universidad tecnolÓgica equinoccial facultad de...

II

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGIENERÍA

CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS

TEMA:

OPTIMIZACIÓN DE LOS LODOS DE PERFORACIÓN MEDIANTE LA

ADQUISICIÓN, ORGANIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN DE POZOS

DIRECCIONALES PARA LA REDUCCIÓN DEL COSTO EFECTIVO DEL CAMPO

PIKORO

Tesis previa la obtención del título de

Tecnólogo de Petróleos

Elaborado por: William Mendoza Medina

Director de Tesis: Ing. Jorge Dueñas

Quito-Ecuador

2010

III

DECLARACIÓN

Del contenido de este trabajo se responsabiliza el autor:

WILLIAM FERNANDO MENDOZA MEDINA

C.I. 1717188278

IV

CERTIFICADO

Certifico por medio de la presente, haber dirigido y supervisado, la tesis

“OPTIMIZACIÓN DE LOS LODOS DE PERFORACION MEDIANTE LA

ADQUISICIÓN, ORGANIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN DE

POZOS DIRECCIONALES PARA LA REDUCCIÓN DEL COSTO EFECTIVO

DEL CAMPO PIKORO” realizada por el señor William Fernando Mendoza Medina

quién ha consultado en las referencias bibliográficas citadas en este documento.

Atentamente,

Ing. Jorge Dueñas

Director de Tesis.

VI

AGRADECIMIENTO

Expreso mis más sinceros agradecimientos al personal docente y administrativo de la

Universidad Tecnológica Equinoccial por la oportunidad brindada para el mejoramiento

tanto académico como profesional.

Durante mi vida universitaria he tenido la enorme suerte y satisfacción de conocer personas

que me han ayudado de una forma u otra en la culminación de esta tesis y a las que estoy

profundamente agradecido, aunque el hecho de exponer una lista de nombres siempre

supone el riesgo de olvidar uno de ellos.

Sin embargo, quiero hacer énfasis al Ing. Jorge Dueñas, quien ha sido un auténtico

privilegio y honor tenerlo como catedrático y tutor de la tesis, que aparte de ser mi director

he logrado tener una verdadera amistad lo que ayudado muy significativamente durante la

elaboración del trabajo, muchas gracias por su valioso aporte.

También cabe destacar el agradecimiento a todos quienes me apoyaron con sus motivantes

palabras de aliento para que se haga realidad cada una de mis aspiraciones.


VII

DEDICATORIA

Este presente trabajo quiero dedicarlo principalmente a Dios, ya que gracias a Él puedo

realizar y obtener cada una de mis metas sin excepción alguna.

Y como no mencionar a mis adorados padres, ya que siempre he contado con su apoyo

incondicional, debido a sus esfuerzos tanto en el hogar como en sus trabajos, me han

podido dar la educación necesaria para ser un hombre de bien, y todos los valores morales

enseñados, me han servido para poder desenvolverme en todo ámbito. Tengo el honor

también de dedicar a mi querida hermana, ya que siempre ha sido un aporte muy valioso

durante toda mi vida.

Mis objetivos alcanzados, siempre serán gracias al sacrificio realizado por mis padres, y

que en cualquier parte que Yo me encuentre los tendré presente en mi corazón.

Además, quiero que tengan presente que siempre estoy orgulloso de ellos, tanto de mis

padres como de mi hermana, debido a que son las personas más valiosas e irreemplazables

en mi vida.


VIII

ÍNDICE GENERAL

Contenido Pág.

Carátula II

Declaración de responsabilidad III

Carta de Director de Tesis IV

Carta de la Empresa V

Agradecimiento VI

Dedicatoria VII

Índice General VIII

Índice de Contenido IX

Índice de Tablas XV

Resumen XVII

Summary XVIII

IX

ÍNDICE DE CONTENIDO

Contenido Pag

CAPÍTULO I

1. Introducción 1

1.1 Planteamiento del Problema 2

1.2 Objetivo General 3

1.3 Objetivos Específicos 3

1.4 Justificación del Estudio 3

1.4.1 Impacto Técnico 3

1.4.2 Impacto Metodológico 4

1.4.3 Impacto Ambiental 4

1.5 Idea a Defender 4

1.6 Variables 4

1.6.1 Independientes 4

1.6.2 Dependientes 4

1.7 Metodología de Estudio 5

1.7.1 Método Inductivo 5

1.7.2 Técnicas de Investigación 5

CAPITULO II

2. LODOS DE PERFORACIÓN 6

2.1 Definición API 7

X

2.2 Función del Lodo de Perforación 7

2.3 Factores afectados por el lodo de perforación 7

2.4 Criterios de Selección de un lodo de perforación 8

2.5 Tipos de lodos de perforación 8

2.5.1 Aire-Gas 8

2.5.2 Aire seco o gas 9

2.5.3 Espuma 9

2.5.4 Lodos aireados 9

2.5.5 Lodos base agua 9

2.5.6 Lodos de arranque 10

2.5.7 Lodos base ácido 10

2.5.8 Lodos polímeros no dispersos con bajo contenido de sólidos 10

2.5.9 Lodos salinos 11

2.5.10 Lodos base aceite 11

2.5.11 Lodos base aceites verdaderos 11

2.5.12 Lodos de emulsión inversa 12

2.6 Química de las arcillas 12

2.6.1 Arcillas de perforación 15

2.6.2 Mecanismos de hidratación de las bentonitas 18

2.6.3 Propiedades físicas 19

2.6.4 Efecto de cloruro de sodio 21

2.6.5 Efecto de cationes polivalentes 22

XI

2.6.6 Efecto del Ph 23

2.7 Sistema de lodos no dispersos de bajo contenido de sólidos 25

2.7.1 Lodos no dispersos con bajo contenido de sólidos 26

2.7.2 Ventajas de lodos polímeros no dispersos

con bajo contenido de sólidos 26

2.7.3 Desventajas 27

2.7.4 Aditivos 28

2.7.5 Otros sistemas de lodos no dispersos 32

2.7.6 Lodos polímeros no dispersos pesados 33

2.7.7 Formulación de lodos no dispersos no pesados 33

2.7.8 Incremento de peso de un sistema existente 33

2.8 Estabilización de Lutitas 34

2.8.1 Causas de los problemas de lutitas 35

2.8.2 Pruebas para la clasificación de la conducta de lutitas 36

2.8.3 Diagnóstico de un problema de lutita 38

2.8.4 Diagnóstico de problemas 41

2.8.5 Difracción de Rayos X y Prueba de Azul de Metileno 43

2.8.6 Pruebas de campo 49

CAPITULO III

3. PLANIFICACIÓN DE PROGRAMAS DE LODOS OPTIMIZADOS 50

3.1 Consideraciones en la optimización del programa del lodo 50

3.1.1 Revisión de los reportes de lodos 50

XII

3.1.2 Chequeo del equipo de control de sólidos usados y

su efectividad 51

3.1.3 Chequeo el sistema de circulación 52

3.1.4 Chequeo de los detalles del lodo 52

3.1.5 Propiedades de lodos usados 52

3.1.6 Identificar problemas 52

3.1.7 Elaboración de planes 53

3.1.8 Aplicación de la información 54

3.1.9 Efecto del lodo en la sarta de perforación 54

3.1.10 Efecto de sólidos totales 55

3.1.11 Efecto de sólidos coloidales y dispersión 56

3.1.12 Efecto de la presión diferencial 57

3.1.13 Efecto de la viscosidad de circulación 59

3.2. Resumen de los acontecimientos más importantes

en los diferentes intervalos del Pozo H 60

3.2.1 Primer intervalo de 16” - 13 3/8”

Desde superficie hasta 5990´ 60

3.2.2 Segundo intervalo de 12 1/4” - 9 5/8”

Desde 5894´ hasta 11183´ MD 62

3.2.3 Tercer intervalo de 8 1/2” - 7”

Desde 9437´ hasta 11849´ MD 73

3.2.4 Cuarto intervalo de 6 1/8” - 5”

XIII

Desde 11815´ MD hasta 12580´ MD 79

3.3 Perforación del Pozo H 83

3.4. Análisis de las propiedades del lodo de perforación 89

3.4.1 Sección Superficial 89

3.4.2 Sección Intermedia 90

3.4.3 Sección de Producción 92

3.5 Resumen de los acontecimientos más importantes

en los diferentes intervalos del Pozo S 94

3.5.1 Primer intervalo de 16” - 13 3/8”

Desde superficie hasta 5897´ MD 94

3.5.2 Segundo intervalo de 12 1/4” - 9 5/8”


3.5.3 Tercer intervalo de 8 1/2” - 7”


3.6 Perforación Pozo S 104

3.7 Análisis de las propiedades de lodo de perforación 110




3.8 Programa de Optimización del Lodo de Perforación 114



XIV


CAPÍTULO IV

4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 118

4.1 Conclusiones 118

4.2 Recomendaciones 122

Bibliografía 125

Glosario 126

Anexos 132

XV

ÍNDICE DE TABLAS

TABLAS Pág.

Tabla 1. Productos químicos y materiales para la formulación y mantenimiento

de lodos no dispersos con bajo contenido de sólidos 29

Tabla 2. Efecto de polímeros extendedores sobre suspensiones de Bentonita 31

Tabla 3 Estudio de un problema existente de lutitas 40

Tabla 4 Problemas de lutitas. 42

Tabla 5 Análisis de la difracción de rayos x de cuatro lutitas y una

bentonita Wyoming 43

Tabla 6 Procedimiento para determinar la formación de MBT 44

Tabla 7 Análisis de sólidos de baja densidad antes y después de perforar

900’ de Lutita D 48

Tabla 8 Parámetros principales del primer intervalo del pozo H 61

Tabla 9 Parámetros principales del segundo intervalo del pozo H 63

Tabla 10 Parámetros principales del tercer intervalo del pozo H 74

Tabla 11 Parámetros principales del cuarto intervalo del pozo H 80

Tabla 12 Propiedades del fluido de perforación del Pozo H 83

Tabla 13 Gráficas de las propiedades del fluido de perforación 85

Tabla 13.a Peso del Lodos 85

Tabla 13.b. Porcentaje de sólidos 85

Tabla 13.c MBT 86

Tabla 13.d Viscosidad Plástica (PV) 86

XVI

Tabla 13.e Punto Cedente (YP) 87

Tabla 13.f Esfuerzo de Gel (10s/10min) 87

Tabla 13.g Filtrado de lodo API 88

Tabla 14 Parámetros principales del primer intervalo del pozo S 95

Tabla 15 Parámetros principales del segundo intervalo del pozo S 97

Tabla 16 Parámetros principales del tercer intervalo del pozo S 100

Tabla 17 Propiedades del fluido de perforación del pozo S 104

Tabla 18 Gráficas de las propiedades del fluido de perforación 106

Tabla 18.a Peso del lodo 106

Tabla 18.b Porcentaje de sólidos 106

Tabla 18.c MBT 107

Tabla 18.d Viscosidad Plástica (PV) 107

Tabla 18.e Punto Cedente (YP) 108

Tabla 18.f Esfuerzos de gel (10s/10min) 108

Tabla 18.g Filtrado de lodo API 109

XVII

RESUMEN

El presente trabajo de investigación “ OPTIMIZACIÓN DE LOS LODOS DE

PERFORACIÓN MEDIANTE LA ADQUISICIÓN, ORGANIZACIÓN Y ANÁLISIS

DE LA INFORMACIÓN DE POZOS DIRECCIONALES PARA LA REDUCCIÓN

DEL COSTO EFECTIVO DEL CAMPO PIKORO ” está principalmente enfocado a

destacar que el fluido de perforación constituye la parte medular de una operación de

perforación rotatoria. Independientemente del tipo de fluido o lodo de perforación que se

use, éste debe cumplir con todas las funciones requeridas para el desarrollo de una

operación eficiente y a un costo operativo efectivo.

Esta investigación toma muy en cuenta los criterios fundamentales del programa de

perforación optimizado haciendo como referencia a dos pozos de control. En base a los

criterios se organiza la información disponible y se realizan los análisis correspondientes

para establecer posibles problemas presentados en la perforación de los pozos de control

del Campo hipotético Pikoro, así como las operaciones aplicadas con gran acierto y de esta

manera formular la mejor propuesta posible.

La optimización de los fluidos de perforación se ha venido aplicando por compañías

operadoras de campos petroleros en conjunto con las compañías de servicios con resultados

positivos tanto desde el punto de vista operativo como económico.

XVIII

SUMMARY

In the present investigation called OPTIMIZATION OF DRILLING MUDS THROUGH

ACQUISITION, ORGANIZATION AND ANALYSIS OF DIRECTIONAL

INFORMATION OF WELLS FOR THE REDUCTION OF COST EFFECTIVE FIELD

PIKORO is mainly focused to highlight that the drilling fluid is the core of a rotary drilling

operation. Whatever type of drilling fluid or mud is used, it must comply with all the

functions required for the development of an efficient operation and cost effective

operating.

This investigation must be very intoaccount the basic criteria of the drill program optimized

by reference two monitoring wells. Criteria based on the available information is organized

and carried out related analysis to determine possible problems presented in the drilling of

monitoring wells Field Pikoro, and the transactions implemented with great success and so

make the best deal.

The optimization of drilling fluids has been implemented by companies that operate oil

fields in conjunction with mud service companies with positive results from both

operationally and financially.

CAPÍTULO I

1

CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN

El fluido de perforación constituye la parte medular de una operación de perforación

rotatoria. Independientemente del tipo de fluido o lodo de perforación que se use, éste debe

cumplir con todas las funciones requeridas para el desarrollo de una operación eficiente y a

un costo operativo efectivo.

Este trabajo presenta en su Capítulo I un bosquejo general, los objetivos y la problemática

relacionada con los fluidos de perforación en la construcción de pozos productores de

petróleo. Además, la metodología usada para el desarrollo del trabajo.

El Capítulo II presenta la definición, funciones que debe cumplir durante la perforación,

tipos de lodos disponibles, criterios de selección de tales fluidos y las pruebas de campo a

ser realizadas. El Capítulo III presenta los criterios fundamentales para preparar un

programa de perforación optimizado tomando como referencia dos pozos de control. En

base a los criterios anteriores se organiza la información disponible y se realizan los análisis

correspondientes para establecer posibles problemas presentados en la perforación de los

pozos de control del Campo Pikoro, así como las operaciones aplicadas con gran acierto y

de esta manera formular la mejor propuesta posible. Finalmente, se establecen las

conclusiones y recomendaciones en base al trabajo realizado pero sobre basado en el

capítulo anterior.

2

La optimización de los fluidos de perforación se ha venido aplicando por compañías

operadoras de campos petroleros en conjunto con las compañías de servicios con resultados

positivos tanto desde el punto de vista operativo como económico.

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En las operaciones de perforación en Ecuador y en otras áreas del mundo todavía no han

sido superados completamente muchos problemas operacionales, y algunas prácticas de

perforación no son las apropiadas. Además, en lo referente al costo efectivo se podría

conseguir una reducción importante. Entre los problemas más relevantes que se pretende

mejorar se tienen:

Superar la inestabilidad del borde del pozo debido a que se observa en las zarandas gran

cantidad de materiales derrumbados por la falta de presión hidrostática del lodo e

incompatibilidades de los químicos y aditivos.

En el caso de huecos apretados durante los viajes de tubería se presentan sobretensiones por

el uso de sistema de lodos de perforación inadecuados para el tipo de arcillas a ser

perforadas.

Reducir el daño de formación a causa por reducción de permeabilidad de la misma debido

al uso inadecuado de materiales pesantes en el lodo y la falta de tratamientos de

estimulación después de terminar la perforación.

3

1.2 OBJETIVO GENERAL

Plantear un programa de lodos de perforación optimizado mediante la adquisición,

organización y análisis de la información de pozos direccionales para la reducción del costo

efectivo del Campo Pikoro.

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Adquirir y organizar la información de los lodos de perforación del Campo Pikoro

de pozos direccionales, con el propósito de analizar dicha información.

Determinar los factores más relevantes e influenciables en la generación de

problemas operativos durante la perforación.

Proponer un programa de lodos de perforación optimizado con la finalidad de

mejorar las condiciones operativas y reducir costos efectivos.

1.4 JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO

1.4.1 IMPACTO TÉCNICO

Es posible mejorar las condiciones operativas de los próximos pozos a ser perforados en el

campo Pikoro mediante la aplicación del concepto de optimización de los lodos de

perforación.

4

14.2 IMPACTO METODOLÓGICO

La optimización de los lodos de perforación son procedimientos aplicados en diversos

campos petroleros con resultados positivos. Esto implica la adquisición de información, su

procesamiento y organización, y el análisis que permitirá realizar la propuesta mediante un

programa de fluidos.

1.4.3 IMPACTO AMBIENTAL

La implementación de programas de contingencias en caso de una severa pérdida de control

del pozo evitarían posibles daños o impactos al medio ambiente debido a los grandes

volúmenes de fluidos que podrían ser evacuados.

1.5 IDEA A DEFENDER

Plantear un programa de lodos de perforación optimizado mediante la adquisición,

organización y análisis de la información de pozos direccionales para la reducción del costo

efectivo del Campo Pikoro.

1.6 VARIABLES

1.6.1 INDEPENDIENTE

Problemas operativos en la perforación.

1.6.2 DEPENDIENTE

Implementación de un programa de lodos de perforación optimizado.

5

1.7 METODOLOGÍA DEL ESTUDIO

1.7.1 Método Científico e Inductivo

Puesto que mediante la adquisición, organización, análisis de la información de pozos

direccionales se llegará a plantear un programa optimizado del fluido de perforación.

Es posible mejorar las condiciones operativas de los próximos pozos a ser perforados en el

Campo Pikoro mediante la aplicación del concepto de optimización de los lodos de

perforación.

1.7.2 Técnicas de Investigación

Literatura técnica: Base del soporte técnico son libros y revistas sobre fluidos de

perforación que presentan experiencias operativas tanto en Ecuador como en la región

principalmente.

Internet: Es una herramienta muy importante, la cual será fuente de consulta continua para

la obtención de información técnica acerca de fluidos de perforación en general.

CAPÍTULO II

6

CAPÍTULO II

2. LODOS DE PERFORACIÓN

El lodo es la principal variable de perforación sujeta a procesos de optimización. La

optimización es el proceso lógico de analizar los efectos e interacciones de las variables de

perforación a través de modelos matemáticos para alcanzar la máxima eficiencia de la

perforación. La optimización de los fluidos de perforación se ha venido aplicando por

compañías operadoras de campos petroleros en conjunto con las compañías de servicios de

lodos con resultados positivos tanto desde el punto de vista operativo como económico.

El concepto de optimización es basado en las siguientes guías y asunciones:

1) Todas las variables están interrelacionadas; los cambios en una variable afectan a

todas las otras.

2) El tipo, cantidad y tamaño coloidal de los sólidos de arcilla son los factores de los

cuales los otros factores dependen.

3) Para la efectiva optimización, el análisis de las variables debería aproximarse al

siguiente orden :

a) Sólidos del lodo y tipo.

b) Propiedades de flujo del lodo para la limpieza y estabilización del pozo.

c) Hidráulica (limpieza de la broca, limpieza del hueco, estabilidad).

d) Tipo de broca.

e) Relación Peso sobre la broca-Rotaria para la broca seleccionada.

7

4) Aplicación consistente de las técnicas de optimización durante las operaciones de

perforación.

2.1 Definición API

Es un fluido de circulación usado en perforación rotatoria para cumplir las funciones

requeridas en una operación de perforación.

Fluidos Newtonianos, algunas veces llamados fluidos verdaderos o fluidos viscosos

(agua, glicerina, y aceite). Algunos fluidos de perforación se ajustan al comportamiento

plásticos de Bingham o Pseudoplásticos.

2.2 Funciones del lodo de perforación

1. Enfriar y lubricar la broca.

2. Limpiar o remover los ripios desde el fondo del pozo.

3. Transportar los ripios a superficie.

4. Estabilizar el borde del pozo.

5. Permitir una adecuada evaluación de formación.

2.3 Factores afectados por el lodo de perforación

Rata de perforación.

Limpieza de la broca y del hueco.

Estabilidad del pozo.

8

Programa de casing.

Evaluación de formación.

Costos de perforación y completación.

Selección del taladro.

2.4 Criterios de selección de un lodo de perforación

Tipo de pozo: Exploratorio, desarrollo.

Tipo de formación: Lutitas derrumbables, anhidritas, salinos.

Altas temperaturas.

Pérdidas de circulación.

Agua usada en el lodo: Composición, disponibilidad.

Naturaleza de las formaciones productivas.

Programa de casing.

Disponibilidad de productos.

2.5 Tipos de lodos de perforación

2.5.1 Aire – Gas

Usando un fluido de aire, gas natural, gas inerte, o mezclas con agua se tiene una ventaja en

áreas de rocas duras donde hay poco chance de encontrar grandes cantidades de agua.

9

2.5.2 Aire seco o gas

Proporciona ratas de perforación más rápidas que cualquier fluido de perforación conocido.

Los cortes son reducidos a polvo cuando alcanzan la superficie. El transporte de las

partículas de roca es dependiente de la velocidad anular. La perforación con aire o gas es

restringida por inestabilidades del borde de pozo, formaciones productoras de agua,

presiones de formación alta, y factores económicos.

2.5.3 Espuma

Inyección de agua y agentes espumantes en una corriente de aire o gas, crean una espuma

estable y viscosa. La capacidad de acarreo de ripios de la espuma viscosa es más

dependiente de las propiedades de viscosidad que la velocidad anular.

2.5.4 Lodos aireados

Son formados por la inyección de aire o gas en un lodo base gel. El propósito de esto es

reducir la cabeza hidrostática para prevenir pérdidas de circulación en zonas de baja presión

e incrementar la rata de penetración.

2.5.5 Lodos base agua

La bentonita es usada para tratar lodos de agua fresca para satisfacer las necesidades

reológicas del lodo, así como para controlar las pérdidas de fluido; obtiene su mejor

desempeño en lodos que contengan menos de 10,000 ppm (partes por millón) de cloruro de

sodio, al afectar grandemente sus propiedades. Los fosfatos (siendo el pirofosfato ácido de

10

sodio (SAPP) el más usado) son químicos inorgánicos usados para dispersar estos lodos

cuyas viscosidades aumentan mediante la contaminación con cemento o con sólidos

perforados, sin embargo, no reducen la pérdida de fluido y no son estables a temperaturas

superiores a los 150°F.

Rara vez un lodo formado a partir de solo bentonita es usado, gracias a su facilidad a ser

contaminado.

2.5.6 Lodos de arranque

Usados para perforar el hueco conductor. Generalmente consisten de lechadas viscosas de

bentonita o atapulgita para proveer suficiente capacidad de acarreo para limpiar huecos de

gran diámetro. Estos lodos son desechados después de limpiar el hueco conductor debido a

su contaminación con cemento.

2.5.7 Lodos base calcio

Son aplicables para perforar zonas de anhidritas, lutitas derrumbables y de flujo de agua.

Estos lodos difieren de los otros lodos base agua en que las arcillas base-sodio son

convertidas a arcillas base-calcio añadiendo cal o yeso.

2.5.8 Lodos polímeros no dispersos de bajo contenido de sólidos

Son formulados con agua, bentonita y polímeros. El contenido de sólidos de arcillas es

reducido usando polímeros extendedores de la bentonita para minimizar su uso, y con

11

polímeros floculantes y cobertores de cortes para que puedan ser removidos

mecánicamente. De esta manera producen ratas de perforación más rápidas. Estos sistemas

son muy estables a la temperatura (400˚F) y tienen excelentes propiedades de

adelgazamiento al corte y evitan pérdidas de filtrado (sport-loss). Sin embargo, no toleran

contaminación de sal en excesos de 10,000 ppm o sobre 100 ppm de calcio.

2.5.9 Lodos salinos

El rango de salinidad va de 10,000 hasta la saturación (315,000 ppm a 65˚F). La base para

lodos salinos convencionales puede ser bentonita prehidratada o atapulgita. Almidones o

carboximetil celulosa (CMC) son usados para control de pérdida de fluido. Varias

formulaciones de estos lodos son usados para perforar sal, anhidrita, yeso, y secciones de

lutitas problemáticas.

2.5.10 Lodos base aceite

Lodos de aceite; que contienen menos del 5% en agua y contiene mezclas de álcalis, ácidos

orgánicos, agentes estabilizantes, asfaltos oxidados y diesel de alto punto de llama o aceites

minerales no tóxicos. Uno de sus principales usos es eliminar el riesgo de contaminación de

las zonas productoras. Los contaminantes como la sal o la anhidrita no pueden afectarlos y

tiene gran aplicación en profundidad y altas temperaturas, también son especiales para las

operaciones de corazonamiento.

12

2.5.11 Lodos base aceites verdaderos

Contienen menos de 5% de agua y son mezclas de asfaltos oxidados, ácidos orgánicos,

álcali, agentes estabilizantes, y diesel de alto punto de inflamación o aceites minerales no

tóxicos especiales. Uno de los usos primarios de estos sistemas es evitar la contaminación

de la zona de pago. Estos lodos han sido usados eficientemente en la perforación de zonas

de lutitas problemáticas. Son inertes a la contaminación de anhidrita, sal, y gran aplicación

en pozos de alta temperatura.

2.5.12 Lodos de emulsión inversa

Contienen hasta 50 % agua que está contenida dentro de una película de aceite continua.

Varios aditivos son usados para estabilizar la emulsión después que ha sido formada. Estos

sistemas tienen las mismas características que los lodos base aceite verdaderos debido a que

el aceite es la fase continua, estables a la temperatura e inerte a los contaminantes comunes.

Tanto estos sistemas como los lodos base aceite verdaderos requieren medidas de seguridad

para la protección ambiental.

2.6 Química de las arcillas1

La capacidad de los fluidos de perforación para cumplir funciones importantes depende de

la naturaleza de los materiales utilizados en su elaboración. La química de los fluidos de

perforación coloidal que se denominan "lodos", cambian constantemente debido a que la

1 LUMMUS, James, J.J. Azar, “DRILLING FLUIDS OPTIMIZATION”, 1986, Pag.94

13

proporción de sólidos perforado en la superficie es siempre variable. Los tratamientos son

de proporciones indefinidas, porque los productos químicos utilizados en parte podrían ser

filtrados, diluidos, o alterados por el calor y la presión. La complicada química de los

fluidos de perforación hace necesario utilizar todos los conocimientos técnicos posibles,

incluyendo una comprensión básica de la química de las arcillas, para estudiar y predecir el

comportamiento de estos líquidos.

El término "coloidal" se deriva de la palabra griega Kolle que significa "cola". Los coloides

incluyen una amplia variedad de materiales que pueden permanecer suspendidas en algún

otro medio, debido a los tamaños de partículas muy pequeñas y las fuerzas de superficie.

Las partículas coloidales son más pequeñas que un micrón, que es una millonésima de un

metro. Algunos coloides pueden ser tan pequeños como 0,001 micras. Casi la mayoría de

los coloides tienen una longitud de 0,5 micras, que no pueden distinguirse en un

microscopio óptico. A pesar de que los coloides son muy pequeños, son muchas veces más

grandes que las moléculas disueltas, como el azúcar.

Coloidales que absorben grandes cantidades de un líquido y se expanden o hinchan son

llamados emulsoides. Si el líquido es agua, son hidrofílicos. Adsorción de ningún líquido se

denominan solvatación, adsorción de agua es hidratación. Coloides que no absorben mucho

líquido, pero permanecen en suspensión debido a la superficie de las cargas eléctricas se

denominan suspensoide. Si el líquido es agua, son hidrófobos.

14

Una suspensión coloidal es estable si las partículas permanecen suspendidas por largos

períodos de tiempo. Si la combinación desequilibrada de las cargas eléctricas y de agua

absorbida es superior a la atracción de las partículas entre sí, los coloides tienden a

repelerse mutuamente y, ayudado por un impacto molecular del líquido, permanecen en

suspensión. Si la carga eléctrica desequilibrada no produce un efecto de repulsión de

partículas y si la hidratación no es completa, las partículas tienden a adherirse y

progresivamente pueden reunirse y estabilizarse. Si esto ocurre de forma natural o es

provocado por las sustancias químicas que fácilmente alteran el entorno eléctrico, la

suspensión coloidal es inestable.

Como se mencionó anteriormente, dos factores principales que afectan a la estabilidad de

suspensiones coloidales son el grado de absorción de líquidos y de las cargas eléctricas

asociadas a las partículas. Arcilla bentonitica, el coloide de interés más importante en la

química del lodo se compone de planos, las partículas tipo placa con dos superficies

diferentes. La cara o superficie plana está cargado negativamente, y la superficie del borde

está cargado positivamente. Arcillas bentoniticas también tienen cationes que rodean la

molécula de arcilla.

La combinación de estos cationes con carga positiva y las cargas negativas y positivas

asociadas con la estructura de arcilla forman el campo eléctrico alrededor de las partículas

de arcilla, lo que determina la forma en que interactúan.

15

La Bentonita tiene la superficie más plana y por lo tanto poseen más cargas negativas,

entonces, el campo eléctrico que rodea las moléculas de arcilla es predominantemente

negativa.

La introducción de materiales ionizables cambia el campo eléctrico o de los cationes que

rodean las moléculas de arcilla afectan la estabilidad de la suspensión coloidal en diversos

grados. En algunos casos, los efectos perturbadores en las fuerzas eléctricas no pueden

evitarse. En otras situaciones, el conocimiento de las leyes básicas de la química de la

arcilla es útil para mantener la estabilidad coloidal mediante la modificación de electricidad

y las fuerzas de hidratación.

2.6.1 Arcillas de perforación

El fluido de perforación consta de una fase líquida y una fase sólida, por lo general de agua

y arcillas hidratables. Barita es a veces añadida para aumentar el peso del fluido. Existen

dos tipos de arcillas de bentonita, principalmente el mineral montmorillonita de la arcilla y

todas las otras arcillas hidratables, consistente en el grupo de kaolín y las micas hídricas.

La bentonita de Wyoming (arcilla montmorillonítica) es tomada como base debido a su

capacidad de intercambio catiónico y es de 80 lb/100 lb de arcilla.

La Ilita tiene una estructura similar a la montmorilonita pero no muestra hinchamiento

entre las capas cuando está en contacto con agua. Esta característica de no hinchamiento es

16

atribuible al catión potasio en la unidad de capas de la estructura. Este catión interno no

puede ser intercambiado por otros cationes; sólo el potasio de la superficie externa forma

parte de la base de intercambio. Consecuentemente, la capacidad de intercambio catiónico

de la ilita (MBT) va de 10 a 40 lb/ 100 lb de arcilla.

La estructura del arreglo de los cristales de las arcillas kaoliníticas consiste de dos capas de

redes sucesivas de sílice y aluminio. Estos arreglos están adheridos apretadamente. La

distribución de cargas dentro de la estructura es balanceada y la base de intercambio es

completamente baja entre 3 y 15 lb/ 100 lb de arcillas kaoliníticas.

La kaolinita estructura reticular de cristal está compuesto de dos capas sucesivas de sílice y

de aluminio. La distribución de carga dentro de la estructura de la red es equilibrado y la

capacidad de intercambio de base es bastante bajo, que van desde 3 hasta 15 libras arcillas

kaoliniticas.

Estas arcillas se convierten en componentes de los fluidos de perforación de dos maneras,

las que se añaden en la superficie y los obtenidos de la perforación de formaciones.

Diversas arcillas bentonita Wyoming, en su mayoría se agregan al agua dulce para obtener

la viscosidad deseable y las propiedades de pérdida de fluido. Las arcillas que se obtienen

de las formaciones de perforación pueden ser mezclas de bentonita, caolinita e illita. Estas

arcillas son generalmente inferiores a los comerciales de bentonita en el lodo y puede

17

afectar negativamente a la tasa de penetración. Por lo tanto, se hacen esfuerzos para

desprenderse de ellos o para minimizar sus efectos.

Todas las arcillas son minerales residuales, resultado del largo tiempo de erosión de las

rocas feldespato y otras que no contienen feldespato, pero convertido en plástico en la

hidratación. La temperatura, el estado del clima y la presencia de minerales reactivos son

esenciales para el mineral de la arcilla específico formado por el proceso de meteorización.

El análisis químico de las arcillas muestran que son esencialmente compuestas de sílice,

alúmina y agua, los cuales están asociados con diferentes cantidades de hierro, álcalis y

alcalinas, metales de las tierras. El mineral de la arcilla compuesta principalmente de

montmorillonita tiene características inusuales que la distingue de otras arcillas y lo hace

adecuado para la formulación de los fluidos de perforación deseable. Estructuralmente

montmorillonita es una capa de arcilla de tres capas, las dos capas externas son de silicato

de alúmina y una capa interna, muestran la composición estructural y cómo las capas se

agrupan en un plato similar a la configuración de una carta de las barajas. En estas cifras

también muestran un efecto de hidratación que se obtiene cuando el catión es asociado con

sodio o calcio.

Durante años la montmorillonita fue pensada para tener la misma fórmula química que la

pirofilita. Sin embargo, los análisis químicos mostraron de manera consistente que el

magnesio o cationes de calcio se asocia con la molécula de la montmorillonita. Se concluye

18

que la química que se diferencia entre pirofilita y montmorillonita fue la presencia de

magnesio en el mineral, y que esta última presenta cationes que proveen cualidades únicas

de montmorillonita como material para la fabricación del lodo.

2.6.2 Mecanismo de hidratación de las Bentonitas

Cuando las hojas tipo placa de la montmorillonita están expuestas al agua, las moléculas de

agua son absorbidas en la superficie de las capas de sílice. La cantidad de agua absorbida y,

en efecto, el grado de expansión, expresada en unidades angstrom (A) está relacionado con

la distancia de separación de los cationes de la superficie de arcilla.

Las dos fuerzas activas que participen en la preparación de una suspensión de coloides

bentoniticos son eléctricas y mecánicas. Las fuerzas eléctricas son una combinación de

carga negativa y las dos cargas positivas y negativas resultantes de los enlaces químicos

rotos en los bordes y las esquinas. Las cargas negativas son predominantes en el proceso de

hidratación. Rechazando fuerzas creadas por cargas similares tienden a forzar como agua

las partículas separadas, permitiendo que más agua penetre entre las capas hasta alcanzar un

valor de equilibrio en relación a la distancia de la base de cationes intercambiables de la

superficie plana. La existencia de la bentonita se ha demostrado básicamente como una

partícula con carga negativa con las mediciones de transmisión actual o potencial zeta.

Estas mediciones muestran que la bentonita tiene un potencial zeta negativo de 55 a 96 mv.

La medida de la carga depende de la concentración y la eficacia de la hidratación de la

suspensión.

19

2.6.3 Propiedades Físicas

Las propiedades de viscosidad de las suspensiones de bentonita son atribuibles a la

hidratación, que elimina el agua libre de la suspensión de las fuerzas eléctricas,

predominantemente negativos, que causan que las partículas se repelen entre sí y mecánicos

de suspensión. Con este fondo en la hidratación, mecanismos eléctricos y mecánicos que

actúan para producir la suspensión de bentonita viscosa, la siguiente fase en el desarrollo de

una comprensión de la química básica de arcilla es relacionar estos mecanismos para medir

las propiedades del lodo API.

Lechadas de bentonita puede ser tratada como fluidos de plástico de Bingham y las

propiedades reológicas definen mediante la viscosidad plástica y punto de rendimiento

como parámetros. A principios la viscosidad plástica fue definida como "una medida de la

resistencia interna al flujo de líquido resultante de la interacción de los sólidos presentes en

un fluido de perforación". Esto implica que la viscosidad plástica es una medida de la

fricción resultante de que las partículas rocen unos contra otros, sin embargo, el campo

eléctrico y el grado de hidratación también influyen en la resistencia al flujo de líquidos. El

grado de la red de fuerzas de repulsión sobre las partículas de bentonita cargadas

negativamente y la cantidad de agua asociadas a estas partículas producen estructuras en

forma aleatoria y un efecto de arrastre o resistencia al flujo. Por lo tanto, la viscosidad

plástica depende del grado de ionización y la hidratación, así como la fricción de las

partículas.

20

Valor de rendimiento o límite de elasticidad se define como "Una medida de la resistencia

interna de un líquido a fluir." Cuando las suspensiones de bentonita son mecánicamente

cortadas, los bordes y los lados de la estructura de lodo se rompen.

Aunque la atmósfera iónica que rodea las partículas individuales de arcilla sería negativa,

ejerciendo una fuerza de repulsión, la existencia de cargas positivas y negativas en los

bordes rotos tiende a causar la reorientación de las partículas formando configuraciones de

estructura al azar. La cantidad de valor de rendimiento (resistencia al flujo inicial) depende

de la combinación de las fuerzas de atracción y repulsión, el cual tiende a sostener y

orientar a las partículas de arcilla en individuales.

La fuerza de gel es una medición de fuerzas de atracción eléctrica dentro de una suspensión

coloidal en condiciones estáticas. Se determina después de 10 segundos y 10 minutos de

tiempo de reposo. Cuando una bentonita hidratada se encuentra en un estado de reposo se

produce una reordenación de las partículas. Las cargas positivas y negativas en los bordes

rotos de la estructura de arcilla ejercen una fuerza de repulsión o de atracción adicional.

Dependiendo de dónde se produce la ruptura, los bordes de las partículas de arcilla pueden

atraer o repeler entre sí, provocando una reorientación de las partículas de modo que se

alcanza el equilibrio y la estructura del gel es alcanzada. El tiempo y la temperatura,

ayudado por el movimiento Browniano, influencia la orientación de las partículas en sus

posiciones de equilibrio.

21

Las propiedades de la pérdida de líquido de las suspensiones de bentonita son influenciadas

por el tamaño de la distribución de partículas, la forma de las partículas y la

compresibilidad del filtro. Lechadas de bentonita natural sin tratar contienen

aproximadamente un 13% de partículas de tamaño inferior a 1 micra. Dependiendo del

grado de disociación, el restante 87% puede variar hasta 40 micras. Como se expuso

anteriormente partículas de bentonita son planas y delgadas con una superficie

extremadamente alta a las relaciones de diámetro. Estas partículas asumen posiciones al

azar con relación a otros, algunos cara a cara, otros de borde a borde o el borde de la cara.

Estas partículas dispuestas al azar de diferentes tamaños crean un escalonamiento, efecto

que se produce a medida que se filtran en los medios porosos y la diferencia de presión

comprime las partículas planas, formando un sello eficaz. La adición de materiales que

afectan la distribución de tamaño de partícula, la orientación de las partículas o de la

atmósfera iónica alterará la pérdida de líquidos de una manera favorable o desfavorable.

Coloides muy activos, como carboximetilcelulosa de sodio llenan los espacios vacíos

pequeños en el filtro, y una sal se forma más rápidamente.

2.6.4 Efecto de Cloruro de Sodio

Con la ionización adicional de cloruro de sodio, el efecto se magnifica. Las partículas de

arcilla de tipo placa asumen una orientación de cara a cara, las fuerzas de repulsión son

neutralizados y el agua asociada con las partículas que ahora son aguas libres. El resultado

es una baja viscosidad y una mayor pérdida de líquidos. Inicialmente, el aumento de

22

tamaño del lodo líquido en la viscosidad es debido al efecto arrastre causado por la

floculación de las partículas de arcilla.

2.6.5 Efecto de cationes polivalentes

El efecto de los cationes polivalentes (Ca + +, Mg + +) en los lodos de bentonita es mucho

más pronunciado que el catión sodio monovalentes. La fig. 1 muestra la floculación que

ocurrió cuando la bentonita fue contaminada con ion divalente de calcio. A y D son dos

pequeños grupos de bentonita. Grupo D ha sido expuesto al agua pero no está totalmente

hidratado porque las hojas son de arcilla están en una configuración de cara a cara. En

contraste, las partículas de bentonita en A han sido completamente hidratadas. Cuando el

calcio se añade a esta suspensión hidratada, que desplaza el catión sodio y asume una

posición más cercana a la superficie plana. El efecto es una reducción de la fuerza de

repulsión negativa y una tendencia a que se reúnan las hojas y formen grupos de partículas

floculadas como se muestra en B. Como se avanza y la atmósfera iónica de las partículas se

hace menos negativa, las plaquetas de arcilla se orientan a la cara para hacer frente a las

posiciones como se muestra en C.

Las curvas ilustran los efectos de las diferentes etapas de floculación y agregación a la

pérdida de líquidos y las propiedades de resistencia del gel.

23

Fig.1 Efecto de la bentonita sobre el sodio o calcio

Elaborado por: William Mendoza

Fuente: J.Lummus, Drilling Fluid Optimization

2.6.6 Efecto del Ph

La viscosidad inicia con una tendencia al alza cerca de 9 ph y sigue aumentando

rápidamente a 11,5 pH. Mantenimiento los valores de pH en el rango de 8 a 9 deberían dar

lugar a una viscosidad mínima. Manteniendo el pH por encima de este rango se produce un

aumento de viscosidad, creando problemas de mantenimiento del lodo y aumentando los

costos. Cuando el hidróxido de sodio (NaOH) se añade a una suspensión de bentonita, el

ión hidroxilo (OH) es absorbida en la superficie plana, lo que aumenta las fuerzas negativas

24

repulsiva y acelera el movimiento de las moléculas de agua entre las plaquetas de arcilla. El

resultado es que la bentonita se hidrata y dispersa más rápido. De hecho, esta técnica

hidratación rápida es necesaria para la limpieza del pozo.

En una situación de perforación en formaciones que contienen mezclas de arcillas

hidratables, la excesiva concentración de los iones de hidróxido resultando de mantener los

valores de pH elevados causa la hidratación y los consiguientes problemas en el pozo. El

ion sodio contribuye también a convertir menos arcillas de calcio hidratable a la forma de

sodio más dispersión.

El complejo de fosfatos, ligninas y lignosulfonatos son dispersantes o disolventes. Estos

productos químicos suministran iones negativos, que emigran iones positivos creados por

valencias de enlace roto. Cationes como el hierro, cromo y aluminio asociados con

dispersantes químicos, tienden a neutralizar algunas cargas negativas en la superficie plana.

Pero debido a que las partículas permanecen en un estado de dispersión, es evidente que las

fuerzas negativas son predominantes. Las mediciones Zeta de potencial de los lodos de

tratamiento químico en diversos grados de dispersión confirman que las fuerzas repulsivas

son predominantes.

Cuando un dispersante se añade a una suspensión que contienen arcillas hidratables,

aumenta la viscosidad plástica y el rendimiento de valor, y la fuerza de gel disminuye. Esto

25

es coherente con la explicación de las cargas que se producen en el medio iónico cuando la

dispersión de productos químicos se utiliza.

El aumento de la viscosidad plástica es el resultado de neutralizar las fuerzas que tienden a

mantener las partículas en malla como las estructuras. El efecto neto es la creación de más

partículas. El valor de rendimiento y las propiedades de resistencia de gel de las

suspensiones de arcilla están relacionados con el desarrollo estructural. Debido a que

dispersantes químicos neutralizar a las fuerzas atractivas que contribuyen a la integridad

estructural, se reducen estas propiedades.

2.7 Sistema de lodos no dispersos de bajo contenido de sólidos2

Un programa global de optimización debe tener en cuenta los siguientes parámetros:

Tipo y cantidad de sólidos de baja densidad.

Limpieza del pozo.

Hidráulica en la broca.

El tipo de broca.

Mejor peso y la velocidad de rotación.

La evaluación económica de la ejecución de cada broca.

Eficaz sistema de circulación de superficie para la remoción de sólidos.


26

Orientación de la cuadrilla de la torre de perforación en los objetivos del

programa.

2.7.1 Lodos no dispersos con bajo contenido de sólidos

El objetivo de lodos no dispersos con bajo contenido de sólidos es lograr la mayor

velocidad de penetración sin afectar a la estabilidad del pozo. Esto se puede lograr

mediante el uso de medios químicos y mecánicos por ejemplo: mantener el total de sólidos

con baja densidad, por debajo de 6% vol., y reducir al mínimo las partículas menores a

1micra. Estos lodos utilizan bentonita con polímeros para conseguir un flujo deseable y

propiedades adecuadas del fluido. Puede aumentar su peso con barita. Si estos lodos están

adecuadamente formulados y mantenidos, no se requieren dispersantes o diluyentes. Si el

coloidal y total de sólidos de bajo densidad se mantiene dentro de límites aceptables, los

ajustes de las propiedades de flujo se puede hacer con poliacrilato de sodio. Estos lodos

proveen los medios necesarios para solución de varios problemas, facilitando la eliminación

de sólidos de baja densidad, el mayor obstáculo para mejorar el sistema hidráulico, las tasas

de penetración rápida, una mejor estabilidad de pozos, un fácil mantenimiento del lodo, y

una gran eficiencia de operación.

2.7.2 Ventajas de lodos polímeros no dispersos con bajo contenido de sólidos:

Los sólidos indeseables pueden ser minimizados.

Los sólidos de perforación pueden ser removidos a través de la

floculación química.

27

Los sólidos deseables de bentonita se pueden mantener debido a que el

rendimiento mínimo se duplica con el aumento de polímero.

La pérdida de aceleración deseable y las pérdidas de líquido razonable son

alcanzables.

La acumulación baja de sólidos se lo puede alcanzar mediante

densidades bajas de líquido y disminuyendo la presión hidrostática.

Flexibilidad fomenta la limpieza del pozo y la estabilidad del pozo.

Este tipo de lodos fue introducido en la década de 1960 con gran éxito. Las ventajas

mencionadas convierten a este tipo de fluido como universal (20% de uso). El 80%

restante de los fluidos de perforación son dispersos, de agua salada, a base de aceite, y tipos

de aire/gas.

2.7.3 Desventajas

Las siguientes desventajas nos indican las razones porque no utilizar este tipo de lodos:

La formación de sólidos hidratables en las zonas de perforación rápida no

pueden ser controlados adecuadamente tanto químicamente o mecánicamente

para un mantenimiento eficaz.

Este tipo de lodos no va a tolerar altas concentraciones de sal por encima de

10000 mg/l.

Los sólidos que se retiran de los equipos es insuficiente, debido a que su

instalación ha sido incorrecta, o por un mantenimiento inadecuado.

28

Los beneficios económicos de la utilización de este tipo de lodos pueden ser importantes,

especialmente en las zonas de formación de perforabilidad en un rango de 30 pie/hr,

utilizando agua de perforación como base. Los índices de penetración han aumentado

cuando estos lodos han sido debidamente supervisados. En las formaciones de penetración

media las tasas son de (30-50 pie/hr), en largos recorridos de broca han reducido los costos

de perforación. Si las tasas de penetración están en el rango 50-75 pie/hr, estos lodos se

pueden utilizar con éxito económico, siempre que el equipo a utilizado la técnica adecuado

para eliminar los sólidos perforados. En situaciones de perforación extremadamente rápido

(75-200 pie/hr), este tipo de lodos no son aplicables debido a la gran cantidad de sólidos

perforados que se producen.

2.7.4 Aditivos

Productos químicos y materiales para la formulación y mantenimiento de este tipo de lodos

se enumeran en la tabla 1. El procedimiento estándar debería ser la prueba piloto de doble

acción con polímero de la bentonita en el lugar de perforación para determinar la

formulación óptima.

Para demostrar la importancia de la prueba piloto y como el resultado puede influir en el

tratamiento inicial y, posteriormente, las pruebas se realizaron en dos bentonitas

comerciales incluyendo la muestra en un lugar de perforación y dos polímeros

extendedores. Los resultados se muestran en la tabla 2.

29

Tabla 1. Productos químicos y materiales para la formulación y mantenimiento de este tipo

de lodos

Químicos/Material Función Nombre Comercial

Bentonita Viscosificador Primario

Bentonita

Barita

Aumento de la densidad

Barita

Acrilato / copolímeros acrilamida

Bentonita; flocular sólidos perforados Extendedor de bentonita

Lo-sol

Peso medio molecular Flocular perforados sólidos MF-1

Copolímeros de

acrilamida

Ningún efecto sobre bentonita

Seleccionar-floculante

Poliacrilato de sodio

La pérdida de control de fluidos, la viscosidad y el gel de fortalezas

WL-100 SPA

CYPAN

Carbonato de sodio Bicarbonato de sodio Carbonato de bario

Quitar de iones de calcio

-- -- --

Almidón de papa

Reductor de la pérdida de líquidos y agente de recubrimiento

Dextrid

Celulosa Polianiónica

Reductor de la pérdida de líquidos y agente de recubrimiento

Drispac

Goma xantana

Sustituto de bentonita, reductor de la pérdida de líquidos, y el agente de

recubrimiento.

XC Polímero

IOL-material asfáltico gilsonita

La estabilización de lutitas X-Pel G Super Lube

Flujo



30

Concentración de polímeros de 0,025 lb/bbl se agregaron al 3% (10,5 lb/bbl) las

suspensiones de bentonita completamente hidratada. El carbonato de sodio en dos niveles

de concentración de 0,25 y 0,5 lb/bbl fue añadido para determinar si la conversión de las

suspensiones de bentonita a una base de sodio sería necesaria. Los resultados muestran que

tanto que los polímeros A y B aumentaron significativamente el valor de su rendimiento y

resistencia de los geles de Bentonita I.

La viscosidad plástica, no se ha modificado sensiblemente como se esperaba. En efecto,

ningún polímero ha tenido efectos apreciables sobre las propiedades estructurales de la

bentonita II.

La adición de 0.25 lb/bbl de carbonato de sodio, aumentó los valores de rendimiento y

resistencia de los geles de Bentonita I tratados con ambos polímeros. Los resultados fueron

casi idénticos. El tratamiento con 0,5 lb/bbl de carbonato de sodio produce nuevos

aumentos en los valores de rendimiento y en la resistencia de los geles, lo que sugiere que

el ion calcio originalmente asociada con la estructura de arcilla había sido sustituido en

gran medida por el catión sodio.

La conclusión fue que la Bentonita I tratada con polímero A o B y el carbonato de calcio

0.5lb/bbl sería una base satisfactoria para la preparación de un sistema de este tipo de lodo.

31

Tabla 2 Efecto de polímeros extendedores sobre suspensiones de Bentonita

Bentonita I Bentonita II

Base Polímero

A

Polímero

B

Base Polímero

A

Polímero

B

Viscosidad plástica,

cp

4 6 6 6 7 7

Punto de rendimiento,

lb/100 pies2

4 22 20 4 6 5

Esfuerzo de gel,

lb/100 pies2

10 seg

10 min

1

4

13

16

12

15

3

4

3

4

4

6

Pérdida de fluido

API, más 0,25 lb/bbl

de carbonato de sodio

31 28 29 32 31 30


cp

4 6 5 5 6 6


lb/100 pies2

3 33 24 5 7 5

Esfuerzo de gel,

lb/100 pies2

10 seg

10 min

2

6

16

19

17

21

4

6

4

6

4

6

Pérdida de fluido



30 28 27 32 32 31


cp

5 2 3 5 5 6


lb/100 pies2

2 34 28 5 7 4

Esfuerzo de gel,

lb/100 pies2

10 seg

10 min

2

6

15

34

21

42

3

7

4

7

4

7

Pérdida de fluido



31 27 26 31 31 32



32

Por otra parte, la Bentonita II no podía ser utilizada con eficacia. Además de la ineficacia

del polímero en el desarrollo de propiedades estructurales deseables, además de que el

carbonato de calcio no aumenta la adsorción de polímero en la estructura de arcilla.

Por lo tanto, la adición de polímeros para aumentar el rendimiento sería un desperdicio de

dinero y no los beneficios que se derivarían de la adición de carbonato de calcio. Las

cantidades de bentonita II para la formulación y el mantenimiento de propiedades

aceptables para estos sistemas sería de dos a tres veces la cantidad necesaria de bentonita.

2.7.5 Otro Sistema de lodos no dispersos

Estos lodos pueden ser formulados con aditivos poliméricos tales como la goma de

xantano, almidón de papa, carboximetilcelulosa de sodio y celulosa polianiónica. Estos son

excelentes agentes de recubrimiento y reducir al mínimo la hidratación de la formación de

perforada, pero no son extensores de la bentonita. Como resultado, las concentraciones más

altas de estos polímeros y bentonita son necesarias para producir las propiedades similares

a las del lodo polímero no disperso. El poliacrilato de sodio delgada no dispersa no es

efectiva en estos sistemas.

Los lodos no dispersos más utilizados son una combinación de almidón de papa no

fermentadora, carboximetilcelulosa de sodio, el sistema de celulosa polianiónica y el

sistema de bentonita goma de xantano. Estos sistemas han sido utilizados con éxito y son

particularmente aplicables en las zonas donde la contaminación de la sal es un problema.

33

2.7.6 Lodos polímeros no dispersos pesados

Polímeros de alto peso molecular realizan tres funciones en el lodo, cuya densidad se

incrementan mediante el uso de barita: 1) floculación / capa perforada de sólidos 2) ampliar

la bentonita y 3) la capa de barita para reducir la fricción de las partículas. Esta última

función es fundamental en la preparación de los lodos de polímeros ponderados. Aunque la

barita es químicamente y eléctricamente inerte, la masa de las partículas de fricción y otros

que impactan, cada uno crea fuerzas viscosas. Estas fuerzas son minimizadas por la barita

ya sea con un polímero de doble acción o de un polímero selectivo.

2.7.7 Formulación de lodos polímeros no dispersos no pesados

Los siguientes procedimientos aplicarán para aumentar la densidad de un sistema de

polímeros no dispersos no excesivamente contaminada con sólidos perforados. Como regla

general, el sistema que se ponderará no debe contener más de un 4% en volumen de sólidos

perforados. Estos sólidos debe ser una razón aproximadamente de 1:1 de los sólidos

perforados para la bentonita. Si el lodo que desea ponderar no cumple estos requisitos o no

puede ser económicamente tratado, desechar el sistema y preparar un nuevo sistema de

mezclas.

2.7.8 Incremento de peso de un sistema existente

1.- Añadir 2 libras de floculante selectivo con 4000 libras de barita hasta que se alcanza la

densidad deseada.

34

2.- Ajustar el punto de rendimiento, resistencia de los geles, y la pérdida de líquidos con 0,1

lb/bbl incremento de poliacrilato de sodio hasta que las propiedades se estabilicen en los

rangos óptimos de la siguiente manera:

Punto de fluencia, lb/100 m² 6-12

Gel de resistencia @ 10 seg., lb/100 m² 2-4

Gel de resistencia @ 10 min, lb/100 m² 5-10

La pérdida de líquido API, ml: 10-15

API MBT (CCA), lb /bbl 8-14 (dependiendo de la

densidad)

Si los parámetros del lodo no cumplen con los requisitos deseados, a continuación se va a

mencionar un método para cumplir con dichos parámetros.

2.8 Estabilización de Lutitas3

Los primeros trabajos sobre la estabilización de lutitas se enfatizan en la utilización de

inhibidores de fluidos para la de lutitas. La idea era preservar la lutita en su estado original

para evitar la desintegración y el desprendimiento en el pozo.


35

Kelley hizo las siguientes afirmaciones, basadas en la estabilización de las formaciones de

lutita:

Algunas formaciones de lutita se puede perforar con líquidos inhibidores.

Algunas lutitas se pueden perforar con fluidos de agua dulce.

La conclusión obvia es que la estabilización de las formaciones de lutitas no se puede

solucionar utilizando solamente fluidos inhibidores. Una serie de fluidos de perforación se

han comercializado en los últimos años para la estabilización de las lutitas. Estos líquidos

se basan generalmente en la prevención de la hidratación de las lutitas.

En el documento de O'Brien y Chenevert, las causas de los problemas de lutitas se

enumeran junto con cuatro pruebas de laboratorio diseñadas para clasificar el

comportamiento de las lutitas. Esta información se resume en lo siguiente:

2.8.1 Causas de los problemas de lutitas

1. La hidratación e hinchazón de las arcillas.

2. Dispersión de lutitas.

3. Sobrepresión de lutitas.

4. El tiempo utilizado en agujero abierto.

5. Tensiones in situ.

6. Mecánica y la acción erosiva.

36

2.8.2 Prueba para la clasificación del comportamiento de lutitas

1. Análisis de difracción de Rayos-X para el contenido mineral cualitativo.

2. Adsorción de Isotermas para la cantidad de arcilla en expansión.

3. Pruebas de hinchazón para las características actuales de lutita.

4. Las pruebas de dispersión de laminados en caliente durante 16 h.

Estos autores proponen el uso de un fluido de perforación de base de potasio para la

inhibición química de la lutita.

Cagle y Schwertner informó sobre otro mecanismo, la estabilización mecánica. Ellos

encontraron que gilsonita, tiene un punto de fusión de entre 288 y 325 º F, será un flujo

frío dentro de las fisuras de bajo temperatura y presiones elevadas en un pozo. La capacidad

de sellado de la gilsonita ha hecho posible llevar a un menor peso de lodo. El resultado fue

la tasa de penetración rápida, los agujeros más estables y menos problemas de pérdidas de

circulación.

Un tercer criterio, propuesto por Anderson y Edwards, clasifica de acuerdo con lutitas

disponibles intercambiando iones basado en la prueba de MBT. Ellos proponen que la

reactividad de lutita se expresa por la cantidad de bentonita-arcilla equivalente que

contiene. Se clasifican las lutitas en dos tipos: lutitas de bajo MBT (las que contienen 15

libras / barril o menos bentonita equivalente arcillas/100libras de lutita) y lutitas de alto

37

MBT (aquellas que contienen más de 15lb/bbl de bentonita equivalente arcillas/100 libras

de lutitas).

La conclusión básica de Anderson y Edwards es que un ataque en tres frentes es necesario

para estabilizar las lutitas: 1) inhibición química con cloruro de potasio, 2) lutitas revestidas

con polímeros para disminuir o prevenir la dispersión, y 3) mecánicamente sellado fisuras

con gilsonita.

En el caso de que existan más problemas en la inestabilidad de las lutitas se utiliza un

líquido altamente inhibidor, los argumentos en contra de una teoría simple de hidratación se

resumen a continuación:

Algunas lutitas se puede perforar con agua dulce, lodo base sodio. Esta arcilla

misma puede desprenderse cuando están expuestos a un lodo inhibidor.

Lodos base petróleo protege algunas lutitas, pero otras se desprenderán.

Fluidos inhibidores, tales como lodo base cloruro de potasio, pueden reducir

la tendencia de desprendimiento de lutitas por un período de tiempo.

Algunas lutitas se desprenden a altas velocidades anulares, pero siguen siendo

bastante estables a baja velocidad anular. Una muy baja pérdida de líquidos,

lodo base agua no asegura la estabilidad de la formación de las lutitas sensible

al agua. La estabilización mecánica con gilsonita o asfalto a veces es eficaz

en la estabilización de lutitas sensibles al agua.

38

Los mismos argumentos que demuestran que los programas de estabilizaciones deben

basarse en el conocimiento de la química de la lutita y las características físicas y sus

reacciones a diferentes ambientes. Los estudios de laboratorio por sí solas no conducirán

necesariamente a la conclusión correcta. Por ejemplo, si asumimos que el problema de

lutita en estudio está relacionado con el medio ambiente de fluido de perforación, cuando

podría ser de muchas otras causas, es evidente que en la conclusión del estudio se

equivocan.

El enfoque correcto es hacer un estudio detallado de los registros de perforación de un área

donde los problemas de lutita se están experimentando y, con estos datos, apoyado por

pruebas de laboratorio, clasificar las lutitas encontradas. Sólo entonces se puede diseñar un

programa eficaz de lodo.

2.8.3 Diagnóstico de Problemas de Lutitas

En la tabla 3 se muestra un estudio detallado de un problema de lutita existente. El primer

paso para obtener el registro de perforación de pozos en un área donde los problemas de

lutita se han producido y se están produciendo. Los registros de la perforación, los informes

de lodo de perforación al día, geolographs (medidor de la rata de perforación), registros,

informes de problemas, y los memorandos de ingeniería con los detalles de las técnicas

especiales de los lodos utilizados para aliviar el problema de lutita.

39

La siguientes preguntas es ¿Qué lodos se han utilizado y cuáles son sus propiedades"

Muchos tipos de lodos se han utilizado para la perforación de formaciones problemáticas de

lutita.

Una lista incluye lodo base cal, lodo base de cloruro de calcio, lodo base de silicato de

sodio, lodo base de potasio, lodo base de hidróxido de bario, lodos base sal, lodos varios

tipos de polímeros, lodos base lignosulfonatos, y lodos base aceite. Ninguno de estos

fluidos han tenido éxito.

En algunos casos puede dar resultados satisfactorios para la perforación de una lutita en

particular el lodo base aceite, lodo base cloruro de potasio, polímero y lodos de

lignosulfonatos han disfrutado de más éxito. Sin embargo, es evidente que el lodo de

perforación por sí solo no resolverá los problemas de lutita.

El esquema de la tabla 3 ayuda a determinar qué fluido de perforación fue el más exitoso

para la perforación de una lutita específica. Un análisis de las propiedades del lodo debe

hacerse para determinar si ciertas características o propiedades pueden estar relacionadas

con el éxito o el fracaso de la operación de perforación. ¿Existe alguna correlación entre el

diferencial de presión (peso del lodo frente a la presión de formación) y las dificultades del

agujero. ¿Existió contenido de sólidos y alta viscosidad, cuando se encontraron problemas?.

Estas son algunas de las preguntas para analizar.

40

Tabla 3. Estudio de un problema existente

Problemas en la perforación de lutitas

Registros de perforación

¿Cuánto tiempo estuvo el agujero abierto?

¿Qué tipos de lodos se utilizaron; propiedades de los lodos, tipo de sodio o de calcio?

Velocidades anulares de distintos lodos, una correlación entre las velocidades altas y el

desprendimiento?

Estructurar la información y ver si se ha establecido alguna correlación

Los procedimientos utilizados para corregir el problema: ayudaron o empeoraron las

cosas?

Diagnóstico de problemas

Decidir qué tipo de problema de perforación de lutita tiene:

Dispersión

Agujero apretado

La ampliación del agujero

Para determinar el problema, clasificar la lutita:

Obtener muestras

Describir físicamente la lutita, duro, sensible al agua, etc.

Han hecho algunas pruebas definitivas en muestras de lutitas, la filtración capilar.

Seleccionar sistema adecuado de lodo:

Selección en base a los resultados de arriba.

Mecánica

Si el problema relacionado con el sistema hidráulico de lutita, diseñar un nuevo programa

Las altas velocidades rotativas de tuberías pueden causar posteriores daños en el agujero.



41

2.8.4 Diagnóstico de Problemas

Si un problema de lutita es causado por el entorno del fluido de perforación, uno tiene que

decidir qué tipo de inestabilidad existe en el pozo. Parece que en cinco condiciones se

puede identificar. Las condiciones identificadas son: desprendimiento, lutita desmoronable,

expansión (agujero muy reducido), la ampliación gradual de agujero, y derrumbe. La tabla

4 identifica las cinco condiciones que incluyen la mayoría de los problemas de lutita, señala

las características que ayudan a identificar estos problemas y propone fluidos de

perforación que podría aliviar una condición de lutita en particular.

Sin embargo, la información en esta tabla está diseñada principalmente como una guía

cuando se estudian los registros de perforación de pozos previamente perforados.

La lutita está formada por la consolidación de las arcillas, que se asentaron en los fondos de

océano para producir formaciones que están estratificados o laminados en la estructura.

Esto se produce una sedimentación durante millones de años, en amplios rangos de

temperaturas y presiones, con una composición variable en función de la geología y medio

ambiente marino en el momento de deposición. En vista de todas estas variables, no es

sorprendente que las lutitas reaccionan de diferente manera durante las operaciones de

perforación.

42

Tabla 4. Problemas de Lutitas

Condición Características

Derrumbes

Desmoronamiento

Expansión (Hueco apretado)

Ensanchamiento gradual del

hueco

Material de derrumbe

Suave, se dispersa

fácilmente MBT alto, 15

libras de bentonita-

equivalente arcilla/100

libras de lutita

De suave a medio duro,

intercalada con arcillas

MBT alta.

Alto grado de plasticidad,

generalmente un alto MBT,

De lavado, MBT, pero bajo

la lente contienen arcillas.

Denso, profundamente

enterrados, MBT baja.

Hidratación de la superficie

puede causar grietas y

cuevas de los fragmentos

duros

Fase- aceite, lodos KCl

Fase- aceite, lodos KCl

Aumentar el peso del lodo,

fase-aceite, lodos KCl

Encapsulación de polímeros,

taponamiento mecánico de

fisuras

Si montmorillonita está

presente, inhibir el uso de

lodo.



43

2.8.5 Difracción de Rayos X y Prueba de Azul de Metileno (MBT)

La tabla 5 muestra el análisis de la difracción de rayos-x de cuatro lutitas y una bentonita

de Wyoming. Los números mostrados son el porcentaje de cada uno de los minerales.

Tabla 5. Análisis de la difracción de rayos-x de cuatro lutitas y una bentonita

Wyoming natural

A B C D Bentonita Wyoming

Cuarzo 49 59 63 44 7

Feldespato 4 6 3 Rastro 15

Calcita - 15 - - -

Siderita 2 - - - -

Yeso - - 4 1 -

Caolinita 12 - 7 - -

Illita 18 - 6 - -

Clorita 15 8 2 - -

Montmorillonita - - 15 55 78

Capa de mezcla - - - - -

Illita/montmorillonita - 12 - - -

Valor de MBT - - - - -

Lb/100bl 10.5 15 24 31.5 80


Fuente: J.Lummus, Drilling Fluids Optimization

44

El valor de MBT es la libra por barril de bentonita-arcilla equivalente 100 libras de lutitas y

bentonita Wyoming. El procedimiento para determinar la formación de MBT se muestra en

la Tabla 6.

Tabla 6. Procedimiento para determinar la formación de MBT

Determinación del valor de MBT de Lutitas

Una clasificación de lutita se puede hacer mediante la medición de la capacidad de

intercambio catiónico con una prueba de azul de metilenol. El procedimiento es el siguiente:

1.- Secar la lutita en el horno a 220 ° f.

2.- Moler una parte de lutita seca con un mortero.

3.- Pesar 10 g de la lutita de tierra y añadir 35 ml de agua destilada (esto es equivalente a 100

lb / bbl).

4.- Mezclar el lodo de lutita de agua durante 5 minutos en un recipiente semimicro en una

licuadora Waring

5.- Para determinar el valor MBT utilicen los métodos utilizados en las pruebas API

estándar de fluidos de perforación.

6.- Expresar valores MBT como libras de bentonita -equivalente/100 libras de lutita.

7.- La capacidad de intercambio catiónico de la lutita se expresa en meq/100 g se puede

obtener multiplicando el valor MBT por 0,78.



45

Un estudio del porcentaje de los minerales de las arcillas reactivas para las cuatro lutitas

muestran una variación del 20% para Lutita B al 55% de Lutita D. Lutita A tiene un 45%

de minerales de arcilla reactiva, pero estas son caolinita, illita y clorita, las cuales dan una

bentonita-equivalente de contenido de 10,5 lb/ bbl. En contraste, Lutita D contiene arcilla

reactiva 55%, y todo esto es la montmorillonita. El valor de MBT para Lutita D es de 31,5

lb/bbl de la bentonita-equivalente. Por lo tanto, el porcentaje de los minerales de la arcilla

reactiva es tan importante como el tipo de mineral de arcilla. La clasificación de estas

lutitas en el orden de la sensibilidad del agua está disminuyendo sería D, C, B, A. La

combinación del análisis de la difracción de rayos-X y los valores MBT proporciona

información importante en la clasificación de lutitas respecto a la sensibilidad.

Lutita D: con su alto contenido de bentonita equivalente de 31,5 lb/100 libra de la

formación, debería ser muy dispersivo en lodo de base sodio. El contenido de sólidos

perforados aumenta rápidamente, derrumbes que se desarrollan y posterior desprendimiento

de las formaciones adyacentes, probablemente se produciría. Para contrarrestar la

hidratación y la dispersión de la formación montmorillinita, se recomienda un lodo

polímero de cloruro de potasio.

Lutita C contiene 15 libras de montmorillinita/100 libra de la formación, pero la

combinación de 7 libras de caolinita, 5 libras de illita y 2 libras de clorita, le da una

bentonita-equivalente de contenido de 24 libras lb/100 de formación. Este lutita por lo

46

tanto, debería ser considerada altamente sensible a la hidratación de agua y se producen

síntomas similares a los de la Lutita D.

Aunque las muestras de núcleo de Lutitas D y C no estaban disponibles para la inspección,

se esperaría que las arcillas reactivas estuvieran presentes en las capas o lentes de diferentes

espesores. Si estas arcillas pueden dispersarse, como lo harían en un lodo a base de sodio.

El resultado sería el desprendimiento de fragmentos de lutita en el hueco. Sin embargo, el

verdadero culpable sería el contenido de arcilla reactiva de la lutita que se ha hidratado y

dispersado. Posteriormente se convertiría en parte del sistema de lodo como el bajo

contenido de sólidos de gravedad específica. Cuando Lutitas D y C se perfora con un lodo a

base de sodio, el contenido de bentonita- equivalente (según lo determinado por el MBT) y

contenido de sólidos perforados aumentarán, lo que indica que las arcillas sensibles al agua

están dispersos en el sistema.

Al evaluar el efecto de las arcillas reactivas de la formación, tenga en cuenta que los sólidos

de baja densidad se componen de bentonita Wyoming comerciales y de sólidos perforados.

La prueba de azul de metileno es una prueba que determina la capacidad de intercambio

catiónico del total de sólidos de baja densidad, no distingue entre bentonita comercial y la

actividad catiónica de los sólidos reactivos en la formación. Para obtener esta distinción, el

contenido de bentonita comercial se calcula utilizando la ecuación 1.

47

Ecuación 1

Donde: CBC= Bentonita comercial (lb/bbl).

A= MBT valor de la formación, lb bentonita equivalente/100lb lutita.

B= Total de sólidos de baja densidad, lb/bbl.

C= MBT valor del lodo.

Después de obtener el contenido de bentonita comercial en lb/bbl, el actual contenido de

sólidos perforados es calculado con la ecuación 2:

Ecuación 2

La aplicación de estas fórmulas a los datos de los lodos de perforación antes y después de

perforar 900 pies de la Lutita D se obtiene la información que se muestra en la tabla 7.

La lutita B contiene clorito y capas mixtas de illita y montmorilonita. El sistema de

clasificación de O'Brien y Chenevert, esto sería una lutita de clase 3 con una dispersión

moderada y una tendencia de desprendimiento. Si la fracción de las arcillas reactivas se

distribuye al azar en toda la formación, la posibilidad de desprendimiento se vería

considerablemente reducida. La elección dependerá de cómo el lodo se distribuye en la

formación. Normalmente, las muestras no están disponibles para proporcionar esta

48

información. El procedimiento normalmente utilizado es el de experimentar con diferentes

fluidos hasta obtener suficientes datos para extraer conclusiones. Sin embargo, utilizando

todas las herramientas de diagnóstico disponibles, como los registros de perforación,

registros, análisis de muestras de lutitas, los valores de MBT, y la comparación de la

eficiencia de los diferentes fluidos de perforación.

Tabla 7. Análisis de los sólidos de baja densidad Antes y después de perforar 900 pies

de Lutita D

Antes Después

Peso de 8,9 kg / galón 9,5

Contenido de sólidos, 4,2 vol%

Contenido de sólidos, 38 lb/bbl

8,5

79,0

MBT del lodo, 16 lb/bbl 25,0

MBT de la formación, 9 libras lb/100

lutita 31,5

CBC, 13,8 lb/bbl 0,18

Sólidos perforados, el 24,2 lb/bbl 78,8



Lutita A contiene caolinita, illita, y clorita en proporciones aproximadamente iguales. El

valor MBT de esta lutita es de 10,5 libras de bentonita-equivalente/100lb de lutita, Es una

lutita bastante dura, no se dispersa fácilmente en agua. De acuerdo a O´Brien y Chenevert

49

podría clasificarlo como lutita de Clase 4. La perforación de este tipo de lutita no debería

requerir de un fluido de perforación caro.

2.8.6 Pruebas de campo

La siguiente es una lista de las principales pruebas de campo que deben ser llenadas cada

día en el formato API del reporte de lodos por el ingeniero o técnico de lodos: peso del

lodo, viscosidad plástica, punto cedente (Yield point), esfuerzos de gel (Gel strengths),

sólidos, análisis químico, Ph, alcalinidad: Pf, Pm, Mf.

CAPÍTULO III

50

CAPÍTULO 3

3. CRITERIOS DE PLANIFICACIÓN DE UN PROGRAMA DE LODO

OPTIMIZADO4

El problema de perforación puede estar directamente o indirectamente relacionado al fluido

de perforación particular en uso. Por lo tanto, la planificación adecuada del programa de

fluido de perforación es un factor clave en el éxito y el costo bajo de un proyecto de

perforación. La información requerida para iniciar un programa de perforación es incluida

en el formato de datos de perforación optimizado. Este capítulo está dedicado a destacar y

brevemente discutir esas consideraciones que son esenciales para el proceso integro de

optimización del pozo.

3.1 Consideraciones en la optimización del programa de lodo

3.1.1 Revisión de los reportes de lodo

Este primer paso es para comprobar errores y omisiones evidentes. Un ejemplo de un error

evidente sería la relación del peso del lodo y el porcentaje de sólidos. Si el peso del lodo es

reportado a 9.3 lb/g y el porcentaje de sólidos de baja gravedad a 5, el peso del lodo o la


51

medida de sólidos es errónea. La experiencia ha demostrado que el peso del lodo es el más

preciso de las dos mediciones.

Información omitida también puede ser crítica en la planificación de un programa de lodo

óptimo. La ausencia de propiedades reológicas, pérdida de fluido a alta presión y alta

temperatura, alcalinidad del filtrado, o prueba MBT pueden dificultar el análisis. Si estos u

otros datos son omitidos, consiga otros registros de lodos del área de perforación de interés

para llenar estos vacios. No trate de planear un programa de lodo óptimo usando

información inadecuada que podría llevar a conclusiones erróneas y problemas en la

implementación.

3.1.2 Chequeo del equipo de control de sólidos usado y su efectividad

Uno de los objetivos básicos de un programa de lodo optimizado es controlar la

acumulación de sólidos indeseables en el sistema de circulación. Es importante tener un

programa de control de sólidos bien concebido. Listar los procedimientos de control de

sólidos usados en los pozos de control y, si es posible, evaluar su efectividad. Por ejemplo,

¿se usó una zaranda vibratoria avanzada? ¿Qué tamaño de mallas se usaron? .¿Se usó

desarenadores de flujo? Si es posible, inspeccione el sistema de control de sólidos y el

sistema de circulación a ser usados. Recuerde, es inútil diseñar un sistema de lodo Cadillac

para usarlo en un taladro modelo T.

52

3.1.3 Chequeo del sistema de circulación

El tipo de lodo seleccionado para perforar un pozo optimizado es determinado en gran

medida por la capacidad del sistema de circulación del taladro. Una revisión de la

hidráulica usada en pozos de control puede revelar por qué un cierto tipo de lodo fue un

fracaso. Por ejemplo, insuficiente limpieza del hueco debido a capacidad de bombeo

inadecuada puede causar problemas del hueco atribuido inexactamente al tipo de lodo

usado. Trate de seleccionar un taladro con un sistema de circulación que proporcione ratas

de flujo entre 25 y 50 gpm/pul de diámetro de broca y proporcione una velocidad de jet

mínima de 250 pie/seg.

3.1.4 Chequeo de los detalles del lodo

En el análisis de los registros del lodo, la información debería ser dividida en cuatro

grandes áreas: Propiedades, materiales usados, aditivos químicos, y costos.

3.1.5 Las propiedades de lodos usados

En pozos de control deberían ser ploteadas contra profundidad para mostrar las tendencias.

Este plot muestra cambios en el peso del lodo, contenido de sólidos, MBT, viscosidad

plástica, punto cedente, geles a 10 seg y 10 min y pérdida de fluido API vs profundidad.

Materiales usados en los pozos de control serían listados y cuantificados. Esto incluye

todos los aditivos, químicos y no químicos. El costo debe ser calculado y registrado. Una

53

revisión individual de los ítems debe ser hecha de manera que adiciones excesivas o

innecesarias podrían ser reducidas o eliminadas.

3.1.6 Identificación de problemas

Los problemas en los pozos de control deberían estar plenamente identificados. Tales

problemas pueden ser alta temperatura, alta presión, contaminantes, sólidos de perforación,

derrumbe de lutitas, limpieza del hueco, pega diferencial, u ojo de llave.

Una estimación de costo resultante de cada problema debería ser hecha. Esto es importante

puesto que daría al ingeniero una idea preliminar del posible ahorro de costos. Por ejemplo,

si ocho días fueron perdidos debido a pega diferencial y el costo de taladro fue de US47,

200/día, un ahorro de US$57,600 podría resultar con control de sólidos y propiedades de

pérdida de fluido a alta presión-alta temperatura más eficientes.

3.1.7 Elaboración de planes

Los planes deberían ser elaborados para eliminar o reducir los efectos de los problemas

identificados. Estos deberían proporcionar guías específicas de acción para el personal del

taladro. Es buena idea no hacer frente a demasiados problemas a la vez. Un procedimiento

efectivo es escoger el problema principal, trabajar en él, solucionar o minimizar el

problema, y luego pasar al siguiente.

54

3.1.8 Aplicación de la información

Después que los datos han sido obtenidos y analizados de los pozos de control, su

aplicación en el pozo propuesto debe ser comenzada. Esto es realizado dividiendo la

profundidad del pozo propuesto en secciones y arreglando la información en el siguiente

formato:

Casing conductor, superficial, intermedio, producción

Tamaño de hueco, profundidad

Propiedades necesitadas

Problemas esperados

Materiales y aditivos

Análisis de costos

Solución de problemas

No se requiere enfatizar que la implementación adecuada de un programa de lodo óptimo

requiere personal de campo que esté completamente consciente de los factores limitantes

que pueden influenciar la efectividad del programa. Por lo tanto, planes alternativos y de

contingencia deben ser elaborados para minimizar los efectos de esos factores.

3.1.9 Efecto del lodo en la rata de perforación

Pruebas de ratas de perforación controlada en varias rocas han confirmado que el aire o gas

es un fluido de perforación más rápido que el agua o aceite. Agua es el líquido de

55

perforación más rápido. La mayoría de los fluidos de perforación son base agua, y pruebas

de perforación muestran que la mayoría de aditivos usados comúnmente tienen un efecto

perjudicial sobre la rata de perforación con agua.

El efecto de los sólidos en el lodo sobre la rata de perforación es un fenómeno bien

conocido, las arcillas tienen diferentes efectos sobre la rata de perforación para una

concentración de sólidos dada. Sin embargo, este efecto no es totalmente dependiente del

contenido total de sólidos en el agua. Por ejemplo, varios lodos pueden ser formulados con

varias proporciones de arcillas y aditivos de lodo, todos teniendo el mismo 5% de

contenido de sólidos por volumen. Todos perforan diferente con respecto al agua y todos

perforan más lento que el agua. Las diferentes características exhibidas por estos fluidos

son primeramente debido a la naturaleza de la distribución del tamaño de las partículas de

los sólidos que componen el lodo de perforación. Se encontró que las partículas de tamaño

coloidal, que son de tamaño de menos de 1 micrón, tienen 12 veces más efecto sobre la rata

de perforación que las partículas más gruesas que 1 micrón.

3.1.10 Efecto de sólidos totales

Un modelo matemático que predice con precisión el efecto del lodo en la rata de

perforación debe considerar el tipo y cantidad de sólidos presentes, particularmente la

distribución del tamaño de las partículas de los sólidos coloidales presentes. El total de

contenido de sólidos de arcilla puede ser calculado fácilmente de gráficos o ecuaciones

basadas en la medida del peso del lodo, el contenido de sal, y contenido de aceite – y si un

56

sistema de lodo es pesado, el contenido de sólidos totales es determinado por la retorta de

lodo.

3.1.11 Efecto de sólidos coloidales y dispersión

Sin embargo, sigue habiendo el problema de definir la naturaleza de la distribución del

tamaño de las partículas y la determinación de la cantidad de las partículas submicrónicas.

La prueba de azul de metileno es una prueba de campo para la determinación cuantitativa

de la capacidad de intercambio base de los materiales arcillosos en los sistemas de lodos.

La distribución del tamaño de las partículas fueron obtenidas de una lechada de bentonita

usando una supercentrífuga, y los resultados fueron relacionados a valores de MBT.

Aproximadamente el 13% de las partículas en lechadas viejas de bentonita eran de menos

de 1 micrón. Cuando estas mismas lechadas de bentonita fueron dispersadas, los lodos

perforaron mucho más lento para un contenido de sólidos dado que un sistema agua

bentonita no disperso.

Para un contenido de sólidos dado, la rata de perforación incrementa cuando un polímero

beneficioso fue usado. Aunque el polímero incrementa la viscosidad de un fluido de

perforación. Esto fue una difícil cuestión de resolver.

57

La viscosidad tiene un efecto perjudicial conocido sobre la rata de perforación. Pruebas de

distribución de partículas efectuadas sobre estas lechadas muestran que el efecto de

incremento del tamaño de las partículas de arcillas suspendidas influencia la rata de

perforación en una mayor proporción que el incremento de viscosidad asociado con la

adición de polímero.

Normalmente estos polímeros tienen una actuación doble; ellos floculan las arcillas de

capacidad de intercambio catiónico bajo por agrupamiento de estas partículas neutralizando

sus cargas eléctricas de manera que están en un estado floculado. Sin embargo, con arcillas

de alto intercambio catiónico, tal como la bentonita, el polímero no puede neutralizar todas

las cargas, de manera que las partículas de arcillas permanecen en suspensión mientras

todavía retienen una carga negativa.

El conocimiento de este mecanismo, acoplado con datos definitivos de la prueba MBT y

estudios de distribución del tamaño de las partículas, proporcionan la tecnología para

construir un modelo matemático para predecir el efecto del lodo en la rata de perforación.

3.1.12 Efecto de la presión diferencial

Los investigadores han reportado varias conclusiones considerando los efectos relativos de

presión del lodo, presión de fluido de formación, y presión geoestática (overburden).

58

Maurer y Cunningham & Eanink concluyeron que la rata de perforación es influenciada por

la presión diferencial. Los resultados muestran que las ratas de perforación pueden ser

reducidas tanto como 75% conforme la presión diferencial incrementa. Vidrine y Benit

obtuvieron verificación de campo de los efectos de la presión diferencial, concluyeron que

la rata de perforación fue reducida de 23% a 73% conforme la presión diferencial fue

incrementada desde 0 hasta 1,000 psi. Esto fue explicado por el hecho que cuanta más alta

es la presión diferencial, más alta es la fuerza de sostenimiento que actúa sobre los cortes

generados en el fondo del hueco, haciendo su remoción más dura.

Un corte no puede ser removido desde la cara de la roca a menos que la presión diferencial

que sostiene el corte es liberada.

La pérdida instantánea de fluido del lodo y su contenido de sólidos coloidales determinan la

velocidad con que la presión que sostiene los cortes es neutralizada. Si el fluido de

perforación tiene pérdida instantánea, la presión alrededor del corte es inmediatamente

neutralizada. Sin embargo, si el lodo tiene un contenido de sólidos coloidales bastante alto

(generalmente quiere decir que no hay apreciable pérdida instantánea). El resultado es que

el corte permanece en el fondo e interfiere con la penetración de los dientes durante la

próxima revolución de la broca. En la fig. 2 se muestra el efecto debido a la retención de

cortes.

59

Fig. 2 Efecto debido a la retención de cortes



3.1.13 Efecto de la viscosidad de circulación

La viscosidad del agua es reducida ligeramente con el incremento del corte. Sin embargo, la

viscosidad de lodos de perforación típicos decrece significativamente con el incremento de

la rata de corte. También, los sistemas de lodos no dispersos de bajo contenido de sólidos

son mucho más sensitivos a la rata de corte que un sistema de lodo disperso.

A continuación tenemos dos pozos de control del Campo Pikoro, de los cuales se ha

recopilado la siguiente información:

60

3.2 Resumen de las actividades de los pozos de control

3.2.1 Resumen de las actividades más importantes en los diferentes intervalos del

Pozo H (el anexo 1 muestra el esquema mecánico del Pozo H)

3.2.1.1 Primer intervalo de 16” - 13⅜” – Desde superficie hasta 5,990’

MD (profundidad medida)5

El primer intervalo fue perforado desde 0 – 5,990’MD con el sistema Nativo Disperso

Polypac, a 1,293’ MD se observó un influjo de agua, el cual fue controlado incrementando

el peso a 9.6 lb/gal. Se continua perforando hasta 5,990’ MD, viaje sin problemas, bajó y

cementó casing de 13 3/8” sin problemas. En la tabla 8 se detalla los parámetros principales

del primer intervalo del Pozo H

En la preparación del sistema de lodo se usó MI-GEL con una concentración de 20 lb/bbl

para iniciar la perforación. Se inicia la perforación de la sección de 16” bombeando

píldoras viscosas cada 200’, observando un incremento de 10% a 20% en cada uno de los

retornos.

5 Dirección Nacional de Hidrocarburos (DNH)

61

Tabla 8. Parámetros principales del primer intervalo del Pozo H

Intervalo de 16” – Revestimiento de 13 3/8” – Desde superficie hasta 5990’ MD

Sistema de Fluido de Perforación Nativo disperso – Polypac UL, Barita

Productos Relevantes Thinsmart, PA-10, SAAP, Barita

Equipo de Control de Sólidos Zarandas, Desander, Desilter, Mud cleaner,

Centrífugas

Problemas Encontrados Fluyó agua de formación

Máxima Desviación 36.15º a 3935’ MD

Máxima Temp. de Fondo 140º F

Horas de Perforación 113 horas

Duración de Intervalo 10 días


Fuente: DNH

Se perforó hasta 350’ MD con circuito corto. Se bombeó 40 barriles de píldora viscosa con

Super Sweep y se circuló hasta obtener retornos limpios. Sacó tubería a superficie. Arma

BHA direccional con broca PDC.

Continuó construyendo ángulo, a 945’ MD se incrementó el flujo hasta 1,000 gpm. A

1,293’ tomando el survey se observó pozo fluyendo a 12 bbl/h, incrementa peso de lodo de

9.2 a 9.5 lb/gal.

A la profundidad de 4,034’ MD, se bombeó píldora dispersa y píldora viscosa con Gelex y

Super Sweep; circuló y limpió hueco para realizar maniobra de calibre, Se continuó

62

perforando hueco de 16’’, deslizando y rotando hasta 5,990’ MD punto de “casing” de

13 3/8’’.

Se circuló e incrementó la densidad de lodo hasta 11.0 lb/gal. Al alcanzar esta profundidad

se bombeó una píldora viscosa, se observó un incremento del 15% de cortes en las

zarandas, y se mantuvo circulando el pozo hasta que se observó retornos limpios.

Desplazó píldora viscosa pesada con Sack black y Lube 167 para cubrir Orteguaza, durante

el viaje se tuvo sobretensiones a 4,400’, 4,027’ MD. Se decide sacar BHA direccional y

bajar con tubería lisa y hacer viaje de calibración, nuevamente se desplazó píldora de

viscosa pesada con Sack black y Lube 167.

Se realizó prueba de carburo obteniéndose un diámetro promedio de 16.2’’. Circuló el

hueco hasta obtener retornos limpios. Sacó la tubería de perforación desde 5,990’ MD hasta

superficie, sin problemas. Bajó “casing” de 13 3/8’’, hasta el fondo; zapato queda a 5,990’

MD. Circuló y acondicionó el fluido de perforación. Cementación de casing normal.

3.2.1.2 Segundo intervalo de 12 ¼’’- Revestimiento de 9 5/8’’- Desde 5,894’ MD hasta

11,183’ MD

El segundo intervalo se perforó con el sistema KLA STOP, con broca PDC de 12 1/4’’ y

Power drive, desde 5,894’ MD hasta 11183’ MD, con un máximo peso del lodo de 11.2

lb/gal. En la tabla 9 se detalla los parámetros principales del segundo intervalo del Pozo H

63

El intervalo se perforó desde 5,999’ MD zapato del revestidor 13 3/8’’ hasta 11,183’ MD /

9,432’ TVD alcanzando un ángulo 76,29°, la densidad del fluido se inició con 9.6 lb/gal la

cual se fue incrementando en función de la profundidad alcanzada basada en una curva de

densidad realizada, debido a los problemas con las herramientas direccionales el tiempo de

exposición de la formaciones fue alto por lo que se incremento la densidad del fluido hasta

un peso de 11.2 lb/gal para poder estabilizar el hueco.

Tabla 9. Parámetros principales del segundo intervalo del Pozo H

Intervalo de 12” – Revestimiento de 9 5/8” – Desde 5894’ MD hasta 11183’ MD

Sistema de Fluido de Perforación Kla-Stop.

Productos Relevantes Kla-Stop, PolyPlus RD, Duotec, Polypac

UL, Sack Black, Mix II Medium, PA-10


Centrífugas.

Problemas Encontrados Maniobras direccionales, geometría del

hueco, operaciones de pesca.

Máxima Desviación 76.29º





Fuente: DNH

La perforación con la primera broca alcanzo una profundidad de 6,978’ MD a esta

profundidad se efectúo un viaje corto, se sacó la sarta hasta la zapata de 13 3/8’’, durante el

64

viaje se observaron varios puntos estrechos en los siguientes intervalos 6,645’ MD, 6,595’

MD y 6,587’ MD. Sacó con tensión (Overpull de 50 klbs), topes encontrados: Tiyuyacu

6,264’ MD, conglomerado superior Tiyuyacu 6,549’ MD. Regresó al fondo sin problemas.

Continuó perforando hasta 7,930’ MD localiza tope conglomerado inferior a Tiyuyacu:

7,789’ MD, alcanzó un ángulo de 47,86°, Durante la perforación del conglomerado de la

formación Tiyuyacu se adicionó Carbonato de Calcio 30, 100 y Sack Black para estabilizar

la formación Orteguaza y puenteo del conglomerado. Sacó a superficie BHA # 6

observando algunos puntos estrechos sin mayores complicaciones, sacó sarta para cambio

de Broca, bajó con BHA #7 con sarta convencional, retiró Power Driver, instala motor de

fondo y Broca Tricónica, bajó sin problemas hasta 7,930’ MD tan solo repaso por

precaución última parada.

Con este tipo de sarta perforó hasta 8,381’ MD, perforando todo el conglomerado, mantuvo

tratamiento con Polyplus, Carbonato de Calcio 30 y 100 para sello y estabilidad en las

intercalaciones del conglomerado poroso, manejo una densidad de 9.8 lb/gal para perforar

dicha sección, la Broca con el conjunto de fondo salieron a superficie con frente de ataque

limpio, el viaje se realizó sin problemas.

Armó y bajó con BHA # 8 con Broca PDC con 5 boquillas 5x14/32 + 2 boquillas 2x13/32

FTA 1,011 + Power Drive, bajó hasta 8,381’ MD, con bomba y rotación el intervalo de

7,805’MD - 7,900’ MD, de 8,086’ MD al fondo con bomba y rotación localiza formación

65

Tena determinada por geología a 8,479’ MD – 7,994’ TVD, manejó unos parámetros de

perforación 880/900 gpm, 2,500/2,800 PSI, WOB 20/38 Klbs-Rpm: 110/130, Torq.14/24.

Perforó hasta 9,715’ MD, localizó tope de formación Napo a 9,520’ MD, Napo a 9,545’

MD.

Circuló y bombeó píldora viscosa pesada, circuló hasta retornos limpios, realizó viaje corto

desde 9,715’ MD hasta 8,404’ MD, sacó con bomba y rotación desde 8,404’ MD hasta

8,373’ MD, continuo sacando sarta con bomba y rotación de 8,000’ MD hasta 7,711’ MD,

libre de 7,711’ MD hasta 5,990’ MD zapato de 13 3/8’’, durante el retorno al fondo

también se encontraron puntos de apoyos trabajados con bomba y rotación para

acondicionar el hueco, se manejo una densidad de 9.9 lb/gal ya se había alcanzado un

ángulo superior a 50°.

Los viajes para salir y retornar al fondo comenzaron a mostrar dificultad especialmente en

el último tramo perforado, aun cuando se manejo la densidad según la curva, se continuaron

realizando, tratamientos para sello y puenteo, adiciones de lubricante LUBE-167 para

brindar más lubricidad tomando en cuenta que el Polyplus Rd tiene la particularidad de ser

fuente inhibitoria, la cual también proporciona lubricidad al sistema de lodo.

Perforó hasta 10,108’ MD localiza, tope Caliza M-1 a 10,032’ MD en 10,108’ MD. Para

realizar el viaje se incremento la densidad del lodo de 9.9 lb/gal a 10.1 lb/gal (ECD),

66

durante el viaje a superficie encontró varios puntos apretados a 9,903 ´ MD – 9,871’ MD –

9,760’ MD – 8,862’ MD y 8,190’ MD, máximo Over Pull de 60 klbs.

Armó y bajó BHA # 9 con Broca PDC + Power Drive bajó desde 7,900’ MD hasta 8,200’

MD con bomba de 8,200’ MD hasta 8,620’MD desde esta profundidad libre hasta 9,080’

MD, con bomba de 9,080’ MD hasta 9,180’ MD desde 9,180’ MD libre hasta 9,787’ MD

por precaución se bajó rotando y circulando al fondo 10,108’ MD, Continuó perforando

hasta 11,085’ MD localizando tope de Caliza M-2: 10,399’ MD. Tope arenisca a 10,681’

MD – 9,304’ TVD, tope Caliza “A” 10,765’ MD tope arenisca “U” superior 11,010’ MD.

Ya para esta profundidad se alcanzó una inclinación de 76.29° y un Az: 168.1. Durante la

perforación y previo al viaje se bombeó píldoras viscosas pesadas hasta con 2 lbs/gal por

encima del peso original del lodo.

Para realizar el viaje se espoteo al fondo píldora con lubricante LUBE-167, durante la

perforación se coloco al sistema lubricante LUBE-167 y mantuvo al fluido tratamientos

directos con Sack Black y Carbonato de Calcio del 30 y 100 como material puentéante y

sellante de las arenas M-1- M-2 y U. En esta corrida para salir del pozo el viaje fue bastante

comprometedor a pesar de haber dejado en el fondo 100 barriles de píldora lubricante con

LUBE-167, en esta oportunidad hubo que incrementar la densidad del lodo de 10.1 a 10.3

lb/gal para compensar el (ECD), fueron muchos los puntos apretados y empaquetamientos

que se presentaron a tal punto que en ocasiones el pozo perdía retorno del fluido. En cuanto

al fluido los valores reologicos que se manejo YP por encima de 25 lb/100Ft2, lecturas de

67

baja tasa de corte en el orden de (12-11) (13-12) lo suficientemente alta para asegurar

buena limpieza del hueco valores alcanzados mediante adiciones de los biopolimeros

DUOVIS / DUOTEC. Otro punto que es importante hacer mención es que se observo

abundancia de Cutting / recortes sobre zaranda, sin embargo la forma y tamaño del cutting

los mismos no se podían considerar como derrumbe o inestabilidad del pozo si no cortes

pequeños producto del back reaming realizado.

Para continuar perforando el hueco de 12 ¼’’ armó y bajó BHA # 10 en el viaje de

superficie a fondo se encontraron varios puntos de apoyo teniendo la necesidad de colocar

el Top Drive y trabajar la sarta, hubo puntos donde pierde rotación y circulación. Repasó

desde 10,687’ MD hasta 11,085’ MD, Continuó perforando hasta 11,183’ MD. En relación

al fluido la densidad se incremento de 10.3 a 10.5 lb/gal, se bombearon píldoras de alta

reología pesadas además los tratamientos continuos con Carbonato de Calcio 30 y 100,

Sack Black. Controlador de filtrado Unitrol y Polypac UL.

La perforación fue detenida por problemas de las herramientas de control direccional. La

sacada del hueco presentó puntos apretados perdiendo rotación y circulación con el

agravante de que la sarta se partió en pin de la segunda tubería pesada de 5 ½ ’’ quedando

un pescado en el pozo de 154.31’.

Se realizaron varios intentos de pesca hasta lograr recuperar pescado con herramientas

direccionales, en los intentos realizados se presentaron básicamente los mismos problemas

68

que se encontraron durante la perforación, problemas ya mencionados. La densidad del

lodo se incremento de 10.5 lb/gal a 10.7 lb/gal y 11.0 lb/gal a consecuencia del tiempo de

exposición de las formaciones, los problemas de altos torques, atascamiento de la sarta y

abundancia de corte en superficie por los trabajos de Back Reaming que fue necesario

realizar para evitar pegar la sarta.

Luego de realizar la pesca se bajó con BHA # 16 con Broca tricónica para viaje de

calibración describiéndose las operaciones y tratamientos al fluido de la siguiente manera:

Armó y bajó tubería con BHA # 16 de limpieza con broca tricónica 12 ¼ ’’ (jet's 3 x 22)

con estabilizador 11 ¾ ’’, bajando libre desde 5,971’ MD hasta 9,562’ MD, acondicionando

el hueco de acuerdo a las necesidades del mismo. A 9,562’ MD, apoyó con 30 klbs, levantó

sarta y circuló con 800 gpm y 2200 psi, trató de rotar sin éxito, trabajó tubería con back

reaming desde 9,562’ MD hasta 9,467’ MD con 60 rpm, torque: 14/16 klbs repasó hasta

9,562’ MD, bombeó 60 bbl de píldora viscosa pesada de 12.5 lb/gal observó caída de

presión de 2,200 psi – 1,400 psi, chequeó bombas de lodo, circuló con 700 gpm y 1,800 psi.

Circuló y acondicionó lodo, observa 20% de incremento de recortes en zarandas, bajó con

rotación y bomba desde 9,562’ MD hasta 9,692’ MD, se observó problemas de alto torque

y arrastre. 700 gpm, 1,800 psi, 70 rpm. tq: 14-22 klbs, pierde rotación con incremento de

presión a 9,692’ MD, trabajó con rotación logrando restablecer circulación, continuó

bajando tubería desde 9,692’ MD hasta 9,940’ MD con bomba y rotaria, bombeó píldora

viscosa pesada de 12.5 lb/gal, a 9,539’ MD y 9,780’ MD, se observó 20% de incremento de

69

recortes en zarandas en cada píldora, ultima muestra de píldora: 80% lutita, 20% arcillolita

sacó tubería con bomba y rotación desde 9,940’ MD hasta 9,921’ MD, prueba sin rotación

sin éxito, continuó sacando tubería con bomba y rotación de 9,921’ MD hasta 9,865’ MD,

trabajó sarta en pozo por empaquetamiento, incrementó lentamente caudal consigue

restablecer rotación y circulación, en superficie se observa cortes finos producto del back

reaming no se observa lutita caída. Sacó tubería con bomba y rotación de 9,865’ MD hasta

9,840’ MD. (Punto apretado de 9,927’ MD – 9,925’ MD, torq: 14/26 klbs), agregó

lubricante al lodo. Incrementó peso del lodo a 11.2 lb/gal, bajó tubería con bomba y

rotación de 9,840 ´ MD hasta 9,940’ MD, bombeó píldora de limpieza viscosa pesada a

9,922’ MD, continuó bajando tubería con bomba y rotación repasando hueco de 9,940’ MD

hasta 10,600’ MD, punto apretado a 10,004’ MD, parámetros: rpm: 80, gpm: 700, presión:

1,800 psi. tq: 14/18 klbs-ft Bombeó píldoras de limpieza viscosa pesada a 9,990 ´ MD y

10,250 ´ MD, se observó 20% de incremento de ripios en zarandas, aumentó el peso sobre

la broca de 6 a 10 klbs, la presión de 1,800 a 2,100 psi, se observó un incremento a 3,100

ppm de gas a 10,457 ´ MD, bombeó píldora viscosa pesada a 10,600’ MD circuló hasta

retornos limpios con 810 gpm, 2,500 psi, 75 rpm, se observó 20% de incremento de

recortes normales en zarandas, continuó bajando tubería con bomba y rotación repasando

hueco desde 10,600’ MD hasta 11,183’ MD, se observó recortes normales en zarandas,

circuló para homogenizar lodo con 800 gpm, 80 rpm, bombeó píldora viscosa pesada,

circuló con 100 rpm y 900 gpm, reciprocando tubería de 11,183’ MD a 11,176’ MD,

continuó circulando a 11,183’ MD con 100 rpm y 900 gpm.

70

Sacó tubería desde 11,183’ MD hasta 11,176’ MD con bomba y rotaria, intentó sacar

tubería sin bomba y rotaria sin éxito, sacó tubería con bomba y rotaria desde 11,176’ MD

hasta 11,005’ MD con problemas de torque. 700 gpm, presión: 2,150 psi, 70 rpm. tq: 18/25

klbs, trabajó puntos apretados a 11,139’ MD, 11,098’ MD, 11,082’ MD, 11,079’ MD, trató

de desconectar pareja se observó problemas con cuñas de las mordazas del top drive, bajó

tubería desde 11,005’ MD hasta 11,097’ MD, cambió mordazas a top drive, continuó

sacando tubería sin bomba con rotación desde 11,097’ MD hasta 10,960’ MD, tensiona 50

klbs de over pull, colocó bomba y rotación desde 10,960’ MD hasta 10,666’ MD donde

incrementa torque y presión, pierde flujo observó pozo empaquetado, trabajó sarta

empaquetada, hasta obtener 100% de circulación, continuó sacando tubería con bomba y

rotaria desde 10,666’ MD hasta 10,372’ MD donde incrementa torque y presión, pierde

flujo, pozo empaquetado, trabajó sarta empaquetada, hasta obtener 100 % de circulación,

bombeó 25 bbl de píldora lubricante con 6.5 lb/bbl de nut plug y 2.5% de lubricante a

10,490 ´ MD, parámetros: 750 gpm, 2,300 psi, 80 rpm, torq 15 - 25 klbs-ft, puntos

apretados: 10,570’ MD, 10,513’ MD, 10,466’ MD, 10,372’ MD.

Continuó sacando tubería con bomba y rotaria desde 10,372’ MD hasta 10,285’ MD donde

se pierde circulación, pozo empaquetado, trabajó sarta hasta recuperar circulación y rotaria

continua sacando tubería con bomba y rotaria desde 10,285’ MD hasta 10,085’ MD donde

incrementa torque y presión, pierde flujo, pozo empaquetado, trabajó sarta empaquetada,

hasta normalizar parámetros de trabajo, continuó sacando tubería con bomba y rotaria

desde 10,085’ MD hasta 10,080’ MD parámetros: 750 gpm, 2300 psi, 80 rpm, torq 15 - 18

71

klbs-ft, , litología de la última muestra: 80 % lutita, 10% arcillolita, 10% caliza, se observó

ripios normales en zarandas, continuó sacando tubería con BHA # 16 con broca tricónica

12 ¼’’ con bomba y rotación rimando de 10,080’ MD hasta 9,906’ MD, alto torque. gpm:

750, 2,300 psi, rpm: 80, torq: 15/22 klbs-ft bombeó 50 bbl de píldora con 2.5% lubricante y

6.5 lb/bbl nut plug a 9,917’ MD, trabajó sarta en punto apretado a 9,906’ MD, continuó

sacando tubería con bomba y rotación rimando de 9,906’ MD hasta 9,372’ MD, sacó

tubería con bomba sin rotación desde 9,372’ MD hasta 9,300’ MD, bombeó 40 bbl de

píldora viscosa, circuló hasta zarandas limpias, retornó píldora con un incremento del 30%

en cortes.

Sacó tubería libre desde 9,300’ MD hasta 9,255’ MD lava desde 9,255’ MD hasta 9,207’

MD, continuó sacando tubería libre desde 9,207’ MD hasta 9,065’ MD, En 9,065’ MD

observó tubería atrapada sin rotación y sin circulación, trabajó sarta con rotación hasta

liberar, sacó tubería con circulación y rotación de 9,065’ MD hasta 8,477’ MD, en esta

profundidad presenta problemas de torque - pozo empaquetado, trabaja sarta hasta liberar,

continuó sacando tubería con bomba y rotaria desde 8,477’ MD hasta 8,000’, se bombeó 60

bbl de píldora viscosa pesada con super sweep, se observó aumento de 30% de ripios en

zarandas - 100% arcillosita.

Continuó sacando tubería con bomba y rotación rimando de 8,477’ MD hasta 7,470’ MD,

sacó tubería con bomba de 7,470’ MD hasta 6,941’ MD, continua sacando tubería libre de

6,941’ MD hasta 5,897’ MD, zapato 13 3/8’’, Sacó tubería hasta superficie observando

72

broca con material adherido por el viaje. Bajó el revestidor de 9 5/8’’ llenando cada 10

juntas, usó 12 centralizadores de 9 5/8’’, rompe circulación a 5,993’ MD (zapato), con 250

gpm, 700 psi, peso de csg subiendo 270 klbs, peso csg bajando 205 klbs. Continuó bajando

revestidor 9 5/8’’, desde 5,993’ MD hasta 7,640’ MD apoyó con 20 klbs, trabajó con 60

klbs de peso y 70 lbs de over pull logrando pasar, continuó bajando con bomba desde

7,676’ MD hasta 7,726’ MD, bajó normal de 7,726’ MD hasta 7,927’ MD, bajó con bomba

de 7,927’ MD hasta 7,942’ MD, continuó bajando libre de 7,942’ MD hasta 8,352’ MD,

bajó con bomba de 8,352’ MD hasta 8,558’ MD. trabajó revestidor con bomba de 8,558’

MD hasta 8,570’ MD con 500 gpm y 1,400 psi 70 klbs de over pull y 40 klbs de peso ok,

bajó con bomba de 8,570’ MD hasta 8,779’ MD, bombeó 80 bbl de píldora lubricante (3.2

% lube 167) + 4 lbs/bls de lubricante mecánico a 8,779’ MD, continua bajando con bomba

de 8,779’ MD hasta 9,204’ MD, con gpm: 474: 1,100 psi, puntos apretados, trabajó

revestidor con 70 klbs de over pull y peso de 60 klbs, bajó con bomba de 9,204’ MD hasta

9,600’ MD, trabajó revestidor a 9,600’ MD con 100 klbs de peso y tensión de 170 klbs de

over pull.con 476 gpm 1,150 psi, bombea 35 bls de píldora lubricante (3.2% lube 167) + 4

lbs/bls de lubricante mecánico, continua trabajando revestidor 9 5/8’’ a 9,600’ MD con 100

klbs de peso y 170 klbs de over pull con bomba sin progreso.

Armó líneas de cementación y conectó al cabezal tool, realizó reunión de seguridad y

preoperacional previo a la cementación del casing de 9 5/8’’ con todo el personal

involucrado, probó líneas de cementación con 5,000 psi.

73

De la perforación de este intervalo se tienen varios puntos de alta relevancia el cual se

describen a continuación:

1. Altos torques, puntos apretados al punto de perder rotación y circulación, se presentaron

con mucha frecuencia.

2. Operaciones de pesca por rotura en la caja de un Heavy Weight, operación que se realizó

en varios intentos por los problemas ya mencionados

3. Suspensión de la perforación por fallas en las herramientas de control direccional. Y

realización de viajes no programados

4. Incremento de la densidad del fluido por encima de 10.2 lb/gal, según lo programado

hasta 11.2 lb/gal.

5. Problemas de apoyos encontrados durante la bajada del revestidor de 9 5/8’’ al punto

que no se logro la bajada completa de dicho Revestidor. (Zapata a 9,600’).

6. Recuperación de la sarta de pesca mostrando dos tubos con deformaciones (torcidos)

durante la pesca.

3.2.1.3 Tercer intervalo de 8 ½’’ - Revestimiento de 7’’. Desde 9,437’ MD hasta

11,849’ Md Side Track

El tercer intervalo de 8 1/2’’ se inició abriendo una ventana en el casing de 9 5/8’’ desde

9,437’ MD hasta 9,480’ MD continuó perforando con broca de 8 1/2’’ y Power Drive desde

9,480’ MD hasta 11,849’ MD, se perforó con un peso inicial de 10.8 lb/gal y un peso final

de 11.0 lb/gal una vez finalizada la perforación del intervalo en el viaje de calibre queda la

tubería pegada la profundidad de 11,750’ MD se bombea píldora de Pipe Lax la cual libera

74

la tubería sin problemas, realiza viaje de calibre sin problemas, al bajar el Liner de 7’’ se

observó intentos de empaquetamiento los cuales fueron producidos por cauchos negros

instalados en el liner que al pasar por la ventana fueron destruidos estos kats ocasionaron

empaquetamientos los cuales fueron superados logrando bajar el liner y cementar sin

problemas. La tabla 10 detalla los parámetros principales del tercer intervalo del Pozo H

Tabla 10. Parámetros principales del tercer intervalo del Pozo H

Intervalo de 8 1/2” – Revestimiento de 7” – Desde 9437’ MD hasta 11849’ MD

Sistema de Fluido de Perforación Kla-Stop


UL, Sack Black, Mix II Medium, PA-10,

Lube 167, CaCO3 100,30.


Centrífugas

Problemas Encontrados Pegada de tubería a 11750’.






Fuente: DNH

Se reacondicionó todo el fluido Kla Stop del intervalo anterior y se mezcló con 200 bbl de

fluido nuevo tipo kla Stop (total lodo reacondicionado: 1,382 bbl). Bajó densidad del fluido

hasta 10.8 lb/gal con las unidades de control de sólidos y dilución con fluido nuevo.

75

Pre-trató al lodo con PA-10, para evitar embolamientos de la broca y el conjunto de fondo y

durante la perforación de este intervalo se incrementó los valores reológicos con Duotec y

Polypac R, controlando la pérdida de agua de acuerdo al programa con la adición de

Polypac UL/R y Unitrol hidratados. Para mantener la alcalinidad se adicionó Soda Cáustica

al fluido.

Realizó dilución con controlador de filtrado prehidratado, con Sack Black para mejorar

sello y filtrado evitando así, invasión del fluido a la formación productiva.

Bajó sarta de perforación direccional con broca de 8½” con motor de fondo y perforó hueco

desde 9,480’ MD hasta 9,515’ MD. En este punto observa incremento brusco de presión

debido a restricción de caudal de circulación producidos por un empaquetamiento.

Trabajó sarta, recuperó circulación y procedió a sacar tubería hasta la ventana a 9,440’

Intenta Repasar hueco hasta 9,488’ MD pero se obtiene segundo empaquetamiento con

restricción de caudal de circulación.

Adicionó al fluido lubricante Lube 167 para ayudar a mejorar lubricidad en el sistema y

bombeó píldoras de limpieza (20 bbl de píldoras pesadas y viscosas @ 9,485’ MD y 9,479’

MD).

Trabajó sarta direccional y procedió a sacar tubería hasta superficie, quiebra BHA #19 (el

cual salió completamente limpio y libre de signos de embolamientos). Armó y bajó BHA

76

#20 con sarta direccional y motor de fondo hasta 9,366’ MD donde se asienta la sarta,

continúa con bomba hasta 9,515’ MD e inicia luego la perforación direccional.

Al inicio de esta sección se programó el bombeo de píldoras de baja reología seguidas de

píldoras viscosas, para evitar embolamientos en la formación Tena y obtener una óptima

limpieza. Se inicio con la secuencia de píldoras cada 2 paradas perforadas. El contenido de

las píldoras de baja reología fue: Lodo Kla Stop con Tackle y PA10.

A 9,846’ MD, 9,997’ MD y 10,010’ MD el motor de fondo presenta espoteo, continuó

perforando direccionalmente hasta 10,066’ MD, toma survey, bombeó píldora pesada

viscosa de limpieza, circuló hasta retornos limpios y sacó tubería a superficie.

En superficie cambió motor de fondo por Power drive de 8 3/8”. Continuó con la misma

broca PDC y BHA N#21, bajando hasta 9,568’ MD, repasando hueco con TOP drive hasta

10,091’ MD. Bombeó 30 bbl de píldora pesada viscosa (retornando 20% adicional de ripios

a superficie) y continuó perforando direccionalmente hasta 11,187’ MD.

Bombeó 40 bbl de píldora pesada viscosa a 11,187’ MD, circuló y realizó viaje corto de

calibración. Sacó hasta 10,100’ MD punto donde se procede a bombear 40 bbl adicionales

de píldora pesada viscosa. Circuló y al retorno de píldora observa 30% adicional de

recortes, de tamaño medio. Regresó al fondo sin mayores problemas repasando la última

parada por precaución.

77

Continuó con la perforación del hueco de 8½” direccionalmente, controlando el filtrado con

la adición de Unitrol y Polypac UL / R hidratados.

Para obtener un mejor puenteo en el hueco se bombearon “píldoras de barrido” de 30 bbl

con Carbonato de Calcio 100 y 30 para sellar las arenas. Píldora viscosas pesadas con

Duotec y Super Sweep, a la culminación del pozo Adicionó como recomendación

lubricante (Lube 167).

Sacó tubería desde 11,849’ MD hasta 11,750’ MD en este punto se obtuvo tubería atascada,

con un overpull de 110 klbs, trabaja tubería martillando y aplicando torque, sin éxito

( tubería pegada por posible pega por presión diferencial ).

Preparó al inicio 50 bbl de píldora lubricante, con Lube 167 al 3%, para ayudar a mejorar la

lubricidad en el área afectada (tubería pegada). Bombeó al pozo dicha píldora y bajó

densidad del fluido de 11.0 lpg a 10.6 lpg.

Trabajó sarta sin resultado positivo, preparó 50 bbl de píldora libradora (Pipe Lax / Diesel).

Espotea píldora al anular del BHA, colocando la tubería en torsión y compresión. Despegó

tubería con facilidad, recuperó circulación y desplazó descartando en superficie, fluido

contaminado con pipe Lax (120 bbl de lodo contaminado).

Acondiciona fluido nuevamente con materiales puenteantes, sellantes y controladores de

filtrado. Incrementa densidad del fluido por órdenes de la compañía operadora de 10.6 a

78

10.8 lb/gal. Continuó sacando tubería con back reaming con incrementos de presión y

torque hasta 10,450’ MD (punto apretado), donde se requiere bombear 40 bbl de píldora

pesada viscosa para mejorar limpieza en este punto.

Al retorno de píldora se obtiene 30% adicional de ripios en superficie y se continúa sacando

con back reamer hasta la ventana del casing de 9 5/8’’. (9,330’ MD). Se observó arrastres y

tensión dentro del revestidor a 7,727’ y 7,691’ MD, obligando a trabajar tubería.

Terminó de sacar tubería a superficie, desarmó BHA direccional (BHA saliente sin signos

de embolamientos, limpio). Armó broca tricónica de 8.5’’ con sarta direccional, bajó

tubería hasta fondo, bombeó 40 bbl de píldora pesada viscosa de limpieza, observando al

retorno 30% adicional de recortes, continuó circulando hasta retornos limpios, acondicionó

fluido con soda cáustica para mantener alcalinidad en rango, densidad en 10.8 lpg y

desplazó al pozo 70 bbl de píldora lubricante (lube 167 al 3%) cubriendo 1,000’ de hueco

abierto, sacó tubería hasta 10,500’ MD, se vuelve a bombear 40 bbl de píldora pesada

viscosa, observando al retorno de píldora 5% adicional de recortes. Circuló hasta retornos

limpios (pozo limpio), desplazó y espoteó segunda píldora lubricante (70 bbl de Lube 167

al 3%), cubriendo 1,000’ de hueco abierto. Finaliza viaje a superficie, quiebra BHA N#22

con broca tricónica de 8.5’’.

Armó y bajó zapato guía con collar flotador y liner de 7’’ con 27 centralizadores hasta

11,750’ MD, con apoyos puntuales. Continuó bajando Liner con bomba y circulación

79

trabajando tubería continuamente. Se observó durante la circulación abundantes pedazos

grandes, medianos y chicos de gomas negras provenientes de los KATS ubicados en el liner

de 7’’.

A 11,730’ MD se tiene una pérdida parcial de circulación, por empaquetamiento

ocasionado por los cauchos acumulados en el SIDE TRACK, logra establecer circulación,

adicionó material antiperdida (15 sacos de MIX II para sellar fractura). Se restablece

circulación y continúa bajando liner hasta 11,815’ MD.

Nuevamente se tubo perdida de circulación, preparando y bombeando al pozo 50 bbl de

píldora con material antiperdida, conteniendo (Carbonato de calcio de distintas

granulometrias, Kwick Seal Médium 15 lb/bbl mas Duotec).

Circuló homeginazando fluido y observando pozo estable sin pérdidas de circulación.

Circuló con 300 gpm. Armó líneas de cementación y procedió a cementar liner de 7’’ con

100% de retorno, quedando tope de liner de 7’’ @ 9,240’ MD.

3.2.1.4 Cuarto intervalo de 6 1/8’’ - Malla de 5’’. De 11,815’ MD hasta 12,580’ MD

El cuarto intervalo 6 1/8’’ se perforó desde 11,815’ MD hasta 12,580’ MD con problemas

de daños de las herramientas direccionales por lo que se incremento el tiempo de

perforación del intervalo, los viajes de calibre se realizaron sin problemas. En la tabla 11 se

detalla los parámetros principales del cuarto intervalo del Pozo H

80

Bajó con broca Tricónica de 6 1/8’’, bajó libre hasta 11,793’ MD, rota cemento y perforó

zapato y limpió cemento hasta 11,849’ MD Bombeó píldora viscosa como colchón y

desplazó fluido Kla stop por fluido Flo Pro NT de 8.9 lb/gal.

Perforó direccionalmente desde 11,849’ MD hasta 11,925’ MD, circuló pozo y chequeó

señal de las herramientas direccionales, por falla de señal de la herramienta direccional,

sacó a superficie sin problemas una vez en superficie se cambio de broca y herramienta

direccional.

Tabla 11. Parámetros principales del cuarto intervalo del Pozo H

Intervalo de 6 1/8” – Malla de 5” – Desde 11815’ MD hasta 12580’ MD

Sistema de Fluido de Perforación FLO PRO NT

Productos Relevantes CaC03 100,30,325, KOH


Centrífugas

Problemas Encontrados Perdida de señal de Periscope a 11815’ MD






Fuente: DNH

Armó Broca Tricónica y BHA Direccional con Periscope, bajó tubería a 11,800’ MD

conecta bombas y bajó a 11,815’ MD.

81

Observó pérdida paulatina de 160 psi. Se pierde señal(Señal intermitente prende y apaga)

por lo que se toma la decisión de sacar broca a 11,815’ MD y prueba herramienta

direccional sin éxito.

Durante la circulación ajustó propiedades reológicas con Flo vis y Dual Flo para control del

filtrado, adicionó Carbonato de calcio de A-30 y A-100 para puentear las arenas, adicionó

bactericida para evitar la degradación de los polímeros, sacó tubería a superficie por falla

en la herramienta direccional.

En superficie armó BHA direccional, realizó pruebas de herramienta en superficie y bajó

registrando de 11,815’ MD a 11,925’ MD. Orientó herramienta direccional. Perforó sección

Horizontal 6 1/8’’ con Motor de fondo y herramienta Periscope de 11,925’ MD hasta

12,399’ MD, observando en los últimos pies altos torques e incrementos de presión. Se

bombeó píldora viscosa pesada, circuló hasta obtener zarandas limpias y sacó tubería a

superficie sin ningún problema.

Durante la perforación de este intervalo se adicionó al sistema Carbonato de calcio de 30 y

100 para puentear las arenas, así mismo adicionó FLO VIS para mantener parámetros

reológicos y Dual Flo para controlar el filtrado. Para control de alcalinidad adiciona Potasa

Cáustica y MYACIDE para evitar degradación de los Polímeros este mantenimiento estuvo

de acuerdo al tiempo excesivo de viajes realizados por daño de herramientas direccionales.

Una vez en superficie desconecta broca y observó desgaste en camisa del motor. Cambió

82

broca y motor, bajando tubería libre a 12,036’ MD, conecta top drive por precaución y baja

con bomba y rotación hasta 12,088’ MD. Bombeó píldora viscosa pesada con material

puenteante, circuló y continuó perforando direccionalmente hasta 12,580’ MD, bombeó 50

bbl de píldora pesada viscosa (de 9.4 lpg y 105 seg/qt), con material de puenteo Carbonato

30 y 100 para evitar incrementar el peso del fluido, al retorno de píldora no se observó

incremento de recortes.

Decide sacar tubería por baja ROP (rata de perforación) de 7 pie/hora, e incrementos

repentinos de presión y torque. Circuló un fondo y medio para limpieza del pozo, durante la

circulación homogenizó tratamiento con bactericida al fluido de perforación. Sacó tubería

hasta superficie sin ningún problema y se da por terminado la operación de perforación.

En lo referente al costo efectivo del fluido de perforación del Pozo H, el costo real fue de

$305,853.12, cuyo valor fue inferior al valor del costo programado, el valor del costo

programado fue de $343,481.69; a pesar de que existió problemas operativos, anteriormente

mencionados. El ahorro en el costo efectivo del fluido de perforación es de $37,628.57. El

anexo 3 muestra la gráfica del costo total del fluido de perforación.

83

3.2.1.5 Perforación del pozo H

Es un pozo de desarrollo, con un desplazamiento horizontal para recuperar reservas

remanentes del reservorio “U” inferior (objetivo primario) y Hollín (objetivo secundario).

La tabla 12 muestra el resumen de las propiedades del fluido de perforación.

Tabla 12. Propiedades del fluido de perforación

Profundidad/

TVD

(profundidad

vertical

verdadera)

Peso

Lodo

Sólidos MBT PV YP 10s

GEL

10m

GEL

Filtrado

API

Ft lb/gal % lb/bbl Cp lb/100

ft2

lb/100

ft2

lb/10

0ft2

cc/30min

358/358 8.5 3 7.5 3 9 10 7 0

1,263/1,263 9.1 5 10 3 4 2 3 0

1,591/1,568 9.7 8 12.5 5 10 5 9 0

2,480/2,480 9.9 8 12.5 5 10 5 9 0

3,212/3,194 10 8 15 5 12 4 7 0

4,034/4,034 10.2 10 17.5 8 15 5 9 0

5,397/5,397 10.3 10 20 9 15 5 10 0

5,875/5,875 10.6 14 20 12 15 6 12 11

5,990/5,968 10.6 15 20 13 16 6 15 10.8

6,130/5,404 9.6 5 5 15 14 9 13 8.7

6,765/6,702 9.7 6 5 7 15 4 9 8.6

6,977/6,888 9.8 6 5 8 14 5 10 8.6

7,930/7,604 9.8 6 6.5 12 14 5 10 7.4

8,381/7,925 9.9 9 6.5 13 16 6 14 6.8

84

9,100/8,409 9.9 10 7.5 15 18 6 15 6.6

9,715/8,807 9.9 10 11.5 15 18 7 16 6.6

10,437/9,210 10.1 11 15 17 21 9 21 6.2

11,183/9,432 11.2 17 15 22 27 11 28 5.4

11,925/9,496 9 4 0 12 31 12 14 4.2

12,580/9,480.7 9 4 2.5 11 35 13 16 4


Fuente: DNH

Las gráficas 13a hasta 13g ilustran las propiedades más relevantes del lodo como función

de la profundidad. Entre tales propiedades se tiene:

Peso del lodo

Porcentaje de sólidos

MBT

Viscosidad plástica

Punto cedente

Esfuerzos de gel: 10seg, 10 min

Filtrado de lodo API

85

Gráficas 13. Propiedades del fluido de perforación

Gráfica 13a. Peso del Lodo (lb/gal) Gráfica 13b. Sólidos %

Elaborado por: William Mendoza Elaborado por: William Mendoza

Fuente: DNH Fuente: DNH

86

Gráfica 13c. MBT (lb/bbl) Gráfica 13d. PV (cP)



87

Gráfica 13e. YP (lb/100 ft2) Gráfica 13f. 10s/10m GEL (lb/100 ft

2)



88

Gráfica13g. FILTRADO DE LODO API (cc/30m)


Fuente: DNH

89

3.2.1.6 Análisis de las propiedades del lodo de perforación

3.2.1.6.1 Sección Superficial

El peso del lodo comienza con 8.4 lb/gal y se incrementa gradualmente hasta 10.6 lb/gal; de

acuerdo al gradiente normal de presión el peso del lodo debería ser de 9.0 lb/gal, entonces

el diferencial de presión es de 1 lb/gal equivalente, debido a que se presentó un influjo de

agua. (el anexo 2 muestra la gráfica de las densidades del fluido de perforación)

El equipo de control de sólidos trabajó durante todo el intervalo, debido a que se

incrementó el peso del lodo, lo cual originó que el porcentaje de sólidos sea del 15 % .

El valor de MBT tiene relación con el porcentaje de sólidos, es decir, si aumenta el

porcentaje de sólidos de igual se incrementa el valor MBT; y viceversa, para esta sección el

valor de MBT fue de 20 lb/bbl, por el aumento de sólidos.

El rango de la viscosidad plástica fue de 13 cp debido a que existió la presencia de un 15%

de sólidos en el sistema, y por lo tanto una resistencia al flujo y fricción entre lo sólidos del

sistema.

El punto cedente (Yield Point) fue normal en un valor de 16 lb/100ft2, producto del

porcentaje de sólidos debido a la atracción que existe entre las cargas negativas y positivas

90

localizadas en la superficie de las partículas; el punto cedente (Yield Point) es causado más

por fuerzas electroquímicas que por fuerzas mecánicas.

Los valores de geles para 10s/10m fueron de 6/15 (lb/100ft2) respectivamente, están dentro

de los parámetros normales, ya que determinan la capacidad de sostenimiento del ripio; y a

su vez una medida de la habilidad del lodo para desarrollar una consistencia gelatinosa

cuando está en reposo.

El valor de filtrado de lodo API fue 10.8 cc/30min lo cual indica que comienza a existir

filtración hacia la formación. Se debe tomar en cuenta que valores sobre 10 cc/30min

podrían afectar el potencial productivo de la zona de interés.

3.2.1.6.2 Sección Intermedia

El peso del lodo comienza con 9.6 lb/gal y se incrementa gradualmente hasta 10.1 lb/gal;

debido al requerimiento de soporte de las formaciones perforadas, durante la perforación de

esta sección se presentaron excesivos viajes por daño de broca, problemas con las

herramientas direccionales, altos torques, atascamiento de la sarta y abundancia de corte en

superficie.

Existió un alto porcentaje de sólidos de 28 %, resultado del incrementó del peso del lodo. A

pesar de la gran cantidad de sólidos presentes en la zarandas, se consideró que no

corresponden a derrumbes.

91

El valor de MBT tiene una relación con el porcentaje de sólidos, es decir, si aumenta el


valor de MBT fue de 15 lb/bbl.



sistema.

El punto cedente (Yield Point) fue de 27 lb/100ft2, producto del alto porcentaje de sólidos,

debido a la atracción que existe entre las cargas negativas y positivas localizadas en la

superficie de las partículas; el punto cedente (Yield Point) es causado más por fuerzas

electroquímicas que por fuerzas mecánicas.

Los valores de geles para 10s/10m fueron de 11/28 (lb/100ft2) respectivamente, están

dentro de los parámetros de geles progresivos, ya que determinan la capacidad de

sostenimiento del ripio; y a su vez una medida de la habilidad del lodo para desarrollar una

consistencia gelatinosa cuando está en reposo. Se debe tener presente que geles progresivos

podrían conllevar a altas presiones de bomba para reiniciar la circulación, lo cual podrían

ocasionare ruptura de la formación.

El valor de filtrado de lodo API fue 5.4 cc/30min lo cual indica que es un valor dentro de

los rangos normales.

92

3.2.1.6.3 Sección de Producción


tomando en consideración el gradiente normal de presión, la presión de la arenisca U seria

de 4,409 psi, mientras que la presión hidrostática a 9.1 lb/gal seria de 4,486 psi. Por lo

tanto, el diferencial de presión sería de 80 lb/gal que constituye un valor muy acertado.

Existió un porcentaje de sólidos de 4 %, debido a que el aumento del peso de lodo no fue

demasiado considerable. El rendimiento del Equipo de Control de Sólidos fue satisfactorio.



valor de MBT fue de 2.5 lb/bbl, debido al bajo porcentaje de sólidos.

El rango de la viscosidad plástica fue de 11 cP debido a que existió la presencia de un 4%


sistema.

El punto cedente (Yield Point) fue de 35 lb/100ft2, debido a la atracción que existe entre las

cargas negativas y positivas localizadas en la superficie de las partículas; el punto cedente

(Yield Point) es causado más por fuerzas electroquímicas que por fuerzas mecánicas.

93

Los valores de geles para 10s/10m fueron de 13/16 (lb/100ft2) respectivamente, están

dentro de los parámetros de los geles normales de la capacidad de sostenimiento del ripio; y

a su vez una medida de la habilidad del lodo para desarrollar una consistencia gelatinosa


El valor de filtrado de lodo API fue 4 cc/30min lo cual indica que es un valor dentro de los

rangos normales.

94

3.2.2 Resumen de las actividades más importantes en los diferentes intervalos del

Pozo S (el anexo 4 muestra el esquema mecánico del Pozo S)

3.2.2.1 Primer intervalo de 16’’- Revestimiento de 13 3/8’’- Desde Superficie hasta

5,597’ MD6

La sección superficial se perforó desde superficie hasta 5,597’ MD con el sistema Nativo

Disperso, Los viajes se realizaron a las profundidades de 3,628’ y 5,597’ MD sin ningún

inconveniente, bajó y cementó casing de 13 3/8’’ sin problemas. En la tabla 14 se detalla

los parámetros principales del primer intervalo del Pozo S

Armó y se bajó sarta convencional con broca tricónica, perforando de 58’ MD a 190’ MD

con parámetros controlados. Continuó perforando hasta 499’ MD, donde se bombeó una

píldora viscosa, para sacar sarta a superficie, sin problemas. Se armó segundo ensamblaje

con sarta direccional y broca PDC bajando sin problemas, retomó la perforación

bombeando tren de píldoras de baja y alta reología al llegar al fondo, se perforó rotando y

deslizando para construir ángulo. Durante casi toda la perforación la broca mantuvo altas

tasas de penetración.

6Dirección Nacional de Hidrocarburos (DNH)

95

Tabla 14. Parámetros principales del primer intervalo del Pozo S

Intervalo de 16” – Revestimiento de 13 3/8” – Desde superficie hasta 5597’ MD

Sistema de Fluido de Perforación Nativo disperso.

Productos Relevantes MI Gel, PA-10, SAAP, Barita, PA-10


Centrífugas

Problemas Encontrados Problemas con Retroescavadora






Fuente: DNH

Previo al viaje a superficie se bombeó una píldora de alta reología y sacó sin problemas a

3,628’ MD, observándose broca y motor con material adherido por efectos del viaje.

Regresó al fondo sin problemas, por precaución, bajó rotando y circulando desde 3,533’

MD hasta 3,628’ MD bombeando tren de píldoras, dispersa y viscosa.

Se perforó hasta 5,597’ MD sin problemas. Una vez alcanzada la profundidad del

revestidor, se bombeó tren de píldoras para la limpieza de broca, ensamblaje y pozo, se

circuló hasta obtener retornos limpios y realizó viaje a superficie sin problemas,

observándose broca y estabilizador cargados con material arcilloso tomados durante el

viaje.

96

Se bajó revestidor de 13 3/8’’ al fondo, encontrando apoyo a 4,521’ MD el cual se bajó con

bomba hasta 4,706’ MD. Se bajó hasta 5,596’ MD sin apoyos, circuló revestidor hasta

limpiar hueco reflejado en los retornos en las zarandas, y cementó según programa sin

inconvenientes.

3.2.2.2 Segundo intervalo de 12 ¼’’ – Revestimiento de 9 5/8’’- Desde 5,597’ MD hasta

8,927’MD

El segundo intervalo se perforó con el sistema KLA STOP, con broca PDC de 12 1/4’’ y

motor de fondo. Se realizó viaje de calibre desde 7,598’ MD encontrando algunos puntos

apretados. Se continuó perforando hasta 8,635’ MD profundidad a la cual se realizó viaje

por bajo ROP durante el viaje se observó tensiones puntuales, en superficie se cambió

broca y bajó BHA número 4 sin problemas hasta el fondo, se continuó perforando hasta

8,928’ MD con ROP bajos por lo que se decidió dejar el intervalo en esta profundidad, el

viaje a superficie se realizó sin inconvenientes. Se bajó y cementó casing de 9 ⅝’’ sin

problemas. La tabla 15 detalla los parámetros principales del segundo intervalo del Pozo S

La perforación del intervalo intermedio se realizó con broca PDC de 12¼’’ y motor de

fondo. Se bajó hasta 5,549’ MD tope de tapones, perforó tapones, collar flotador y cemento

desde 5,549’ MD hasta 5,586’ MD. Cerró anular y realizó la prueba integridad del casing

13 3/8’’. Se abrió el anular y se continuó perforando cemento, zapato y formación desde

5,586’ MD hasta 5,612’ MD (15’ de formación, 90% lutita y 10% carbón). Se realizó

97

desplazamiento en circuito corto del lodo Nativo Disperso de 10.2 lb/gal por Kla-Stop de

9.5 lb/gal.

Tabla 15. Parámetros principales del segundo intervalo del Pozo S

Intervalo de 12 1/4” – Revestimiento de 9 5/8” – Desde 5597’ MD hasta 8927’ MD

Sistema de Fluido de Perforación Kla-Stop


UL, Sack , PA-10, CaC03 100,30,325.


Centrífugas






Fuente: DNH

Continúo perforando, direccionalmente tumbando ángulo, mantuvo la perforación rotando

y deslizando ajustando parámetros para optimizar y mantener buena tasa de penetración.

Continuó perforando hasta 7,260’ MD, donde se observó pequeños derrumbes de lutitas de

tamaño laminar, la cual se corrigió realizando adiciones de Sack Black e incrementando la

densidad del lodo de 9.7 lb/gal a 9.8 Lb/gal. Se siguió rotando y deslizando, bombeando

píldoras viscosas al hueco y píldoras dispersas preparadas con Nut Plug para la limpieza de

98

la broca y la sarta de perforación. Se perforó hasta 7,598’ MD, profundidad donde se

realizó el primer viaje de calibración al hueco, una vez bombeada la píldora de limpieza, se

circuló el pozo hasta obtener retornos limpios.

Se realizó el viaje de calibración desde 7,598’ hasta el zapato de 13 3/8’’, en cuanto al viaje

puede mencionarse que fue bastante bueno, observándose varios puntos apretados, arrastres

puntuales de 40/50 Klbs trabajando con bomba y rotaria los siguientes puntos: 6,459’ MD

6,137’ MD, 5,983’ MD.

Se retornó al fondo sin ningún problema repasando por seguridad desde 7,504’ MD hasta

7,598’ MD. Retomó nuevamente la perforación direccional e igualmente el programa de

secuencia de bombeo de píldoras para la limpieza del hueco, se continuó perforando esta

fase con broca PDC pasando el conglomerado Tiyuyacu con parámetros controlados hasta

8,530’ MD. A 8,635’ MD, se bombeó píldora de limpieza, se circuló hasta retornos limpio

y se sacó sarta a superficie, durante el viaje hubo algunos puntos apretados: 8,360’ MD,

7,336’ MD, 7,130’ MD y 6,728’ MD.

La broca en superficie se observó con material en los hombros productos del viaje.

Se armó y bajó sarta direccional con ensamblaje de fondo # 4 con broca PDC hasta 8,445’

MD sin problemas, con bomba y rotación las últimas dos paradas por seguridad. Retomó la

perforación presentándose incrementos puntuales de torque y presión normalizados sin

mayores problemas, esta fase se terminó de perforar hasta 8,928’ MD.

99

Se bombeó píldora de limpieza, se circuló hasta obtener retornos limpios en las zarandas y

antes del viaje a superficie, se bombeó y reemplazó píldora viscosa con 3 % de lubricante

para facilitar la bajada del revestidor de 9 5/8’’. Sacó tubería a superficie sin problemas la

broca salió limpia y anillada por el desgaste.

Desarmó ensamblaje de fondo y armó equipo “Overdrive System” y accesorios para la

descender el revestidor de 9 5/8’’. Se corrió el revestidor con problemas operacionales del

sistema “Overdrive System”, Se consiguió apoyo a 8,884’ MD, bajando con bomba hasta

8,927’ MD, profundidad del zapato de 9 5/8’’.

Se conectó cabezal de cementación y se realizó la cementación del revestidor de 9 5/8’’ sin

problemas.

3.2.2.3 Tercer intervalo de 8 ½’’ - Revestimiento de 7’’. Desde 8,806’ MD hasta

10,018’ MD

El tercer intervalo se perforó con el sistema KLA STOP, con broca PDC de 8 1/2’’, desde

8,806’ MD hasta 10,018’ MD, con un máximo peso del lodo de 10.5 lb/gal. En este

intervalo se observó caída de lutita por lo que se incremento la densidad del fluido de 9.2

hasta 10.5 lb/gal densidad con la que se controló la lutita. Se perforó 82’ de intrusivo con

broca tricónica sin problemas, incrementando la concentración de sack black de 2 a 5.5

lb/bbl, Los viajes realizados no presentaron problemas, Se realizó corrida de registros

eléctricos y toma de presiones en 27 puntos sin inconvenientes, bajó liner de 7’’ y cementó

100

sin ningún problema. En la tabla 16 se detalla los parámetros principales del tercer intervalo

del Pozo S

Tabla 16. Parámetros principales del tercer intervalo del Pozo S

Intervalo de 8 1/2” – Revestimiento de 7” – Desde 8806’ MD hasta 10018’ MD

Sistema de Fluido de Perforación Kla- Stop


UL, Sack , PA-10, CaC03 100,30,325.Lube

167, Mix Medium.


Centrífugas

Problemas Encontrados Observó cortes de lutitas de tamaño medio

por shaker a 9600’.






Fuente: DNH

Se armó y bajó sarta direccional con broca PDC de 8 ½’’ hasta el tope de cemento a 8,856’

MD, perforó cemento, tapones y collar flotador hasta 8,915’ MD donde se realizó la prueba

de integridad del casing de 9 5/8’’. Se continuó perforando atravesando zapato y formación

hasta 9,838’ MD donde se realizó desplazamiento del fluido KLA-STOP de 10.4 lb/gal por

fluido KLA-STOP de 9.3 lb/gal.

101

Se perforó hasta 9,646’ MD sin problemas, se bombeó píldora de alta reología, se circuló

hasta retornos limpios y se realizó viaje hasta superficie. Se cambió broca PDC por broca

tricónica para perforar el intrusivo.

Bajó sarta hasta fondo sin problemas, se circuló y bombeó una píldora viscosa hasta

obtener retornos limpios y se reanudó con la perforación.

A 9,710’ MD se observó recortes de lutita de tamaño laminar y se decidió incrementar

densidad de lodo de 9.5 lb/bbl a 9.8 lb/bbl con lo que se observó mejora parcial en los

recortes. Se continuó perforando, a 9,765’ MD se incrementa densidad hasta 10.2 lb/bbl y

se observó pozo estable. A 9,936’ MD se incrementó densidad a 10.3 lb/bbl porque se

observó un incremento del 5 % en recortes en las zarandas.

Se llegó a la profundidad total a 10,020’ MD con una densidad final de 10.5 lb/bbl que

controló totalmente la inestabilidad de las lutitas asegurando la bajada de registros y liner

de 7’’.

Se realizó viaje corto de calibración hasta 8,915’ MD sin problemas, bajando y repasando

hasta el fondo acondicionando el hueco, la última parada por seguridad se bombeó una

píldora de alta reología y se circuló hasta obtener retornos limpios en las zarandas. Luego

se bombeó y se emplazó una píldora viscosa con 3 % de lubricante y se sacó sarta a

102

superficie exitósamente, desarmando ensamblaje de fondo y broca para correr los registros

eléctricos.

Se corre la primera carrera de registros convencionales. Bajó herramienta sin problemas,

una vez terminada la corrida sacó a superficie y se desarmó para empezar con la segunda

corrida.

Armó y se bajó herramienta de registros de resonancia magnética sin problemas. Terminada

la corrida se sacó herramienta con éxito, se desarmó en superficie y se armó ensamblaje de

limpieza para acondicionar el hueco. Bajó sin problemas, se bombeó píldora viscosa y se

circuló hasta conseguir retornos limpios en superficie, luego se bombeó y se emplazó

píldora viscosa con 3 % de lubricante.

Se sacó sarta sin problemas, desarmó ensamblaje para después armar y correr el registro de

puntos de presión. Bajó herramienta con éxito, tomando en total 27 puntos de presión sin

problemas: 3 puntos en la Arena U Media con una presión máxima de 3,146.3 psi, 6 puntos

en la Arena U Inferior con una presión máxima de 3,458.8 psi, 11 puntos en la Arena T

Principal con una presión máxima de 3575.9 psi, 2 puntos en la Arena Hollín Superior con

una presión máxima de 4,309.8 psi y 5 puntos en la Arena Hollín Principal con una presión

máxima de 4,314.6 psi.

103

Una vez terminada la corrida, se sacó herramienta del fondo sin ningún indicio de pega

diferencial en la zona de las arenas ya registradas, llegó a superficie, se desarmó y se armó

ensamblaje de limpieza para dejar el hueco en óptimas condiciones para la bajada del liner

de 7’’. Se bajó sin problemas y se bombeó en el fondo una píldora viscosa y se circuló

hasta retornos limpios.

Se armó zapata, collar, equipo de flotación y se bajó liner de 7’’ hasta el zapato del casing

de 9 5/8’’ donde se realizó pruebas de circulación sin problemas, por lo que se continuó

bajando liner hasta 10,018’ MD sin problemas, quedando el tope del mismo a 8,806’ MD.

Se instaló cabezal y líneas de cementación, se circuló reciprocando el liner para asegurar

limpieza del hueco sin inconvenientes, para empezar las operaciones de cementación y

asentada del liner de 7’’. Se realizó cementación y asentamiento del liner de 7’’ durante la

cementación se observó presiones altas.

En lo referente al costo efectivo del fluido de perforación del Pozo S, el costo real fue de

$217,755.42, cuyo valor fue superior al valor del costo programado, el valor del costo

programado fue de $181,305.09; debido a que existió problemas operativos, anteriormente

mencionados. En este caso existe un aumento en el costo efectivo de $36,450.33; este costo

reducirá moderadamente mediante la implementación del programa de optimización del

fluido de perforación, anteriormente mencionado. El anexo 6 muestra la gráfica del costo

total del fluido de perforación.

104

3.2.2.4 Perforación del Pozo S

Es un pozo perforado para recuperar reservas remanentes del reservorio “U” Inferior

(objetivo primario) y los reservorios “T” Principal y “Hollín” (objetivos secundarios).

En la tabla 17 tenemos el resumen de las propiedades del fluido de perforación.

Tabla 17. Propiedades del fluido de perforación.

Profundidad/

TVD

(profundidad

vertical

verdadera)

Peso

Lodo

Sólidos MBT PV YP 10s

GEL

10m

GEL

Filtrado

API

Ft lb/gal % lb/bbl Cp lb/100

ft2

lb/100f

t2

lb/100f

t2

cc/30min

132/132 8.5 1 5 2 3 1 2 0

521/521 8.7 2 5 3 4 1 2 0

989/989 8.8 3 5 3 4 2 3 0

1,708/1,659 9.1 6 5 5 7 4 7 0

2,021/1,972 9.3 7 5 5 8 4 8 0

2,580/2,500 9.4 8 7.5 5 9 4 7 0

3,628/3,502 9.5 9 10 5 10 6 8 0

4,475/4,345 9.6 10 12.5 6 9 6 13 0

4,787/4,657 9.7 12 20 7 13 6 13 0

5,597/5,467 10.2 15 25 7 16 7 13 0

7,354/7,214 9.7 11 7.5 13 17 4 7 11

7,442/7,302 9.8 12 7.5 14 18 4 7 11

7,765/7,635 9.9 12 7.5 14 18 4 7 8.6

7,953/7,823 10 12 7.5 15 19 5 9 8.2

105

8,928/8,798 10.4 14 10 17 19 6 10 5.4

9,010/8,880 9.3 7 5 15 20 6 9 6

9,389/9,259 9.4 9 5 15 19 5 8 5.6

9,646/9,516 9.5 9 5 15 20 5 8 5.2

9,706/9,575 9.8 11 5 17 20 5 7 5.2

9,819/9,689 10.2 13 5 17 22 6 9 5

9,861/9,732 10.3 14 5 18 22 6 9 5

10,020/9,890 10.5 15 5 17 22 6 9 5


Fuente: DNH

Las gráficas 18a hasta 18g ilustran las propiedades más relevantes del lodo como función

de la profundidad. Entre tales propiedades se tiene:

Peso del lodo

Porcentaje de sólidos

MBT

Viscosidad plástica

Punto cedente

Esfuerzos de gel: 10seg, 10 min

Perdida de fluido API

106

Gráficas 18. Propiedades del fluido de perforación

Gráfica 18a. Peso del Lodo (lb/gal) Gráfica 18b. Sólidos %



107

Gráfica 18c. MBT (lb/bbl) Gráfica 18d. PV (cP)



108

Gráfica 18e. YP (lb/100 ft2) Gráfica 18f. 10s/10m GEL ((lb/100 ft

2)



109

Gráfica 18g. FILTRADO DE LODO API (cc/30m)


Fuente: DNH

110

3.2.2.5 Análisis de las propiedades del lodo de perforación

3.2.2.5.1 Sección Superficial


para controlar influjo de agua, estabilización de lutitas y asegurar la bajada del revestidor

de 13 3/8’’. (El anexo 5 muestra la gráfica de las densidades del fluido de perforación)

El equipo de control de sólidos trabajó eficientemente durante todo el intervalo, a pesar del

incremento el peso del lodo, lo cual originó que el porcentaje de sólidos sea del 15 % .


porcentaje de sólidos de igual forma se incrementa el valor MBT; y viceversa, para esta

sección el valor de MBT fue de 25 lb/bbl, por el aumento de sólidos.

El rango de la viscosidad plástica fue de 7 cp. El porcentaje sólidos fue de 15% en el

sistema, y por lo cual existió una resistencia al flujo y fricción entre lo sólidos del sistema.

El punto cedente (Yield Point) fue de 16 lb/100ft2, producto del porcentaje de sólidos

debido a la atracción que existe entre las cargas negativas y positivas localizadas en la

superficie de las partículas; el punto cedente (Yield Point) es causado más por fuerzas

electroquímicas que por fuerzas mecánicas.

111


de los parámetros normales, ya que determinan la capacidad de sostenimiento del ripio; y a

su vez es una medida de la habilidad del lodo para desarrollar una consistencia gelatinosa


El valor de filtrado de lodo API no fue registrado durante este intervalo.

3.2.2.5.2 Sección Intermedia


debido a la presencia de grandes longitudes de arcillas muy reactivas, las cuales tienden a

hidratarse fácilmente, y lutitas con mucha fragilidad.

Existió un porcentaje de sólidos de 14 %, resultado del incrementó del peso del lodo, el

cual está dentro de los parámetros normales, además existió el funcionamiento eficiente de

los shakers para el control de sólidos.


porcentaje de sólidos de igual forma se incrementa el valor MBT; y viceversa, para esta

sección el valor de MBT fue de 10 lb/bbl, lo cual indica que es un valor normal. .

112



sistema.

El punto cedente (Yield Point) fue de 19 lb/100ft2, es un valor normal resultante del

porcentaje de sólidos, debido a la atracción que existe entre las cargas negativas y positivas

localizadas en la superficie de las partículas; el punto cedente (Yield Point) es causado más

por fuerzas electroquímicas que por fuerzas mecánicas.


de los parámetros de geles normales, ya que determinan la capacidad de sostenimiento del

ripio; y a su vez una medida de la habilidad del lodo para desarrollar una consistencia

gelatinosa cuando está en reposo.

El valor de filtrado de lodo API fue 5.4 cc/30min lo cual indica que es un valor dentro de

los rangos normales.

3.2.2.5.3 Sección de Producción

El peso del lodo comienza con 9.3 lb/gal y se incrementa gradualmente hasta 10.5 lb/gal; el

incremento se lo realizó para evitar problemas en la formación Napo para la estabilización

de lutitas.

113

Existió un porcentaje de sólidos de 15 %, debido a que existió un aumento en el peso de

lodo. El rendimiento del Equipo de Control de Sólidos fue satisfactorio.



valor de MBT fue de 5 lb/bbl.



sistema.

El punto cedente (Yield Point) fue de 22 lb/100ft2, debido a la atracción que existe entre las

cargas negativas y positivas localizadas en la superficie de las partículas; el punto cedente

(Yield Point) es causado más por fuerzas electroquímicas que por fuerzas mecánicas.


de los parámetros de los geles normales, ya que determinan la capacidad de sostenimiento

del ripio; y a su vez una medida de la habilidad del lodo para desarrollar una consistencia

gelatinosa cuando está en reposo.

El valor de filtrado de lodo API fue 5 cc/30min lo cual indica que es un valor dentro de los

rangos normales.

114

3.3 Programa de Optimización del Lodo de Perforación

3.3.1 Sección Superficial.

En esta sección para ambos pozos se debe utilizar el fluido Sistema Nativo Disperso

Polypac, el cual tiene las características adecuadas para no tener inconvenientes con la

formación. El cual la densidad inicial recomendada es de 8.4 lb/gal y su densidad final

puede variar entre 10.4 lb/gal y 11.0 lb/gal, ya que puede existir la presencia de influjos de

agua, arcillas reactivas (gumbo).

Se debe tener 1000 bbls de agua fresca para mantener el fluido disperso mediante

diluciones que se realizan al sistema nativo.

Para mantener la densidad del lodo se debe operar continuamente las centrifugas, que junto

a las diluciones con agua fresca se reduce la cantidad de sólidos al sistema.

Antes de ingresar a la formación Orteguaza, adicionar Sack Black al sistema para

estabilizar las lutitas.

Antes de cada viaje a superficie bombear píldoras de baja y alta reología para asegurar la

limpieza de la broca y del pozo.

Tener en cuenta el espacio necesario para el desecho de recortes y no tener que apagar los

equipos de control de sólidos y realizar altas diluciones, lo cual genera grandes volúmenes

115

de lodo para controlar parámetros en el fluido, situaciones que ponen en riesgo la

perforación.

3.3.2 Sección Intermedia

En esta sección para ambos pozos se debe utilizar el fluido Kla Stop, debido a que esta

sección del pozo presenta grandes longitudes de arcillas muy reactivas y lutitas con mucha

fragilidad, fácil aislamiento mecánico. El cual la densidad inicial recomendada es de 9.5

lb/gal y su densidad final puede variar entre 10.4 lb/gal y 11.0 lb/gal, de acuerdo a las

necesidades de la formación.

Preparar y bombear píldoras de baja y alta reología pesadas de acuerdo a las características

del ángulo del pozo.

Aplicar prácticas operacionales, bombeo de píldoras de baja y alta reología para la limpieza

del hoyo, circular el pozo hasta observarlo limpio dan un buen resultado durante las

maniobras de calibre y viajes hasta superficie.

Utilizar el tratamiento de Poly Plus Rd, para encapsular los sólidos reactivos e impedir que

se incorporen al sistema.

116

Aplicar tratamientos con los productos PA-10 para prevenir que se adhiera material

arcilloso a la broca y en el ensamblaje de fondo; Sack Black y Carbonatos de calcio # 30 /

100 para sello y puenteo, tratamientos específicos para cada tipo de formación.

Tomar en cuenta que los shakers estén funcionado eficientemente, para evitar acumulación

de sólidos en los mismos.

3.3.3 Sección de Producción

En esta sección para cada pozo es diferente, dependiendo de la forma geométrica del pozo;

para el caso del pozo H se debe utilizar FLO PRO NT, el cual tiene las características

adecuadas para no tener inconvenientes con la formación. El cual la densidad inicial

recomendada es de 9.5 lb/gal y su densidad final de 9.1 lb/gal de acuerdo a las necesidades

de la formación.

Utilizar como agente densificante Carbonato de Calcio 325 y como agente sellante

Carbonato de Calcio de 30 y 100 para sellar arenas y evitar una pega diferencial en las

diferentes maniobras.

El uso de agente Viscosificante FLO VIS Goma Xantica clarificada y el controlador de

filtrado DUAL FLO en forma continua para mantener las propiedades reológicas y perdida

de flitrado programadas del fluido, así también el uso de bactericida para preservar los

117

biopolymeros y Potasa Caustica para control de alcalinidad en el caso de que exista tiempo

de exposición en el hueco.

Utilizar Carbonato de Calcio de diferente granulometría (100, 30) como material de

puenteo y sello, ya que estos productos garantizarán un buen sello frente a las arenas

perforadas.

Para el pozo S se debe utilizar el fluido Kla Stop, el cual tiene las características adecuadas

para no tener inconvenientes con la formación. El cual la densidad inicla recomendada es

de 9.3 lb/gal y su densidad final de 10.5 lb/gal de acuerdo a las necesidades de la

formación.

Utilizar Sack Black para asegurar la integridad del hueco, en el caso de que las lutitas de la

formación Napo no queden revestidas.

Utilizar píldoras viscosas con Carbonato de Calcio 30 y 100 para que ayude limpiar y

también selle las formaciones permeables.

CAPÍTULO IV

118

CAPÍTULO IV

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 CONCLUSIONES

Se presenta inestabilidad del hueco debido a falta de presión hidrostática del lodo e

incompatibilidades de los químicos y aditivos usados. Esto se evidencia con la gran

cantidad de materiales derrumbados presentes en las zarandas.

Se observó durante los viajes de tubería sobretensiones debido a hueco apretado por el uso

inadecuado de sistema de lodos de perforación para la inhibición de arcillas.

Pozo H

En la sección superficial se presentó influjo de agua, el cual fue controlado incrementando

el peso del lodo.

Se controló la reactividad de las arcillas tipo Gumbo mediante el bombeo de píldoras

dispersas. El uso continuo de dispersantes como PA-10 y SAPP ayudó a mantener un buen

desempeño en el avance de la penetración y así mismo ayudó a mantener limpia la broca y

el BHA durante la perforación.

119

En la sección intermedia se presentaron numerosas problemas tales como:

Altos torques, empaquetamiento de tubería al punto de perder rotación y

circulación.

Problemas de apoyos encontrados durante la bajada del revestidor de 9 5/8´´, no se

logró alcanzar la profundidad perforada.

El funcionamiento de las zarandas fue deficiente lo cual generó un consumo

exagerado de mallas.

Se utilizó El Kla-Stop, debido a que es el principal producto del sistema, en una

concentración de 1.6 lb/bbl, el cual ayudó a inhibir las lutitas y el PA-10 en una

concentración de 0.8 lb/bbl evitó la creación de material arcilloso en la broca dando a su

vez lubricidad al lodo.

Durante la perforación de la formación Napo se usó Carbonato de Calcio de diferente

granulometría (100, 30) como material de puenteo y sello, junto con Mix II Médium y Sack

Black; estos productos garantizaron un buen sello frente a las arenas perforadas.

Para la sección de producción se utilizó Carbonato de Calcio de diferente granulometría

(100, 30) como material de puenteo y sello, estos productos garantizaron un buen sello

frente a las arenas perforadas.

120

El control de sólidos en este intervalo fue óptimo. La densidad inicial para la perforación de

este pozo fue de 8.9 lb/gal, y la densidad final de perforación fue de 9.1 lb/gal, esta

densidad final fue controlada parcialmente con el uso de Centrifugas las cuales ayudaron a

mantener estable la densidad del fluido.

El Pozo H se programó perforar en 31 días, pero debido a los inconvenientes se terminó en

67 días, de los cuales 34 días se usaron en la perforación y 33 días fueron no productivos.

El costo efectivo programado fue superior al costo real debido a que es el primer pozo de

desarrollo perforado para recuperar reservas remanentes del reservorio “U” inferior.

Pozo S

En la sección superficial se aplicó diluciones continuas para evitar que se incrementen los

sólidos al sistema que aumentan propiedades como la viscosidad y densidad del fluido.

Para la sección intermedia se bombearon píldoras de baja y alta reología con lo cual se

logró buena limpieza en el hueco.

Para la sección de producción se usó fluido de perforación Kla-Stop de buen desempeño.

Se logró la limpieza necesaria, además del buen puenteo de las formaciones permeables y

la estabilización de las lutitas para lo cual se utilizó una concentración de 5.5 lb/bbl de Sack

Black y se incremento el peso del fluido a 10.5 lb/gal, hubo presencia de lutitas de tamaño

121

considerable, pero nunca se presentaron problemas de empaquetamiento de sarta y

ensamblaje de fondo.

Durante la perforación de la formación Napo se usó Carbonato de Calcio de granulometría

30 y 100 como material de puenteo, además de Mix II Medium y Sack Black, para

garantizar un buen sello frente a las areniscas perforadas.

La píldora viscosa lubricante ayudó a realizar la corrida de registros y del liner sin

inconvenientes, ya que las herramientas y tuberías bajaron fácilmente, pero también hay

que considerar el ángulo del pozo.

El Pozo S se programó perforar en 18 días, pero debido a los inconvenientes se terminó en

23 días.

El costo efectivo real fue superior al costo programado debido a los problemas operativos

mencionados anteriormente.

122

4.2 RECOMENDACIONES

Pozo H

En la sección superficial bombear píldoras dispersas y viscosas con Super Sweep cada 200’

a 300’ perforados, asegurando así una limpieza efectiva del hueco.

Perforar con el caudal óptimo de alrededor de 1000 - 1100 gpm. Este caudal nos permite

obtener un flujo turbulento en el anular, ayudando con esto a conseguir un hueco de mayor

calibre debido a la erosión de las paredes del hueco, además este caudal nos ayuda con la

limpieza del hueco.

Para evitar el taponamiento de la línea de flujo (“Flow Line”), fue necesario el uso de la

bomba “Triplex” en cada conexión.

Para perforar la formación Napo se recomienda incrementar el peso del fluido de 10.2 a

11.2 lb/gal.

Uso eficiente de los shakers para evitar gastos excesivos de las mallas, y de esta manera

minimizar la incorporación de sólidos al fluido de perforación.

Para el tercer intervalo usar caudales óptimos (450-550 gpm) y con el uso de píldoras

viscosas con Duotec y Super Sweep, cada 500’ para asegurar la limpieza del hueco.

123

Bombear píldoras de barrido de 20 barriles con Carbonato de Calcio tipo 30 y 100,

bombeados cada 200’ aproximadamente en las arenas perforadas hasta el final de la

perforación para que realicen un buen sello en los frentes arenosos perforados.

Para la sección de producción se recomienda que el bombeo de píldoras de barrido de 40

barriles con Carbonato de Calcio tipo 30 y 100, sean bombeadas cada 300’

aproximadamente en la arena perforada hasta el final de la perforación para que se realice

un buen sello en los frentes arenosos perforados.

Pozo S

En la sección superficial perforar con el caudal óptimo de alrededor de 1000 gpm. Este

caudal permite obtener un flujo turbulento en el anular, con esto se consigue una mejor

limpieza del hueco.

Bombear píldoras dispersas para prevenir el taponamiento de la línea de salida por efectos

de las arcillas “Gumbo”, dispersando las mismas y removiendo los recortes acumulados en

el pozo. Estas píldoras seguidas de las viscosas aseguran la limpieza de broca, ensamblaje y

pozo.

Antes de empezar a perforar la Formación Orteguaza, es de gran importancia además de

adicionar Sack Black al sistema, tener la densidad programada para evitar el derrumbe de

las lutitas.

124

Para la sección intermedia la densidad del lodo debe ser incrementada de acuerdo a la curva

de peso programada, la cual tiene que iniciar con 9.5 lb/gal y terminar con 10.3 lb/gal; y

para bajar revestidor se debe incrementar a 10.4 lb/gal.

Usar productos PA-10 para prevenir que se adhiera material arcilloso a la broca y

ensamblaje de fondo, Sack Black y carbonatos # 30 / 100 para sello y puenteo, tratamientos

específicos para cada tipo de formación.

Para la sección de producción se debe utilizar Sack Black con una concentración inicial de

4 lb/bbl, incrementando a 5.5 lb/bbl para asegurar la integridad del hueco, además del

aumento de densidad, en el caso de que las lutitas de Napo no queden revestidas como

sucedió en este pozo e iniciar con un peso más alto para evitar la caída de la lutita.

Bombear píldoras viscosas con Carbonato de Calcio 30 y 100 para que ayude limpiar y

también selle las formaciones permeables.

El puenteo en esta sección debe ser constante y más aún si hay alto ángulo del pozo ya que

existen muchos intervalos de arena en los que la tubería puede pegarse diferencialmente.

125

BIBLIOGRAFÍA

Textos:

1. CRAFT, Golden, Graves, Producción y Diseño de Perforación de Pozos

2. LUMMUS, James, J.J. Azar, “DRILLING FLUIDS OPTIMIZATION”, PennWell

Publishing Company, Tulsa Oklahoma, 1986.

3. PAZMIÑO Jorge, Flujo de Fluidos de Tubería.

Páginas Web:

1. www.ciencia.glosario.net

2. www.infocuencas.com

3. www.minas.upm.es

4. www.teorema.com.mx

5. www.textoscientificos.com/petroleo

6. www.recursosnorenovables.gov.ec

7. www.scribd.com

http://ciencia.glosario.net/biotecnologia/pol%EDmero-10163.html

http://www.infocuencas.com/Infocuencas/Upstream/Perforacion/Tutoriales/TIPOS%20DE%20FLUIDOS.pdf

http://www.minas.upm.es/infaca/Proyec-Fin-arrera/Promociones/prom173/navben.htm

http://www.teorema.com.mx/articulos.php?id_sec=44&id_art=2403

http://www.textoscientificos.com/petroleo

http://www.scribd.com/doc/27319223/PROPIEDADES-REOLOGICAS-Y-PRUEBAS-DE-LODOS-DE-PERFORACION

126

GLOSARIO

Alcalinidad (Pm)

Permite medir la concentración de OH, en el fluido, también el exceso de calibre en el

fluido

.

Alcalinidad de filtrado (Pfmf)

Permite medir la concentración de OH, disueltos en el fluido, también la concentración de

carbonatos y bicarbonatos.

Análisis Químico

Los análisis químicos de los lodos de perforación y el lodo filtrado es necesario para

determinar las concentraciones de iones que afectan la capacidad de reacción de las arcillas

para producir propiedades deseables de lodo, para formular y controlar la composición

química de los fluidos de perforación, y para alcanzar cierto grado de compatibilidad con

las formaciones a perforar.

Arcillas “Gumbo”

Es una arcilla superficial o del suelo, muy plástica y pegajosa que contiene una cantidad

considerable de materia orgánica.

127

Bentonita

Este producto en una arcilla comercial que contiene en su composición un elevado

porcentaje de esmectita ya sea de sodio o de calcio, dependiendo de la concentración del

ion dominante.

Bentonita de WYOMING

Es una arcilla con alto rendimiento bentonítico ya que está totalmente compuesta por

mineral arcilloso sódico.

Bombas Triplex

Consta de tres bombas de simple efecto que tienen tubos de aspiración y de impulsión

comunes, se emplean para impulsar toda clase de líquidos (agua, aceite, combustibles leche,

etc). También se emplean las bombas para bombear líquidos espesos con sólidos en

suspensión, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios, etc.

Coloide

En química un coloide, suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema físico-

químico formado por dos fases: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma

de partículas; por lo general sólidas

128

Desarenadores

Los desarenadores son usados en Fluidos con poco peso para separar partículas tamaño

arena de 74 micrones o más grandes.

Dewatering

Consiste en el tratamiento y la completa eliminación de los sólidos en suspensión de todos

aquellos fluidos no reutilizables; como el agua utilizada para limpieza de piletas, colchones

de cementación, lodos contaminados

Esfuerzos de Gel

Son la medición de fuerzas de atracción eléctrica en el fluido de perforación en condiciones

estáticas y se miden después de 10 seg y 10 min, bajo condiciones especiales. Las

propiedades de esfuerzos de gel se relacionan con el punto cedente. Se diferencian por las

débiles fuerzas estáticas que se producen en los esfuerzos de gel las cuales se destruyen una

vez que se inicie el flujo.

Esmectita

Las esmectitas son filosilicatos, no plásticos a consecuencia de su morfología laminar, a su

pequeño tamaño de partícula y alta capacidad de hinchamiento

129

Filosilicatos

Los filosilicatos son una subclase de los silicatos que incluye minerales comunes en

ambientes muy diversos.

Floculación

Es el débil agrupamiento desordenado de las partículas de arcilla para formar flóculos o

estructura gel. Es agrupamiento puede se Borde–Cara, Borde–Borde, nunca Cara–Cara;

pudiendo entrampar en su estructura formada grandes cantidades de agua. Este

agrupamiento depende del medio en que se encuentran; si es agua pura, las partículas no se

aglomeran debido a la difusividad de la doble capa, pero si un electrolito es agregado, las

partículas pueden acercarse mas unas a otras tanto que las fuerzas atractivas predominan y

la partícula se aglomera.

Limpiador de Fluidos (mud cleaner)

La principal función es recuperar la barita y desarenar del fluido densificado

MBT (Prueba de azul de metileno)

Es la reacción de las arcillas al azul de metileno; se produce una coloración de las mismas

debido al intercambio catiónico.

http://es.wikipedia.org/wiki/Silicato

http://es.wikipedia.org/wiki/Mineral

130

Peso del Lodo

Es generalmente medido con una balanza convencional de lodo.Balanza de lodos suele ser

graduada para proporcionar una lectura directa de la densidad en las siguientes unidades:

libra/galón (lb/gal), libra/pies cúbico (lb/ft3), gramos/centímetro cubico (gr/cm

3).

Se compone de una copa receptora del fluido de muestra, que tiene una tapa con un orificio

para evacuar el lodo remanente; consta de un brazo escala graduado, con un contrapeso

deslizable, un receptáculo de perdigones, para la calibración de la balanza y un soporte o

pedestal de equilibrio de balanza.

PH

El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución. La sigla significa

"potencial de hidrógeno"

Punto Cedente

El punto es una medida de la resistencia interna de un fluido al fluir inicialmente. La

cantidad de resistencia depende del tipo, tamaño y cantidad de las partículas submicrónicas.

El punto cedente es generalmente la propiedad de lodo que afectan a las pérdidas de

circulación por fricción, densidad equivalente de circulación, el punto de transición entre

flujo laminar y turbulento, y disminuyendo la eficiencia del transporte.

131

Reología

La reología es la ciencia del flujo que estudia la deformación de un cuerpo sometido a

esfuerzos externos.

Sólidos

Densidad, propiedades de flujo y las propiedades de pérdida de flujo del fluido de

perforación dependen del tipo, cantidad y tamaño de los sólidos añadidos en la superficie o

que se hayan producido a partir de los cortes de la formación. Ciertos tipos de sólidos, tales

como bentonita Wyoming, celulosas, y polímeros, están obligados a formular y mantener

las propiedades deseables de lodo.

Tixotropía

Es la propiedad que tienen las arcillas de generar energía cuando se encuentra en estado de

reposo. El estado de tixotropía es sinónimo de gel.

Viscosidad Plástica

Expresado en centipoises, viscosidad plástica es una medida de la resistencia interna al

flujo de fluidos resultantes de la interacción de sólidos en un fluido de perforación. Se cree

que es el único efecto mecánico, lo que indica el número, tipo y tamaño de partículas

sólidas en la fase fluida. A medida que aumenta el contenido de sólidos, la fricción entre las

partículas aumenta. Además, si los sólidos se reducen por la dispersión química o desgaste,

habrá un correspondiente aumento en el estrés de corte (viscosidad plástica).

ANEXOS

132

Anexo 1

Esquema mecánico del Pozo H

Fuente: DNH

133

Anexo 2

Curva de Densidades del Fluido

Fuente: DNH

134

Anexo 3

Costo Total del Fluido

Fuente: DNH

135

Anexo 4

Esquema mecánico del Pozo S

Fuente: DNH

136

Anexo 5

Curva de densidades del fluido

Fuente: DNH

137

Anexo 6

Costo Total del Fluido

Fuente: DNH

universidad tecnolÓgica equinoccial facultad de...

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