Diseño de Acidificación

 Para la gran mayoría de aplicaciones, la acidificación se usa en yacimientos de areniscas con el objetivo de remover el daño de la formación. En formaciones donde el contenido de cuarzo es de aproximadamente el 95%, es posible estimular la formación por disolución de cuarzo. Sin embargo se puede llegar a estimular en yacimientos de tipo carbonático, llegando a obtener un valor de daño de -2. De acuerdo al tratamiento que se quiera aplicar, existe tres tipos de acidificación: el lavado ácido, que tiene como propósito remover los depósitos  de las paredes del pozo o para abrir los intervalos perforados obturados, generalmente tapados con escalas. Otro tipo de acidificación, es la estimulación matricial, que no es más que la inyección de un ácido a la formación a una presión menor a la presión de fractura en forma radial. Finalmente, la fractura ácida, que consiste en inyectar ácido a una presión lo suficientemente alta para producir una fractura hidráulica dentro de la formación. Con este tipo de acidificación, se obtienen canales de flujo de alta conductividad que con un buen agente de sostén (propante) puede permanecer por un largo período de tiempo después de haber aplicado el tratamiento.

Otros usosLa acidificación sirve muchas veces como colchón de fracturamiento hidráulicos, para disolver finos y partículas formadas en el proceso de cañoneo. Rompe las emulsiones en las formaciones que son sensibles a pH bajoso o que están estabilizadas por partículas que el ácido pueda disolver. Es usado también para romper fluidos del tipo gel viscoso sensibles al ácido en los tratamientos de fracturas hidráulicas, que no se hayan roto después de finalizar un tratamiento. En las operaciones de cementación se utiliza antes del proceso como preflush.

Los pasos básicos para el diseño de una acidificación son básicamente los siguientes: a) Seleccionar los candidatos de pozos más adecuados, evaluando la severidad del daño, su localización, radio de penetración del daño y si un ácido puede remover el mencionado daño. b) Diseñar el el tratamiento más adecuado de acuerdo a: el tipo de ácido que puede remover el daño de la formación y su compatibilidad con la formación y los fluidos contenidos en ella, caudal máximo de operación. c) Control de calidad. d) Monitoreo del tratamiento. e) Evaluación de resultados. Entre los daños remvibles por el ácido tenemos: sólidos y filtrado de lodo durante la perforación, invasión de filtrado durante el proceso de cementación (a causa del efecto del pH), compactación de la zona cañoneada y formación de debris, taponamiento de depósitos orgánicos, carbonato de calcio, migración de fluidos y óxidos de hierro durante la producción; invasión de sólidos, hinchamiento de arcillas durante trabajos de reacondicionamiento; desprendimiento de arcillas y finos, precipitación de sólidos formados por las reacciones químicas entre los

fluidos tratamiento-formación y cambio de mojabilidad durante un trabajo de estimulación.

Generalmente el procedimiento operacional en un trabajo de acidificación es el siguiente:

a) Pickling: consiste en inyectar agentes de control de hierro tanto en la tubería de producción, casing y coiled tubing, para evitar posible contaminación del tratamiento principal.b) Desplazamiento del crudo (solvente) 10-75 gal/piec) Desplazamiento del agua de formación 12-25 gal/pied) Preflujo de ácido acético para limpieza 25-100 gal/piee) Preflujo de HCl con el objetivo de evitar reacciones secundarias 25-200 gal/pief) Tratamiento principal (HCl-HF, ácido orgánico, HF de acuerdo al tipo de formación) 25-200 gal/pieg) Overflush (que debe ser el mismo ácido para mantener el equilibrio del sistema.h) Desplazamiento.

El tratamiento principal va a depender de la solubilidad que tenga este con los minerales presentes. Generalmente las concentraciones a usar (esto no se debe usar como una receta de cocina) son las siguientes:

Formaciones con permeabilidades > 100 mDCuarzo > 80%, Arcillas < 5%  ==> 12% HCl - 3% HFArcilla < 8%, Feldespato < 10% ==> 7.5% HCl - 1.5% HFFeldespato > 15% ==> 13.5% HCl - 1.5% HFArcillas > 10% ==> 6.5% HCl - 1% HFFeldespato > 15%, Arcillas > 10% ==> 9% HCl - 1% HFPresencia de hierro, Clorita > 8% ==> 10% CH3COOH - 0.5% HF

Formaciones con permeabilidades 20 - 100 mDArcilla > 5% ==> 6% HCl - 1.5% HFArcilla < 7% ==> 9% HCl - 1% HFFeldespato > 10% ==> 12% HCl - 1.5% HFFeldespeto > 10%, Arcilla > 10% ==> 9% HCl - 1% HFPresencia de hierro, Clorita > 8% ==> 10% CH3COOH - 0.5% HF

Permeabilidades < al 20 mDSol. HCl < 10%, Arcillas < 5% ==> 5% HCl - 1.5% HFArcillas > 8% ==> 3% HCl - 0.5% HFClorita > 5% ==> 10% CH3COOH - 0.5% HFFeldespato > 10% ==> 9% HCl - 1% HF

Acidificacion de los pozosLos ácidos tienen su utilidad en la estimulación de pozos por su eficacia en la disolución de minerales de la formación y también de materiales extraños a la misma, tales como lodos de inyección, arcillas y carbonatos que pueden haber sido introducidos durante las operaciones de perforación y/o completación.De la eficacia en la disolución de esos minerales y materiales dependerá el incremento logrado en la productividad del pozo.Métodos de acidificación de pozos petrolerosSe clasifican en 3 principalmente: 1. Lavados ácidos2. Acidificaciones de matriz3. Fracturas acidificadas1. LAVADO ACIDOEs una operación destinada a remover depósitos solubles en ácidos en las paredes del pozo o para abrir perforaciones obturadas.Se coloca una pequeña cantidad de ácido frente a la zona a tratar, permitiendo que ésta reaccione sin agitación externa.A veces, por presión el ácido ingresa 1 pie o algo más para acelerar el proceso de disolución.2. ACIDIFICACION DE MATRIZEs la inyección de un ácido a la formación a una presión menor a la de fractura de la misma.El éxito del tratamiento depende de que el ácido se expanda en forma radial dentro de la formación .Es de uso generalizado cuando no se puede arriesgar una fractura hidráulica debido a las intercalaciones de arcillas u otras barreras que deban protegerse con el objeto de minimizar la entrada de agua o gas.3. FRACTURA ACIDAConsiste en inyectar ácido a una presión lo suficientemente alta para producir una fractura hidráulica a la formación en tratamiento o para abrir y comunicar fracturas existentes.Se llega a alcanzar este tipo de estimulación cuando se obtienen canales de flujo de alta conductividad que permanecen abiertos después del tratamiento.

La acidificación o empleo de ácido es un método utilizado para aumentar la producción en un

pozo que se está produciendo de una formación de carbonato para disolver la roca del yacimiento.

Los ácidos más utilizados son el 15% de HCl (ácido regular), HCl / HF (añadir barro), HF,

acético y fórmico. Un inhibidor de ácido o retardador de la reacción de cambio se puede utilizar

para retrasar el tiempo de reacción de un ácido fuerte para proteger el equipo en el pozo y permitir

que el ácido para penetrar en la formación.

El ácido normalmente se bombea al pozo y se mantiene bajo presión durante un período de

tiempo, el ácido gastado se bombea de vuelta durante la limpieza y del pozo se toman muestras.

Los volúmenes de ácido comúnmente van desde 1.000 a 100.000 galones de 10-20% de ácido.

La acidificación intersticial o de matriz se utiliza para grabar una formación, por lo general un

carbonato de aumentar la permeabilidad en un pozo. La acidificación de la matriz se hace con

presiones inferiores a la presión de formación de fracturas, y el ácido fluye a través de las

rutas de la permeabilidad natural en la formación.

Un tratamiento de limpieza del pozo utiliza el ácido para eliminar los residuos de cemento, lodo de

perforación, la escala y los desechos de perforación de un pozo. Hay poca o ninguna circulación de

ácidos durante la limpieza de un pozo.

Un acidfrac es un trabajo de fracturas hidráulicas que utiliza un fluido fracción ácida con o sin

propulsores. aditivos ácida puede que combinado con el ácido para reducir la fricción, la arcilla de

control, estabilización de arcillas y romper y romper las emulsiones.

Los tipos de trabajos con ácido sobre pozos petroleros incluyen un a)tratamiento ácido sin

control, b) tratamiento controlado, y c) fase de acidificación. La acidificación se intentó por primera

vez en 1895 por Herman Frisch con HCl pero no entró en vigor hasta 1932,cuando se desarrollaron

inhibidores.

ACIDIFICACION DE POZOS

Los ácidos tienen su utilidad en la estimulación de pozos por su eficacia en la disolución de

minerales de la formación y también de materiales extraños a la misma, tales como lodos de

inyección, arcillas y carbonatos que pueden haber sido introducidos durante las operaciones de

perforación y/o completación.

De la eficacia en la disolución de esos minerales y materiales dependerá el incremento logrado en

la productividad del pozo.

Métodos de acidificación de pozos petroleros

Se clasifican en 3 principalmente:

1. Lavados ácidos

2. Acidificaciones de matriz

3. Fracturas acidificadas

1. LAVADO ACIDO

Es una operación destinada a remover depósitos solubles en ácidos en las paredes del pozo o

para abrir perforaciones obturadas.

Se coloca una pequeña cantidad de ácido frente a la zona a tratar, permitiendo que ésta reaccione

sin agitación externa.

A veces, por presión el ácido ingresa 1 pie o algo más para acelerar el proceso de disolución.

2. ACIDIFICACION DE MATRIZ

Es la inyección de un ácido a la formación a una presión menor a la de fractura de la misma.

El éxito del tratamiento depende de que el ácido se expanda en forma radial dentro de la formación

.Es de uso generalizado cuando no se puede arriesgar una fractura hidráulica debido a las

intercalaciones de arcillas u otras barreras que deban protegerse con el objeto de minimizar la

entrada de agua o gas.

3. FRACTURA ACIDA

Consiste en inyectar ácido a una presión lo suficientemente alta para producir una fractura

hidráulica a la formación en tratamiento o para abrir y comunicar fracturas existentes.

Se llega a alcanzar este tipo de estimulación cuando se obtienen canales de flujo de alta

conductividad que permanecen abiertos después del tratamiento.

REQUISITOS DE LOS ACIDOS

Un ácido para ser apropiado en las estimulaciones deberá:

Reaccionar dando productos solubles

Ser posible de inhibirlo ante reacciones con materiales férricos

Ser posible de transportarlo sin peligro

Ser de bajo costo y fácil obtención

TIPOS DE ACIDOS EMPLEADOS EN LA ACIDIFICACION DE POZOS

Los ácidos de uso corriente pueden ser clasificados en:

• Minerales

• Orgánicos diluidos

• Orgánicos en polvo

• Híbridos o mezclados

• Retardados

ACIDOS MINERALES: Clorhídrico, Fluorhídrico, Clorhídrico – fluorhídrico

ACIDO CLORHIDRICO

Ioniza completamente y es considerado un ácido fuerte.

La principal desventaja del HCl es su alto poder de corrosión en el pozo y en las tuberías y su alta

toxicidad en los humanos. En la mayor parte de los tratamientos en formaciones con carbonatos se

usa HCl en una solución de 15 % por peso en agua. Esta concentración se la denomina ácido

regular y fue usada principalmente por la falta de inhibidores de corrosión y la dificultad en

prevenirla.

Actualmente, con el desarrollo de los inhibidores de corrosión, se están usando concentraciones

más elevadas de ácido

ACIDO FLUORHIDRICO

• El HF disminuye las partículas de bentonita que contienen los lodos de perforación.

• Presenta, además, la habilidad de disolver las arcillas (silicatos) y la arena (sílice).

• Las arcillas son disueltas más rápidamente que las arenas bajo las condiciones generales de uso.

El HF reacciona con todos los componentes de las areniscas, aún cuando su reacción frente a los

carbonatos es baja con respecto al HCl

ACIDO CLORHIDRICO-FLUORHIDRICO

Esta mezcla de 2 ácidos es usada casi exclusivamente en estimulación de areniscas.

La concentración más adecuada de HF es la de 3 %, concentraciones mayores han demostrado

que en el bombeo hacia el pozo la presión se incrementa y disminuye la permeabilidad de la

formación.

Las características de corrosión en las mezclas HF-HCl son comparables a aquellas que

produce el HCl, siendo por esta razón que se usan inhibidores de corrosión similares.

El HCl mezclado con HF tiene, de acuerdo a lo ya visto, los siguientes propósitos:

- Convertir HF a partir del bifluoruro de amonio

- Disolver los materiales de la formación solubles en el HCl y prevenir que el HF se gaste

demasiado rápido

- Prevenir la precipitación de fluoruro de calcio al mantener un pH bajo

ACIDIFICACION EN ARENISCAS

La acidificación en las areniscas tienen como finalidad restaurar la permeabilidad original de las

mismas.

El principal daño está dado por el hinchamiento de las arcillas

Las arcillas como la montmorillonita se hinchan en contacto con el agua dulce o con bajos

contenidos de sales en solución.

El contacto de las arcillas con el agua puede deberse a:

- Filtrados de lodo

- Pérdida de agua durante la terminación

- Contacto con agua de formación por conificación

- Tratamiento del pozo con fluidos acuosos incompatibles

La mezcla de estos 2 ácidos (HlL-HFl)se debe a su habilidad para disolver arcillas contenidas

en los lodos de perforación. Además ambos reaccionan con la mayoría de los componentes de

las areniscas: sílice, feldespatos y materiales calcáreos.

La penetración del ácido en la formación se supone que es radial y contacta con una gran

superficie de la roca. El mayor consumo del mismo se realiza a poca distancia del pozo, como

resultado de su alta reacción con las arcillas.

De acuerdo a Morris Muskat, la relación entre el índice de productividad dañado y sin daño,

para un sistema radial es igual a:

Js / J = ks Ln (re / rw) / [k Ln (rs / rw) + ks Ln (re / rs)]

Si rw = 0,5 pies; rs = 6 pies; r = 660 pies; k = 100 mD y ks = 5 mD

Js / J = 5 * 7,18 / (100 * 2,48 + 5 * 4,70)

Js / J = 0,13

FRACTURAS ACIDAS

El objetivo de este tipo de tratamientos es inyectar ácido dentro de la fractura creada en la

formación a una presión lo suficientemente alta para abrir fracturas naturales o para fracturar –

romper– la formación. El método es ampliamente utilizado en dolomitas.

Inicialmente, un colchón de fluido es inyectado a un caudal superior al que la matriz puede aceptar

de manera que se causa un incremento en la presión lo suficientemente alta para sobrepasar los

esfuerzos compresivos de la tierra y los esfuerzos tensionales de la roca. En este punto, la

formación falla por ruptura y se forma una fractura.

El caudal de inyección tiene que ser lo suficientemente alto y la permeabilidad de la formación lo

suficientemente baja para que la pérdida de fluido no sea excesiva de manera que la presión

pueda incrementar lo suficiente para fracturar la formación o para abrir fracturas naturales

existentes.

Se utilizan ácidos para grabar las caras de las fracturas promoviendo que ellas no sean parejas

mediante la creación de canales o “worm-holes” para prevenir que se cierren completamente en las

formaciones carbonáticas. La fractura grabada actuará como un canal de alta conductividad para

mover los fluidos hacia las cercanías del pozo con mayor facilidad.

En pozos de baja a mediana temperatura, el control de la pérdida de fluido del ácido es la

consideración más importante. En pozos de alta temperatura, la distancia de penetración efectiva

del ácido está limitada por un rápido consumo, por tanto, se deberá utilizar ácidos retardados

(gelificados y/oreticulados).

ACIDIFICACION EN CARBONATOS

El ácido utilizado es HCl. La alta reacción de este ácido con las calizas y dolomitas da como

resultado la formación de grandes canales de flujo, llamados “huecos de gusanos” (worm holes).

La penetración va desde unas pocas pulgadas hasta algunos pies.