadtemperatura
del sistema, dado que al aumentarse 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, adelgazantela turbulencia causada por las
de corrosión; sin embargoaltas velocidades de flujo, condiciones no-uniformespueden dar como resultado
que 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 expuestoella.
a
Existen varios métodos para medir la corrosión ydos de los métodos mas comunes son:
Cupones de CorrosiónAnillos de Corrosión
DETECCION DE CORROSIONCupones 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
enala se la
cuatro semanas en la línea de descarga,piletas o cabeza de pozo. Después de ése periodolimpian se pesan y nuevamente se calculavelocidad de
elcorrosión teniendo en cuenta la pérdida
de peso, tiempo de exposición y el área de lasuperficie metálica expuesta.
DETECCION DE CORROSIONAnillos de Corrosión :Los anillos de corrosión se hacen de acero del tipo usadopara labien se sarta,
tubería de perforación y se colocan en la sarta. Sipueden colocar en cualquier lugar a lo largo de lageneralmente se ubican justo arriba de los
portamechas y también cerca del extremo superior de latubería de perforación, para así poder comparar las tasas de corrosión en esos dos lugares. El anillo debe encajar en 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 enCuando se lo retira se debe
la sarta de 50 a 100 horas.observar si se han formado
escamas (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 lade la
tasa develocidad de corrosión es en milésima pulgadapor año (mpy). Esto significa que si tasa decorrosiónpulgadas
es de 3 mpy, es que se ha perdido 0,003de metal en un año.
Otraes la año.
forma común de expresar la tasa de corrosiónpérdida de peso en libras por pie cuadrado porGeneralmente cualquier dato por encima de 2
lbs/pie2/año se considera excesivo.
PREVENCION DE LA CORROSION
Existen en la industria un importante número deproductos para impedir o minimizar
Dado queel ataque
corrosivo sobre el equipo. todas lasdeformas de corrosión aumentan en presencia
oxígeno, un depurador de oxígeno servirá parareducir los efectos de la corrosión.
El CO2 puedeprecipitaciónprecipitación
ser tratado con eficacia por medio decon cal, lo que da como resultado lade CaCO3 y para retardar la corrosión
el PH del lodo debe mantenerse en niveles altos ,alcalinos.
TUBERIAS DE PERFORACIONCONDICIONES DE FALLA
Tensión:La tensión es una condiciónmecánica (tensionada) quepuede ocasionar la falla ofracturacargas
e la misma. Lasesta
dominantes encondiciónefectos flotación,
mecánica, son losgravitacionales,
flexión y esfuerzospor deformación del material
TUBERIAS DE PERFORACIONCONDICIONES DE FALLA
Corrosión:La corrosión es un fenómenoelectro-químico. Tiene lugaren las tuberías porla acción del medio
efecto deambiente
y la reacción de losconstituyentes del materialcon el que están fabricadoslos tubos.Los factores que contribuyen a la corrosión son:Concentración de H2SConcentración e CO2Nivel de PH del aguaTemperatura