trabajo de fluidos lodos espumosos
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7/24/2019 Trabajo de Fluidos Lodos Espumosos
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Repblica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental
Politcnica de la uerza !rmada Nacional Bolivariana
Ncleo !nzo"te#ui $ !mbiente Paria#u"n
Lodos Espumosos
Profesor: Bachilleres:
%n#& 'ern"ndez Mi#uel ern"ndez Daniel(s )*&+,+&+-*
Medina .osmar /&% )0&123&4-*
Rodr5#uez 6o7ana /&% )0&+3)&3*1
V%% 8emestre 8ecci9n :P;,e9rico?
,& luidos Espumosos======================&&&&0
)& /omposici9n #eneral del fluido espumado de perforaci9n ======&1+& Venta@as==========&&&=================40& luidos Espumados en la Perforaci9n Ba@o Balance=========-*& Propiedades de lu@o de la Espuma===============&&&&-*&, Propiedades reol9#icas=====================31& >ipos de espumas=======================&&&3
/onclusi9n===========================,,
Biblio#raf5a===========================,)
Introduccin
En situaciones en Aue los fluidos de perforaci9n normales no son
apropiados el aire la espuma ( los lodos aireados son alternativas eficaces&
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Ca perforaci9n con espuma usa espuma como a#ente de transporte para la
remoci9n de recortes en lu#ar de la velocidad del aire& Ca perforaci9n con espuma
reAuiere menos volumen Aue la perforaci9n con aire ( se vale de la fuerza de las
burbu@as para eliminar los recortes& Una indicaci9n de eficaz perforaci9n con
espuma la da un flu@o de espuma continuo ( re#ular en la l5nea de descar#a& Un
flu@o pulsante e irre#ular puede indicar problemas con las columnas de flu@o&
Ca ma(or parte de los (acimientos de 7idrocarburos presentan formaciones
fracturadas los efectos de estas fracturas a menudo se conocen pocos no
obstantes se sabe Aue estos conductos de alta permeabilidad en al#unas
ocasiones entorpecen el flu@o de los fluidos dentro del (acimiento incrementando
en al#unas ocasiones la producci9n prematura de a#ua (o #as& Cos .acimientosNaturalmente racturados comnmente se presentan en formaciones
carbonatadas por lo Aue son conocidos tambin como .acimientos /arbonatados
Naturalmente racturados su importancia radica en Aue son el componente m"s
importante de las reservas de 7idrocarburos ( aportan la ma(or producci9n a nivel
mundial&
El fluido espumado ma(ormente es utilizado para la perforaci9n de
(acimientos naturalmente fracturados& Dada la importancia de estos (acimientoses absoluto Aue se lleven a cabo correctamente las operaciones de perforaci9n
( terminaci9n con la finalidad de no daFar las formaciones productoras ( prolon#ar
la vida de los pozos& El factor clave para lo#rar esto es la buena elecci9n de un
fluido de control de ba@a densidad en este caso se 7abla del fluido espumado&
Marco Terico
1 !luidos es"u#osos
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Estos fluidos est"n constituidos por emulsiones estables de lodo aireadas
con aditivos estabilizadores ( a#entes espumosos la espuma se emplea
ocasionalmente como fluido de circulaci9n para las operaciones de completaci9n&
Este fluido esta compuesto por una mezcla especial de fluidos incompresibles
in(ectados con aire comprimido u otros #ases& Para crear una espuma el
componente incompresible usualmente esta 7ec7o de a#ua dulce tratada con un
surfactante o a#ente espumante&
Cos lodos espumosos tienen aplicaci9n cuando otras tcnicas no son
satisfactorias por razones econ9micas mec"nicas u otras&
!dem"s con los fluidos espumosos se puede lo#rar?
Ba@ar la presi9n 7idrost"tica contra la formaci9n con lo cual se minimiza la invasi9n
de s9lidos ( la prdida de circulaci9n&
Este flu@o es mu( utilizado en completaciones a ba@a presi9n&
Cas espumas usadas como fluidos de perforaci9n consisten de una fase
l5Auida continua Aue forma una estructura celular alrededor del #as
entramp"ndolo& Cas espumas pueden lle#ar a alcanzar viscosidades
extremadamente altas ( al mismo tiempo sus densidades son usualmente
menores a un medio de las del a#ua&
/on esta combinaci9n de alta viscosidad ( ba@a densidad los fluidos
espumados pueden incorporar varios beneficios a las operaciones de perforaci9n
tales como?
Una alta eficiencia en el transporte de recortes&
/ondiciones de ba@o balance en formaciones sensibles o con presiones
subnormales&
Ma(or presi9n anular para reducir los mecanismos de inestabilidad del 7o(o&
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!dem"s de limpiar el pozo la espuma deposita una costra fina sobre las paredes
del pozo para me@orar su estabilidad&
Para espesar la espuma ( me@orar la limpieza del pozo ( su tolerancia al
a#ua se usan pol5meros (o bentonita&
En la formulaci9n de espumas para perforaci9n #eneralmente la fase
#aseosa es aire ( la fase l5Auida es a#ua& Cas espumas se clasifican de
acuerdo con la forma de las burbu@as Aue contienen ( #eneralmente se
denominan como espumas esfricas ( espumas polidricas&
Gtros dos trminos usados en la caracterizaci9n de las espumas son la
textura ( la calidad?
Ca textura describe el tamaFo ( distribuci9n de las burbu@as&
Ca calidad es la fracci9n de volumen de #as expresada en por ciento& Una espuma
de calidad es aAuella Aue contiene un porcenta@e de #as en volumen superior a
32&
Este fluido se puede usar al perforar las si#uientes formaciones?
ormaciones sumamente porosas
ormaciones con presiones subnormales
ormaciones cavernosas
Ca espuma en estas formaciones se utiliza de la si#uiente manera? 8e
a#re#a al aire comprimido una mezcla de a#ua o lec7ada de pol5meros ( a#entes
espumantes& 8e aplica en los espacios anulares m"s #randes Aue la perforaci9n
con aire&
2 $o#"osicin general del fluido es"u#ado de "erforacin %ases usados
;eneralmente los #ases mas usados en la perforaci9n con espuma estable
son el aire ( el #as natural& Gtros #ases Aue 7an sido usados son nitr9#eno
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di9xido de carbono ( #ases de combusti9n& !unAue se prefiere el #as natural por
lo #eneral se usa aire debido a la indisponibilidad del #as&
&gua e#"leada
/uando el a#ua dulce no esta disponible se puede usar a#ua salada o
a#ua de formaci9n& /uando esto se 7ace deben realizarse pruebas mu(
cuidadosas para ase#urar el exito& El a#ua de formaci9n puede contener sales (
metales Aue causen problemas con la estabilidad de la espuma&
&gentes es"u#antes e#"leados
En los fluidos espumados de perforaci9n mas estables es empleado uno de
varios tipos de a#entes espumantes&
a& !lco7ol ter sulfato? Estos a#entes espumantes est"n formados por una lar#a
cadena de alco7ol etoxilato la cual esta sulfonatada& 8on los a#entes de m"s
amplio uso ( pueden estar formulados para cualAuier soluci9n de a#ua dulce o
salada&
b& 8ulfonato de alAuilbenceno? Estos espumantes tienen me@or estabilidad en altas
temperaturas Aue los primeros pero no son tan efectivos& 8e necesita mas
a#ente espumante por #al9n de a#ua espumada&
c& !lfa 8ulfonato de Glefina? El desempeFo de estos a#entes es mu( similar a los del
#rupo anterior& En cada aplicaci9n es necesario determinar la cantidad de tiempo
Aue la espuma estar" en el pozo ( la temperatura a la Aue ser" expuesta antes de
Aue las concentraciones puedan ser estimadas&
Inhi'idores de corrosin
>res elementos aceleran la corrosi9n en la sarta de perforaci9n?
a& Gx5#eno&b& Di9xido de carbono&c& !cido sulf75drico&
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Estos tres a#entes corrosivos por lo #eneral son tratados mediante el
incremento del P' del a#ua a ,2 con la adici9n de 7idr9xido de sodio o arcilla (
mediante la adici9n de un in7ibidor el cual forma un recubrimiento
de protecci9n Au5mica& Ca presencia de un alto P' neutraliza la presencia de "cido
sulf75drico&
( )enta*as
Ca tcnica no reAuiere de eAuipo adicional en el fondo del pozo&
a& /asi todo el espacio anular se llena con espuma por lo tanto se pueden lo#rar
ba@as presiones de fondo de pozo&
b& .a Aue la estructura de las burbu@as de la espuma de perforaci9n estable tienen unalto punto cedente estas estructuras pueden soportar los recortes de roca en
suspensi9n cuando las operaciones de perforaci9n son interrumpidas para 7acer
conexiones& Ca espuma estable tiene de siete a oc7o veces la capacidad de
acarreo de recortes del a#ua&
c& Cos recortes retirados de la espuma en la superficie son f"ciles de analizar para
recabar informaci9n acerca de las propiedades de la roca&
+ !luidos s"u#osos en la Perforacin Ba*o Balance
/uando en la perforaci9n ba@o balance se encuentran zonas altamente
productoras de a#ua es posible aFadir a#entes espumantes al fluido de
perforaci9n si es Aue se usa aire #as o lodo de ba@a densidad o bien emplear un
fluido espumado para facilitar su remoci9n& Ca formaci9n de espuma se realiza
mediante la in(ecci9n de un a#ente espumante dentro de la corriente de aire Aue
ba@e suficientemente la tensi9n superficial del a#ua& Cas espumas sin embar#o
tienden a colapsar en corto tiempo debido a Aue la ener#5a superficial del sistema
es reducida por lo Aue el a#ente espumante debe ser cuidadosamente
seleccionado tomando en cuenta las condiciones operativas&
5 Pro"iedades de !lu*o de la s"u#a
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El factor principal Aue afecta el comportamiento de flu@o de una espuma es
su calidad Aue es la relaci9n entre el volumen de #as ( el volumen total de la
espuma a una presi9n ( temperatura espec5ficas& Ca viscosidad de una espuma se
incrementa r"pidamente conforme la calidad de la espuma se incrementa desde
cerca de 2&-* a 2&34 Aue es el l5mite de la estabilidad de la espuma&
Ca capacidad de acarreo de recortes de la espuma depende de la velocidad
anular ( de las propiedades reol9#icas de la espuma& Cas propiedades reol9#icas
de la espuma dependen principalmente de la viscosidad del aire ( del l5Auido ( de
la calidad de la espuma&
51 Pro"iedades reolgicas
Cas propiedades reol9#icas de una espuma pueden ser mu( importantes?
Ca alta viscosidad puede ser parte de la raz9n de Aue una espuma sea
problem"tica una resistencia al flu@o Aue debe ser tratada o una propiedad
deseable para la cual se formula una espuma& Ca descripci9n m"s simple aplica a
un comportamiento neHtoniano en flu@o laminar
- Ti"os de es"u#as
Espuma Estable? Cos sistemas de perforaci9n con espuma estable se producen
por la in(ecci9n de a#ua dentro de la corriente de aire conteniendo de , a )I de
a#ente espumante por volumen a la presi9n de in(ecci9n& Esta concentraci9n de
a#ente espumante con una cuidadosamente controlada tasa de in(ecci9n de
fluido ( #as produce una espuma viscosa Aue tiene una consistencia similar a la
espuma de afeitar&
En los sistemas de perforaci9n con espuma estable las velocidades
anulares contribu(en a la reducci9n de erosi9n del a#u@ero ( al acarreo de #randes
recortes a la superficie& Cas operaciones de perforaci9n con espuma estable son
capaces de remover efectivamente tanto como *22 barriles por 7ora de entrada de
a#ua de formaci9n en el fondo del pozo& Ca in(ecci9n de a#ua dentro de la
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corriente de aire durante la perforaci9n con espuma estable proporciona un
mecanismo para la introducci9n de otros aditivos Au5micos& Pol5meros
estabilizadores de arcillas in7ibidores de corrosi9n ( otros aditivos necesarios
pueden ser empleados dependiendo de los reAuerimientos de cada pozo& Una
adaptaci9n de la perforaci9n con espuma estable fue desarrollada por Est"ndar Gil
/ompan( de /alifornia a mediados de los 12s& Este sistema emplea una unidad
de #eneraci9n de espuma Aue mezcla las fases l5Auida ( #aseosa en la superficie&
Mediante el uso de esta unidad una espuma preformada es introducida dentro de
la sarta de perforaci9n en la superficie& /on sistemas convencionales de espuma
estable las fases l5Auida ( #aseosa no eran completamente mezcladas 7asta Aue
alcanzaban la barrena (a Aue los sistemas de perforaci9n con espuma estable
son sistemas de aire con altas concentraciones de espuma ( a#ua el ries#o de
una potencial explosi9n o incendio en el fondo del pozo est" virtualmente
eliminado& Esta caracter5stica adem"s de la 7abilidad de proporcionar un
transporte excelente de a#ua ( recortes 7acen del sistema de espuma el m"s
vers"til de todos los sistemas de perforaci9n de presi9n reducida& 8in embar#o
debido a las cantidades de a#ente espumante ( otros aditivos necesarios ste
sistema es tambin uno de los mas costosos&
Espuma R5#ida? El sistema de perforaci9n con espuma r5#ida es una variaci9n de
la perforaci9n con espuma estable& Este sistema fue desarrollado en a principios
de los 12s ( #an9 popularidad cuando fue empleado para perforar pozos de 10
pul#adas& El sistema de espuma r5#ida incorpora bentonita ( pol5meros dentro de
la espuma estable para producir una espuma r5#ida con #randes propiedades de
estabilizaci9n del a#u@ero necesarias cuando se perforan pozos de #randes
di"metros& Este sistema desarrollado por la comisi9n de ener#5a at9mica de los
Estados Unidos consisti9 de un fluido premezclado Aue conten5a 31I de a#ua
2&+I de sosa c"ustica +&*I de bentonita ( 2&,4I de #oma #uar& Una
concentraci9n de ,I de a#ente espumante se aFadi9 al fluido antes de su
in(ecci9n a la corriente de aire& El resultado fue una espuma tipo crema de afeitar
con propiedades me@oradas de estabilizaci9n de a#u@ero& Ca bentonita proporciona
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una pared de en@arre ( la #oma #uar me@ora la estabilizaci9n del a#u@ero ( la
remoci9n de recortes& Posteriormente se encontrar5an pol5meros mas efectivos
Aue la #oma #uar ( tambin se remplaz9 la bentonita en al#unas aplicaciones&
$onclusin
Cos fluidos espumosos est"n constituidos por emulsiones estables de lodo
aireadas Jaire o #asK con aditivos estabilizadores del lodo ( a#entes espumosos&
Cos lodos espumosos son fabricados mediante la in(ecci9n de a#ua (
a#entes espumantes dentro de una corriente de aire o #as creando una espuma
estable ( viscosa o mediante la in(ecci9n de una base #el conteniendo un a#ente
espumante& En los fluidos espumosos la capacidad de acarreo depende m"s de
la viscosidad del fluido Aue de la velocidad del fluido&
Cas velocidades de penetraci9n con estos fluidos son bastante #randes& El
fluido se forma con la in(ecci9n de a#ua ( surfactantes espumosos a la corriente
de aire& >ambin se pueden formar espumas estables in(ectando fluidos de
perforaci9n con surfactantes a una corriente de aire&
Cos fluidos espumados cumplen con su papel al ser empleados en zonas
con alta permeabilidad& Cos a#entes #eneradores de espuma reaccionan para
#enerar un #as dentro del fluido de perforaci9n ( para espumar de ese modo el
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fluido& Es por esto Aue son altamente recomendables para las formaciones con
ba@a presi9n&
Para una 9ptima remoci9n de las recortes los retornos de espuma en la
l5nea de descar#a deben ser continuos& Ca acumulaci9n ( descar#a pueden indicar
problemas con la columna de espuma& 8e pueden a#re#ar a la espuma aditivos de
fluido de perforaci9n cuando ocurra al#n problema espec5fico tal como influ@o de
a#ua&
Bi'liograf.a
J)2,* 2)K& luido espumado& Buenas>areas&com&
J)2,*&2)K buenastareas&comensa(osluidoLEspumado1-+4),10&7tml
J)2,, ,2K& Utilizaci9n De Espumas En luidos& Buenas>areas&com
!ntonio 8 J)2,2K Pro(ecto luidos Espumosos&
6ess !& J)22)K Universidad /entral de Venezuela& >raba@o de #rado
luidos espumosos&
Manual de fluidos de perforaci9n Baroid 22)&
NEC8GN R& /& !plicaci9n de fluidos espumosos en la %ndustria Petrolera
6& !m& Gil /7emists 8oc& *3
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http://www.buenastareas.com/ensayos/Fluido-Espumado/68372164.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Fluido-Espumado/68372164.html