FLUIDOS DE PERFORACION PARA EXPLORACION / MINERAL, PERFORACION DE POZOS DE AGUA Y CONSTRUCCION.

INTRODUCCIONChinos 260 AC

Fauvelle1845

Le Schot1860

Primer pozo petrolero 1862

Fluidos de perforacin1930

Diseo de fluidos

FLUIDO DE PERFORACIONGases FluidoLquidosLquidos con slidos en suspensinAire seco GasAire con nieblaBurbujas agua espumosa Con polmetros y/o bentonita Gel espumante Base agua con sustancias disueltas Sustancias: Sales, surfactantes, polmeros, gotas de aceite y slidos insolubles en suspensin. Base aceite: No contienen agua libre, costosos y sucios.

FUNCIONES DE UN FLUIDO DE PERFORACIONLimpiar los recortes de la superficie de la broca.Transportar los recortes a superficie.Suspender los recortes cuando se detiene la circulacin.Permite que los recortes se asienten en superficies.Enfriamiento de la broca.Lubricar la broca y barras.Estabilizar las formaciones.Controlar la presin de subsuelo.Proporcionar flotacin y soporte a la sarta y a la tubera de ademe.Promover la mxima recuperacin de datos.

PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIONViscosidadPeso o densidadPared de filtracinContenido de slidosTratamiento de agua

VISCOSIDADEn funcin de:I. Densidad del lodoII. Tamao del pozoIII. Tasa de bombeoIV. Tasa de perforacinV. Presin VI. Condicin del pozo

Viscosidad aparente:I. Viscosidad de fase continuaII. Tamao, forma y numero de partculas slidas.III. Fuerzas internas.

VISCOSIDAD- Viscosidad plstica.- Yield Point.- Resistencia de gel.

Viscosificadores:- Arcillas. - Polmeros orgnicos. - Arcillas humectadas con aceite.

Reductores de viscosidad:- Dilucin.- Medios mecnicos.- Adelgazantes qumicos.

PESO O DENSIDADPeso Peso por unidad de volumen.Control para: Presin hidrosttica.Peso Contenido slidos.

Exceso contenido de slidos.I. Desgaste en bombas, sarta y brocas.II. Retarda tasas de penetracin.III. Forma pared de filtracin gruesa.IV. Causa perdida de fluidos a formacin.V. Produce exceso de trabajo en la bomba.

PARED DE FILTRACIONCubierta de las paredes del pozo.

Afectado por:Porosidad de la rocaHabilidad del lodo para formar un selloPresin del fluido de perforacin

CONTENIDO DE SOLIDOSAgregados

AcumuladosControl: -Slidos inertes, menos de 5 % -Arena,menos de 1 %

CALIDAD DEL AGUAPHContenido de salDureza del agua

PRUEBA BASICAS DE FLUIDOS DE PERFORACIONDensidadViscosidadReologaFiltracin estndar APIContenido de arenaDeterminacin del PH

SELECCIN DE UN FLUIDO DE PERFORACIONConsiderar:Propsito primario del programaRocas a perforarSitio de la perforacinCapacidades y limitaciones del equipo de perforacin.Experiencia, entrenamiento y actitudes del personal.Lodos de arcilla con base aguaLodos de polmerosPolmeros: Estabilizadores, viscosificadores, floculantes y lubricantes.

MEZCLADO Y MANTENIMIENTOPROGRAMA DE SISTEMA DE LODO:

I. Tamao del pozoII. Equipo a utilizarIII. Profundidad de perforacinIV. Probables formaciones a intersectar.

ADITIVOS PARA FLUIDOS DE PERFORACIONEstabilizar las propiedades de lodo.Aditivos para proporcionar las propiedades requeridas.BaritaBentonitaPolmerosAdelgazantesAgentes de control de filtracinMateriales de perdida de circulacinQumicos especiales

TRATAMIENTO DE LODOS DE PERFORACIONLevantar el lodoLevantar el pesoAdelgazamientoRetorno de aguaTratamiento qumico

LEVANTAR EL LODOBentonitaArcilla PremiumAlmidnPolmeros orgnicos.Poliacrilamidas

LEVANTAR EL PESOBarita Sal

ADELGAZAMIENTOLiquid Sperse

AGUA DE RETORNODilucin por agua

TRATAMIENTO QUIMICOQumicos para:- Control de bacterias- Lubricacin- Control de corrosin

CONTROL DE PESO DEL LODOControlar el flujo hacia el pozo de:- Petrleo- Gas- Agua

Factores involucrados:- Peso del lodo- Resistencia de gel- Reduccin de presin- Instalacin de preventores

CONTROL DE PESO DEL LODONecesidades para control de peso:

- Evitar aumentos bruscos de presin- Bombas de inicio gradual- Prevencin de embolados- Juntas de barras y lastra barrenos especiales- Operacin de bomba a menor tasa de bombeo

CONTROL DE VISCOSIDAD Y RESISTENCIA DE GELSuficientemente bajas para:* Permitir separacin de arena y recortes.* Permitir iniciar la circulacin.* Minimizar el efecto de succin.

Viscosidad no demasiado baja:* Suficiente para levantar los recortes y transportarlos a superficie.* Cuerpo para mantener la suspensin de recortes cuando se detiene la bomba.

CONTROL DE VISCOSIDAD Y RESISTENCIA DE GEL Guas de viscosidad:

* Perforacin con diamante en rango de 30-40 segundos Marsh* Para lodo con material densificador, el rango puede ser entre: 40-50 segundos Marsh.* Si es mayor a 50 segundos, es por usar un lodo de alta densidad o con velocidad de retorno baja.

CAUSAS DE ALTA VISCOSIDAD * Insuficiente defloculacin * Alta concentracin de slidos, se reducen por dilucin o por separacin mecnica.

Qumicos mas efectivos para control de viscosidad y resistencia de gel:* Plantas de taninos (Quebracho)* Lignitas* Polisulfatos* Lignosulfatos

CONTROL DE FILTRACIONDistinguir entre: - Perdida total de agua - Perdida de agua en formaciones permeables

Perdida excesiva de agua: * Pared de filtracin muy gruesa * Correlacin entre perdida de agua y humedad en superficie de lutitas * Excesiva perdida de agua en formaciones porosas produce resultados dudosos en registros elctricos. * Al invadir formaciones permeables, puede hacer difcil la terminacin.

CORRECCION DE FILTRACIONPor uso de adelgazantes qumicos y por adiccin de: - Bentonita - Almidn - CMC - PAC

Si contaminacin por cemento, sal y anhidrita, se requiere volver a agregar agentes de control.

CONTROL DE PHLados alcalinos, con pH entre 8 y 13

PROBLEMAS DE PERFORACIONProblemas de perforacinProblemas de pozoProblemas de lodo

PROBLEMAS DE PERFORACIONPerdida de circulacinAtrapamiento de las barrasSuelo suelto, o cavernosoLimpieza inadecuada del pozoTasa de penetracin bajaReducida recuperacin del ncleo

PROBLEMAS DE POZOPresiones anormales de la formacinFlujos de aguaPerdida de fluidoProblemas con lutitas / arcillas

PROBLEMAS DEL LODOSistema de circulacinMezclado de lodoControl de slidosAsentamiento de recortesContaminacin

PERDIDA DE CIRCULACINLa perdida total en:Formaciones cavernosas y con fracturasFormaciones permeables gruesasFormaciones afalladas

Remedios:Agregar LCMCorreccin de operacin de perforacin y de propiedades del lodoCorreccin por periodos de esperaPerforar a lodo perdido pero con barras engrasadasMaterial de relleno, cementacin o ademado

Materiales:VariosNuevo: Aus plug

TUBERIA PEGADACausas: I. Pobre limpieza del pozo II. Colapso del pozo III. Expansin de arcillas IV. Pared de filtracin gruesa V. Broca quemada VI. Pegada diferencial

TERRENOS INCONSOLIDADOSUsar lodos viscosos a base bentonita

Pobre limpieza del pozoPerforando con recortes muy pesadosPoca viscosidad y resistencia de gel

ndice de penetracin reducidoCausa: Pobre limpieza del pozoRemedio:Incrementar viscosidad Incrementar tasa de bombeo

TERRENOS INCONSOLIDADOSRecuperacin reducida

Correccin:Usar barril de triple tuberaUsar broca de descarga frontalDisminuir la tasa de bombeoMejorar propiedades del lodo

PRESIONES ANORMALESPresin normal

Control presiones altas I. Mantener circulacin total II. Conservar el pozo lleno de fluido III. Incrementar densidad del lodo

- Control presiones bajasReducir la densidadMantener una buena pared de filtracin

FLUJOS DE AGUACuando se perforan acuferos artesianos

Control:Igual que presiones altasEn diamante, en ocasiones cementar

Perdida de fluidoCubierto en perdida de circulacin

PROBLEMAS DE LUTITA / ARCILLAConsiderar:Eliminar aumentos sbitos de presinMantener el pozo lleno de fluidoMantener la densidad requeridaControlar peso sobre la broca y la vibracin de las barrasDisminuir de resistencia de gelReducir la perdida de aguaCambiar a un lodo mas inhibidor

SISTEMA CIRCULANTEConsiderar: 1. Presas de lodo a vista del perforador 2. Presa de retorno suficientemente grande y con varios compartimientos 3. Colocacin de cedazos 4. Presas de tierra Presas de acero

MEZCLADO DEL LODOUso de mezclador eficienteUn mezclador eficiente ahorra tiempo y esfuerzoLos ingredientes del lodo necesitan mezclarse lenta y vigorosamente.Despus de un mezclado vigoroso, se debe continuar por 10 15 minutos

CONTROL DE SOLIDOSExceso de slidos:Alta densidad del lodoAlta viscosidad Giro de slidos dentro de las barrasPared de filtracin gruesaAlto contenido de arena

Control:Dilucin con aguaTratamiento qumicoRemovido mecnico - Cedazos vibrantes - Hidrociclones - Centrifugas

ASENTAMIENTO DE CORTES AL APAGAR LA BOMBAPor fluidos delgadosMtodo: Mezcla de 40 80 lts. lodo viscoso y circularlo antes de apagar la bomba

CONTAMINACIONAzolves Por cementoPor yeso / anhidritaPor salDixido de carbono y agua cida

CALCULOS DE LODOPropiedades fsicas:- Viscosidad- DensidadLimpieza de pozo:1. Viscosidad2. Velocidad de retorno

Calculo de volmenes y velocidades de flujo- Factores de conversin

VOLUMEN DEL LODO EN EL SISTEMAVT= Volumen de lodo en el pozo + volumen de lodos en presas de superficie

Volumen de presas:V= Longitud (m) x Ancho (m) x Profundidad (m) x 1000Resultado en litros

Volmenes de tanques redondos:V=0.7854 x Dimetro (m)2 x Profundidad (m) x 1000Resultado en litros

VOLUMEN DE POZO ABIERTOV =Dimetro del pozo (mm)21270VP =Litros por metroVOLUMEN DE TUBERIAVE =Tubera de perforacin ID (mm)21270VE =Litros por metro

VOLUMEN ANULARV = Vp VT

V = [Dimetropozo(mm)]2 - [Odbarras(mm)]2 1270V = Volumen anular en litros por metro

RENDIMIENTO DE LA BOMBABombas Duplex, Triplex y centrfugas

Medir rendimiento directamente

VELOCIDAD ANULARVelocidad de retorno es funcin del espacio anular y el rendimiento de la bombaVr =1270 x rendimiento de la bomba (litros por minuto)Pozo(DCmm)2 Tubera OD(mm)2

VELOCIDAD ANULAREjemplo:Pozo con 187mm de dimetro, con barras OD=90 mmBomba Duplex 5x6 corriendo a 65 golpes por minutoEficiencia de la bomba a 95% = 5.68 litros por golpe (medida)

Rendimiento = 5.68 litros por golpe x 65 golpes por minuto= 369 litros por minutoSustituyendo:

Vr =1270 x 369(187)2 x (90)2= 17.5 metros /min

VELOCIDAD DE DESLIZAMIENTOVelocidad de deslizamiento = 6 metros/minuto

Vrneta = Vretorno Vdeslizamiento

Ejemplo anterior:Vrneta = 17.5 6 = 11.5 metros/minuto

RESUMEN- Volumen de circulacin total = Volumen de superficie + Volumen de pozos

- Velocidad de retorno

Tiempo de circulacin total. Tiempo tomado por un paquete de lodo para viajar desde la succin, bajar a travs de las barras y luego subir por el espacio anular y regresar a la succin.

Rendimiento de la bombaVelocidad de fondo a superficie = _______________________ Volumen de espacio anular

Informacin registrada y comunicada

PERFORACION CON AIREVentajas:Se obtienen rpidos ndices de penetracinMnima presin sobre formacionesSe puede perforar econmicamente en zonas con perdida de circulacinObtencin rpida de muestras no contaminadas

APLICACIN DE ESPUMAPerforacin con nieblaPerforacin con espumaPerforacin con espuma rgida

VENTAJAS DE LA ESPUMA EN LA PERFORACIONReduce los requerimientos de aire del compresorElimina el problema de polvoIncrementa la vida de la brocaMejora la calidad de las muestrasReduce los costos de compresorExtiende capacidad de equipo existente

CEMENTACION EN PERFORACION CON DIAMANTECementacin para:

Restringir movimiento de fluido entre formacionesFijar el ademeAislar zonas productoras

TIPOS DE CEMENTOCemento base yesoCemento PortlandCemento clase GCemento Fondu

ACELERADORES DE FRAGUADOCloruro de calcio, 2-4 % por peso cementoCloruro de sodio 3-10% por peso aguaSoda custica mezcla cemento Fondu con cemento Portland

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