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SISTEMAS DE LODO BASE DE ACEITE
HISTORIA
• Años 1920 – Origen de los fluidos de perforación no acuosos.• Años 1940 – Desarrollo de lodos A BASE DE DIESEL.• Años 1980 – Preocupaciones ambientales resultan en el uso
de ACEITES MINERALES.• Años 1990 – Reemplazo aceptable desde el punto de vista
ambiental para los aceites minerales. SINTÉTICOS
Aplicaciones de Lodo Base Aceite y Sintético
• Inhibición de lutitas• Pozos de alta temperatura• Lubricidad• Pozos de alto ángulo y de alcance extendido• Contaminantes, minerales evaporíticos y gases ácidos• Fluidos de emplazamiento (spotting)• Fluidos de rehabilitación, completación y empaque
Recortes de 16”
Limitaciones del Lodo Base Aceite y Sintético
• Ambientales
• Costos
• Los cálculos de hidráulica, presión hidrostática y ECD son complicados
• Mayor riesgo de pérdida de circulación
• Detección difícil de amagos (kick) debido a la solubilidad del gas
Lodos de Emulsión Inversa
• SISTEMA DE TRES FASES – Dos fluidos inmiscibles y la fase sólida- ACEITE/FLUIDO SINTÉTICO – fase continua – externa, aditivos de
productos líquidos lipofílicos.- AGUA – gotitas emulsionadas (salmuera CaCl2), como fase interna, cal
soluble.- SÓLIDOS – barita, arcillas organofílicas, sólidos perforados, aditivos
insolubles – productos de control de pérdida de filtrado, LCM (materiales de pérdida de circulación), etc. (aditivos insolubles)
FASE CONTINUA
• ACEITES- DIESEL – Versa Dril- MINERALES – Versa Clean- ACEITE MINERAL MEJORADO (EMO) – Versa Vert
• FLUIDOS SINTÉTICOS- IO – Nova Plus- LAO – Nova Tech- ÉSTER – Eco Green
FASE ACUOSA
SALMUERA DE CLORURO DE CALCIO:- Ca(Cl)2 Reduce la actividad (Aw) de la fase acuosa.
• Agua Dulce (Aw) = 1,0• NaCl (Aw) = 1,0 - 0,75 (26% = saturación) 10 ppg• Ca(Cl)2 (Aw) = 1,0 - 0,39 (40% = saturación) 11.6 ppg
- 25%-30% en Peso Ca(Cl)2 (rango común para lodos base aceite)• (Aw) = 0,74 - 0,637
EMULSIONES
Fase Externa: AceiteSólidos y superficies
humectados por aceiteAconsejable para la Perforación
Agua
Fase de Aceite
Aceite
Fase Acuosa
Fase Externa: AguaSólidos y superficies humectados por agua
Cementación / Estimulación
WBM (lodo base agua)
OBM (lodo base aceite)
FASE SÓLIDA
• Material Densificante – Barita, Fer-Ox, CaCo3
• Arcillas organofílicas – VG-69, VG-Plus, VG-HT
• Sólidos Perforados
• Aditivos Insolubles – Productos de Control de Pérdida de Filtrado (FLC) y Control de Pérdida de Circulación (LCM)
• Aditivos Solubles- Ca(Cl)2, Cal, Versalig, Versatrol
FASE CONTINUA
• Aditivos Líquidos Lipofílicos- Versa mul- Versa coat- Versa wet- Versa Mod- Versa HRP- Versa SWA- Versa thin- Versa trim- EMI-157
SYSTEMASDE LODO BASE ACEITE
SYSTEMAS
BASE ACEITE- VERSADRIL- VERSACLEAN
- VERSAPRO- VERSAVERT
- TRUCORE- TRUDRIL
BASE SINTÉTICO- NOVAPLUS- NOVATEC- NOVAPRO- ECOGREEN - FAZE-PRO
- PARADRIL- PARALAND
SYSTEMAS
CONVENCIONALES- Emulsión Fuerte- Valores Más Bajos de ATAP - Sin agua en el filtrado- Mayor Estab. Térmica- Más Espesos- Jabón de Calcio- Exceso de Cal > 3,0
RELAJADOS- Emulsión Más Débil- Altos Valores de ATAP- Agua en el filtrado- Estab. Térmica ~ 300ºF- Viscosificación de las Arcillas- Agente Tensioactivo- Exceso de Cal < 2,0
PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE
PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE
AGENTES TENSIOACTIVOS - Agentes Activos en la Superficie.- Actúan Reduciendo la Tensión Interfacial Entre Dos Líquidos o
Entre un Líquido y un Sólido.� Emulsificantes� Jabones� Agentes Humectantes
La Diferencia Principal Es: Las Superficies Sobre Las Cuales Están Diseñados Para Actuar Y Su Número HLB.
AGENTES TENSIOACTIVOS - Agentes Activos en la SuperficieTienen una cabeza polar hidrofílica y una cola no polar organofílica.
CABEZA HIDROFÍLICA
(HIDROFÍLICO)
(OLEOFÍLICO)
COLA ORGANOFÍLICACC CC CC C C C C
CC CC CC CC
OO
CC
OHOH
PRODUCTOS DE LODO BASE ACEITE
PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie
Rango HLB, función y Productos
0 3 6 9 12 15 18
EmulsificantesEmulsificantes de de
Agua en AceiteAgua en Aceite
AgentesAgentes
HumectantesHumectantes
DetergentesDetergentes
EmulsificantesEmulsificantes de Aceite en Aguade Aceite en Agua
LipofílicoLipofílico HidrofílicoHidrofílico
Versamul Dril-Kleen
Versacoat Versa SWA
Versawet
PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE
• EMULSIFICANTES:
- VERSAMUL- VERSACOAT
- EMI - 157
PRODUCTOSAGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie
GOTA DEGOTA DE
AGUAAGUA
ACEITEACEITE
GOTA DEGOTA DE
AGUAAGUAGOTA DEGOTA DE
AGUAAGUA
CONCENTRACIÓN INSUFICIENTE DE EMULSIFICANTE
COALESCENCIACOALESCENCIA
DE LAS GOTASDE LAS GOTASPeorPeor dede
Los Los CasosCasos
PRODUCTOSAGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie
SUPERFICIE DEL SÓLIDOSUPERFICIE DEL SÓLIDO
-- Diseñados para Humectar los Diseñados para Humectar los Sólidos por AceiteSólidos por Aceite
PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie
PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE
• AGENTES HUMECTANTES
- VERSAWET- VERSACOAT
- VERSA - SWA
0 3 6 9 12 15 18
EmulsificantesEmulsificantes de de
AguaAgua en en AceiteAceite
AgentesAgentes
HumectantesHumectantes
DetergentesDetergentes
EmulsificantesEmulsificantes de de AceiteAceite en en AguaAgua
LipofílicoLipofílico HidrofílicoHidrofílico
Versamul Dril-Kleen
Versacoat Versa SWA
Versawet
PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie
Rango HLB, función y Productos
Ángulo de Contacto y Humectabilidad
AguaAguaAceiteAceite
SÓLIDOSÓLIDO
“HUMECTADO POR AGUA”“HUMECTADO POR AGUA”
PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie
Ángulo de Contacto y Humectabilidad
AguaAguaAceiteAceite
SÓLIDOSÓLIDO
“ HUMECTADO POR ACEITE”“ HUMECTADO POR ACEITE”
PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie
PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE
• VISCOSIFICADORES:- VG -69- VG - PLUS- VG - HT
- VERSA HRP - Necesita sólidos reactivos.- VERSAMOD - Necesita agua y temperatura.
• REDUCTORES DE VISCOSIDAD:- VERSATHIN - (Desfloculante físico)
• Solución temporal para alta viscosidad debido a sólidos• NO BAJARA VISCOSIDAD DEL VERSAHRP• BAJARA VISCOSIDAD del VERSAMOD• Para el sobretratamiento, usar viscosificador de arcilla.
- VERSAWET- VERSACOAT- VERSATRIM - Reduce la HSRV (AV, PV)
PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE
PRODUCTOS
• ATAP – REDUCTORES DE PÉRDIDA DE FILTRADO:- VERSATROL – Base Asfalto / Gilsonita- VERSALIG – Lignito tratado con amina
- EMI 157 – (Ácido Oleico)- VERSAMOD (mezla de dímero/trímero – ácido oleico)
PRODUCTOS
• OTROS PRODUCTOS ESPECIALIZADOS:- CAL - Ca(OH)2- CAL CALIENTE / CAL VIVA - CaO- CLORURO DE CALCIO - CaCl2
- Tecnología FAZE-PRO (Emulsiones Reversibles)• FAZE-MUL – Emulsificante• FAZE-WET – Agente Humectante
ORDEN DE ADICIÓNY
FORMULACIÓNPARA LODOS BASE ACEITE
ORDEN DE ADICIÓNY FORMULACIÓN
• ORDEN DE ADICIÓN:- FLUIDO BASE- VISCOSIFICADORES- EMULSIFICANTE- CAL- SALMUERA- AGENTE TENSIOACTIVO HUMECTANTE- MATERIAL DENSIFICANTE
CONVENCIONAL- FLUIDO BASE- VISCOSIFICANTES- VERSAMUL- CAL- SALMUERA- VERSACOAT- MATERIAL DENSIFICANTE- ADITIVOS DE CONTROL DE
PÉRDIDA DE FILTRADO
RELAJADO- FLUIDO BASE- VG – ARCILLA- VERSACOAT- CAL- SALMUERA- VERSAWET- MATERIAL DENSIFICANTE
ORDEN DE ADICIÓNY FORMULACIÓN
PROPIEDADES Y
PRUEBASDE LODOS BASE ACEITE
Pruebas API Estándar para Emulsiones Inversas
• Peso del lodo (kg/m3, lb/gal)• Viscosidad Embudo (seg/litro) o (seg/cuarto de galón)• Reología @ 50oC, “65oC”, 80oC (1200, “1500”, & 1750F)• ATAP @ 150°C , 3000F o temperatura de fondo• Retorta (% aceite/sintético, % agua, % sólidos)• Pom, Psm (volumen total en cc de 0,1N H2SO4 tres valoraciones)• Exceso cal - Pom (cc) x 3,7 = kg/m3 , x 1,3 = lb/bbl• Cloruros (lodo entero) mg/l
• Estabilidad Eléctrica (ES) @ 65oC
• Peso del lodo• Reología @ 120º, 150º o 180ºF• ATAP @ 300ºF o temperatura de fondo• Estabilidad Eléctrica (ES) @ 120º o 150º F• Retorta (% aceite/sintético, % agua, % sólidos)• Pom, Psm• Cl- (lodo entero)
Pruebas API Estándar para Emulsiones Inversas
Reología de las Emulsiones Inversas
• Prueba a 120º, 150º o 180ºF a petición del operador.
• Operar el viscosímetro VG a 300 rpm mientras que se calienta la muestra.
• Después de terminar la Reología, examinar el vaso de calentamiento para la sedimentación de barita.
ATAP de Emulsiones Inversas
• ATAP reportado como (2) X (cc de filtrado/30 minutos)• Realizar la prueba a 300ºF (150ºC), a menos que se proporcionen
otras instrucciones.• El filtrado de las formulaciones convencionales no debería contener
agua.• Los filtrados de lodos nuevos pueden contener una pequeña
cantidad de agua hasta que el lodo sea sometido al esfuerzo de corte a través de la barrena.
• Examinar el revoque para sedimentación de barita.
Estabilidad Eléctrica de las Emulsiones Inversas
• ¡La estabilidad eléctrica es un valor relativo!• La estabilidad eléctrica está relacionada con la estabilidad de la emulsión, %
agua, tamaño de las gotas de agua, temperatura...• La estabilidad eléctrica de los lodos nuevos es baja hasta que el lodo sea
sometido al esfuerzo de corte a través de la barrena.• Verificar a 120º o 150ºF• Medidores de Estabilidad Eléctrica
- Cambio gradual realizado por el operador – (estilo viejo) (se dobla la indicación)
- Digitales de cambio gradual automático – (indicación directa) – APROBADOS POR API
Reología de las Emulsiones Inversas
• Prueba a 50ºC, “65ºC” y 80ºC
• Operar el viscosímetro VG a 300 rpm mientras que se calienta la muestra. (Dejar que la temperatura del lodo se estabilice)
• Después de terminar la Reología, examinar el vaso de calentamiento para la sedimentación de barita y luego verificar la estabilidad.
ATAP de Emulsiones Inversas
• ATAP reportado como (2) X (cc de filtrado/30 minutos)
• Realizar la prueba a 150ºC, a menos que se proporcionen otras instrucciones.
• El filtrado de las formulaciones convencionales no debería contener agua.
• Los filtrados de lodos nuevos pueden contener una pequeña cantidad de agua hasta que el lodo sea sometido al esfuerzo de corte a través de la barrena.
• Examinar el revoque para sedimentación de barita.
Análisis por Retorta de las Emulsiones Inversas
• ¡Precisión!• La retorta nos permite determinar:
- % Sólidos- % Aceite o Fluido Sintético- % Agua- Contenido de sal
• Busque tendencias y cambios importantes
Valoraciones Para Emulsiones Inversas
• Valoraciones estándar:- Alcalinidad – Pom, Psm- Cloruros – Cl- (lodo entero)
• Se debe usar lodo entero – (2 cc)(el filtrado es Aceite/Fluido Sintético)
• Mezclar lodo con solvente para romper la emulsión.• Diluir la muestra con agua destilada y añadir el indicador.
Estabilidad Eléctrica de las Emulsiones Inversas
• ¡La estabilidad eléctrica es un valor relativo!• La estabilidad eléctrica está relacionada con la estabilidad de la emulsión,
% agua, tamaño de las gotas de agua, temperatura...• La estabilidad eléctrica de los lodos nuevos es baja hasta que el lodo sea
sometido al esfuerzo de corte a través de la barrena.• Verificar a “65ºC”, 150 ºF • Medidores
- Cambio gradual realizado por el operador – (estilo viejo) (se dobla la indicación)
- Digitales de cambio gradual automático – (indicación directa) – APROBADOS POR API
Fluidos Base Aceite y Sintético
Fluido Base Gravedad Específica
Viscosidad, CST @104
Punto de Inflamación
°F
Punto de Fluidez
°F
Punto de Anilina °F
Aceite Diesel 0,85 3 - 4 150 14 149
LTMO 0,80 2 - 3 212 -0,4 169
ÉSTER 0,85 5 - 7 354 -22 77
PAO 0,80 6 - 7 347 -85 225
ÉTER 0,83 5 - 6 330 14 104
LAO 0,78 2 - 3 295 37 ~200
IO 0,78 2 - 3 279 32 ~200
LP 0,77 2,5 >212 14 >200
CÁLCULOSPARA LODO BASE ACEITE
Emulsión InversaDatos Calculados
• Relación de Aceite o Sintético / Agua• Cal, (lb/bbl)• % CaCl2 y % Sólidos Corregido• Sólidos: (lb/bbl) Barita y (lb/bbl) LGS• Cloruro de Calcio (lb/bbl)
Emulsión InversaCálculos:
1. m3 AGUA / m3 LODO = WRd X ( Fo + Fw ) - (100 X Fw)______________________________
Ord
2. m3 ACEITE / m3 LODO = ORd X ( Fo + Fw ) - ( 100 X Fo)______________________________
WRd
DONDE:ORd = PROPORCIÓN DE ACEITE DESEADA (Número entero)WRd = PROPORCIÓN DE AGUA DESEADA (Número entero)
Fo = FRACCIÓN DE ACEITE (Como decimal de la retorta)Fw = FRACCIÓN DE AGUA (Como decimal de la retorta)
Emulsión InversaCálculos:
1. BBL H2O / BBL LODO = WRd X ( Fo + Fw ) - (100 X Fw)______________________________
Ord
2. BBL ACEITE / BBL LODO = ORd X ( Fo + Fw ) - ( 100 X Fo)______________________________
WRd
DONDE:ORd = PROPORCIÓN DE ACEITE DESEADA (Número entero)WRd = PROPORCIÓN DE AGUA DESEADA (Número entero)
Fo = FRACCIÓN DE ACEITE (Como decimal de la retorta)Fw = FRACCIÓN DE AGUA (Como decimal de la retorta)
Emulsión InversaDatos Calculados
• LB/BBL CaCl2 = ( )
48,5
3x
LodomlmlAgNO
CaCl2 % en Peso. = ( )
( ) ( )[ ]100
100065,15
65,15
3
3
XxF
LodomlmlAgNO
LodomlmlAgNO
w
+
Emulsión InversaDatos Calculados
Emulsión InversaCálculos:
Agente Humectante a añadir:- Una libra de agente humectante para cada saco de 100 lbs de barita
añadido.
Emulsificante a añadir:- lb/bbl = [(bbl agua / bbl lodo) x (10)]
Emulsión InversaCálculos:
Agente Humectante a añadir:- Una libra de agente humectante para cada saco de barita añadido.- 0,5 Kg/Saco
Emulsificante a añadir:- lb/bbl = [(bbl agua / bbl lodo) x (10)]
PROBLEMASCON LODO BASE ACEITE
Problemas: Aceite / Sintéticos
• Viscosidad Insuficiente• Viscosidad Excesiva• Contaminación de Sólidos• Flujos de Agua Salada• Sólidos Humectados por Agua• Dióxido de Carbono – CO2• Sulfuro de Hidrógeno – H2S• Sales Masivas y Filones de Sal• Asentamiento / Sedimentación de Barita• Pérdida de Circulación
Viscosidad Insuficiente
• Sedimentación de Barita• Limpieza Inadecuada del Pozo• Tratamiento:
- Añadir Viscosificadores – Arcilla, Polímeros, Mod.- Añadir Agua (Salmuera)- Someter la Salmuera al Esfuerzo de Corte
Viscosidad Excesiva
• Sólidos – Alto Contenido, Finos, Humectados por Agua• Alto Contenido de Agua• Inestabilidad a las Temperaturas Elevadas• Gases Ácidos• Sólidos Humectados por Agua• Sobretratamiento con Viscosificadores• Tratamiento:
- Eliminar / Diluir – Sólidos, Reducir el Contenido de Agua- Añadir – Emulsificante, Agente Humectante, Versathin, Cal, Aumentar el peso
del lodo
Contaminación de Sólidos
• Alta viscosidad• Revoque grueso• Tratamiento:
- Zaranda de malla más fina- Centrífugas en tándem- Diluir con fluidos base y añadir emulsificante- Agente humectante
Flujos de Agua Salada
• Aumento del % agua, disminución de la relación aceite:agua• Alta viscosidad• Sólidos humectados por agua• Estabilidad Eléctrica Más Baja• Agua en el filtrado ATAP• Tratamiento:
- Emulsificante y cal- Agente humectante para densificar o sólidos humectados por agua- Barita para ajustar el peso y parar el influjo
Sólidos Humectados por Agua
• Mayor viscosidad• Menor Estabilidad Eléctrica• Aspecto granuloso• Sedimentación• Taponamiento de la malla de la zaranda• Prueba• Tratamiento:
- Si la fase de salmuera está saturada de sal, añadir agua dulce- Agente humectante
Dióxido de Carbono CO2
• Disminución de POM• Disminución del contenido de cal• Disminución de la Estabilidad Eléctrica• Tratamiento:
- Añadir cal para mantener un exceso, tener cuidado para controlar el exceso de cal en fluidos a base de éster
- Aumentar el peso del lodo para controlar el influjo
Sulfuro de Hidrógeno, H2S
• Sulfuros detectados con el Tren de Gas de Garrett• Disminución de POM• Disminución del contenido de cal• Disminución de la Estabilidad Eléctrica• El lodo puede volverse negro• Tratamiento:
- Mantener el exceso de cal- Secuestrante de zinc inorgánico (SULF-X)- Aumentar el peso del lodo para controlar el influjo
Sales Masivas y Filones de Sal
• Las sales son insolubles, pueden resultar en un problema de sólidos de baja gravedad específica
• CaCl2 y MgCl2 de la formación pueden causar la humectación por agua de los sólidos
• Pegadura del flujo plástico (no diferencial)- Desplazar el espacio anular desde la barrena hasta el punto
libre con agua dulce
Asentamiento / Sedimentación de Barita
• Asentamiento, pesos desiguales de lodo durante la circulación desde el fondo hacia arriba después de los viajes
• Tratamiento:- Aumentar la Viscosidad a Muy Baja Velocidad de Corte
• Sedimentación, condiciones estáticas y tanques- Normal, aumentar la Viscosidad a Muy Baja Velocidad de Corte- Exceso de agente humectante (empaquetamiento duro), añadir arcilla
organofílica y polímero. No añadir agente humectante.- Presencia de barita humectada por agua indicada por las pruebas – añadir agente
humectante
Pérdida de Circulación
• La compresibilidad aumenta la densidad en el fondo, aumentando la posibilidad de fracturación de la formación
• Los materiales de pérdida de circulación (LCM) tales como Celofán y fibras de caña pueden romper la emulsión
• Tratamiento:- Mica, MIX-II, cáscaras de nueces- Inyección inversa de arcilla organofílica (arcilla organofílica en agua
– Sin Cemento)
DESPLAZAMIENTOS
• Reunirse, comunicar, organizar.• Acondicionar el lodo a desplazar a la viscosidad más baja y el fluido
desplazador a la viscosidad más alta.• No comenzar el desplazamiento hasta que todo el fluido
desplazador esté en el sitio.• El espaciador debería cubrir 500’ a 1.000’ de espacio anular.• Bombear a una velocidad cerca de la turbulencia.• No Parar la circulación una vez que se ha iniciado el desplazamiento.• Hacer Girar / Reciprocar la Tubería
DESPLAZAMIENTOS (Cont.)
• Colocar la barrena al fondo del pozo cuando el lodo base aceite se separa de la barrena.
• Cambiar las mallas.• Añadir agente humectante.• Monitorear con el medidor de Estabilidad.
SISTEMAS
• VERSADRIL Diesel• VERSACLEAN Mineral• VERSAPRO Reservorio• VERSAVERT Ultra Low Tox MO• PARALAND LP Fertilizante • PARADRIL Ultra ref LP• TRUECORE 100 % core• TRUEDRIL 100 % Dril
SISTEMAS
• NOVAPLUS IO• NOVATEC LAO• NOVAPRO Reservorio• ECOGREEN Ester• FAZE PRO Reversible• SIGMADRIL Conductivo• RHELIANT Reología plana