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Fluidos de PerforaciónTRANSCRIPT
FLUIDOS DE PERFORACIÓN
Juan Camilo CalderónDavid Mauricio Sierra
Qué es?
• El fluido de perforación es un líquido o gas que se bombea a través de la sarta de perforación hasta a la broca, sale regularmente por los jets de esta y regresa a la superficie por el espacio anular.
Para que nos sirve?
Retirar recortes del pozo
Dar estabilidad al pozo
Lubricación, enfriamientoDe la broca y de la sarta de
Perforación
El fluido de perforación también nos ayudara a darle un mejor soporte a el peso depositado en nuestra sarta de perforación.
Algunos registros eléctricos son eficaces en fluidos conductores, mientras que otros lo son en fluidos no conductores.
Evaluación de la formación
Energía a las herramientasAlgunos fluidos que disminuyen la viscosidad con el esfuerzo de corte, nos ayudan a que las herramientas bajen con mayor facilidad disminuyendo el arrastre aumentando la ROP, esto por la transmisión de energía hidráulica.
Evitar daños a la formación Formación de un MC
sobre las paredes del pozo que reduzca la invasión de fluidos y sólidos a la formación.
Interacciones químicas (lodo) y mecánicas (conjunto de perforación) con la formación.
Tixotropía
Suspensión de los ripios dependerá de la densidad de las partículas o cortes, densidad del lodo, Viscosidad del lodo y de su Resistencia de gel.
Controlar Presiones
La presión hidrostática es aquella ejercida por la columna de fluido. Los dos factores que afectan a la presión hidrostática son el peso del lodo y la profundidad vertical verdadera (TVD) del pozo
Sistema de Circulación
Componentes Tanque de succión Línea de succión Bombas de lodos (Dúplex y triplex) Línea de descarga de la bomba Línea de conducción a la torre Tubería vertical (Standpipe) Manguera de perforación Unión giratoria(swivel) Kelly Tubería de perforación (DP, HWDP, DC) Broca (jets) Espacio Anular Línea de retorno Área de control de Solidos Tanques de asentamiento o reacondicionamiento.
Clasificación
Como seleccionar el lodo
Aplicación Agua de Preparación Geología
Intervalo Superficial Intervalo Intermedio Intervalo Productivo Método de Completación Tipo de Producción
Tipo de Agua Concentración de dureza Concentración de Cloruro
Tipo de Arena Tipo de Lutita Permeabilidad
Como seleccionar el lodo
Equipo de Perforación Problemas Contaminación
Locación Remota Bombas de Lodo Capacidades de Mezcla Equipo de control de
solidos
Problemas relacionados con lutita
Tubería pegada Perdidas de Circulación Embolamiento
Sólidos Cemento Sal Anhidrita/yeso. Gases ácidos como
(CO2, H2S)
Fases de los Fluidos de
Perforación
La fase continua de un lodo de base agua es agua. Las sales disueltas en el agua son también parte de la fase continua y en una emulsión inversa la fase continua es el aceite.
Fase Continua
Fase sólida reactiva: Constituida por la arcilla, elemento que le dará cuerpo y gelatinosidad al fluido. En agua dulce, es la bentonita, en agua salada, atapulguita.
• Fase sólida inerte: Es el elemento más pesado en el fluido. Se usa para aumentar la densidad del mismo, comúnmente es barita. Existen otros sólidos inertes no deseables, los cuales son producto de la perforación.
Fase química: Grupo de aditivos que se encargan de mantener el fluido dentro de parámetros deseados.
Fase Discontinua
Fluidos de PerforaciónBase Agua
Usados comunmente para perforar formaciones no reactivas, productoras o no productoras de hidrocarburos.
Consisten en una mezcla de sólidos, líquidos y químicos, con agua siendo la fase continua
Tipos de Agua
Agua Dulce Agua SaladaAgua
Saturada
El agua es ideal paraperforar zonas debajas presiones, eseconómica,abundante, norequiere tratamientoquímico.
Salmuera, utilizadacon muchafrecuencia comofluido derehabilitación depozos, por ser unsistema libre desólidos que causamínimo daño ala formación.
Contiene salessolubles enConcentracionesrelativamente bajas,pero puedeser saturadaagregándole massal.El agua saturadacontiene alrededorde 268000 ppm deNaCl.
Clasificación
FLUIDOS PARA INICIAR A
PERFORAR.
FLUIDOS CON DISPERSANTÉS
FLUIDOS CÁLCICOS
FLUIDOS BENTONÍTICOS
FLUIDOS CON LIGNITOS Y
LIGNOSULFONATOS
FLUIDOS POLIMERICOS
Fluidos de PerforaciónBase Aceite
• La fase continua es aceite en lugar de agua, y gotas de agua están emulsificadas en la fase aceite.
• Los sólidos son considerados inertes, debido a que no reaccionan con el aceite.
Clasificación
FLUIDOS BASE ACEITE VERDADERA
FLUIDOS BASE ACEITE DE EMULSION INVERSA
Fluidos de PerforaciónGaseosos
• La perforación con aire o gas está restringida por la estabilidad del agujero, formaciones con producción de agua o altas presiones de formación y por factores económicos
• La perforación con aire seco permite obtener velocidades de penetración altas.
Fluidos MezclaGas-Liquido
FLUIDOS DE NIEBLA
FLUIDOS ESPUMOSOS
FLUIDOS ESPUMOSOS
Cuando se encuentran zonas productoras de agua, los fluidos a base de aire seco o gas no tienen buen desempeño.
Los fluidos espumosos son más viscosos que los fluidos de niebla porque contienen mayor porcentaje de agua. Las velocidades de penetración con estos fluidos son bastante grandes.
Estos fluidos se utilizan en zonas depresionadas o de baja presión de formación, con el fin de evitar las pérdidas de circulación que impiden un proceso correcto de perforación.
Propiedades Físicas de los
Fluidos De Perforación
Densidad
La densidad se expresa por lo general en lbs/gal, Es uno de los dos factores, de los cuales depende la presión hidrostática ejercida por la columna de fluido.
Viscosidad API
Su función es la de suspender el ripio de formación en el espacio anular, cuando el flujo es laminar.
Un fluido contaminado exhibe alta viscosidad embudo
Viscosidad PlásticaLa viscosidad plástica se describe generalmente como la parte de la resistencia al flujo que es causada por la fricción mecánica.
La concentración de sólidos.
El tamaño y la forma de los sólidos.
La viscosidad de la fase fluida
La presencia de algunos polímeros de cadena larga
Las relaciones aceite-agua
Punto Cedente El punto cedente...es una
medida de las fuerzas electroquímicas de atracción en un fluido.
Estas fuerzas son el resultado de las cargas negativas y positivas ubicadas en o cerca de las superficies de las partículas. El punto cedente es una medida de estas fuerzas bajo las condiciones de flujo.
Filtrado
El filtrado indica la cantidad relativa de líquido que se filtra a través del revoque hacia las formaciones permeables , cuando el fluido es sometido a una presión diferencial.
Porcentaje de Arenas
El porcentaje de arena durante la perforación de un pozo debe mantenerse en el mínimo posible para evitar daños a los equipos de perforación
La arena es completamente abrasiva y causa daño considerable a las camisas de las bombas de lodo.
Propiedades Químicas de los
Fluidos De Perforación
pH El Ph indica si el lodo es
ácido o básico.
La mayoría de los fluidos base acuosa son alcalinos y trabajan con un rango de pH entre 7.5 a 11.5.
Cuando el pH varía de 7.5 a 9.5, el fluido es de bajo pH y cuando varía de 9.5 a 11.5, es de alto pH.
Alcalinidad Concentración de iones solubles en
agua que pueden neutralizar ácidos.
Se pueden estimar la concentración de iones OH – CO3= y HCO3 – , presentes en el fluido.
PM: La alcalinidad de un lodo es la medida de iones solubles e insolubles presentes en el lodo
PF: Alcalinidad del filtrado de lodo, normalmente es menor que el PM
MF: Filtrado de Naranja de Metilo
Aditivos
• Agregados para mejorar la habilidad de remover solidos perforados y suspender a la vez el material densificante
• Materiales no toxicos usados para aumentar la densidad del fluido y poder controlar presion de la formacion y derrumbes
Viscosificante Densificante
Controladores de Filtrado
Controladores de pH
Controladores de Corrosión
Contaminantes
Contaminación Cemento
La severidad del contaminante depende de factores tales como el tratamiento químico anterior, el tipo y la concentración de sólidos, la cantidad de cemento perforada, y la medida en que el cemento se curó en el pozo.
Se puede dar por
Cuando se hace un Side
Track
Cuando se perforan tapones
de cemento después de bajar
la tubería de revestimiento
Erro.res Operacionales
Aumento del pH
Alta perdida de agua
Alto punto cedente
Alta viscosidad
Altos esfuerzos de gel
Reducción del control de filtrado
Alto contenido de calcio en el filtrado
El calcio de filtrado disponible puede ser precipitado por el bicarbonato de sodio
La utilización de los equipos de eliminación de sólidos para eliminar las partículas finas de cemento constituye otro método para reducir la contaminación.
Efectos Tratamiento
Contaminación de SalEn el caso de las sales, el mecanismo de contaminación está basado en las reacciones de intercambio catiónico con las arcillas, la acción de masas por el catión predominante y, a veces, el pH.
Perforar domos salinos o por influjos de agua salada
Mezclar arcillas sódicas si la barita ha sido contaminada con carbonato
Sobre tratar lodos con carbonato o bicarbonato de sodio
Se puede dar por
• Los tres tipos de sales de roca naturales:
Contaminación de Sal
Cuando está solubilizada, dos cationes fuertes (calcio y magnesio) actúan sobre las arcillas para causar la floculación y la deshidratación
Es difícil preparar un fluido saturado de KCl que tenga propiedades de flujo deseables, un buen control de filtrado y buenas características de suspensión.
Es la sal que perforada con más frecuencia y constituye el principal componente de la mayoría de los flujos de agua salada.
Halita Silvita Carnalita
Efecto inicial sobre el lodo de perforación es la floculación de las arcillas causada por la acción de masas del ion sodio.
La viscosidad Marsh, el punto cedente, los esfuerzos de gel y el filtrado aumentan cuando se encuentra la halita-
Las arcillas se deshidratan cuando hay suficiente sodio y tiempo.
El tratamiento del lodo incluye añadir suficiente desfloculante para mantener las propiedades de flujo y la dilución con agua dulce deseables a fin de obtener una reología adecuada.
Se requiere una cantidad adicional de soda cáustica para aumentar el Ph
pH de la halita es de 7.
Efectos Tratamiento
Contaminación de Carbonatos
La contaminación química causada por los carbonatos solubles es uno de los conceptos menos comprendidos y más complicados de la química relacionada con fluidos de perforación.
• La contaminación de
carbonatos/bicarbonatos resulta generalmente en la alta viscosidad de la línea de flujo, un alto punto cedente y esfuerzos de gel progresivos, y podría causar la solidificación del lodo.
• Estos aumentos de la viscosidad son producidos cuando los carbonatos y/o bicarbonatos floculan los sólidos de tipo arcilloso en el lodo.
• El método de tratamiento incluye la adición de catión calcio para formar un precipitado de carbonato de calcio
• El calcio se añade como yeso o cal. Si se utiliza yeso, se agregará soda cáustica o cal para convertir los bicarbonatos a carbonatos. Si se usa cal, el pH aumentará. Podría ser necesario agregar yeso para amortiguar los aumentos de pH.
Efectos Tratamiento
Reynolds
Regimenes
• Ingpetroleraemi.blogspot.com.co• es.slideshare.net/Juanchoperezr/lodos-
deperforacion• www.miliarium.com/.../metodosperforacion/
lodos_perforacion.asp• achjij.blogspot.com/
Bibliografía