ENTRENAMIENTO

Schlumberger Dowell Drilling Fluids

Dowell Schlumberger de Venezuela, S.A

Fluidos de Perforacin.

Fundamentos tericos y sistemas de DOWELL SCHLUMBERGER DRILLING FLUIDS.

Tecnologa aplicada a los fluidos de perforacin.

A.- FUNDAMENTOS TEORICOS

I.- FUNCIONES PRINCIPALES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION.

1- Transportar los ripios de perforacin del fondo del hoyo hacia la superficie

El cumplimiento de esta funcin depender de los siguientes factores:

1.1) Densidad de fluido.

1.2) Viscosidad del fluido.

1.3) Viscosidad del fluido en el anular.

1.4) Velocidad anular.

1.5) Densidad de los cortes.

1.6) Tamao de los cortes.

El mantener una velocidad anular suficiente da como resultado un movimiento neto hacia arriba de los cortes. Cuando la capacidad de la bomba es baja para proveer una velocidad anular suficiente para levantar los cortes, se deber dar un incremento en la viscosidad del lodo, particularmente porel incremento del punto cedente, dar como resultar una mejor limpieza del hoyo.

Cuando la velocidad de asentamiento de las partculas es mayor que la velocidad anular, las partculas tienden a asentarse en el hoyo ocasionando mltiples problemas. Para disminuir la velocidad de asentamiento de las partculas es necesario aumentar la viscosidad del lodo, reflejndose esto en un aumento de presin de funcionamientode las bombas para mantener un caudal establecido, lo cual produce una alta contrapresin capaz de ocasionar prdidas de circulacin. Es recomendable, que antes de incrementar la viscosidad se consideren todos los posibles problemas que se pueden inducir.

Otra forma de disminuir la velocidad de asentamiento de las partculas es mediante el incremento de la densidad del fluido, ya que esto trae como consecuencia un efecto de flotacin mayor sobre las partculas.

2- Enfriar y lubricar la mecha y la sarta de perforacin.

La friccin originada por el contacto de lamecha y de la sarta de perforacin con las formaciones genera una cantidad considerable de calor.

Los lodos deben tener suficiente capacidad calorfica y conductividad trmica para permitir que el calor sea recogido del fondo del pozo, para transportarlo a la superficie y disiparlo a la atmsfera.

Es mnima la posibilidad de que este calor se elimine por conduccin a travs del subsuelo, en consecuencia debe eliminarse por el fluido circulante. El calor transmitido desde los puntos de friccin al lodo es difundido a medida que ste alcanza la superficie.

Enmenorgrado el lodo por s mismo ayuda a la lubricacin. Esta lubricidad es aumentada mediante el uso de emulsionantes , o aditivos especiales que afectan la tensin superficial.Lacapacidad lubricante es demostrada por la disminucin de la torsin de la sarta, aumento de la vida til de la mecha, reduccin dela presin de la bomba, etc.

Con el uso cada vez ms frecuente de las mechas con cojinetes autolubricados, el efecto de la lubricidad de los lodos se manifiesta principalmente en la friccin de la sarta de perforacin con las paredes del hoyo.

3- Prevenir el derrumbamiento de las paredes del hoyo y controlar las presiones

de las formaciones perforadas.

Un buen fluido de perforacin debe depositar un revoque que sea liso, delgado, flexible y de baja permeabilidad. Esto ayudar a minimizar los problemas de derrumbes y atascamiento de la tubera , adems de consolidar la formacin y retardar el paso de fluido hacia la misma, al ejercer una presin sobre las paredes del hoyo abierto.

Normalmente, la densidad del agua ms la densidad de los slidos obtenidos durante la perforacin es suficiente para balancear la presin de la formacin en las zonas superficiales.

La presin de la formacin es la presin que tienen los fluidos en el espacio poroso y puede estimarse usando los gradientesde la formacin. La misma se calcula mediante la siguiente ecuacin:

PF: Gradiente de formacin (psi/pies) * Profundidad (pies)

Siendo los gradientes normales 0.433 psi / pie para el agua dulce y 0.465 psi/pie para el agua salada.

La presin hidrosttica es la presin debida a la columna de fluido. La ecuacin para el clculo de presin hidrosttica esta definida por:

PH= 0.052 psi * profundidad (pies) * densidad lodo (lpg) pies*lpg

Cuando la tubera se baja dentro del hoyo, desplaza el fluido de perforacin, haciendo que este suba a travs del espacio anular entre la sarta de perforacin y las paredes del hoyo. Esto es anlogo a la circulacin del fluido y los clculos de presin pueden ser obtenidos por medio de la frmulas descritas anteriormente.

El control de las presiones anormales requiere que se agregue al lodo , material de alta gravedad especfica, como barita, para aumentar la presin hidrosttica.

4- Mantener en suspensin los ripios y el material densificante cuando se

interrumpe la circulacin.

Las propiedades tixotrpicas del lodo, deben permitir mantener en suspensin las partculas slidas cuando se interrumpe la circulacin, para luego depositarlas en la superficie cuando esta se reinicia. Bajocondiciones estticas la resistencia o fuerza de gelatinizacindebe evitar, en lodos pesados, la decantacin del material densificante.

5- Prevenir daos a la formacin. Ademsde mantener en sitio y estabilizada la pared del hoyo para prevenir

derrumbes; debe elegirse un sistema de lodo que dentro de la economa total del pozo,

asegure un mnimo de modificacin o alteracin sobre las formaciones que se van perforando, no slo para evitar derrumbes u otros problemas durante la perforacin, sino tambin para minimizar el dao de la formacin a producir que puede llevar a costosos tratamientos de reparacin o prdidas de produccin. Es necesario que el lodotenga valores ptimos en todas sus propiedades para obtener mxima proteccin de la formacin, aunque a veces, algunas de ellas deban sacrificarse para obtener el mximo conocimiento de los estratos perforados.

Por ejemplo , la sal puede daar un lodo y aumentarlaprdida de agua, no obstante, en otros casos se puede agregarse ex-profeso para controlar la resistividad

y obtener un correcta interpretacin de un perfilelctrico.

7- Facilitar la mxima obtencin de informacin sobre las formaciones perforadas. Lacalidad del lodo debe permitir la obtencin de toda la informacin necesaria para valorar la capacidad productiva de petrleo de las formaciones perforadas. Las caractersticas fsico-qumicas del lodo deben ser tales que puedan asegurar la informacin geolgica deseada, la obtencin de mejores registros y la toma de ncleos.

8- Transmitir potencia hidrulica a la mecha. El fluido de perforacin es un medio paratransmitir la potencia hidrulica disponible a travs dela mecha, ayudando as a perforar la formacin y limpiar el fondo del hoyo.

La potencia debe ser considerada dentro del programa del lodo ; en general esto significa que la tasa de circulacin, debe ser tal que el rendimiento de la potencia ptima sea usada para limpiar la cara del hoyo frente a la mecha.

Las propiedades del flujo del lodo : viscosidad plstica , punto cedente, etc., ejercen una considerable influencia sobre las propiedades hidrulicas y deben ser controladas en los valores apropiados. El contenido de slidos en el lodo debe ser tambin controladoenun nivel ptimo para lograr los mejores rendimientos.

III.-COMPOSICION DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION A BASE AGUA.

Lacomposicin del fluido de perforacin es funcin de los requerimientos de una operacin de perforacin. La mayora de los lodos de perforacin son a base de agua y forman un sistema constituido bsicamente por las siguientes fases:

1- Fase lquida.

Constituye el elemento de mayor proporcin que mantendr en suspensin los diferentes aditivosque forman las otras fases. Esta fase puede ser agua (dulce o salada); o una emulsin (agua-petrleo).

2- Fase coloidal o reactiva.

Esta fase est constituida por la arcilla, que ser el elemento primario utilizado para darle cuerpo al fluido. Se utilizan dos tipos de arcilla dependiendo de la salinidad del agua. Si el lodo es de agua dulce se utiliza montmorillonita, y para lodos elaborados con agua salada se utiliza una arcilla especial, cuyo mineral principal es la atapulgita.

3- Fase inerte. Esta fase est constituida por el material densificante (barita), el cual es sulfato de bario pulverizado de alta gravedad especfica (4.2). Los slidos no deseables como la arena y slidos de perforacin, tambin se ubican dentro de esta fase.

4- Fase qumica Est constituida por iones y sustancias en solucin tales como dispersantes, emulsificantes, slidos disueltos, reductores de filtrado, y otrassustancias qumicas, que controlan el comportamiento de las arcillas y se encargan de mantener el fluido segn lo requerido por el diseo.

IV.- PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION.

Durante la perforacin de un pozo petrolero es de suma importancia el control de las propiedades fsicas y qumicas de los fluidos de perforacin. Estas propiedades deben ser controladas de tal forma que el lodo proporcione un trabajo eficiente, en consecuencia se evalan las propiedades del lodo para obtener:

1- El nivel deseado de cada propiedad.

2- El control de las propiedades fsicas y qumicas.

3- Conocimiento de los problemas ocasionados y las causas que los originan.

4- Los tratamientos efectivos para solucionar estos problemas.

Estas propiedades son:

A- Densidad del lodo.

Una de las principales propiedades del lodo es la densidad, cuya funcin es mantener los fluidos contenidos dentro del hoyo en el yacimiento durante la perforacin.

Adicionalmente, mantiene las paredes del hoyo al transmitir la presin requerida por las mismas.

La densidad mxima del lodo que se requiere en la perforacin de un pozo, esta determinada por el gradiente de presin. La presin de poro a una profundidad dada, muy frecuentementeexcede la presin ejercida por el peso de la tierra, sobre la profundidad evaluada (presin de sobrecarga).

Hay algunas variaciones en las presiones de sobrecarga asumidas en diferentes reas de perforacin. La presin de sobrecarga es tomada en lamayorade las reas como 1 psi/pie de profundidad.

Para prevenir la entrada de fluidos desde la formacin al hoyo , el lodo debe proveer una presin mayor a la presin de poros encontrada en los estratosa ser perforados.Un exceso en la densidad del fluido puede ocasionar la fractura de la formacin con la consiguiente prdida de fluido de control.

La capacidad de sostener y transportar los ripios en un lodo aumenta con la densidad.

En el pasado , una gran cantidad de materiales fueron utilizados como agentes densificantes para el lodo, tales como barita, xido de hierro, slica amorfa, carbonato de calcio y arcillas nativas. De todos estos materiales en la actualidad es la barita la ms utilizada debido a su bajo costo, alta gravedad especfica y por ser inerte.

La hemtica y la galena son utilizadas parazonas en donde es necesario un lodo extremadamente pesado para contener la presin de la formacin. El mximo peso obtenido con barita, es aproximadamente 21 lpg, mientras que con galena se pueden lograr densidades sobre 30 lpg.

Fluidoslibres de slidos son frecuentemente preferidos para trabajos de reparacin y completacin, debido a que mantienen sus propiedades estables durante largos perodos en condiciones de hoyo. Estos fluidos pesados, libres de slidos son preparados por solucin de varias sales, tales como cloruro de potasio, cloruro de sodio, carbonato de sodio, y carbonato de potasio, entre otras. Para determinar la cantidad de material de peso que es necesario agregar a un lodo para aumentar su densidad, se utiliza la siguiente frmula:

W= 350 * G.E * (Pf - Pi) * Vi / (8.33 * G.E - Pf)

Donde:

W = Peso de material densificante necesario, lbs.

G.E= Gravedad especfica del material densificante.

Pf = Densidad final del fluido, lpg.

Pi = Densidad inicial del fluido, lpg.

Vi = volumen inicial del fluido, bbls.

Para la Barita:

Wb= 1470 (Pf - Pi) * Vi / (35 - Pf)

De igual forma si se desea disminuir la densidad agregando agua se utiliza la siguiente frmula:

Vw= Vi (Pi - Pf) / (Pf - 8.33)

Donde:

Vw =Volumen de agua necesario, bbls.

B- REOLOGIA. Reologa , es un trmino que denota el estudio de ladeformacin de materiales, incluyendo el flujo. En terminologade campo petrolero la frase propiedadesde flujo y la viscosidad, son las expresiones generalmente usadas para describir las cualidades de un lodo de perforacin en movimiento.

Pordefinicin , viscosidad es la resistenciaque ofrece un fluido a deformarse (a fluir). Los fluidos de perforacin son tixotrpicos y una medida deviscosidad de un fluido de este tipo ser vlida nicamente para la tasa de corte a la cual la medida fue hecha.

Han sido desarrolladas ecuaciones , que usan los valores medidos de viscosidad plstica, punto cedente y fuerza de gel para calcular las prdidas de presin en la tubera de perforacin y en el anular, y para estimarla velocidad de levantamiento de los cortes ( Modelo plstico de Bingham y Modelo Exponencial ).

La viscosidad de los fluidos de perforacin, es una funcin de muchos factores, algunos de loscuales son:

a- Viscosidad de la fase lquida continua.

b- Volumen de slidos en el lodo.

c- Volumen de fluido disperso.

d- Nmero de partculas por unidad de volumen.

e- Forma y tamao de las partculas slidas.

f- Atraccin o repulsin entrelaspartculas slidas y entre slidos y la fase lquida.

Entre las propiedades reolgicas estn:

B.1.- VISCOSIDAD PLASTICA.

Es aquella parte de la resistencia a fluir causada por friccin mecnica. Esta friccin se produce :

I- Entre los slidos contenidos en el lodo.

II- Entre los slidos y el lquido que lo rodea.

III. Debido al esfuerzo cortante del propio lquido.

En general , al aumentar el porcentaje deslidos en el sistema, aumentar la viscosidad plstica.

El control de la viscosidad plstica en lodos de bajo y alto peso es indispensable para mejorar el comportamientoreolgicoy sobre todoparalograr altas tasas de penetracin. Este control se obtiene pordilucin o por mecanismos de control de slidos.

Para lograr tal propsito, es fundamental que los equipos de control de slidos funcionen en buenas condiciones.

Para determinar la viscosidad plstica seutiliza la siguiente ecuacin:

Vp (cps)= Lectura 600 r.p.m. - Lectura 300 r.p.m.

B.2.- VISCOSIDAD APARENTE.

Se define como la medicin en centipoises queun fluido Newtoniano debe tener en un viscosmetro rotacional, a una velocidad de corte previamente establecida, y que denota los efectos simultneos de todas las propiedades de flujo.

Su valor puede estimarse de la siguiente forma:

V.A (cps)= Lectura a 600 rpm/2

B.3.- RESISTENCIA A LA GELATINIZACION.

Entre las propiedades del lodo, una de lasms importantes es la gelatinizacin, que representa una medidadelas propiedades tixotrpicas de un fluido y denota la fuerza de floculacin bajo condiciones estticas.

La fuerza de gelatinizacin , como su nombre lo indica , es una medida del esfuerzo de ruptura o resistencia de la consistencia del gel formado, despus de un perodo de reposo. La tasa de gelatinizacin serefiere al tiempo requerido para formarse el gel. Si esta se forma lentamente despus que el lodo esta en reposo, se dice que la tasa de gelatinizacin es baja y es alta en caso contrario. Un lodo que presenta esta propiedad se denomina tixotrpico. El conocimiento de esta propiedad es importante para saber si se presentarn dificultades en la circulacin.

El grado de tixotropa se determina midiendola fuerza de gel al principio de un perodo de reposo de 10 segundos, despus de agitarlo y 10 minutos despus.Esto se reporta como fuerza de gel inicial a los 10 segundos y fuerza de gel final a los 10 minutos.

La resistencia a la gelatinizacin debe ser suficientemente baja para:

a- Permitir que la arena y el ripio sea depositado en el tanque de decantacin.

b- Permitir un buen funcionamiento de lasbombas y una adecuada velocidad de circulacin.

c- Minimizar el efecto de succin cuando se saca la tubera y de pistn cuando se introduce la misma en el hoyo.

d- Permitir la separacin del gas incorporado al lodo.

Sin embargo , este valor debe ser suficiente para permitir la suspensin de la barita y los slidos incorporados en los siguientes casos:

a- Cuando se esta aadiendo barita.

b- Al estar el lodo esttico.

B.4.- PUNTO CEDENTE.

Se define como la resistencia a fluir causada por las fuerzas de atraccin electroqumicas entre las partculas slidas. Estas fuerzas son el resultado delas cargas negativas y positivas localizadas cerca de la superficie de las partculas.

El punto cedente , bajo condiciones de flujo depende de:

a- Las propiedades de la superficie de los slidos del lodo.

b- La concentracin de los slidos en el volumen de lodo.

c- La concentracin y tipos de iones en la fase lquida del lodo.

Generalmente , el punto cedente alto es causado por los contaminantes solubles como el calcio, carbonatos, etc.,y por los slidos arcillosos de formacin.Altos valores del punto cedente causan la floculacin del lodo, que debe controlarse con dispersantes.

Para determinar este valor se utiliza la siguiente frmula:

Vp (lbs/100 p2)= Lectura a 300 r.p.m. -Vp

C- PERDIDA DE FILTRADO.

La prdida de fluido es una de las propiedades del lodo con importancia fundamental en las operaciones de perforacin o completacin.

Bsicamente hay dos tipos de filtracin: Esttica y Dinmica. La esttica ocurre cuando el fluido no esta en movimiento , mientras que la dinmica ocurre cuando el lodo fluye a lo largo de la superficie filtrante.Como es de esperarse, ambos tipos ocurren durante la perforacin de un pozo.

Durante el proceso de filtracinesttica , el revoque aumenta de espesor con el tiempo y la velocidad de filtracindisminuye por lo que el control deeste tipo de filtracin consiste en prevenir la formacin de revoques muy gruesos. Por otro lado la filtracin dinmica se diferencia de la anterior en que el flujo de lodo a medida que pasa por la pared del pozo tiende a raspar el revoque a la vez que el mismo se va formando, hasta que el grosor se estabiliza con el tiempo y la velocidad de filtracin se vuelve constante, por lo que el control de estetipo de filtracin consisteen prevenir una prdida excesiva de filtrado a la formacin.

Los problemas que durante la perforacin se pueden presentar a causa de un control de filtracin inadecuado son varios: Altos valores de prdida de filtrado casi siempre resultanen hoyos reducidos lo que origina excesiva friccin y torque, aumentos excesivos de presin anular debido a la reduccin en el dimetro efectivo del hueco como resultado de un revoque muy grueso, atascamientodiferencial de la tubera debido al aumento en la superficie de contactoentreesta y la pared del hoyo;adems puede causar un desplazamiento insuficiente del lodo durante la perforacin primaria y una disminucin en la produccin potencial del yacimiento al daar al mismo.

La prdida de fluido depende de : La permeabilidad de la formacin, el diferencial de presin existente, y la composicin y temperatura del lodo.

Las rocas altamente permeables permitenaltas tasas de prdida de fluido, y al contrario las formaciones menos permeables producirn tasas ms bajas de prdida de fluido. La prdida de fluido comienza a disminuir, despusde un perodo de tiempo, an en la formaciones altamente permeables.

La prdida de fluido de alto volumen durante el esfuerzo inicial lleva slidos a los espacios porosos interconectados entre los granos de arena.Mientras sigue la prdida de fluido, ms y ms slidos son llevados y empacados en los espacios porosos de las rocas . Una vez que los espacios se hayan ocupadosuficientemente con los slidos del lodo, secomienzaa formar un revoque sobre la superficie del hoyo. Experimentos demuestran que la prdida de filtrado sepuede disminuir si se aumenta la concentracin de slidos en el lodo. El mecanismo en este caso consiste en aumentar la velocidad de acumulacin del revoque, disminuyendo as el filtrado.Sinembargo, esta forma de controlnoes adecuado ya que resulta en revoques muy gruesos y de alta permeabilidad, aunquese observe una reduccin en la prdida de filtrado.

La mejor forma de controlar la filtracin escontrolando la permeabilidad del revoque. El tamao , la forma , y la deformabilidad de las partculas bajo presin son los factores ms importantes a considerar. Las partculas pequeas, delgadas y planas son mejores ya que forman un revoque ms compacto. La bentonita es el material cuyas partculas satisfacen adecuadamente estas especificaciones.

Los factores ms importantes que afectan la filtracin esttica son:

a- La permeabilidad del revoque.

b- El rea sobre lo cual se desarrolla la filtracin.

c- La presin diferencial de filtracin.

d- El grosor de revoque.

e- La viscosidad del filtrado.

f- El tiempo de filtracin.

Los contaminantes solubles disminuyen el rendimientodela bentonita y originan altas filtraciones. Estos contaminantes forman revoques gruesos que generalmente causan los siguientes problemas si no son contrarrestados:

a- Atascamiento de la tubera.

b- Derrumbes.

c- Prdida de circulacin.

d- Dificultad en la corrida e interpretacin de los registros.

e- Dificultad en la terminacin del pozo.

f- Disminucin de la produccin del pozo.

El proceso de filtracin, cuando secircula es bsicamente diferente a la filtracin esttica porla diferencia en la forma de deposicin del revoque. Durantela filtracin esttica, el revoque ser unafuncin lineal del volumen de filtrado.

Losslidos depositados durante la circulacin y las caractersticas de flujo son factores determinantes en lacomposicin del revoque. Elrevoque igualmente esta determinado por la diferencia entrelatasade deposicin y la tasa de erosin, la cual dependerprincipalmentede la velocidad del lodo, el tipo de flujoy las caractersticas del revoque en si mismo.

El control de este tipo de prdidade filtrado consiste esencialmente de la deposicin de un revoquede baja permeabilidad en la cara de la roca permeable que est expuesta al lodo.

D- CONTENIDO DE SOLIDOS.

En un fluido de perforacin existen slidos deseables como la arcilla y la barita, y slidos indeseables como ripios y arena, los cuales hay que eliminar del sistema.

Para controlar en un mnimo los slidos perforados se utilizan varios mtodos , ya que esde suma importancia mantener el porcentaje de slidos en los fluidos de perforacin en los rangos correspondientes al peso del lodo en cuestin.

Este porcentaje puede ser determinado por medio de las siguientes frmulas:

1-% slidos= (Plodo - 8.33) * 7.5 (lodo nativo)

2-% slidos= (Plodo - 6) * 3.2 (invertido con peso)

3-% slidos= 1 - % fase lquida (base agua con peso)

% fase lquida= (35 - Plodo) / 26.67

Losslidos es uno de los mayores problemas que presentan los fluidos de perforacin cuando no son controlados. La acumulacin de slidos de perforacin en el sistema causa la mayor parte de los gastosdemantenimiento del lodo. Un programa

adecuado de control de slidosayuda enormemente a mantener un fluido de perforacin en ptimas condiciones , de manera que sea posible obtener velocidades de penetracin adecuadas con un mnimo de deterioro para las bombas y dems equipos encargadosde circular el lodo.

Algunos efectos de un aumento de losslidosde perforacin son:

a- Incremento del peso del lodo.

b- Alteracionesde laspropiedades reolgicas , aumentoen el filtrado y formacin de un

revoque deficiente.

c- Posibles problemas de atascamiento diferencial.

d- Reduccin de la vida til de la mecha y un aumento en el desgaste de la bomba de

lodo.

e- Mayor prdida de presin debido a la friccin.

f- Aumento de la presiones de pistoneo.

Aunque esimposible removertodoslosslidos perforados , con el equipo y las prcticas adecuadas , es posible controlar el tipo y la cantidad de los mismos en un nivel que permita una perforacin eficiente.

Los slidos de perforacin se pueden controlar utilizando los siguientes mtodos:

a- Dilucin.

b- Asentamiento.

c- Equipos mecnicos de control de slidos.

La dilucin consiste en aadir agua al lodo , para reducirlosslidos en el volumen considerado .Este mtodo es el ms costoso . La adicin de agua depender de:

a- Lasespecificaciones de peso del fluido de perforacin.

b- El tamao del hoyo perforado.

c- El tipo de formacin perforada.

d- La tasa de penetracin.

e- La eficiencia del equipo de control de slidos.

El asentamiento , consiste en pasar el lodo por un tanque o fosa de asentamiento en donde los slidos puedan decantar. La eliminacin porasentamientose aplica esencialmente a los lodos de baja viscosidad y peso,y necesita un rea relativamente grande para darle tiempo a las partculas a asentarse.

El tercer mtodo de control de slidos es a travs deequipos mecnicos. Para esto se utiliza: Las zarandas, desarenador, limpiadores de lodo y centrfugas. Las zarandas o rumbas constituyen el medio primario para controlar los slidos y consiste en hacer pasar el fluido por una malla que filtra solamente las partculas que tengan un dimetro menor que los orificios de la malla.Los desarenadores ofrecen un medio mecnico muy eficaz para remover los slidos nativos y la arenadel fluido deperforacin y los limpiadores de lodo estn diseados para descartar todas las partculas mayores de 15 micrones.

V.- PROBLEMAS COMUNES DE PERFORACION RELACIONADOS CON LOS FLUIDOS

DE PERFORACION.

Existen unaserie de problemas que puedenser ocasionadosporlos fluidos de perforacin.Losms importantes son:

A.- PERDIDA DE CIRCULACION.

La prdida de circulacin consiste en la prdida delodo hacia las formaciones expuestas en el hoyo .

El flujo de lodo hacia la formacin implica que hay menos lodo volviendo a la lnea de descargaqueel quese bombe o bien que no hay retorno.La reduccin del flujo en el anular por arriba de la prdida de lodo puede causar muchos problemas. Los recortes sepueden acumularenla zona de baja velocidad y caeralfondo cuando se detiene el bombeo. La menor velocidad enel anular disminuye la capacidad de acarreo del lodo y como consecuencia delaacumulacin derecortessepuede ocasionar un aprisionamiento de tubera oprdidadel pozo.Ademslaprdida del lodo en el anular trae consigouna reduccin de la presin hidrostticaenel pozo.

En secciones lutticas, esta disminucin del sostn de la pared puede inducir a que las arcillas flojas se desmoronen haciendo que la herramienta quedeaprisionada o, en casos graves, la prdida del pozo. El pozo fluir si la presin hidrosttica se hace inferior a la presin de la formacin, cuando esta es permeable. Esto presenta lasituacin sumamente peligrosa de prdida de circulacin en un pozo con surgencia. Si el fluido de la formacin invade el lodo se convierte en un reventn subterrneo.

La prdida de circulacin puede ser costosa .El costo de materiales para corregir la prdida de circulacin y del reemplazo del lodo puede resultarpequeo cuando se compara con el costo del equipo de perforacin mientrasserecupera la circulacin y se remedian los posibles efectos colaterales.

Paraquese pierda lodo hacia la formacinse necesitan dos factores:

a- Los orificios de la formacin debensertres veces ms grandes que la mayor de las

partculas existentes en el lodo.

b- La presin debida al lodo debe ser superiora la presin de la formacin.

Las formaciones que tpicamente se caracterizan por tener orificios lo suficientemente grandes comopara permitir prdida de circulacin son:

a- Formaciones no consolidadas o sumamente permeables.

b- Fracturas naturales.

c- Zonas cavernosas o con cavidades.

d- Fracturas inducidas.

Las formaciones no consolidadas, varan ensu permeabilidad.Fallas , grietas y fisuras se producenen cualquier formacin como resultado de las tensiones de la tierra. Las formaciones cavernosas estn asociadas con calizas y formaciones volcnicas.

Parecera que la mayora de los casos de prdida de circulacin ocurre si queda expuesta una formacin con grandes orificios . Si este fuera el caso , la prdida de circulacin se producira siempre a medida que se perfora, en otras palabras en el fondo del pozo. En laprctica, las zonas de prdida han estado ubicadas usualmente en la vecindad del ltimo asiento de revestimiento.

El movimiento de la sarta dentro del pozo eleva la presin en el fondo. Cuanto ms rpido es el movimiento, mayores la sobrepresin. Por esto cuanto msprofundo estla mecha, ms lentos deben ser losmovimientos de tubera alsacar o meter la misma en el hoyo.Estas sobrepresionesson tambin aumentadas considerablemente por las propiedades deficientes del lodo: altas resistencias de gel y altas viscosidades.

Al perforar las formaciones superficiales , la densidad del lodo puede aumentar debido a la perforacin muy rpida. La perforacin de la parte superior del pozo implica grandes tamaos del espacio anular y bajasvelocidades de lodo. Un aumento en la presin hidrosttica debido a esa sobrecarga, combinado con el bajo gradiente de fractura tpico de la profundidadessomeras, pueden causar prdida de circulacin. Una velocidad de penetracin controlada, mayor viscosidad y el mayor caudal para sustentar la produccin aumentada de recortes, evitar la sobrecarga del anular y ayudar a impedir muchas prdidas en la parte superior del pozo.

Otra zona potencial de prdida es el aso de arenas depletadas.Las formaciones productivas en el mismo yacimiento o en las cercanas pueden causar una presin subnormal debido a la extraccin de losfluidos de formacin.

El tratamiento previo del sistema de lodo en su totalidad conmaterial de prdida de circulacindebe realizarsesolamente cuando se conoce con seguridad que es efectivo en una zona particular anticipada. Elpretratamientono es slo costoso, sino que tambinpuede inducir a una fractura por su adicin al sistema. El material de prdida de circulacin aadidoaumentael contenidodeslidos en el lodo, y por consiguiente, aumenta la viscosidad del mismo.

Lo ms recomendable cuando se utilizanmateriales de prdida de circulacin es usar varios de ellos a la vez para que surtan mayor efecto. Es tambin recomendable usar mechas sin chorros y circular a baja presin sin pasar el lodo por las zarandas.

Una vez logrado detener la prdida , lo mejor es pasar de nuevo el lodoporla zaranda, para eliminar el material de prdida ya que este altera las propiedades del lodo, disminuye la efectividad de las vlvulas de asentamiento de la bomba y pueden tapar los chorros de la mecha, si se efecta la circulacin con ellos.

En resumen para prevenir la prdida de circulacin se debe:

1- Reducir las presiones mecnicas.

a- Mantener la densidad mnima del lodo.

b- Mantener la viscosidad y los geles a niveles mnimos.

c- Mantener lentos los movimientos de la tubera.

d- Romper geles gradualmente durante la bajada de la tubera.

e- Tomar medidas correctivas contra el embolamiento de la mecha y

desprendimiento de lutitas.

2- Seleccionar los puntos de revestimientoen formaciones consolidadas.

An cuando se tomen medidas preventivas, nohay ninguna garanta de que no se producir prdida de circulacin. Una vez que se presenta la prdida, se deben tomar rpidamente medidas correctivas, para minimizar los efectos colaterales.

El procedimiento recomendado a seguir en caso de observar perdida de circulacin es el siguiente1. DURANTE LA PERFORACION

1.1 Perdida parcial de circulacin

En caso de observarse perdida de circulacin parcial durante las labores de perforacin se recomienda el bombeo de pldoras de CaCO3 ( Fino y Medio ) en concentraciones de 20 LPB. De igual forma si las condiciones de perforacin lo permiten se recomienda la disminucin de la tasa de bombeo a fin de disminuir las presiones en el espacio anular.

De igual forma en zonas conocidas donde se espera observar perdida de circulacin se recomienda el bombeo de pldoras de CaCO3 ( Fino y Medio ) cada 3 conexiones.

1.2 Perdida total de circulacin Durante las labores de perforacin puede presentarse de imprevisto perdida total de circulacin para la cual se recomienda:

a. Detener el bombeo de lodo hacia el fondo.

b. Sacar tubera hasta la zapata ( Intentar recuperar circulacin ).

c. Ubicar la zona de perdida.

d. Preparar 100 Bls de pldora con material de perdida de circulacin ( 60 LPB ) combinando materiales de granulometra gruesa , media y fina ( Evitar en todo momento el uso de mica en la zona productora).

e. Bombear la pldora hasta la punta de la mecha.

f. Bajar tubera 10 pies por debajo de el punto de perdida determinado.

g. Desplazar pldora de material de perdida.

h. Sacar tubera 100 pies por encima de la zona de perdida y/o hasta la zapata. Dejar pldora sin movimiento ( SIN CIRCULAR ) por 1 hora.

Bajar tubera y comprobar efecto de la pldora. En caso de ser necesario repetir procedimiento.

De observar zona de perdida obturada tratar el sistema con 4 lpb de CaCO3 y continuar labores normales de perforacin.

2. DURANTE UN VIAJE

a. Mantener en todo momento el pozo lleno a fin de evitar un reventn.

b. Ubicar la zona de perdida.c. Repetir el procedimiento del caso anterior. En todo momento el hoyo debe mantenerse lleno de fluido.

B.-PROBLEMAS CON LUTITAS Y LA INESTABILIDAD DEL HOYO.

Las lutitas desmoronables son uno de los problemas ms comunes asociados a la inestabilidad del hoyo . No existen soluciones simples para este problema, pero una combinacin deuna buena prctica de perforacin y un buen programa de lodo ayudarn a minimizar su ocurrencia.

Los problemas relacionados con inestabilidad del hoyo en secciones lutticas son:

a- Limpieza del hoyo ineficiente.

b- Atascamiento de tubera y operaciones de pesca.

c- Incremento en el costo del tratamiento al lodo.

d- Malas cementaciones.

e- Problemas de derrumbes.

f- Dificultades para correr registros.

g- Ensanchamiento del hoyo.

h- Necesidad de revestidores intermedios.

i- Prdida de tiempo en la perforacinporla necesidad de repasar el hoyo.

Los principales factores mecnicos en los problemas con lutitas son:

a- Erosin debido a altas velocidades anulares.

Aplicacin de tcnicas inadecuadas de perforacincomo :presin de surgencia, accin desuabeo, entre otras.

b- Invasin de filtrado hacia la formacin y reaccin desfavorable de l fluido de

perforacin con las formaciones inestables.

La inestabilidad de las lutitas puede ser el resultado de las siguientes fuerzas solas o combinadas:

a- Presin de sobrecarga.

b- Presin de poros.

c- Fuerzas tectnicas.

d- Absorcin de agua.

Desprendimientosde lutitas tienen lugar cuando secciones no perforadas de formaciones de lutitas entran en el pozo. Cuando se presenta este problema, se observa un aumento de ripios en el tamiz de la zaranda. A menudo un cambio en el tamao y forma de los ripios acompaa el cambio de volumen. La presin de bomba tiende a aumentar a medida que el espacio anular es sobrecargado porelaumentode volumen de los ripios. Este aumento en la presinde bomba es generalmente lento, si bien en algunoscasos puede ser en forma acelerada.

La torsin y el arrastre aumentan a medida que el espacio anular se sobrecarga con losdesmoronamientos provenientes de la zona dificultosa. Esto puede conducir al aprisionamiento de la sarta.

Cuando se hace un viaje, el arrastre se hace anormalmente acentuado . Esto es particularmente cierto cuando pasan los portamechas a travs de secciones del pozo de dimetro estrecho. Tambin al regresar al fondose encuentraun llenado excesivo, como resultado de que los desmoronamientos se aaden a la cantidad de recortesque se sedimentan hacia el fondo durante el viaje.

Los problemas que aparecen como resultado dela entrada al pozo de secciones no perforadas de lutitas pueden describirse clasificando el problema segn los siguientes tres tipos de lutitas.

a- Portadoras de gas.

b- Bentonticas.

c- Frgiles y fracturadas.

La lutita que contiene pequeas arenas lenticulares o lutita arenosa que esta cargada con gas a alta presin,esprobableque se desprenda amenos quela presin hidrosttica de la columna fluida seasuficiente porlo menos para balancear la presin de la formacin. Si se perfora por debajo de la presin de equilibrio,la falta de tensin sobre el

lado adyacente a la pared del pozohacequela lutita se desprenda o sea arrojada dentro del pozo debido a las diferencias de presin.

Los primeros sntomas de este problema sern usualmente el aumento de arrastre y de torsin. El estrechamiento del pozo se debe probablemente a la obturacin en ciertas zonas de dimetro en buen calibre. El lodo secontaminar usualmente con gassinquehaya cambios apreciables en las propiedades del lodo, el que puede adquirir un aspecto esponjoso.

El tratamiento primario consiste enaumentar la densidaddel lodo en grado suficiente para excederla presin existente dentro de la formacin. Las resistencias del gel y la viscosidad se deben mantener en valores bajos, para que el gas atrapado se pueda remover mecnicamente y salga fcilmente del lodo. La baja viscosidad y resistencia de gel ayudar tambin a evitar el succionamiento dela lutita hacia el pozo cuando seextraela tubera. Una ayuda secundaria puede obtenerse al agitar el lodo en los tanques con las escopetas sumergidas a fin de ayudar el escape de gas contenido en el lodo.

La lutita bentontica contiene arcillas coloidales que se parecen a una montmorillonita de buena calidad en su capacidad de hidratacin. Como consecuencia, la penetracin de este tipo de lutita se caracteriza por un aumento de la viscosidad y frecuentemente por una reduccin de prdida de filtrado. La hidratacin de la lutita bentontica hace que se hinche y se incorpore en el lodo.

En algunos casos , puede minimizarse la hidratacin de estas formaciones mediante la reduccin de la prdida de filtrado del lodo, con lo que disminuye la cantidad de agua disponible para la hidratacin de las lutitas. Sin embargo, el uso de un sistema inhibidor usualmente tiene ms xito en el control de esos slidos hidratables.

La inhibicin puede lograrse mediante la adicin de una sal soluble que provea un catin capaz deintercambiarse con el in de ligadura de la arcilla. El mismo efecto puedeconseguirse empleando un polmero, que tienda a encapsular las lutitas bentonticas y a reducir la cantidad de agua disponible para la hidratacin de la arcilla. Adiciones de sal para controlar la inhibicin osmticadel agua se utilizan tambin frecuentementede modo que la accin osmtica deshidrata las lutitas en vez de hidratarlas.

El empleo de emulsin inversa o lodo invertidoes tambin muy efectivo en el control de estas lutitas.

Formaciones de lutitas que han sido elevadas a un ngulo mayor que el normal pueden tender a ingresar al pozo porflujo plstico cuando son penetradas porla mecha, reduciendo las tensiones cerca del pozo. A medida que el fluido penetra en esas lutitas e igualizalas presiones, pueden tender a deslizarse en el interior del pozo debido a fuerzas de sobrecarga.

Para el tratamiento de los problemas de lutitas frgiles y fracturadas, es importante reducir al mnimo la prdida de filtrado del lodo , con el fin de evitar humedecer esas lutitas. La adicin de materiales asflticos tambin contribuye al control, pues esos materiales se intercalandentro de losestratos, reduciendo la prdida defiltrado, proveyendo un efectotaponantea nivel de los mismos. Un aumento de la densidad del lodo tambin ayuda a mantener esas lutitas en su lugar, cuando se puede tolerar un incremento de densidad sin peligro de prdida de circulacin. Es aconsejable mantenerbajas viscosidadespara evitar el desprendimiento porsuccin de estas lutitas dentro del pozo. Cuando nosepuede aumentar la densidad sin ocasionar prdida de circulacin, puede aumentarse la viscosidad para ayudar a contener la lutita y limpiar mejor el hoyo, pero las resistencias de gel deben ser de valores bajos para impedir la succin de esas lutitas.

El problema de los desprendimientos de lutitas no tiene una solucin nica o definida. Cada situacin debe evaluarse independientemente de las dems. Sin embargo, si se conoce el tipo de lutita involucrada en el problema, el tratamiento puede prescribirse con mayor precisin.

Dado que muchos problemas de lutitas seoriginan en causas mecnicas, estas se deben investigar ante todo, y si se diagnostica una causa mecnica debe procederse a corregirla.

Buenas prcticas de perforacin , como las que se citan a continuacin nos ayudan en el problema de lutitas.

a- Mantener un buen control de la densidad del lodo.b- Mantener las propiedades reolgicas adecuadas en el fluido utilizado.

c- Controlar la prdida de filtrado.

d- Mantener unas velocidades anulares no muy elevadas para no erosionar las paredes

del hoyo.

e- Mantener el hoyo lo ms vertical posible.

f- No sacar ni meter la sarta de perforacin muy rpidamente.

g- Preparar buenos programas de revestidores.

C.- BROTES O SURGENCIAS.

Un reventn es quizs el desastre ms costoso que se pueda sufrir en operaciones de perforacin y completacin.

En general se acepta el concepto de que el dominio de las presiones de las formaciones se divide en dos etapas: control primario y control secundario.

El primario es la funcin de la columna de fluido que llena el pozo. Si se trata de un pozo productivo , la columna hidrosttica es lo que contrarresta laspresiones. Ese control primario es el ms importante en el dominio de las presiones. Si se mantiene en el pozo una columna de fluido con las debidas propiedades de densidad, viscosidad y fuerza de gel, nunca se presentar un amago de reventn.

Pero tan compleja es la corteza terrestre en donde se busca petrleo que en muchas ocasiones, las condicionesvariables hacen a veces imposible la prediccin de losrequisitos de la columna de fluido. Adems, en una grieta o cavidad puede perderse una gran cantidad de fluido . Por esta y otras causas nos vemos privados del control primario, precisamente cuando se necesita con urgencia. De all la necesidad del control secundario, que consiste de los equipos impiderreventones.

El xito al tratar de suprimir un brote depende de los materiales y el equipo, pero nicamente cuandose tieneun buen conocimiento de la situacin y se piensa acertadamente.

Las siguientes condiciones se deben analizar para escoger el equipo preventor ms adecuado y las prcticas que se deben observar en cada pozo.

a- Ajustar el caudal de la bomba a fin de mantener una presin constante durante el

proceso de control.

b- Aumentar la densidad del lodo a el valor determinadoporlos valores de la presin de

cierre en la tubera y la presin de cierre en el anular.

c- Monitorear en todo momento el volumende los tanques y las unidades de gas en el lodo.

D.- PEGUE DE TUBERIA

DURANTE LA PERFORACION VERTICAL

DURANTE LA PERFORACION HORIZONTAL

La necesidad de obtener una mayor produccin de crudo ha conllevado al desarrollo de la perforacin horizontal, a fin de desarrollar econmicamente la produccin de pozos, logrando incrementar la longitud perforada en la zona de produccin.

Este mtodo de perforacin , sin embargo , origina cambios en la orientacin de los esfuerzos en relacin a las estratificaciones, lo que contribuye a la inestabilidad de la formacin por lo que se necesitan de densidades mayores que la normal, siendo esto un factor crtico debido a la exposicin de largas secciones de la misma. Esta inestabilidad es mayor cuando se perfora a pronunciados ngulos incidiendo en la limpieza del hoyo. Como es sabido , la perforacin vertical produce recortes en una menor tasa que la perforacin horizontal , lo cual ofrece una mayor capacidad de acarreo, al tener una menor concentracin de partculas finas. Esto, aunado a las elevadas fuerzas laterales de la tubera y a la presin diferencial sobre las arenas, aumentan las posibilidades de un aprisionamiento durante la perforacin del intervalo desviado.

La limpieza de la seccin horizontal , es por tanto, menor que en las secciones verticales debido a la influencia de la fuerza gravitacional que tiende a formar lechos de ripios, lo mismo que la disminucin del flujo en la parte inferior de la tubera. El espacio anular resultante debido a la excentricidad de la sarta en el hoyo da como resultado un caudal mayor en la parte superior de la tubera y menor en la parte inferior de la misma, lo cual crea un perfil de velocidad irregular. Adems la rotacin de la sarta ayuda a fragmentar y suspender los recortes del lecho formado , lo cual conlleva a la necesidad de altas velocidades anulares para minimizar la formacin de lechos de recortes.

Debido a la necesidad de utilizar un galonaje bajo para el logro de el ngulo requerido y para mantener el mismo, el nico factor para garantizar la limpieza del hoyo se basa en las propiedades reolgicas del fluido de perforacin.

Ya que los cortes perforados en la seccin desviada no son transportados a la superficie antes de llegar a la parte vertical, es de suma importancia evitar la formacin de lechos de los mismos. Debido a que este objetivo no podr ser logrado por medio de la hidrulica el mismo debe ser llevado a cabo removiendo los slidos depositados en la parte inferior de la sarta mediante flujo turbulento, ya que de esta forma se logra una mayor fluencia en la parte inferior de la tubera, removiendo los cortes depositados. Este objetivo puede lograrse mediante el bombeo de pldoras de baja reologa seguido por el bombeo de pldoras de alta reologa , transportando de esta forma los slidos removidos por la primera. De igual forma el repaso de la seccin perforada en forma inversa , manteniendo el galonaje o incrementndolo si las condiciones lo permiten, ayudara a este propsito. De esta forma , combinando el flujo turburlento y laminar , con la rotacin y reciprocacin de la tubera se lograra minimizar la formacin de depsitos de cortes en la parte inferior de la sarta.

Por otra parte la friccin entre el fluido de perforacin y la sarta sobre la formacin puede originar problemas de derrumbes y/o cada de ripios no perforados lo cual puede aumentar los arrastres al formarse lechos de ripios.

Una forma de reducir la incidencia de este problema es mediante el bombeo de pldoras de lubricante a fin de disminuir el coeficiente de friccin.

VI.- CONTAMINANTES DE LOS LODOS A BASE DE AGUA.

La composicin y tratamiento de los fluidos de perforacin a base agua depende de los materiales que se encuentreno agreguen intencionalmentedurantelas operaciones de perforacin. Casi todo material podr ser considerado contaminante en uno u otro caso.

En trminos generales , un contaminante es cualquier sustancia que pueda causar propiedadesindeseablesal lodo. En este sentido, todos los componentes del lodo base agua pueden ser contaminantesenalgunoscasos. Estosmateriales, aunque en si pueden ser contaminantes por definicin, no sern parte de esta discusin, ya que los de inters primordial sern aquellosque requieran tratamiento qumico. Los tratamientos son posibles en algunos casos pero imposibles en otros . La regla de mayor importancia es de todas maneras, queel tratamiento y su efecto en el lodo deben ser compatibles.

Algunos contaminantes pueden ser esperados de antemano y hacer el tratamiento previo adecuado. Este tratamiento es de gran ayuda al no ser en exceso y al no crear efectos adversos en las propiedades del lodo . Otros contaminantes son inesperados tal como aquellos que resultan de pequeas infiltraciones o acumulaciones de contaminantes. Eventualmente, el contaminante mostrar su efecto al crear un cambio en las propiedades del lodo. Este cambio generalmente rpido, ocurre casi siempre cuando el lodo se encuentra ms vulnerable como es el caso de la deficiencia progresiva de defloculante. Esdesuma importancia mantener informacin completa sobre las propiedades del lodo para as verel comienzo de alguna contaminacin y evitar la degradacin de un buen sistema.

Antes de pasar a discutir las diferentes clases de contaminacin ,vale la pena repasar algunos principios fundamentales de qumica bsica de fluidos base agua.

La qumica, en cuanto a lo quenosconcierne, trata con la presencia e interaccin de compuestose ionessolubles en los lodos a base agua. El agua es el ingrediente principal de estos fluidos ya que disuelve, suspende y rodea a todos los componentes del sistema.

Si se sabe como un compuesto qumico reacciona con el agua , se tiene entonces una buena indicacin decomo hadereaccionardentro de un lodo. Debido al gran nmero de complejos orgnicos y arcillas en un fluidode perforacin, no es sorprendente el que las predicciones delareaccin de un qumico en ellos, basada en su comportamiento con el agua, sean a veces algo erradas. Debido a esto tiene igual importancia el sentido comn y los conocimientos qumicos en el mantenimiento de un buen fluido de perforacin.

Los equivalentes por milln ( EPM ) es la concentracin de un in en ppm dividida por el peso equivalente del ion. EPM se usa con facilidad para obtener la cantidad necesaria para tratar algn contaminante, ya que se necesita un EPM de qumico para reaccionar con un EPM de contaminante. As las LPB de qumico necesarias para contrarrestar los EPM de contaminante se pueden determinar por:

LPB de agente qumico= 0.00035 * EPM contaminante * Peso equivalente del qumico

Por ejemplo si un filtrado tiene 600 PPM de Ca++ y tiene que ser tratado con

carbonato de sodio (NaCO3)

EPM de Ca++ = 600/20 = 30

Peso equivalente Na2CO3 = 106/2 = 53

LPB de carbonato de sodio = 0.00035 * 30 * 53 = 0.5565

A fin de evitar un tratamiento excesivo de carbonato de sodio, debe mantenerse una cantidad detectable de calcio mnimo en el filtrado.

Entre los contaminantes ms comunes deunlodo base agua tenemos:

A.- CONTAMINACION CON CLORURO DE SODIO.

La contaminacin con sal puede provenir del aguaque seusapara mezclar el fluido, perforacin de domos salinos o flujos de agua salada.

La sal como contaminante no puede extraersedel fluido por medios qumicos. El efecto daino de la sal en los lodos no es tanto la reaccin qumicadelos iones, sino el efecto electroltico, el cual cambia la distribucin de la carga elctrica en lasuperficiede las arcillas y promueve la floculacin de lodos levemente tratados. Esta floculacin ocasiona aumentos en las propiedades reolgicas y la prdida de filtrado.

A medida que se encuentren mayores cantidades de sal , los iones Na+ y Cl-, tienden a agruparse en la superficiedelas arcillas y por medio dereaccin de masa tienden a deshidratar losslidos reactivosdel lodo. El encogimiento de las arcillas debido a la deshidratacinpuedeentoncesocasionar un aumento de la viscosidad con un aumento de la prdida de filtrado.

Como la sal en un lodo no se puede precipitar por medios qumicos , su concentracin slo se puede reducir por medio de dilucin con agua dulce.

La contaminacin de sal en un lodo a base agua causa un incremento en la viscosidad plstica y aparente, punto cedente, fuerzas de gel, filtrado y disminucin del pH. El contenido dein cloruro del filtrado aumentar y la alcalinidad, Pf , disminuir.

Un flujo de agua salada puede ser detectado por el incremento en el volumen de lodo en los tanques de superficie, incremento en el contenido de in cloruro, incremento en las emboladas por minuto de las bombas de lodo y disminucin en la presin de bomba. Si la densidad del lodo es mayor que la densidad del agua salada la densidad del lodo disminuir.

Cuando nos encontramos un flujo de aguasalada debemos subir la densidad del lodo para contener el flujo si se puede. El tratamiento incluir dispersantes para reducir las propiedades reolgicas, soda custica para aumentarel pH y un reductor de filtrado, adems de dilucin con agua dulce.

Cuando perforamos una formacin evaporita, el lodo comienza rpidamente a saturarse, y esto da como resultadounaseccin lavada en el hoyo. Si un lodosalado fuese preparado antes de perforar la formacin evaporita, este lavado sera menor.

B.-CONTAMINACION CON CALCIO. El in calcio es un contaminante principal de los lodos a base agua. Este puede introducirse en el lodo por medio del agua, formaciones de yeso o anhidrita o al perforar cemento.

La contaminacin con calcio cambia drsticamente la naturaleza de los sistemas de agua dulce con base arcilla. El in calcio tiende a reemplazar los iones de sodiopor medio de un cambio de base lo cual resulta en la floculacin y no dispersin delaspartculasde arcilla. La capa de agua entre las partculas de arcilla es reducida resultando en un grado menor de hidratacin e hinchamiento. El efecto de la contaminacin de calcio en los lodos base agua es un incremento de las propiedades reolgicas, aumento de la prdida de filtrado, ascomo un aumento del contenido de iones calcio e incremento del pH (cemento) o disminucin del pH (yeso). La severidad de la contaminacin de calcio o magnesio depender dela cantidad del in contaminante, el contenido de slidos y la cantidad de productos dispersantes presentes en el lodo.

B.1.- CONTAMINACION DE YESO O ANHIDRITA.

El yeso y la anhidrita son compuestos desulfato de calcio que se encuentran en algunas perforaciones. El yeso essulfato de calcio hidratado mientrasquela anhidrita es sulfato de calcio sin agua. El sulfato de calcio causar agregacin y floculacin en un lodo base agua, al mismo tiempo causar un incremento de las propiedades reolgicas, filtrado y disminucin del pH. El sulfato de calcio parcialmente soluble incrementar la dureza y el contenido de sulfato en el filtrado. Si se utiliza un lodo en base calcio, la contaminacin con sulfato de calcio ser pequea o no afectar las propiedades del lodo.

La contaminacin del sulfato de calcio es similar ala de cemento debido a que ambas producen in calcio que tiendea causar floculacin y se diferencia del cemento en que no aumenta el pH ya que suple un radical de sulfato y no hidrxilo. El radical sulfato ayuda a la floculacin aunque en grado mucho menor a los ionesde calcio. A medida que la concentracin de sulfato de calcio aumenta y la solubilidad del calcio se aproxima al lmite, aproximadamente 600 ppm de Ca++, ocurre un cambiode base que directamente afecta la bentonita en el lodo y las propiedades tanto de filtracin comodereologa tienden a aumentar y a ser difciles de controlar.

Cuando aparezca el problema de contaminacincon sulfato de calcio , hay varias maneras de combatirlo. El fluido puede mantenerse como lodo de bajo calcio,precipitandoel calcio en solucin, o se puede hacer la conversin a un lodo a base de yeso. Para pequeas cantidades de contaminacin de sulfato de calcio, la extraccin qumica puedefcilmente efectuarse con carbonato de sodio (Soda Ash). Aproximadamente 0.093 LPB de Soda Ash son suficientes para precipitar 100 ppm de in de calcio.

La reaccin que ocurre es ms o menos la siguiente:

Na2CO3 + CaSO4 --> CaCO3 + Na2SO4

Debido a que el sulfato de sodio producido en esta reaccinpuede resultar en un aumento de la reologa,es aconsejable utilizar un dispersante para reducir la viscosidad y los geles.

B.2.- CONTAMINACION CON CEMENTO.

En la mayora de las operaciones de perforacin ocurre contaminacin con cemento una o ms veces cuando se cementa latubera de revestimiento y se perforan los tapones de cemento. El grado decontaminacin y la severidad con que afectar las propiedades del lodo dependen de muchos factores, como contenido de slidos, tipos y concentracinde dispersantes y cantidad decemento incorporado.

El cemento contiene compuestos de silicato triclcico , silicato de calcio y aluminato triclcico, todos los cuales reaccionan con agua para formar grandes cantidades de hidrxido de calcio . Es la cal que produce el cementoal reaccionar con el agua la que causa la mayor dificultad en la contaminacin con cemento .

La contaminacin con cemento causar: aumento de la reologa,pH y filtrado. La alcalinidad, Pf, y el contenido de calcio en el filtrado tambin aumentar, y el revoque ser grueso y esponjoso .

Cuando elcemento est ya seco, como 10 % queda libre para la contaminacin, mientras que si este est suave ms o menos el 50% del mismo se dispersa con capacidad de reaccin.

Cuando tratamos una contaminacin con cemento es necesario hacer dos cosas: reducir el pH y remover el calcio soluble. Un procedimiento comn paratratarla contaminacin con cemento y dispersar las arcillas floculadas es remover el calcio con bicarbonato de sodio , y al mismo tiempo bajar el pH y tratarlo con un dispersante orgnico.

La reaccin es la siguiente:

Ca(OH)2 + NaHCO3 --> CaCO3 + NaOH +H2O

Para extraer qumicamente 100 mg/lt de calcio proveniente de la cal, se requiere aproximadamente 0.0735 LPB de bicarbonato de sodio. Se debe considerar tambin el contenido de slidos de baja gravedad, ya que un alto contenidodeslidos arcillosos escausa primordial delafloculacindel sistema al ser contaminado por cemento.

C.-CONTAMINACION CON SOLIDOS.

Los slidos perforados son los peores contaminantes del lodo y uno de los mayores problemas para el ingenierode lodos. Por consiguiente, deben ser removidos del sistema de circulacin lo ms pronto y con lamayor eficiencia posible, antes que se fragmenten y dispersen durante la circulacin hacindose ms difcil su remocin y, por ende, el control de las propiedades del lodo.

La contaminacin con slidos se reconoce por la alta: densidad , viscosidad plstica, prdida de filtrado, presin de bombeo y la baja tasa de penetracin.

Para evitar este problema se debe optimizarlos equipos decontrol de slidos y mantener una dilucin adecuada.

D- CONTAMINACION POR ALTAS TEMPERATURAS.

En los lodos a base agua, cuando se incrementa la temperatura, aumenta la velocidad de las reacciones qumicas entre los muchos componentes de estos fluidos.

En lodos contaminados con sal, cemento y cal, el aumentoenla temperatura produce serios daos en sus propiedades, resultando difcil mantenerlosen ptimas condiciones.

La degradacin trmica ocurre por distintos mecanismos comola hidrlisis (reaccin deunasal para formar un cido y una base) o la reaccin entre dos o ms componentes del lodo. La velocidad de degradacin depende de la temperatura, ya que todos los aditivosqumicos tienden a sufrir degradacin entre 250 a 400 F, y por otra parte a elevadas temperaturas un pequeo incremento en la misma resulta en una rpida degradacin delmaterial. Muchos de los aditivos y dispersantes para controlar la prdida de filtrado fracasan o llegan a ser inefectivos a medida que la temperatura aumenta.

Para prevenir la degradacin trmica se recomienda:

a- Evaluar los aditivos a la mxima temperatura de fondo registrada.

b- Utilizar un mantenimiento adecuado al lodo.

c- Mantener un pH sobre 10 y eliminar el uso de aditivos poco resistentes a altas

temperaturas.

d- Mantener el porcentaje de agua ptimo en el lodo.

e- Utilizar productos resistentes atemperaturas elevadas.

f- Efectuar pruebas pilotos ( aejamiento ) en el campo para optimizar el uso de aditivos

qumicos.

E.-CONTAMINACION CON GAS.

La contaminacin con gas ocasiona la disminucin de la densidad del lodo, aumento del volumen de los tanques activos, y disminucin de la eficiencia volumtrica de las bombas.

Paratratarel lodo es necesario circularloa travs del desgasificador, mantener baja la gelatinizacin para ayudar a la desgasificacin del lodo y mantener el peso del lodo en el tanque de succin.

F.-CONTAMINACION CON CARBONATOS Y BICARBONATOS.

En algunos casos, cantidades considerables de carbonatos y bicarbonatos solubles pueden contaminar un lodo. Estos iones pueden afectar adversamente las propiedades del fluido de la misma manera que la sal del sulfatode sodio. El carbonato puede originarse deun tratamientoexcesivo contra el calcio o cemento, dela formacin en si, o de la reaccin entre el dixidode carbono y la soda custica.

Las propiedades reolgicas son afectadas de dos maneras cuando la alcalinidad del lodo proviene de CO3= HCO3-. Primero el carbonato y el bicarbonato en presencia de arcillas causan un incremento en los gelesyel punto cedente. Cuando existe una contaminacin fuerte de carbonatos y bicarbonatos se crea una situacin donde el Pf, pH y la fase slida parecen serapropiados. Sin embargo la viscosidad y la prdida de filtrado no responden a tratamientos qumicos.

Estascontaminacionescausan ms o menos los mismos problemas que el caso de las contaminaciones por calcioyse tratan agregando calcio ensolucinpara precipitarlo como CaCO3. Como regla comn si Mf llega a ms de 5, es una buena indicacin de que hay suficientes carbonatos y bicarbonatos para crear problemas en el control dellodo.Los tratamientos para la contaminacindebicarbonatoy carbonato deben ser precedidos de un anlisis a fondo de las alcalinidades del filtrado, pH y la concentracin de calcio.

La exactitud en la titulacin y las reaccionesde los tratamientoses de hecho menor en lodosconalto contenido de dispersantes orgnicos, debido a la interferencia quepresentan los cidosorgnicos . Por esta razn , pruebas piloto completas y detalladas deben efectuarseparadeterminar la mejor manera deresolverel problema. Al aadirle cal al lodo, se presenta el peligro de que a alta temperatura y con lodos de alta densidad, se formen sales clcicas o cidos hmicos, que disminuyan la capacidad de controlar la prdida de filtrado a alta temperatura y presin.

Si el coeficiente PPM HCO3-/PPM Ca++ < 3,deber agregarse soda custica para aumentar el pH a 9.4 aproximadamente.Esto convertir el bicarbonato decalcioa carbonatode calcio y carbonato de sodio. En este caso , se debe agregar yeso o cal, adems de cromolignosulfonato o lignito, para la defloculacin.

SielpHesmenorde9.4 y el coeficiente PPM HCO3-/PPM Ca++ > 3 no ser necesarioagregarsoda custica. Se agrega cal para precipitar el HCO3-,adems de agregar lignito y cromolignosulfonato para estabilizar las propiedades reolgicas y de filtracin.

Siel pH es mayor de 9.4,prcticamente todoel bicarbonato ha sido convertido a carbonato y slo requerir tratamiento con cal o yeso. Los cromolignosulfonatos deben usarse para el control reolgico segn sea necesario.

La presencia de los iones OH- , CO3= y HCO3- o la combinacin de estos, puede verificarse relacionando los valoresdela alcalinidad Pf y Mf de la siguiente forma:

OH-( ppm) CO= (ppm) HCO3- (ppm)

Pf= 0 0 0 1200 Mf

Pf= Mf 340 Pf 0 0

2Pf= Mf 0 1200 Pf 0

2Pf< Mf 0 1200 Pf 1200 (Mf-2Pf)

2Pf> Mf 340 (2Pf-Mf) 1200 (Mf-Pf) 0

VII-TEORIA SOBRE POLIMEROS.

A.- NATURALEZA DE LOS POLIMEROS.

La palabra polmero se deriva del griego (POLI= MUCHO ; MERO=UNIDAD). La palabra obviamente describe una sustancia compuesta de unidades estructurales repetidas llamadas Monmeros.

Hablando estrictamente, un polmero debe tener un peso molecular mayor de 10.000 y por lo menos 100 unidades estructurales.

Los polmeros pueden ser encontradosenforma natural o pueden ser obtenidos en laboratorios. Entre los polmeros manufacturados tenemos las poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas, las cuales estn constituidas porverdaderas macromolculas hidrocarbonadas, dealto peso molecular, agrupadas en largas cadenas a lo largo de las cuales se encuentran grupos amidas y cidos, alternando con tomos de carbono. Estos polmeros presentan una seriedepropiedades fsicas que dependen de su peso molecular , razn mino-cida o grado de hidrlisis, pH de la solucin y concentracin de la sal. Entre sus propiedades ms importantes cabe destacar la expansinque sufren estos polmeros al ser disueltos en agua o salmuera, produciendo un aumento considerable en la viscosidad del sistema.

El uso de polmeros en lodos de perforacin proporciona al sistema una serie de ventajas y propiedades, entre las cuales estn: buena limpieza y mejor suspensin de slidos, disminucinde la prdidadefiltradoy friccin , adems de producir poco dao a la formacin.

B.- CLASIFICACION DE LOS POLIMEROS.

Los polmeros se pueden clasificar de acuerdo a su origen , estructura y utilidad.

Los polmeros de acuerdo a su origen se clasifican en:

a- Naturales: (almidn, goma guar, goma algarroba y biopolmero XC).

b- Modificados: (CMC, PAC, HEC, CMHEC, Y HPG).

c- Sintticos: ( poliacrilatos, poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas).

Los polmeros de acuerdo a su estructura se pueden clasificar qumica y fsicamente.

Qumicamentelos polmerosse dividen en dos familias: La familia de los celulsicos (CMC) y la familia de los polisteres (derivados de glicoles, gliceroles y steres cclicos).

Fsicamente los polmeros se dividen es dos grupos: No inicos (alcoholes, amidas y teres) y Polielectrolticos (aninicos, catinicos y anfotricos).

Finalmente los polmeros se pueden clasificar por su utilidad en los fluidos de perforacin en:

a- Viscosificantes.

b- Floculantes.

c- Reductores de prdida de filtrado.

d- Agentes estabilizadores.

e- Defloculantes / Adelgazantes.

f- Otras funciones como: Inhibidores de corrosin , lubricantes, etc.

C.- FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES DE LOS POLIMEROS.

Algunos de los factores que afectan las propiedades de los polmeros son:

a.- pH.

La mayora de los polmeros se degradan por acidez (bajo pH).

Los polmeros aninicos obtienen mayor solubilidad a medida que se producen ms enlaces inicos en las cadenas del polmero al agregar un producto bsico como la soda custica.

Los pH ptimos para la mejor funcin de los polmeros aninicos esta entre los valores de 9.5 a 10.5.

Un aumento excesivo del pH causa elongamiento del polmero disminuyendo la viscosidad y puede causar su degradacin.

b.- Salinidad y cationes divalentes.

La adicin de una sal a un polmero totalmente hidratado, cuyos grupos carboxilo estn completamente ionizados, causa reduccin de la viscosidad ya que se deshidrata el polmero .

Dependiendo de la cantidad de sal agregada, el polmero no slo se deshidrata sino que inclusive puede precipitarse de la solucin . Este mecanismo explica el porque un polmero altamente aninico es ineficaz como viscosificante en aguas saladas.

Los iones divalentes como el calcio y elmagnesio causan una precipitacin rpida de los polmeros carboxlicos. Los polmeros que son escasamente aninicos, como el polmero XC, pueden ser utilizados en sistemas con calcio y magnesio.

c.- Temperatura.

Las altas temperaturas causan alteraciones estructurales irreversibles. Tal es el caso de las poliacrilamidas,en las cuales la prdida de eficiencia resulta a temperaturas mayores de 450 F y se debe a la saponificacin del grupo acrilamida. El grupo carboxilato adicional resultante aumenta la sensibilidad de el polmero a los iones divalentes.

VIII.- TEORIA DE INHIBICION CON POTASIO.

Cuando el in potasio esta presente en la solucin original, donde las arcillas montmorillonticas se han formado, es mantenido con una energa de atraccin mayor que otros iones intercambiables. Adems la adsorcin selectiva del in potasio por las arcillas en relacina otros cationes especficos han sido documentadas.

Estas caractersticas de interaccindel in potasiocon la superficie de las arcillas puede ser relacionada con dos efectos: tamao inico y energa de hidratacin.

El dimetro inico del in potasio es 2.66 amstroms, valor muy cercano a la distancia disponible de 2.8 amstroms, en el espacio cristalino de la estructura de la arcilla.

Cuandoun sistema potsico esdeshidratado, las lminas tetradricas de los cristales adyacentes se contactan y el potasio pierde su envoltura de agua orientada y se hace algo ms pequeo. A medida que el proceso prosigue, el efecto de concentracin puede forzar al in hacia el espacio libre de la superficie expuesta.

Una vez en la posicin es mantenido fuertemente y:

a- El potasio esta lo ms cercano posible al centro de la carga negativa del cristal

adyacente.

b- La estructuracerrada evita rehidratacin, cuando es expuesto al agua.

c- El potasio es menos adepto a ser intercambiado por otro in ya que su estructura

esta deshidratada y colapsada.

Otros iones no permiten un acercamiento tan estrecho de las capas. El sodio y el calcio que se encuentran normalmente en la montmorillonita , podran entrar en el espacio cristalino , pero son muy pequeos para unir completamente las lminas .La rehidratacin lleva al entrampamiento de una capa de agua y a la oportunidad de intercambio.

La tendencia a la fijacin de los iones de potasio, que fuera atribuido solamente a este encaje fuerte dentro de la abertura hexagonal de los planos basales de oxgeno de la capa tetradrica, tiene un efecto importante secundario asociado con ello. Las bajas energas de hidratacin para los iones intercambiables parecen ser importantes para determinar la alta selectividad y las caractersticas de fijacin.

El in potasio tiene la segunda energa de hidratacin ms baja. La baja hidratacin produce deshidratacininterlaminar y colapso de las capas. Es formada, por lo tanto, una estructura compacta fuertemente agarrada.

La estabilizacin de lutitas con problemas con iones potasio, parece ocurrir de la siguiente manera: Cuando la montmorillonita esta presente, el intercambio de potasio por sodio y calcio crea una estructura ms estable y menos hidratable. Con las illitas el in potasio reemplaza cualquier in intercambiable (impureza) en la estructura y expone toda la lutita al ambiente del mismo in aglomerante que mantiene la illita unida.

La cantidad de intercambio de base que ocurrees substancialmente reducida, especialmente para altos contenidos de illita, y la lutita permanece estable. Enlas arcillasdecapas mixtas el potasio trabaja en ambos lados de la illita y la montmorillonita, reduciendo la cantidad de hinchamiento diferencial que ocurre. El in potasio trabaja mejor en las lutitas que tienen un alto porcentaje de illita o illita/esmctita mezclados en combinacin de lminas en la fraccin de arcillas.

Sin embargo, los iones de potasio hidratados, son lo suficientemente pequeos como para penetrar las lutitas no hidratables; la adsorcin selectiva del in potasio limita an ms la hidratacin o hinchamiento de la formacin.

Con las lutitas hidratadas e hinchadas, los iones de calcio hidratados pueden penetrar fcilmente entre las lminas de arcilla para evitar la hidratacin y ablandamiento de las mismas. Pero, si los iones de sodio predominan en la formacin, la hidratacin y el ablandamiento posterior puede ocurrir, ya que ellos previenen el intercambio de bases inicas entre los iones de calcio de formacin.

B.SISTEMAS CONVENCIONALES A BASE AGUA A continuacin se realiza una breve descripcin de los sistemas de fluidos de perforacin a base agua convencionales as como una gua para su correcto uso en el campo.

B.1 Sistema Agua Gel ( Spud Mud )

B.2 Sistema Lignosulfonato.

B.3 Sistema Benex.

B.4 Sistemas Calcicos.

C.SISTEMAS DE POLIMEROS MODERNOS.

Los sistemas de polmeros sintticos modernos han sido desarrollados como culminacin de 40 aos de experiencia e investigacin. Estos sistemas tienen la capacidad de perforar ms eficientemente la mayora de los pozos que anteriormente dependan de fluidos de base agua convencionales y en algunos casos, pozos que se perforaban con fluidos de emulsin inversa . La reduccin del costo al incrementar las tasas de penetracin y al producir estabilidad del pozo , hacen de estos fluidos una alternativa econmicamente atractiva. Su carcter de fluidos de dao mnimo a la formacin, asegura unaproduccin potencial consistente, y sus rangos de aplicacin y versatilidad , los hacen fluidos que pueden resolver los problemas de perforacin actuales.

Hoy da, en la industria petrolera, se busca determinar la manera ms efectiva para reducirloscostos totalesde perforacin y esto se logra a travs de una tasa de penetracin mxima. Estos sistemas contribuyen a este aspecto de reduccin de costo principalmente a travs de sus propiedades altamente tixotrpicas de aldelgazamiento por corte y su mnimo contenido de slidos, lo cual ofrece la ventaja de estabilizar las zonas problemticasde lutitas a altas tasasdeperforacin. Adems, los registros de calibre de pozos perforados con estos sistemas, muestran mejores resultados que aquellos donde se utilizan fluidos de slidos mnimos convencionales o fluidos dispersos.

Todas las ventajas e perforar con un fluidode slidos mnimos a base de polmeros, altamente tixotrpico y con caractersticas de estabilizacin de lutitas son parte de estos sistemas. Sus ventajas especficas son:

a- Mejor hidrulica y mximas tasas de penetracin , debido al mnimo contenido de

slidos y su resultante viscosidad plstica reducida.

b- Mejor control de las presiones impelentes , de succin y densidad equivalente de

circulacin . Esto ayuda a prevenir la prdida de circulacin, atascamientos de

tubera, o brotes producidos por succin cuando se extrae la tubera.

c- Mejores cementaciones y operaciones de evaluacin de formacin ms efectivas,

debido a la menor erosin de pozos.

d- Mayor estabilidad del pozo. Los sistemas se mantienen a bajo pH , y es menos

probable que ocurra dispersin de lutitas de la formacin.

e- Reduccin del dao a la formacin.

f- Mejor control de densidad y viscosidades.

g- Menor desgaste del equipo.

h- Reduccin de la adhesin de slidos de perforacin sobre la mecha ,

estabilizadores, lastrabarrenas y tubulares.

i- Flexibilidad y adaptabilidad a ambientes diferentes . Debido a su compatibilidad con

la mayora de los sistemas, los sistemas de polmeros pueden ser convertidos a otros

si se requiere.

j- Mejor control en pozos direccionales.

k- Muy aceptables caractersticas ambientales.

El control de slidos es muy importante enestos sistemas, ya que estos han sido diseados como sistemas de slidos mnimos, por lo que los equipos de control de slidos deben operar eficientemente para asegurar el xito de los mismos. La dilucin moderada es tambin importante.

Las PHPA son excelentes estabilizadores de lutitas derrumbables (GUMBO), ya que estas se adhieren a varias partculas de arcilla, limitando la dispersin y desprendimiento dela formacin. La naturaleza del filtrado reduce la invasin profunda del mismo a lo largo delas demarcaciones estratificadas, fracturas, fisuras y otras reas sensitivas de la formacin lo que ayuda a disminuir las presiones que resultan de la hidratacin delas lutitas adyacentes al pozo. El polmeropoliacrilamida encapsula los recortes de perforacin y facilita su remocin; previene los efectos de dispersin de recortes y evita as la acumulacin de recortes finos, as como la adhesin de arcillas plsticas como el gumbo en la sarta de perforacin.

El polmero poliacrilamida es sensitivo al calcio y trabaja mejor cuando el nivel se mantiene por debajo de 100 ppm . Los carbonatos tambin deben ser controlados, pues ellos compiten con el polmero por las cargas disponibles.

La perforacin de cemento fresco con un sistema a base de agua probablemente resultar en la floculacin severa. Una vez que el cemento ha fraguado el problema de perforar cemento con el sistema es menor, ya que el sistema es ms tolerante al calcio debido a la encapsulacinde todos los slidos. Despus de perforar cemento es necesario el tratamiento del sistema con bicarbonato de sodio para eliminar el calcio soluble y esperar hasta que el pH este por debajo de 10, antes de aadir ms polmero. Para esto se puede aadir cantidades reducidas de lignito (0.25 a 1.0 lpb) a fin de acondicionarel fluidobajando su pH y estabilizando la reologa. Sin embargo, el control reolgico depende de las adiciones de poliacrilamida y no de la adicin de lignito.

Hay seales que indican lainsuficiencia del polmero en el sistema, tales como: viscosidades de salida incontrolables, ausencia de definicin de los recortes y prdida de su envoltura polimrica brillante.

Cuando la generacin de slidos excede el nivel necesario de concentracin de polmero o cuandono hay tiempoparaqueelproceso deencapsulacinocurra (perforaciones muy rpidas) se presentan altas viscosidades. Dependiendo de la cantidad de bentonita presente en el sistema, este problema se puede remediar por la adicin depolmero y/o dilucin. Si no sedeseadiluir,se puedeaadirpequeas cantidades de poliacrilato para reducir la viscosidad.

En algunas situaciones crticas es posibleaadir unadelgazante odispersante qumico paraayudar al control de viscosidad.

Para reducir la prdida de filtrado en estos sistemas una se utiliza una PHPA de menor peso molecular que la usada como viscosificante.

Los polmeros de celulosa polianinicos ( PAC ) ,han sidoutilizados para elevar el puntodecedencia y resistencia de geles, as como para la reduccinde prdida de filtrado. Si el punto de cedencia y la resistencia de geles disminuye a valores inaceptables, la reologa puede elevarse por adiciones de polmero XCD en muy bajas concentraciones (0.125 a 0.25 lpb) para asegurar la limpieza del hoyo y la capacidad de suspensin de las partculas slidas.

El sistema inhibitorio, es esencialmente elmismo sistema de agua dulce, al cual se ha introducido el in potasio para que en combinacin con el polmero poliacrilamida impartan caractersticas inhibitorias al sistema. Este sistema se dise especficamente para la estabilizacin de lutitas con alto contenido de arcillas esmctitas, las cuales son muy hidratables y producen la inestabilidad del pozo. Como es bien conocido, el grado de hidratacin e hinchamiento de las lutitas depende de el in intercambiable,que se encuentra alojado entre las laminillas de silice-almina-slice, que constituyen las partculasde arcilla . Los ms comunes son Na+, Ca++ y K+. Las arcillas sdicas exhiben una marcada hidratacin debido al menor tamao del in Na+ y la dbil densidad de la carga mayor.La adicin de iones K+ a un fluido resulta en la reduccin de la hidratacin de laarcilla, como consecuencia del desplazamiento o intercambio bsico. Se ha demostrado que el in K+ no slo es efectivo en el desplazamiento de los iones monovalentessino en divalentes como el calcio, el cual es muy importante ya que la mayora de las lutitas hidratables (esmctitas) son montmorillonitas clcicas.

Las posibles fuentes de potasio utilizadas en este sistemason: cloruro de potasio, acetato de potasio, hidrxidodepotasio, lignito potsico y carbonatode potasio.

El sistema se controla como un sistema de polmeros a base de potasio , el cual debido a su carcter inhibitorio, requiere la utilizacin de bentonita prehidratada a una concentracin de 10 a 15 lpb.

El sistema se puede preparar utilizando cloruro o acetato de potasio como fuente primaria de potasio . El acetato tiene la ventaja de suministrar el in potasio sin aadir los cloruros indeseables al sistema. El hidrxido de potasio se utiliza en reemplazo de la soda custica para el control de pH.

El lignito potsico puede utilizarse parael control del filtrado , especialmente a altas temperaturas. El carbonato de potasio puede ser utilizado para la precipitacin del calcio soluble y controlar su concentracin en el sistema.

Este sistema se maneja de la misma forma que el sistema a base de agua dulce, con las excepciones descritas y manteniendo la concentracin de potasio necesaria para la inhibicin requerida, para lo cual concentraciones de 2 a 5% de potasio son generalmente suficientes.

El sistema a base de agua salada esta diseado para operaciones costa afuera. El agua de mar suministra cierta inhibicin, pero especialmente hace las operaciones logsticas mucho ms fciles. El rendimiento de los polmeros es afectado tanto por la dureza como por los cloruros presentes en el agua de mar, sin embargo sus propiedades encapsulantes permanecen igualmente efectivas en el ambiente de agua marina.

La mayor diferencia entre los sistemas a base de agua dulce y salada es una encapsulacin ms lenta y un efecto floculante debido a la presencia de agua salada, por lo que este sistema requiere una mayor cantidad de poliacrilamida , y su prdida de filtrado es un poco ms alta. La utilizacin de un poliacrilato lquido modificado para hacerlo un poco ms tolerante al calcio es aconsejable en fluidos de agua de mar, as como la utilizacin de celulosa polianinica para el control de la prdida de filtrado.

Por ltimo se diseo un sistema libre dearcillas, el cual es utilizado como fluido de completacin o reparacin de pozos. Este sistema disminuye el dao a la formacin y suministra inhibicin por medio de una salmuera estabilizante. El sistema puede formularse utilizando materiales acidificables en soluciones de cido clorhdrico y puede utilizarse para perforar formaciones productivas.

Este sistema tiene limitaciones de temperatura (de 200 a 250 F ) y es susceptible a contaminacin con slidos. Su componente principal es un polisacrido biodegradable y soluble en cido que imparte viscosidad, tixotropa, encapsulamiento de slidos, control de filtrado y caractersticas inhibitorias al sistema.

X.- SISTEMAS DE ALTA TECNOLOGIA A BASE AGUA

I.- SISTEMA POLIMERICO IDBOND ( PHPA ). Sus componentes bsicos son Poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas (copolmero poliacrilato), que son polmeros de alto peso molecular, aninicos, y sintticos, diseadas para inhibirarcillas problemticas, propensas a hidratarse, lo cual reduce la estabilidad del hoyo.

El mecanismo primario de inhibicin es la encapsulacin polimrica de la arcilla o lutita perforada por atraccin y adhesin aninica/catinica. La efectiva encapsulacin resultante evita la hidratacin del hoyo y los cortes. Esta capa de polmeros tambin protege a los cortes de ser convertidos en slidos ms finos, antes de el proceso de ser separados del sistema por medio de los equipos de control de slidos. Las unidades acrilamidas de las PHPA tienen poco efecto sobre la viscosidad y el punto cedente, pero acentan en la encapsulacin de los cortes.

A.-BENEFICIOS DEL SISTEMA PHPA.

1.- Estabilizacin de zonas problemticas.

Son bien conocidos los problemas asociados al perforar las arcillas de tipo GUMBO, tales como:embolamiento de la mecha y portamechas, taponamiento de las mallas de las zarandas y de la lnea de retorno, y prdida de circulacin, entre otros.

El GUMBO de por s tiene alto contenido de agua y arcilla, presentando un aspecto ms o menos plstico, que al absorber el agua del fluido de perforacin adquieren un aspecto pegajoso. Mediante el uso del sistema PHPAlas arcillas adsorben el polmero, lo cual reduce las fuerzas adhesivas entre si e imp