ACIDIFICACIN EN ARENISCASContenido1.INTRODUCCIN22.OBJETIVO33.DESARROLLO TERICO33.1.Areniscas33.2.Objetivo33.3.Reaccin de cidos33.4.Tipos de cidos4a)cido Fluorhdrico HF4b)cido Clorhdrico HCl43.5.Pre-flujo53.6.Post-flujo53.7.Tcnica de Estimulacin63.8.Tipos de Fluidos7a)Fluido prelavado7b)Fluido de Estimulacin83.9.Dao en el pozo93.10.Ejemplo de Estimulacin cida del pozo Az-68D en el campo geotrmico de Los Azufres, Mxico10a)Resultados12b)Conclusin123.11.Reacciones de acidificacin de las areniscas123.12.Errores Comunes En La Aplicacin De Tratamientos cidos13a)Tratamiento de una formacin sin dao13b)La formacin no se punz adecuadamente:14c)Uso de cido inadecuado:14d)Uso de concentraciones de cidos inexactos:144.BIBLIOGRAFA15

1. INTRODUCCINLa disminucin de la produccin es un proceso natural tanto en un yacimiento de petrleo como en uno geotrmico. Otra causa comn que reduce la produccin es la obstruccin de la formacin rocosa y/o de las tuberas del pozo, sea por la acumulacin de lodos y recortes de perforacin, por depsito de minerales secundarios en fracturas y oquedades, o bien por incrustaciones tanto en las tuberas y en las paredes rocosas.Para minimizar o eliminar los efectos de incrustaciones y restaurar o mejorar la permeabilidad, son varias las metodologas empleadas. Entre ellas estn los tratamientos cidos, el fracturamiento hidrulico, el fracturamiento trmico y la estimulacin qumica.Entre los tratamientos cidos se conocen tres tipos: lavado cido, acidificacin matricial y fracturamiento cido. El primero se refiere simplemente a la limpieza del pozo para eliminar incrustaciones. La acidificacin matricial se refiere a la inyeccin de soluciones cidas por debajo de la presin de fracturamiento. El fracturamiento cido es el bombeo de una solucin cida a una presin mayor que la presin de fracturamiento de la formacin.El primer criterio a considerar en la seleccin de un fluido de tratamiento matricial de estimulacin es la naturaleza fsica y qumica del dao a remover.En el caso que el tipo de dao sea tratable con cidos (invasin de slidos, migracin o hinchamiento de arcillas, algunas precipitaciones qumicas, etc.) el segundo criterio a considerar es la respuesta de la formacin a la inyeccin de cido.As es que resultan factores de principal importancia la litologa y la mineraloga de la formacin. Una primera aproximacin debe dividir el anlisis entre areniscas y carbonatos.En el caso de tratarse de areniscas, es sabido que todas ellas exhiben porosidad y permeabilidad primaria importantes y es excepcional la existencia de porosidad y permeabilidad secundaria.2. OBJETIVO Conocer las caractersticas y las propiedades de los diferentes tipos de cidos para fracturamiento de las diferentes formaciones rocosas3. DESARROLLO TERICO3.1. AreniscasLas areniscas son rocas sedimentarias que estn compuestas principalmente de cuarzo (mayoritario) feldespato, arcillas (caolinita, ilita, montmorilonita, clorita), xidos de hierro, slice amorfa y carbonatos como cemento.3.2. ObjetivoLos objetivos principales de este tipo de estimulacin son: eliminar el dao de la formacin alrededor del pozo, debido principalmente a la invasin de partculas slidas, y al hinchamiento, dispersin, migracin o floculacin de las arcillas, e incrementar la permeabilidad natural de la formacin en la zona vecina al pozo.3.3. Reaccin de cidos Los cidos reaccionan mucho ms lentamente con los principales minerales presentes en las areniscas. Podemos considerar que los granos de cuarzo de la arenisca son insolubles en cidos (a los fines netamente prcticos), mientras son atacados con distinta velocidad los minerales que cementan los granos y forman la matriz de la roca.Las partculas slidas responsables del taponamiento de las gargantas interpolares suelen disolverse en el cido. De este modo, los cidos matriciales de areniscas remueven el dao segn dos mecanismos usualmente concurrentes: El cido disuelve los slidos que taponan la permeabilidad (aunque existen excepciones) El cido disuelve algunos de los componentes de la matriz y el cemento intergranular. As, agranda los espacios porales y libera los slidos que taponan la permeabilidad.Los cidos mayormente utilizados para la acidificacin en areniscas son los siguientes: cido Fluorhdrico HF cido Clorhdrico HCl3.4. Tipos de cidos a) cido Fluorhdrico HFEs un cido orgnico empleado en formaciones areniscas. Se presenta en forma lquida, bien sea en forma anhdrida o solucin acuosa. Ataca el slice y los silicatos, ciertos materiales como el hierro fundido y varios materiales orgnicos.En la actualidad el HF liquido no es utilizado en superficie debido a que es toxico y peligroso. Su reaccin es la siguiente:

b) cido Clorhdrico HClEs un cido orgnico usado ampliamente en formaciones carbonceas. Se emplea en solucin al 15 % (por volumen). La reaccin qumica est representada por la siguiente ecuacin:

Comercialmente este acido se encuentra disponible con el nombre de Super X Acid e incluye un inhibidor de corrosin mezclado en una solucin con una concentracin de 20 % por peso.Desventajas:Las mismas propiedades corrosivas como fluido de estimulacin, se convierten en una amenaza para el metal de las bombas, vlvulas, tubera de pozo. Esta corrosividad es especialmente significativa y costos, se puede controlar a temperaturas encima de 250F.Ventajas:Su ventaja es que cuenta con poder disolvente de roca por unidad de costo en concentraciones menores. En concentraciones mayores se tiene una mayor densidad y viscosidad, por lo tanto se tendr mayor suspensin de partculas insoluble, el cual redundar en una mayor limpieza. 3.5. Pre-flujoEl sistema cido indicado como Pre-flujo tiene como objetivos principales: Disolver todos los materiales solubles en HCl: carbonatos, compuestos de hierro, clorita (parcialmente soluble en HCl). Se evita por ejemplo la precipitacin de fluoruro de calcio y el gasto de HF con los minerales que no lo necesitan para disolverse. Separar la mezcla de HCl-HF del agua de formacin (con iones sodio y potasio que precipitan fluosilicatos). Extraer cationes alcalinos de las arcillas por intercambio inico Generar un ambiente cido (muy bajo pH) que dificulta la deposicin de diversos SubproductosEl Preflujo cido es necesario aun cuando la formacin sea muy poco soluble en HCl, bastando en este caso soluciones diluidas, dbiles.Si no se remueve totalmente el carbonato de calcio con el preflujo cido, el remanente reaccionar con al cido fluosilcico o el fluoalumnico (resultantes del gasto del HF) formando voluminosos geles hidratados de slice y almina, aparte del fluoruro de calcio.3.6. Post-flujoToda acidificacin con HF debe completarse con un post-flujo adecuado para desplazar el tratamiento principal entre 3 y 5 pies lejos del pozo, donde la inevitable re precipitacin de algunos subproductos afectar menos a la posterior productividad o infectividad.Como post-flujo se pueden usar diversos fluidos: HCl 5 a 15% Gasoil Petrleo Salmuera de NH4Cl 2 a 4% NitrgenoLa seleccin del post-flujo no es tan crtica como la del tratamiento principal, pero hay diversos aspectos a tener en cuenta: No usar gasoil en pozos de gas o inyectores de agua El uso de cido como post-flujo contribuye a mantener un pH muy bajo que minimiza potenciales re precipitaciones. Recordar que las sucesivas partes de un tratamiento se mezclan considerablemente al retornar el fluido No usar salmueras de cloruro de sodio o potasio Costo, logstica y disponibilidad son consideraciones siempre importantes Tratamientos en etapas (con divergentes) se simplifican si se emplea el mismo cido como pre y post-flujo Post-flujos energizados con gases (nitrgeno) son tiles en pozos de baja presin Es recomendable el uso de solvente mutual en el post-flujo para dejar la formacin acuohumectada y facilitar el retorno de los fluidos3.7. Tcnica de EstimulacinLa tcnica de colocacin ver figura anexa, consiste en el bombeo inicial de un fluido de prelavado que tiene como objetivo eliminar de la zona en que entrara el HF, el agua de la formacin y el material calcreo. A continuacin bombear el cido fluorhdrico que disolver el material silcico que daa o compone la roca y finalmente bombear un fluido que desplazara dentro de formacin, fuera de zona critica (vecindad del pozo), los posibles productos dainos de reaccin y dejara acondicionada la zona critica para facilitar la remocin de fluidos.

Figura 1. Tcnica de estimulacin matricial reactiva en arenisca3.8. Tipos de Fluidosa) Fluido prelavadoEl objetivo de la inyeccin de este fluido, es crear una barrera fsica entre el HF y el agua de la formacin, previniendo principalmente la precipitacin de fluosilicatos y fluoaluminatos de sodio y de potasio. En el caso de que la formacin contenga carbonatos, este mismo fluido deber disolverlos para evitar la reaccin del HF con estos compuestos.Estos objetivos son alcanzados por un prelavado de cido clorhdrico o cidos orgnicos. El volumen de prelavado depender del contenido del material calcreo y del desplazamiento del agua congnita de la vecindad del pozo. Dado que el acido fluorhdrico vivo penetra entre 1 y 3 pies del pozo para la mayora de las areniscas, ser suficiente eliminar la salmuera y el material calcreo de esta zona.La siguiente ecuacin, permite calcular el volumen requerido para desplazar los fluidos de la formacin hasta una distancia radial rx:

Figura 2. Volumen de pre flujo

Figura 2. Volumen y penetracin de HCL-HFLb) Fluido de EstimulacinEl fluido ms comnmente usado, es la mezcla HF-HCL a concentraciones de 3% - 12%. Esta mezcla debe ser debidamente inhibida y formulada con los aditivos requeridos de acuerdo con pruebas de laboratorio. Otras concentraciones de esta mezcla pueden usarse para prevenir precipitaciones secundarias. El HCI de esta mezcla permite mantener un bajo pH evitando la precipitacin de CaF2, ALF3 y otros productos de reaccin compleja. El volumen requerido del fluido de tratamiento, por estadstica, vara entre 125 y 200 gal/pie.Existen varios mtodos de simulacin matemtica que permiten determinar el volumen ptimo de acuerdo con los minerales de la formacin y su distribucin. En general, pocas veces son conocidos los datos requeridos para aplicar estos modelos, por lo que en este manual se presenta un procedimiento alterno basado en experimentos de laboratorio, y que requiere de solo la temperatura de la formacin, el gasto de inyeccin, el contenido de silicatos (arcillas), y el radio del pozo. El procedimiento hace uso de las graficas siguientes. Consiste en obtener la penetracin del sistema de cido vivo en un empaque de arena limpia. Corregir esta penetracin por el gasto de inyeccin y por contenido de silicatos, respectivamente. Finalmente obtener el volumen del fluido de estimulacin con la figura posterior.3.9. Dao en el pozoEn el caso de que un pozo se encuentre daado, la respuesta del pozo a la acidificacin matricial generalmente es muy buena, y en algunos casos sorprendente dependiendo de la magnitud del dao. Sin embargo, si la formacin a estimular con esta tcnica no est daada, se puede esperar una respuesta con un incremento mximo de produccin de 1.3 veces. Este incremento en general no es suficiente para justificar econmicamente la estimulacin, sin embargo, se justificara en el caso de pozos de alta productividad. En este tipo de estimulacin se utiliza comnmente la mezcla HCL-HF, siendo el cido fluorhdrico el que reacciona con el material silcico. En formaciones con alta temperatura, tambin pueden utilizarse mezclas HF-cidos orgnicos. Asimismo, es recomendable la utilizacin de tcnicas especiales para producir HF, como el uso de cido fluobrico. Dadas las caractersticas de reaccin del HF, estos tratamientos estn limitados a penetraciones del orden de 1 a 3 pies de la pared del pozo. Adems de reaccionar el HF con los compuestos de slice, tambin reaccionara con los carbonatos y con la salmuera de la formacin. Por presentarse estas reacciones indeseables, este tipo de tcnica de acidificacin consiste de la inyeccin de cuando menos tres tipos de fluidos: un fluido de prelavado, el fluido de estimulacin y un fluido de desplazamiento.3.10. Ejemplo de Estimulacin cida del pozo Az-68D en el campo geotrmico de Los Azufres, MxicoLa estimulacin cida propiamente dicha empez con la inyeccin de cido clorhdrico diluido al 10% (HCl 10%) para lo que se conoce como el prelavado, con el objetivo de disolver productos ferrosos y material carbonatado que pudiera precipitar minerales insolubles, por ejemplo CaF2, al reaccionar posteriormente con el HF. Este prelavado funciona adems como un espaciador entre el lavado principal y la salmuera geotrmica (Perry, 1994). Se emple una relacin de 50 galones de cido por pie de desarrollo (unos 620 litros de HCl al 10% por metro de desarrollo del pozo), inyectndose a un gasto 85.9 t/h (9.0 bpm) (Schlumberger, 2008).Inmediatamente despus de la etapa de prelavado, se inyect una mezcla de cidos para el lavado principal del pozo. Para este caso se emple una mezcla de cidos de HCl diluido al 10% y de cido fluorhdrico (HF) diluido al 5% (HCl 10%HF 5%). La mayor concentracin de HCl con respecto al HF tiene como finalidad disolver la calcita depositada durante la etapa de produccin del pozo en las inmediaciones del agujero (zona de flasheo), eliminando la resistencia en las paredes de la formacin y el dao en sus inmediaciones. Se utiliz para el lavado la misma relacin del prelavado y prcticamente el mismo gasto de inyeccin (84.9 t/h u 8.9 bpm) (Schlumberger, 2008).Despus de concluir el lavado, se procedi al llamado post-lavado, para lo cual volvi a utilizarse HCl al 10%. El objetivo del post-lavado es actuar como una transicin o separacin entre la mezcla de cidos del lavado principal y la salmuera que despus fluir desde la formacin, y reducir as la futura precipitacin de minerales indeseables (Perry, 1994). El gasto de inyeccin del post-lavado fue tambin similar al del prelavado y al del lavado (84.9 t/h u 8.9 bpm).

Figura 4. Resumen de operaciones durante la estimulacin cida.Finalmente se desplaz agua geotrmica para remover residuos cidos de las tuberas. El volumen inyectado fue equivalente a 1.65 veces el volumen del lavado principal. Durante las etapas tercera y cuarta se observ una disminucin de aproximadamente 10 bar(a) en la presin del pozo, pero la presin se estabiliz y se mantuvo con el mismo valor hasta el final. El material divergente se coloc despus del segundo y tercer intervalo.La estimulacin concluy con el retiro de la tubera flexible del pozo y el cierre de la vlvula maestra del pozo. Toda la operacin de estimulacin, desde la colocacin de la tubera flexible hasta su retiro, se realiz en un solo da, abarcando casi once horas (645 minutos).a) Resultados Despus de concluir la acidificacin, el pozo se mantuvo cerrado durante aproximadamente cuatro das, y al quinto comenzaron los trabajos de apertura Se dej que el pozo fluyera por esta lnea durante tres das midindose su produccin para determinar su capacidad mxima de produccin y de esta manera conocer los resultados de su estimulacin cida. b) Conclusin La capacidad mxima de produccin del pozo despus de su estimulacin cida alcanza las 62 t/h de vapor a 14 bar(a) de presin de cabezal, lo cual indica que el pozo obtuvo una ganancia mxima en su produccin de 51 t/h de vapor, lo que refleja una mejora del 463%. Tomando en cuenta esos resultados, se concluye que la estimulacin cida del pozo Az-68D fue exitosa y es altamente recomendable para pozos perforados con lodo y que presentaron fuertes prdidas de circulacin.3.11. Reacciones de acidificacin de las areniscasCuando las formaciones de areniscas son tratadas con HF y HCL, se producen tres grupos de reacciones. Cerca del pozo, la reaccin primaria de los cidos con los minerales forma fluoruro de aluminio y fluoruro silceo. Estas reacciones disuelven rpidamente los minerales y no producen precipitados.

Figura 5. Reacciones de acidificacin de las areniscas3.12. Errores Comunes En La Aplicacin De Tratamientos cidosa) Tratamiento de una formacin sin daoEl mud acid es capaz slo de eliminar el dao cerca del borde de pozo. Debido a la poca penetracin (ver Figs. 6 a la 9) no puede estimular un reservorio. Si un pozo de baja productividad no tiene dao alguno, un tratamiento con mud acid no producir mejoras en la productividad, y si se conduce inapropiadamente puede reducirla. Esto es totalmente cierto especialmente en areniscas.En los reservorios carbonticos, y especialmente en aquellos donde se produce por fisuras naturales, puede haber un importante potencial de estimulacin en un reservorio sin dao. De cualquier manera no cabe esperar una gran estimulacin en una formacin no daada, sea arenisca o carbonato, matricial o naturalmente fracturada.b) La formacin no se punz adecuadamente:En un pozo nuevo (o en uno recompletado o reperforado), si los punzados estn incompletos, estar presente un valor positivo de skin. Sin embargo, estar presente como un pseudoskin, no como un skin debido a un dao removible por cido. La acidificacin no puede resolver el punzado insuficiente, inadecuado, incompleto ni ineficaz. La re perforacin es la nica opcin viable probable en este caso. La fractura hidrulica puede ser utilizada si es posible la entrada de fluido.c) Uso de cido inadecuado:Puede estar presente un dao removible por cido (o se determin que est presente), pero para quitar el dao se debe utilizar el tipo correcto de cido. Por ejemplo, el cido clorhdrico no disolver los slidos que tapan los poros tal como arcilla y otros finos silcicos. El cido HF no se debe utilizar para quitar slidos de carbonato de calcio.d) Uso de concentraciones de cidos inexactos:Las arenas con un contenido alto de arcilla, por ejemplo, pueden ser daadas por el uso de una alta concentracin de HF, ya que se precipitarn los productos de reaccin cerca del wellbore. Las soluciones de una alta concentracin del HCl, o an mezclas cidas que contienen HCl, pueden estar daando demasiado areniscas que contienen niveles altos de clorita y ciertas zeolitas (minerales de aluminosilicato). La analcima es muy sensible al cido.