ACADEMIA MEXICANA DE INGENIERIA

EL DESARROLLO TECNOLOGICO Y LA INGENIERIA DE LOS

FLUIDOS DE PERFORACION Y REPARACION DE POZOS

TRABAJO PRESENTADO POR EL

ING JOSE ORTIZ COBO

CON MOTIVO DE SU INGRESO COMO

ACADEMICO DE NUMERO

23 DE SEPTIEMBRE DE 1982,

EL DESARROLLO TECNOLOGICO Y LA INGENIERIA DE FLUIDOS DE

PERFORACION Y REPARACION DE POZOS

INTRODUCC ION

La historia del mundo y de los países que lo constitu-

yen, muestra como lo han hecho notar diversos filósofos e histo-

riadores una sucesión de hechos que parecen repetirse en ciclos.

A períodos de crisis, pobreza y de violencia suelen seguir perío

dos de paz, prosperidad y superación.

Actualmente pasamos por una de las crisis ms agudas y

complejas; hace mucho tiempo la humanidad no se había encontrado

en una situación tan conflictiva. Entre los innumerables proble-

mas que aquejan al mundo hoy día, el económico se ha convertido

para muchos países en un callejón sin salida. Su sistema de vida,

su seguridad y aún la existencia misma como naciones libres y so

beranas, se encuentran en gran peligro. En los países subdesarro

liados y aún aquellos que están en vías de desarrollo, la grave-

dad de la crisis guarda una estrecha relación con la disponibilí

dad de fuentes de energía. La forma civilizada de vida que dis--

frutamos hoy día, es consecuencia directa de la capacidad del -

hombre para aprovechar las energías que la naturaleza nos propor

ciona, la evolución de la humanidad esta íntimamente ligada a -

los éxitos o fracasos en el dominio de las fuerzas naturales, su

futuro dependerá del ingenio y habilidad desplegados para díspo-

-2-

ner de nuevas fuentes de energía que substituyan las que se va--

yan agotando.

México es un país privilegiado, la naturaleza lo ha do

tado de todas las formas de energía que el hombre utiliza actual

mente. De los hidrocarburos se obtiene aproximadamente el 90% de

la energía que consumimos, por lo que constituyen un recurso de

vital importancia para su desarrollo. Al ser incorporados los hi

drocarburos al Patrimonio Nacional, se sentaron las bases para -

asegurar nuestra independencia y garantizar la utilización de -

esos recursos no renovables para el bienestar y progreso del - -

país.

La industria petrolera nacional ha crecido, ha llegado

por así decirlo a su mayoría de edad. Debemos tomar plena con- -

ciencia de los innumerables factores que influyen y consicíonan

su sano crecimiento y superación. Afrontar con realismo y hones-

tidad los problemas que minan su fortaleza, planear su desarro—

llo en forma integral, incluyendo la incorporación de tecnologías

modernas y eficaces; no como acciones aisladas, sino como resul-

tado de una planeación conjunta que permita hacer frente a la -

responsabilidad que le ha sido encomendada.

DESARROLLO TECNOLOGICO

Es de todos conocido la enorme trascendencia que tie--

-3-

nen la ciencia y la tecnología como elementos del desarrollo. La

tecnología, entendida como la organización del conocimiento cien

tífico para la elaboración de un bien o servicio, tiene como ob-

jetivo satisfacer las necesidades y carencias del hombre. Es evi

dente que la ciencia y la tecnología constituyen sistemas inter-

actuantes que se alimentan entre sí, ambas constituyen las bases

de todas las ramas de la ingeniería, ya que se trata del saber y

del como hacer.

En gran medida, la espectacular prosperidad experimen-

tada por el mundo occidental después de la segunda guerra mun- -

dial es acreditable a la revolución tecnológica; prácticamente -

no hay campo de la actividad del hombre que no haya sufrido un -

extenso y profundo cambio apoyado en las innumerables innovacio-

nes de la ciencia y la tecnología.

En la actualidad ningtn esquema de desarrollo nacional

puede concebirse sin una planeación de la ciencia y tecnología,

congruente con las metas y objetivos que como nación en busca de

un destino superior nos hemos fijado. Para que esta planeación -

sea eficiente deberá encaminarse a la solución de los problemas

que afectan en forma prioritaria al desarrollo de nuestro país,

no puede aceptarse una tecnología ajena a nuestras necesidades -

cultivada por quienes sólo buscan en ella satisfacer sus persona

les vocaciones o intereses.

La tecnología ha alcanzado un alto grado de especiali-

-4-

zación, así como de integración; el trabajo que originalmente de

sarrollaban individuos aislados, en la actualidad se lleva a ca-

bo en forma sistemática y organizada por grupos científicos o al

tamente especializados, cuyo fruto se traduce en bienestar para

la huianidad.

La enorme importancia del petróleo a escala mundial, -

ha propiciado el desarrollo de una vasta y compleja tecnología,

si queremos optimizar el aprovechamiento de este valioso recurso

deberemos asimilar, dominar, aplicar e innovar esa tecnología en

todas sus facetas. Ante estas circunstancias es obvio que los -

países que no posean la infraestructura tecnológica en este sec-

tor o que se vean ante la necesidad de adquirirla en proporcio--

nes importantes, quedaran cada vez ms supeditados en condicio--

nes desventajosas para su desarrollo.

En nuestro país, se cuenta con la infraestructura para

llevar a cabo lo anterior a través de la Institución que fue -

creada para ello, cumpliendo sus trascendentales objetivos de su

ministrar servicios tecnológicos de apoyo a la industria petrole

ra, así como investigar y desarrollar nuevas tecnologías confor-

me el crecimiento de la industria lo requiera.

Es preciso estar alerta contra el ingreso indiscrimína

do de tecnología, pues no siempre obedece al propósito de satis-

facer carencias o necesidades de interés nacional; a veces son -

soluciones prefabricadas a problemas ajenos a nuestras priorida-

-5-

des, por ello es necesario analizar las técnicas procedentes del

extranjero, asimilar las que puedan ser de utilidad y rechazar -

las inconvenientes o inapropiadas.

La historia nos ha mostrado lo que puede lograr la in-

ventiva del mexicano, pero esto requiere, para alcanzar resulta-

dos positivos, la conjunción de personal especializado con madu-

rez y experiencia en la investigación y desarrollo tecnológico,

recursos económicos suficientes y recursos materiales adecuados

a la investigación que se esté realizando, sin embargo, el éxito

en alcanzar las metas y objetivos fijados, depende en mayor medi

da de la calidad de los recursos humanos que de los otros dos -

factores.

La adquisición de un grado académico no garantiza que

quien lo recibe, por ese solo hecho se convierte en un investiga

dar; la productividad en investigación y desarrollo tecnológico

se alcanza después de un proceso de maduración que suele ser re-

lativamente largo en opinión de los especialistas, del orden de

5 a 10 años.

Perinítanme ahora retraer las consideraciones generales

sobre desarrollo cientlLfico y tecnológico anteriormente expues--

tas a la importante sección de la tecnología petrolera de expio-

tación que constituye el tema central de este trabajo.

La ingeniería petrolera corresponde a las ramas de es-

ta actividad profesional que tienen como objetivo la explotación

de los recursos naturales y energéticos para satisfacer las nece

sidades del hombre. En su campo de acción esta especialidad es -

responsable de la planeación, diseño y dirección de las obras -

que permiten extraer los hidrocarburos del subsuelo y llevarlos

a los centros de proceso, transformación o embarque.

La creciente demanda de hidrocarburos a nivel mundial

en este siglo, su importancia como fuente de energía y materia -

prima de innumerables productos, aunada al carácter no renovable

de esta riqueza natural, propició el desarrollo acelerado de una

tecnología específica para lograr una explotación cada vez ms -

eficiente.

Los problemas que ha de afrontar la ingeniería petrole

ra para contribuir a la explotación de los yacimientos han incre

mentado en número y grado de dificultad, se necesita para resol-

verlos recurrir a equipo, técnicas y tecnologías ms avanzadas.

Para formarnos una idea de esta evolución basta considerar la di

ferencia que existe entre perforar un pozo a 25 metros de profun

didad con un equipo rudimentario, como ocurrió con el primer po-

zo petrolero perforado en 1859 en Titusville por el coronel Drake

y los pozos perforados actualmente en el Sureste de nuestro país

que alcanzan profundidades del orden de 6000 metros bajo el ni--

vel del mar. La mayor profundidad implica un creciente número de

problemas y riesgos que es preciso afrontar con la tecnología mo

derna.

-7-

Como las diversas ramas de la ingeniería, la petrolera,

evolucion6 apoyada en la investigaci6n científica y tecnol6gica,

siguiendo los requerimientos de los sectores operativos de la in

dustria. La amplitud y complejidad creciente de las áreas de ac-

tividad, obligaron a desarrollar especializaciones; entre las -

principales caben destacar la ingeniería de yacimientos petrolí-

feros, la ingeniería de producci6n de hidrocarburos y la inqe- -

niería de perforaci6n de pozos; dentro de esta última especiali-

dad se prevee la conveniencia de abrir una nueva variante de -

considerable importancia; me refiero a la ingeniería de fluidos

de perforaci6n y reparaci6n de pozos.

El aprovechamiento inicial de los hidrocarburos se hi-

zo utilizando los afloramientos naturales (chapopoteras) de los

hidrocarburos que se utilizaban principalmente como iluminante,

sin embargo a medida que fue aumentando el uso del petn5leo como

energético, se vió la necesidad de perforar pozos que permitie--

ran llevarlo a la superficie desde las profundidades a las que -

se encontraban los yacimientos y en cantidades que lo hicieran

econ6micamente costeable.

La perforaci6n de pozos constituye la actividad prima-

ria ms importante y trascendente de la industria petrolera. So-

lo la barrena certifica en forma incontrovertible la existencia

magnitud y potencial productiva de los yacimientos petrolíferos.

Adern.s de ser los pozos los conductos que permiten liberar la ri

queza natural almacenada en el subsuelo, desde el punto de vista

:

económico su construcción representa uno de los porcentajes ms

elevados de las erogaciones destinadas a la explotación de hidro

carburos.

Numerosos fueron los problemas que se presentaron para

perforar los pozos con los equipos primitivos y limitados los me

dios para resolverlos, debiéndose trabajar en forma empírica. -

Con el tiempo se fue creando la investigación científica y tecno

lógica apropiada para la explotación de hidrocarburos.

Históricamente el primer método de perforación de que

se tiene memoria es el llamado método de percusión conocido por

todos nosotros. La invención de este método corresponde a los -

chinos y se sabe que 600 años A.C. en la época de Confucio se -

utilizaba para la explotación de salmueras. El equipo superf i- -

cial consistía en una estructura de bambú, la sarta de perfora--

ción era un barretón metálico que llegaba a pesar hasta 150 Kg.

suspendido de un cable de rattan. Se utilizaba agua para ablan--

dar la roca y formar una pasta con los recortes del subsuelo, es

ta pasta se extraía a intervalos con aditamentos construídos de

bambú.

El sistema de percusión utilizado en la oerforación de

los Drimeros rozos petroleros consistía Msicamente de los mis--

mos elementos de que constaban los equipos utilizados por los -

chinos. Por las características propias de este método de perfo-

ración, no se tenía control de los derrumbes de las paredes del -

pozo cuando se atravesaban formaciones geológicas deleznables, -

ni cuando se presentaban brotes de fluidos a presión, por esta -

razón eran frecuentes los accidentes que ocurrían durante la per

foración de pozos al utilizar este método.

A fines del siglo pasado, en 1866, se concedi6 en los

EUA la primera patente para un equipo de perforación rotatoria,

en la que se incluía una cabeza giratoria, y un vástago hueco pa

ra permitir el flujo de agua de la superficie al fondo del pozo

y extraer los recortes transportndolos del fondo a la superfí--

cie por el espacio anular comprendido entre la pared externa de

la tubería y las paredes del pozo.

En sus inicios, el fluido de perforación se formaba con

la mezcla de los recortes derivados de la perforación y el agua

utilizada para extraerlos; la única función que se le atribuía -

al fluido de perforación era la de extraerlos y llevarlos a la

superficie.

En 1887 se empezó a incorporar al agua material plstí

co-arcilloso y cemento, pues se observó que al mezclarse con la

arcilla de las formaciones atravesadas formaba un fluido con me-

jores propiedades de acarreo de los recortes de la perforación y

al mismo tiempo se reducían los derrumbes de las paredes del po-

zo.

A medida que aumentaba la profundidad de los pozos au-

-lo-

mentaban tambión los problemas de inestabilidad, presentándose -

con frecuencia accidentes muy serios debidos a la presencia de -

gas natural. Por razones de seguridad fue necesario diseñar y fa

bricar equipo y herramientas que permitieran ejercer un control

ms efectivo de los fluidos contenidos en los yacimientos y en -

forma paralela se empezaron a utilizar densidades hasta de 1.15

(gr/cm3 ) para los fluidos empleados en la perforación; para al--

canzar esta densidad simplemente se agregaba mayor cantidad de -

arcilla, con este método ademas de controlar en parte la presen-

cia de gas, se mantenía en suspensión los recortes de la perfora

ción en los momentos en que se necesita suspender la circulación

de fluido con lo que se evitaba el atrapamíento de la sarta de -

perforación.

A estos fluidos con determinado peso y viscosidad se -

les notó otra ventaja, la reducción del número de sartas de tube

ría de revestimiento, consecuencia de la mejor protección del -

agujero en longitudes mayores mientras se perforaba. Se puso en

evidencia que el uso de mejores fluidos de perforación permitía

obtener perforaciones ms exitosas en condiciones económicas ms

favorables.

En 1922 se llegó a la conclusión de que para perforar

un pozo de gas a elevada presión se necesitaba utilizar un flui-

do de perforación que sellara la pared del agujero en el estrato

donde se encontraba la acumulación de gas y que la capacidad de

sellamiento dependía de la presión ejercida por la columna de -

-11-

fluido; en consecuencia, se recomendaba como medida práctica in-

crementar su densidad.

Los primeros intentos para incrementar la densidad agre

gando arcilla mostraron que paralelamente al aumento de la densi

dad se originaba un incremento indeseable en la viscosidad, por

lo que se efectuaron pruebas con materiales inertes llegandose -

a utilizar indistintamente, cemento, galena, óxido de fierro (he

matita) y sulfato de bario (barita).

En 1929 al observar el asentamiento de los materiales

pesados en algunos fluidos de perforación, se procuró mejorar la

calidad de las arcillas utilizadas eliminando las arenas y sales

de calcio que contenían. Se descubrió que las arcillas de tipo -

bentonítico eran las que mejores propiedades coloidales presenta

ban y por consiguiente mejoraba notablemente la capacidad susten

tante de los fluidos de perforación evitando el depósito de los

materiales pesados.

Este breve relato cronológico que a grandes rasgos me

he permitido exponer, da una idea de la forma como se fueron re-

solviendo empíricamente y a base de ensayo y error a nivel de po

zo, los problemas que se presentaban en la perforación y cómo se

fue conformando en el transcurso de muchos años lo que hoy cono-

cemos como un fluido de perforación.

La importancia que adquirió el petróleo en el mundo, -

-12-

originó un din&nico desarrollo de la tecnología petrolera en to-

das las áreas; en la de perforación de pozos podemos fijar el -

año 1930 como el de transición de la experimentación individual

en pozo, a la de aplicación, partiendo de principios científicos

para el diseño y control de los fluidos de perforación; se ini--

ció la investigación de nuevos productos y aditivos que permitie

sen disponer de sistemas de fluidos capaces de hacer frente a -

los efectos de la presión, temperatura, accidentes geológicos, -

fluidos contaminantes contenidos en el subsuelo como son entre -

otros gas sulfhídrico, bióxido de carbono, agua salada, formacio

nes susceptibles a la hidratación, etc, y aderns que no causasen

polución en el medio ambiente o dañaran a los estratos que con--

tienen hidrocarburos.

FLUIDOS DE PERFORACION

Los pozos petroleros tienen como función, comunicar en

forma controlada y segura los yacimientos productores de hidro--

carburos y la superficie, constituyen el conducto por el que se

llevan a cabo la explotación de hidrocarburos o la inyección de

fluidos durante la recuperación secundaria o mejorada.

Para que sea posible alcanzar estos objetivos de la ma

nera ms rápida, económica y segura, se necesita disponer entre

otros medios, de los fluidos de perforación adecuados para ello.

-13-

Se ha hecho un breve relato del desarrollo de estos -

fluidos en el mundo y a través del tiempo hasta nuestros días, -

desde la primera función que tuvieron y que era la de remover -

los recortes de la perforación a la superficie, siendo el fluido

inicialmente utilizado el agua hasta lo que actualmente se les -

llama fluidos de perforación, a los que se les define como:

"El fluido de circulación usado en las operaciones de

perforación rotatoria, empleado para cumplir una o todas las fun

ciones requeridas para llevarla a cabo".

A estos fluidos se les reconoce diez funciones prínci-

pales que son:

- Limpiar el fondo del pozo y acarrear los recortes a la

superficie.

- Mantener los recortes y el material densifícante en -

suspensión cuando se interrumpa la circulación.

- Enfriar y lubricar la barrena y la tubería de perfora-

ción,

- Transmitir el impacto hidráulico a la formación.

- Mantener bajo control las presiones subsuperficiales.

- Permitir obtener información de las formaciones atrave-

sadas.

- Formar enjarre para consolidar la pared del agujero.

- Dar efecto de flotación a la tubería de perforación y

a la tubería de revestimiento cuando esta última se es

tá introduciendo.

-14-

- Evitar daños a la formación productora.

- Prevenir la corrosión en la tubería de perforación.

Las funciones individuales que he citado se explican

por si mismas, la combinación de las que afectan la eficiencia -

de la perforación tienen especial importancia. El ritmo de pene-

tración que es la velocidad promedio obtenida durante la perfora

ción de un pozo, es una acción muy amplia para ser limitada a -

una función; no obstante, está grandemente influenciado ror los

fluidos de perforación.

La optimizacíón del ritmo de penetración es una de las

metas ms importantes en la perforación de pozos y sobre ella -

tienen gran influencia determinados parámetros de los fluidos de

perforación como son: la densidad, el contenido de sólidos, la -

viscosidad, el filtrado y el tipo de lodo (base agua o base aceí

te) o contenido de aceite. Me voy a permitir distraer su aten- -

ción para explicar sin entrar en el detalle técnico la forma en

que estos parámetros afectan el ritmo de penetración.

La densidad es la que mayor influencia tiene en el nt

mo de penetración, a mayor densidad del fluido de perforación, -

menor será éste; la presión diferencial lo afecta o sea la dife--

rencía entre la presión hidrostática que ejerce el fluido de per

fonación frente a la formación y la presión de los fluidos que -

contiene ésta. Se ha comprobado que el ritmo de penetración dis-

minuye casi exponencialmente al aumentar la presión diferencial.

-15-

La acción negativa se explica por el efecto de la retención mec

nica de los recortes en el fondo del pozo debido a la alta pre--

sión hidrostática del fluido sobre ellos; por eso es que los ma-

yores avances en penetración se tengan cuando se perfora con - -

aíre.

El contenido de sólidos es por sus efectos en el ritmo

de penetración, el segundo parámetro en importancia. Existen dos

tipos de sólidos; de alta densidad y de baja densidad. Estos 1-

timos a su vez se subdividen en inertes y activos; los sólidos -

inertes de baja densidad consisten de arenas, calizas, dolomitas,

lutitas y mezclas de muchos minerales y en general se consideran

indeseables por sus efectos nocivos al fluido de perforación y -

como consecuencia directa, al ritmo de penetración. De hecho, -

los sólidos son el peor y ms comun contaminante de un lodo, al

grado de que el principal esfuerzo económico que se hace para -

mantener en buenas condiciones al fluido de perforación, se in--

vierte en eliminar estos sólidos mecánicamente en la superficie

o tolerarlos en el sistema fluido, mediante tratamiento químico

para eliminarlos antes de que se desintegren y se dispersen.

Al aumentar el porcentaje de sólidos aumenta la densi-

dad, la viscosidad y el filtrado. Ms aún éstos dos últimos par

metros no sólo se ven afectados por la acción masiva de los sóli

dos sino también por su finura y por la interacción físico-quími

ca entre ellos.

-16-

La viscosidad esta íntimamente ligada con el contenido

de sólídos, con la forma, tamaño y cantidad de éstos, tiene un -

papel muy importante en el proceso de generación de los recortes,

mientras menos viscoso es el fluido, con mayor rpidez se efec--

túa el barrido del recorte de los dientes de la barrena evitando

en gran parte el remolido de la roca cortada, con lo que se mejo

ra la limpieza en el fondo del pozo y aumenta la eficiencia de -

la barrena al perforar.

Otro efecto de la viscosidad es que mientras menor sea

ésta, menor será la pérdida por fricción en la tubería de perfo-

ración y en la barrenahabiendo mayor potencia hidráulica dispo-

nible en el fondo; en consecuencia, la fuerza del chorro será ma

yor y ayudará al fracturamiento de la roca y por lo tanto al - -

avance de penetración.

Desde estos puntos de vista se desprende que para lo--

grar el máximo avance de penetración, el fluido ideal sería el -

agua, pero siendo una de las funciones de los fluidos el soste--

ner en su seno los recortes de la perforación y transportarlos a

la superficie, se requiere que sean lo suficientemente viscosos

para hacerlo y con la fluidez necesaria para limpiar con rapidez

la barrena y reducir la pérdida de la potencia hidráulica por -

fricción.

Otra de las funciones de los fluidos de perforación es

la de formar un enjarre en las paredes del pozo para lograr una

-17-

mejor estabilidad de ellas y coadyuvar a reducir la entrada de -

fluidos de la formación a éste. Un fluido con alto filtrado ori-

gina el reblandecimiento de las paredes y la hidratación de las

formaciones arcillosas, ocasionando derrumbes que retrasarán los

avances de penetración.

Sin embargo, en el fondo del pozo, al originar los -

dientes de la barrena el fracturamiento inicial de la formación,

se crea un vacio en el interior de las fracturas que dificulta -

o retrasa la formación del recorte; esto se elimina si el fluido

de perforación tiene un filtrado alto. En resumen, es deseable -

que los fluidos tengan un filtrado inicial instantáneo alto y -

luego un filtrado bajo a mediano y largo plazo.

El efecto del contenido de aceite en el ritmo de pene-

tración no está bien definido, pero se sabe que su presencia en

el fluido reduce la permanencia de los recortes arcillosos en -

los conos de la barrena, un porcentaje bajo en los fluidos de -

perforación base agua es benéfico para incrementar el ritmo de -

penetración.

En México, el empleo de los fluidos de perforación se

inicia en forma conjunta con la perforación rOtatoria. En la dé-

cada de los años treinta, al realizarse la expropiación petrole-

ra, los fluidos se preparaban con bentonita importada. Desde esa

fecha Petróleos Mexicanos ha estado atento de los avances tecno-

lógicos sobre los fluidos de perforación en el mundo para utili-

zar la mejor tecnología desarrollada en cada necesidad.

ASÍ fue, como en 1947 se pudieron perforar los estra--

tos geopresionados del Campo Sarlat en el Estado de Tabasco uti-

lizando fluidos cálcicos y las lutitas hidrófilas del Campo Cui-

chapa en el Estado de Veracruz con fluidos salados; la utiliza--

ción de fluidos base aceite para reparar pozos sin causar daño a

la formación productora, la aplicación de fluidos base agua emul

sionados, el uso de compuestos de celulosa como reductor de fil-

trado. Posteriormente, en los años sesenta se comenzaron a usar

fluidos base aqua con cromolignito y crornoliqnosulfonato en sus-

titución de los fluidos c1cicos por presentar aquellos mayor re

sistencia a las temperaturas ms elevadas que se iban encontran-

do al perforar pozos ms profundos

En 1964 se inició el empleo de los fluidos de emulsión

inversa preparados con salmuera de cloruro de sodio que vinieron

a sustituir a los fluidos salados por su mayor estabilidad en la

perforación.

En el año 1948 se comenzó la fabricación en nuestro -

país de algunos aditivos para los fluidos de perforación con tec

nología extranjera y utilizando en su mayor parte materias pri--

mas de importación y fue con la creación del Instituto Mexicano

del Petróleo en 1965 cuando se inició el control de calidad de -

los fluidos y aditivos que se utilizaban en la perforación y re-

paración de pozos, tanto de fabricación nacional como de importa

-19--

ción, así como la formulación de normas para cada uno de ellos.

Con los descubrimientos de producción de hidrocarburos

en el año de 1972 y 1977 en el área Mesozóica del Sureste del -

pas,en los Estados de Chiapas y Tabasco y Golfo de Campeche res

pectivamente, se requirió el empleo generalizado de fluidos base

aceite -emulsión inversa- en todos los pozos, para atravesar un

intervalo de lutitas hidrófilas de la edad terciaria que llegan

a alcanzar un espesor hasta de 2400 m. En el área Chiapas-Tabas-

co tienen su cima entre los 1500 y 2500 m, de profundidad bajo -

nivel del mar y se localizan inmediatamente sobre las rocas car-

bonatadas productoras del Cretácíco; en el Golfo de Campeche se

encuentran desde 600 a 1500 rrt, de profundidad b.n.m. encima del

cuerpo conocido como Brechas del Paleoceno y en algunas partes -

de los sedimentos carbonatados del Cretácico, ambos productores

de hidrocarburos.

Estos sedimentos lutíticos además se encuentran geopre

sionados; es decir, tienen una compactación anormalmente baja, -

que es cuando de ella no han salido todos los fluidos que debían

haber sido expulsados por efecto de la presión de sobrecarga -pe

so de los sedímientos y fluidos que se encuentran sobre ella-, -

por lo que los fluidos que contiene soportan una parte de esta -

sobrecarga que en este caso es mayor que la que tendrían en una

compactación normal; por lo tanto, la presión de esos fluidos es

mayor que la presión de una columna de agua salada de longitud -

igual a la profundidad a la que se encuentra la formación en - -

-20-

cuestión.

También en estas áreas productoras se presenta el pro-

blema de un gradiente geotérmico anormalmente alto en el que se

han alcanzado valores de 3.4 1 C/100 m. originando que los produc-

tos orgnícos empleados como aditivos muestren cierta sensibili-

dad a estas temperaturas provocando inestabilidad en los fluidos

de perforacíón.

Por lo tanto, para la perforación de pozos en esta - -

área hay que resolver los problemas que acabo de describir, lo -

cual es posible mediante la aplicación de una tecnología adecua-

da al fluido de perforación. Petróleos Mexicanos ha recurrido a

la mejor tecnología desarrollada a la fecha, usando el tipo de -

f luidos adecuados, pero que no fueron diseñados especialmente pa

ra las condiciones que prevalecen en esa parte de nuestro país -

y que por lo mismo, se ha tenido inestabilidad de los fluidos en

casi todos los campos, circunstancias que han originado pérdidas

de tiempo y por consecuencia, decrementos en el ritmo de penetra

ción. A causa de ello, Petróleos Mexicanos solicit6 al Instituto

Mexicano del Petróleo llevar a cabo la investigación necesaria -

para el desarrollo de un fluido específico para la perforación -

de pozos en el Sureste del país. Se analizaron los problemas pre

sentados en los pozos perforados, se estudiaron los tipos de lu-

titas atravesadas, su composición mineralógica y la inhibición a

su hidratación con respecto a los fluidos de perforación y se -

analizaron alternativas para la determinación del eléctrolíto -

-21-

que se debía emplear en la fase acuosa del fluido.

El fluido de perforación diseñado fue probado aún en -

etapa de investigación en varios pozos de los distintos campos -

del área Chiapas-Tabasco con el fin de observar sus deficiencias,

corregirlas y mejorarlo, lográndose un sistema con baja viscosi-

dad, con cualidades detergentes en el filtrado, que permitió ob-

tener altas velocidades de perforación y el mínimo de problemas,

dando como resultado un incremento en el ritmo de penetración.

A partir del presente año se está utilizando en forma

rutinaria el primer fluido de perforación diseñado con tecnología

cien por ciento mexicana y con materias primas nacionales.

No omito expresar a ustedes que en el Instituto Mexica

no del Petróleo, con el apoyo de Petróleos Mexicanos se han desa

rrollado diversas investigaciones, algunas de las cuales han - -

fructificado como: el sistema de emulsión inversa ya mencionado,

un fluido base agua de baja densidad, otro de alta densidad con

carbonato de calcio y un tercero para la generación de espumas,

todos ellos para la reparación de pozos; ademas dos obturantes,

uno granular y otro con la característica de formar gelatina en

la zona de pórdida del fluido. El año pasado se utilizó con bue-

nos resultados en la perforación de un pozo en el Campo Cárdenas

en el Estado de Tabasco un fluido de perforación con cromoligno-

sulfonato. También se diseño y probó a escala de laboratorio un

fluido de perforación a base de polímeros y agua salada para ser

-22-

utilizado en la perforación de pozos en el mar resolviendo los -

problemas mencionados sin propiciar la contaminación, situación

que la industria petrolera tiene como máxima preocupación evitar.

He estado reiterando sobre lo importante que es la op-

timizacíón del ritmo de penetración en la perforación de pozos;

también he comentado sobre los parámetros que lo afectan y estí-

mo conveniente abundar algo ms sobre ello.

El intervalo geopresionado que se localiza en casi to-

da el área sureste del país tiene distintos espesores que van -

desde los 300 a 2400 m. y su cima se encuentra a profundidades -

que varían desde los 600 a 3500 m. b.n.m. También existe corres-

pondencia entre los espesores y los valores de sobrepresión, es

decir, a mayor espesor, mayor sobrepresión. Para controlar esta

presión es necesario emplear un fluido de perforación con una -

densidad ligeramente mayor que ella; de lo contrario entrarían -

fluidos de la formación al pozo, creando inestabilidad del flui-

do de perforación, lo que puede originar un descontrol del pozo

de consecuencias que pudieran ser costosas.

De lo anterior podría interpretarse que empleando una

densidad mucho mayor que la requerida para equilibrar la presión

de la formación, se perforaría el pozo con plena seguridad; sin

embargo ocurre todo lo contrario. Como comenté hace un momento -

mientras mayor es la presión diferencial menor será la velocidad

de perforación, ademas de que una presión excesiva puede fractu-

-23-

rar alguna formací6n expuesta que generalmente se localiza abajo

de la última tubería de revestimiento cementada, con lo que se -

tendría pérdida de circulacién del fluido originando un desequi-

librio de presiones que produciría un descontrol del pozo.

Estas consideraciones nos llevan a dos conclusiones:

A la necesidad de obtener informacién de pozos vecinos

de la misma estructura cuando se trate de pozos de desarrollo o

de estructuras cercanas cuando se vaya a perforar el primer pozo

exploratorio. Esta información se puede obtener utilizando regís

tros geofísicos de pozo para obtener los perfiles continuos de -

las presiones de formación y fractura con lo que se podrá deter-

minar la densidad óptima del fluido así como la profundidad ade-

cuada para asentar las tuberías de revestimiento.

A la gran importancia que tiene el estricto control de

la densidad del fluido de perforación dentro de los límites cal-

culados.

CONCLUSIONES

Todo el esfuerzo que se haga para lograr disponer de -

fluidos de perforación adecuados para cada circunstancia justifí

carg cualquier acción que se realice para lograrlo.

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El esfuerzo que es necesario sostener y fomentar tiene

dos componentes. Una de ellas es el impulso a la investigación y

al desarrollo de tecnologías sobre los fluidos de perforación y

reparación de pozos que el país requiere y cuyos resultados se -

tendrán a mediano y largo plazo. En consecuencia, deberán respal

darse con recursos económicos y materiales los trabajos que va--

yan dirigidos a estos logros, aunque no se obtengan resultados -

inmediatos.

La segunda componente es igualmente a mediano y largo

plazo y va dirigida hacia el incremento del recurso ms valioso,

que es el potencial humano.

Del anlísis y consideraciones expuestas se desprende

la conveniencia de formar especialistas en fluidos de perfora- -

ción y reparación de pozos, capaces de afrontar con mayores pro-

babilidades de éxito los problemas que se presentan en esta par-

te de las actividades de la ingeniería petrolera y al mismo tiem

po optimizar el uso de los recursos económicos y materiales des-

tinados a la misma. Explícitamente el objetivo de esta especialí

dad sería formar los recursos humanos de alto nivel, para aten--

der los problemas que ocurren en la perforación y reparación de

pozos mediante el diseño y control de los fluidos. El mayor por-

centaje de los especialistas que egresen de esta especialidad -

trabajarían en la sección operativa de campo de la ingeniería pe

trolera y en menor proporción en la investigación y desarrollo -

de nuevos fluidos.

-25--

Los profesionales que actualmente laboran en esta espe

cialidad proceden principalmente de las ramas de la química y de

la ingeniería petrolera. Por su formación profesional los quími-

cos tienen una amplia preparación básica sobre las propiedades y

características de las suspensiones y dispersiones así como de -

las sustancias aue intervienen en la formación de los fluidos -

utilizados en la perforación y terminación de pozos, por lo tan-

to para redondear su preparación deberán recibir conocimientos -

sobre geología y física de yacimientos petroleros así como sobre

la mecánica de perforación y comportamiento dinámico de los flui

dos durante este proceso. Por su parte el ingeniero petrolero -

aunque recibe durante su formación profesional conocimientos b-

sícos de perforación de pozos, geología del petróleo y física de

yacimientos, carece de la preparación suficiente sobre el compor

tamiento de las sustancias que entran en la composición de las -

suspensiones y de las técnicas de investigación química y física.

Por tal motivo un plan de estudios de posgrado deberá

estructurarse, en primer término, para impartir a los alumnos de

la especialidad, dependiendo de su profesión, los conocimientos

necesarios que complementen sus antecedentes bsícos en esta - -

área,

Además se deberán proporcionar con suficiente amplitud

y profundidad la problemática de la perforación, sus causas y ma

nifestaciones; ampliar el conocimiento de las funciones de los -

fluídos y su relación con las propiedades fisicoquímicas de los

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mismos. La especialidad en fluidos de perforaci6n tendrá como me

ta desarrollar en el profesional un sólido criterio sobre los pro

blemas de perforación y reparación, en relación a los fluidos y

la forma racional de resolverlos.