contaminación del fluido de perforación

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Contaminantes del Fluido de perforacin

Lodos Base Agua

Contaminantes:

1. Slidos

2. Carbonatos

3. Anhidrita/Yeso

4. Sal/Agua Salada

5. Cemento

6. Gases cidos



Lodos Base Agua

Introduccin

En general, un contaminante es cualquier material que causa cambios indeseables en las propiedades del fluido de perforacin.

Los slidos son de lejos el contaminante prevaleciente. Excesivos slidos, sean comerciales o de la formacin, conducen a altas propiedades reolgicas y a la disminucin de la tasa de penetracin.



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Introduccin

Los otros contaminantes son de naturaleza qumica y requieren detratamiento qumico para restaurar las propiedades del fluido.

Mientras hay tratamientos especficos para cada contaminante no siempre es posible remover el contaminante del sistema.



Lodos Base Agua

Introduccin

Algunos contaminantes son predecibles y el tratamiento se puede empezar por adelantado. Contaminantes predecibles son: cemento, agua de fabricacin, y algunas veces sal, yeso, anhidrita y gases cidos tales como, H2S y CO2 .

Pretratar puede ser ventajoso pero hasta un punto donde no causedesestabilizacin en las propiedades.



Lodos Base Agua

Introduccin

Otros contaminantes pueden ser inesperados e impredecibles y su concentracin aumenta gradualmente. Eventualmente, el contaminante muestra su efecto alterando las propiedades del fluido.

Se debe identificar el contaminante, determinar un tratamiento, realizar una prueba piloto para confirmar el tratamiento y finalmente tratar el contaminante.



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1. Slidos

El exceso de slidos es el peor y ms perjudicial de los contaminantes en todos los tipos de lodos de perforacin.

Los problemas de slidos son magnificados por la presencia de otros contaminantes.



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1. Slidos

La fuente de slidos en un lodo se puede clasificar en tres:

z Cortes y derrumbes del pozoz Slidos comerciales agregados al lodoz Slidos qumicamente precipitados



Lodos Base Agua

1. Slidos

Slidos qumicamente precipitados son extremadamente pequeos

Se forman dentro del lodo como resultado de un tratamiento qumico para erradicar un contaminante, como ocurre en la remocin del in carbonato con cal, o cuando se trata la contaminacin con cemento, yeso o anhidrita con soda ash o bicarbonato de sodio.



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1. Slidos

Estas reacciones crean CaCO3 coloidal, el cual sube los slidos finos si tratamientos continuos son extendidos por mucho tiempo.

Los problemas operacionales estn directamente relacionados con la formacin de un enjarre excesivamente grueso. Por lo tanto se producen pegas de tubera, presiones de surgencia y de pistoneo y prdidas de circulacin.



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1. Slidos

Sntomas de exceso de slidos en el lodo:

Viscosidad Plstica alta

Geles altos

Los defloculantes no responden

Volumen de slidos en la retorta altos



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1. Slidos


MBT alto

Revoques gruesos y filtrado alto

Baja tasa de penetracin

Dificultades en los viajes, agujero estrecho, surgencia y pistoneo


Contaminantes del Fluido de perforacinLodos Base Agua

1. Slidos: tratamiento

El tratamiento de contaminacin de slidos debe ser siempre preventivo.

El objetivo de controlar los slidos es fsicamente removerlos del lodo, reteniendo los slidos de bentonita y los de alta gravedadcomo la barita.

La remocin de slidos puede ser alcanzada por tres mtodos:

z Dilucinz Separacin mecnicaz Separacin qumico-mecnica



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1. Slidos Tratamiento: Dilucin

Se diluye y se bota lodo, lo cual puede ser hecho con agua o conlodo.

Las dos reglas de la dilucin son las siguientes: (1) mantener el volumen de lodo tan bajo como prctico y (2) descartar tanto lodo como sea posible antes de la dilucin.

Los costos de disposicin deben ser considerados.

Dilucin rara vez es ms econmico comparado con la remocin mecnica de slidos.



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1. Slidos Tratamiento: Separacin mecnica

Los principios bsicos del control mecnico de slidos son:

Secuencia del proceso: el flujo del pozo debe llegar al equipo de control de tal manera que remueva las partculas ms grandes.

Flujo total de proceso: todo el lodo debe pasar por lo menos una vez a travs del equipo de control de slidos (menos la centrfuga).

No by-pass: nunca se debe hacer by-pass a las mallas vibratorias



Lodos Base Agua

1. Slidos Tratamiento: Separacin qumico-mecnica

Separacin qumico-mecnica: combina el uso de qumicos con equipos mecnicos. Sin embargo son excesivamente pequeos

Floculacin: se coagulan los slidos con qumicos en grupos grandes para mejorar la eficiencia en la remocin mecnica de slidos.

Dewatering: es un medio qumico-mecnico para controlar los slidos. Remueve los coloides y recupera agua para ser reutilizada.



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1. Slidos Tratamiento: Separacin qumico-mecnica

Dewatering: es hecho por razones econmicas y ambientales. Se usa reas sensibles y constituye un circuito cerrado.

Defloculacin: el uso de qumicos puede mitigar los efectos perjudiciales de la contaminacin por slidos. Los defloculantespueden bajar los geles y punto cedente cuando hay exceso de slidos.

Defloculacin no es una tcnica de remocin de slidos. Puede hacer ms difcil la remocin mecnica de los slidos.



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2. Carbonatos/Bicarbonatos

La fuente ms comn en la acumulacin de carbonatos solubles en los lodos es CO2 proveniente de las formaciones perforadas.

A medida que el CO2 entra en un lodo alcalino, reacciona con los iones OH- y carbonatos solubles se acumulan.

Otra fuente comn de carbonatos es la degradacin trmica de aditivos orgnicos tales como el lignito y los lignosulfonatos atemperaturas mayores de 300F.



Lodos Base Agua


El lignito es la fuente ms potente de carbonatos en comparacin con los lignosulfonatos debido al alto contenido de cido hmico.

Otra fuente de contaminacin por CO2 es por accin de la degradacin bacterial de aditivos orgnicos.

Altas concentraciones de carbonatos (>1000 mg /L) tendrn un efecto perjudicial en lodos de agua fresca bentonita.



Lodos Base Agua


Efectos de la contaminacin con CARBONATOS:

1. Alto pH, Pf y Mf

2. Alto filtrado

3. Altos valores de Gel

4. No hay iones de Calcio en el filtrado



Lodos Base Agua


Efectos de la contaminacin con BICARBONATOS

1. Bajo Pf y alto Mf

2. Alto filtrado

3. Altos valores de Gel

4. No hay Ca++ en el filtrado



Lodos Base Agua


Deteccin: Determinando la relacin Pf / Mf.

Estos parmetros se miden con:

1. Tren de Gas de Garrett (no disponible en el campo)

2. El mtodo Pf/Mf si lo tiene el tcnico de fluidos en el equipo:

a. si 2Pf < Mf tiene problemas severos de carbonatos y bicarbonatos

b. si 2Pf= Mf tiene problemas serios de carbonatos

c. En ambos casos no hay calcio en el filtrado



2. Carbonatos/BicarbonatosTratamiento:a. Si el pH es menor de 10.3 agregar Cal: Ca (OH)2b. Si el pH es mayor de 10.3 agregar Yeso: Ca SO4Necesita:

1. Medidor electrnico de pH2. Pipetas limpias3. Reactivos puros (no contaminados)4. Prueba piloto y agrega cal/yeso hasta que en el filtrado

aparezca el in Ca ++ (100-200 mg/L)



Lodos Base Agua

3. Contaminacin con Anhidrita / Yeso

Efectos: sube viscosidad de embudo, PC, Geles, filtrado

baja pH, Pm, Pf, Mf

Tratamiento: Hay que precipitar Ca, y aumentar alcalinidades

a. Agregar Carbonato de Sodio (Na2CO3) y Soda Custica (NaOH)

b. Si hay tendencia a floculacin se agrega lignosulfonato

c. Prueba piloto define las concentraciones



Lodos Base Agua

4. Contaminacin con Sal

Efectos: sube visc. embudo, PC, geles, filtrado, slidos, Cloruros

baja pH, Pm, Pf, Mf, Ca

Tratamiento:

a. Tolerar agregando lignosulfonato, lignito, soda custica, carbonato de sodio y dilucin.

b. Convertir a un sistema saturado de sal

c. Desplazar con lodo base aceite



Lodos Base Agua

5. Contaminacin con Cemento

Efectos: sube pH, Pm, Pf, Mf, Ca, Geles, PC, Filtrado

Tratamiento: se controla con bicarbonato de sodio, algo de dilucin, lignosulfonato, SAAP y con ECS



Lodos Base Agua


Cuando se usa SAAP (pirofosfato cido de sodio) hay que tener encuenta que simultneamente adelgaza el sistema.

Por encima de 180 F se puede degradar trmicamente y pasa de pirofosfato cido a ortofosfato y produce floculacin.

Lignito no es un tratamiento aceptable para tratar la contaminacin con cemento.



Lodos Base Agua


Medidas preventivas:

1. Si se perfora el cemento dentro de la TR si es posible hacerlo con agua, es mucho ms barato que tratar la contaminacin

2. Si no es posible. Pre-tratar el lodo con 0.5 lpb de bicarbonato de sodio y 0.5 lpb de lignosulfonato y bajar la viscosidad de embudo a +/- 40 segundos.



Contaminacin con Magnesio

Identificacin:

1. Se determina porque las arcillas no son tan solubles2. El filtrado es ms difcil de bajar3. Los productos no son tan solubles



Contaminacin con Magnesio

Tratamiento:

1. Para precipitar se hace con carbonato de sodio pero el producto precipitado MgCO3 es soluble

2. Se secuestra con soda custica, o con Potasa Custica

3. Se mantiene un pH de 10.5



Lodos Base Agua

6. Contaminacin con gases cidos

Dixido de carbono (CO2) y cido sulfhdrico (H2S) con frecuencia se hayan como componentes de gas natural.

Ambos forman soluciones cidas dbiles en agua lo cual causa quelas arcillas se floculen e incrementen el efecto viscosificante de los polmeros.



Lodos Base Agua


Las formaciones que contienen H2S as como CO2 pueden ser perforadas con seguridad con fluidos base agua asegurndose que la presin de la formacin est siendo contenida por la presin hidrosttica ejercida por la columna de lodo.



Lodos Base Agua


Sin embargo las propiedades del lodo no tienen la importancia que s merece la seguridad del personal, lo mismo que evitar el resquebrajamiento de la tubera y la subsiguiente particin.

Tratar el gas cido y evitar su influjo es de vital importancia.



Lodos Base Agua

7. Contaminacin debida a bacterias

Las bacterias estn propagadas ampliamente en la naturaleza; un a muestra tpica del suelo puede contener 1,000,000,000/g, lo cual es en trminos de peso puede representar solamente 10 mg.

Las bacterias pueden ser divididas en dos grupos generales: bacteria aerbica, que requiere de oxgeno, y bacteria anaerbica que se da en ambientes libres de oxgeno.



Lodos Base Agua


La presencia de bacteria en el lodo no representa un problema en s misma. Sin embargo, hay dos situaciones generales donde la bacteria puede ser un problema.

La bacteria aerbica puede causar degradacin de los viscosificadores orgnicos y de los controladores de filtrado.

Esta situacin es muy probable que se presente despus de un perodo largo sin circular.



Lodos Base Agua


La bacteria anaerbica puede reducir los iones sulfato a iones sulfito los cuales se combinan con hidrgeno para formar cido sulfhdrico (H2S).

El cido sulfhdrico hace que el fluido se vuelva corrosivo. Especialmente despus de largos perodos sin circulacin.



Lodos Base Agua


Un efecto paralelo de la presencia de la bacteria es la formacin de enzimas. Aunque el uso de bactericidas puede efectivamente matar la bacteria existente en el fluido de perforacin, no afectar el crecimiento de las enzimas producidas por la bacteria.

Estas enzimas continuarn con la descomposicin de materiales biodegradables en el lodo. Pueden ser removidas solamente con eluso de productos altamente txicos y complejos.



Lodos Base Agua


El mejor mtodo de prevenir los problemas debidos a bacterias estratando el agua de fabricacin con un biocida y mantener niveles adecuados del biocida en los fluidos de perforacin susceptibles a biodegradacin.



Lodos Base Aceite

Introduccin

En general, un contaminante es cualquier material que causa cambios indeseables en las propiedades del fluido de perforacin.

En los lodos de Base Aceite los slidos son de lejos el contaminante prevaleciente. Excesivos slidos, sean comerciales o de la formacin, conducen a altas propiedades reolgicas y a la disminucin de la tasa de penetracin.



Lodos Base Aceite

Contaminantes:

1. Slidos

2. Agua

3. Gases cidos



Lodos Base Aceite

1. Slidos


Viscosidad Plstica alta

Geles altos

Los defloculantes no responden

Volumen de slidos en la retorta altos

Lecturas de estabilidad elctrica disminuye


Contaminantes del Fluido de perforacinLodos Base Aceite

1. Slidos: tratamiento

El tratamiento de contaminacin de slidos debe ser siempre preventivo.

El objetivo de controlar los slidos es fsicamente removerlos del lodo, reteniendo los slidos de alta gravedad como la barita.

La remocin de slidos puede ser alcanzada por dos mtodos:

z Dilucin

z Separacin mecnica



Lodos Base Aceite

1. Slidos Tratamiento: Dilucin

Se diluye y se bota lodo, lo cual se hace con lodo nuevo.

Los costos de disposicin deben ser considerados.

Dilucin rara vez es ms econmico comparado con la remocin mecnica de slidos.



Lodos Base Aceite

1. Slidos Tratamiento: separacin mecnica

La seleccin desde el comienzo del Equipo de Control de Slidos es bsica para optimizar el proceso de control de los slidos nodeseados en el sistema. Esto se hace de acuerdo al diseo del pozo, tamao del hoyo, gasto a manejar.

Hay que tener en cuenta que equipos de hidrociclones sin mallas vibratorias no se pueden usar debido al costo de la fase lquidadesechada y al problema ambiental generado.



Lodos Base Aceite

2. Agua

En algunos casos es predecible cuando se conoce intervalos de acuferos o zonas de inyeccin de agua. En ese caso se controla con la densidad adecuada para no permitir influjos durante la perforacin.

La contaminacin por agua se puede presentar:

Influjos de la formacin

Descuidos en superficie



Lodos Base Aceite

2. Agua

El agua rompe la emulsin con lo cual se generan altas reologasque crean altsimas prdidas de presin por friccin que pueden inducir prdidas de circulacin .

Tambin se produce un mojamiento de slidos en agua que pueden causar un asentamiento de la barita y taponar la sarta deperforacin y en el espacio anular un descenso en la densidad del lodo que puede causar un brote o un derrumbe del pozo y por supuesto ms influjo de agua.



Lodos Base Aceite

2. Agua

Tambin se produce una desestabilizacin de las paredes del pozocon daos impredecibles que pueden llegar hasta causar la prdida del pozo.

En superficie se debe tener cuidado de no tener conectados al sistema activo cualquier tanque que contenga agua para evitar errores que pueden resultar excesivamente costosos.



Lodos Base Aceite

3. Gases cidos

Se detecta en el lodo por una cada en la alcalinidad. Si H2S es detectado en el Tren de Gas de Garrett, simultneamente la alcalinidad ha cado y se debe incrementar la concentracin de cal.

Se debe mantener las adiciones de cal y se puede agregar un secuestrante de sulfhdrico como el Oxido de Zinc.

Si el contaminante es CO2 se agrega cal.



Lodos Base Aceite

3. Gases cidos

En general la cada de la alcalinidad desestabiliza el sistema debido a que todos los productos trabajan en un rango alcalino determinado.

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