fluidos de perforación

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FLUIDOS DE PERFORACIÓN Ing. Joana Martínez

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Page 1: Fluidos de perforación

FLUIDOS DE

PERFORACIÓN

Ing. Joana Martínez

Page 2: Fluidos de perforación

OBJETIVOS• Entender los conceptos teóricos básicos de

ingeniería de lodos, de manera que permitanidentificar problemas y encontrar solucionesdurante la perforación del pozo.

• Desarrollar en el estudiante una competenciapráctica en la utilización de los aparatos,instrumentos, materiales y productos químicosque se utilizan en el manejo y control de losfluidos de perforación y los cementos, de talmanera que se pueda analizar los datosobtenidos en las respectivas pruebas con mayorconfiabilidad.

Page 3: Fluidos de perforación

INTRODUCCIÓN• El fluido de perforación es un líquido o gas que circula a través de la

sarta de perforación hasta a la barrena y regresa a la superficie porel espacio anular. Hasta la fecha un pozo de gas o aceite no sepuede perforar sin este concepto básico de fluido circulante.

• Un ciclo es el tiempo que se requiere para que la bomba mueva elfluido de perforación hacia abajo al agujero y de regreso a lasuperficie,

• El fluido de perforación es una parte clave del proceso deperforación, y el éxito de un programa de perforación depende desu diseño.

• Un fluido de perforación para un área particular se debe diseñarpara cumplir con los requerimientos específicos.

• En general los fluidos de perforación tendrán muchas propiedadesque son benéficas para la operación, pero también algunas otrasque no son deseables. Siempre hay un compromiso.

Page 4: Fluidos de perforación

Reseña HistóricaI ETAPA:• Desde tiempos antiguos hasta 1901(Spindletop)

• Agua – mantener formaciones arcillosas.

• Necesidad de circulación del agua.

• Sustancia Untuosa (arcilla + agua), Estabilizar paredes

• Empleo del Método de percusión y rotatorio.

II ETAPA:• Desde 1901-1928.

• Existió predominio de perforación Rotatoria.

• Se formó la primera empresa “BAROID”, de los hermanos BAKER.

• Lodos para satisfacer necesidades específicas.

• Agentes pesantes para pozos más profundos(Cortes férricos, Sulfato de bario, Óxido férrico, Baritina)

• Agentes de control de filtrado.

Page 5: Fluidos de perforación

III ETAPA:

• Desde 1928 hasta actualidad.

• Desarrollo científico.

• Agentes especiales _ACUAGEL_

• Estudios más detallados para controlar varias propiedades del lodo: peso, viscosidad, filtración, pérdida de circulación.

• Mejoramiento de la hidráulica _Propiedades de flujo_

• Medidas de campo – Laboratorio.

• Estabilidad de lodos a altas temperaturas

• Uso de polímeros _ Mejora parámetros reológicos.

• Reducción del contenido de sólidos

• Desarrollo de lodos base Aceite

• Desarrollo de lodos sintéticos

Page 6: Fluidos de perforación

SISTEMA DE CIRCULACIÓN

• Una característica única de la perforaciónrotatoria es el bombeo del líquido de perforaciónal fondo del pozo para recoger los cortes hechospor la barrena y levantarlos hasta la superficie.

• Pero no solo estos recortes son los que se llevana superficie, al mismo tiempo se levantan laspartículas sólidas de las caras del pozo de lasformaciones que se van atravesando. Lacapacidad de un equipo rotatorio de circular ellodo de perforación puede ser definitiva en lautilización del equipo alrededor del mundo.

Page 7: Fluidos de perforación

Componentes del Sistema de

CirculaciónBombas de lodo

Conexiones superficiales

Standpipe

Manguera de perforación

Swivel

Sarta de perforación

Espacio Anular

Equipo de Control de

Sólidos

Zarandas

Tanque de Sedimentación

Desgasificador

Desarenador

Deslimador

Piscinas de lodo

Page 8: Fluidos de perforación

Bombas de Lodo

Aspira e impulsa una cantidad

considerable de sólidos en

suspensión con el fluido que bombea

Manguera de Perforación

Es una pesada manguera unida a la cabeza de

inyección, conduce el lodo hasta la sarta de

perforación para que sea bombeado hasta el fondo

del pozo..

Swivel

Permite simultáneamente la circulación del

fluido de perforación y la rotación de la

sarta de perforación.

Page 9: Fluidos de perforación

Control

de sólidos

Controla la acumulación de

sólidos indeseables en un sistema de

lodos

Zaranda Contiene uno o más tamices vibratorios

Tanques de Sedimentación

Recipientes para trabajo de

sedimentación

Desgasificador

Separan el gas del fluido

mediante una cámara

de vacío

Desarenadores

Opera sobre la base del

principio del ciclón.

Deslimadores

Page 10: Fluidos de perforación

Otros equipos

Tanque de Succión

Mantienen, tratan, o mezclan fluidos para

almacenar o bombear

Depósitos para aditivos

secos

Maneja los aditivos

Equipos mezcladores

Utiliza una tolva mezcladora para

adicionar los químicos al fluido de

perforación

Page 11: Fluidos de perforación

• Fluido de características físicas y químicas apropiadas.

• Remueve el ripio de formación del hueco, por circulación, en

operaciones de perforación o del pozo en operaciones de

reacondicionamiento.

• Puede ser aire o gas, agua, petróleo y combinaciones de

agua y aceite con diferentes contenidos de sólidos.

• No debe ser tóxico, corrosivo ni inflamable.

• Debe ser inerte a las contaminaciones de sales solubles o

minerales.

• Inmune al desarrollo de bacterias.

• Estable a las altas temperaturas.

EFICIENCIA, LIMPIEZA Y SEGURIDAD

DEFINICIÓN “LODO”

Page 12: Fluidos de perforación

FUNCIONES DEL LODO

Describen las tareas que

fluido de perforación es capaz

de desempeñar.

1. Retirar los recortes del pozo

2. Control de presiones.

3. Suspensión y descarga de

recortes

4. Proteger la formación.

5. Mantener estabilidad del hueco

6. Minimizar daño a formación

7. Enfriar, lubricar y suspender

broca y equipo de perforación

8. Garantizar hidráulica adecuada

9. Asegurar evaluación de

formación

10. Controlar corrosión

11. Facilitar terminación del pozo

12. Minimizar impacto ambiental

Page 13: Fluidos de perforación

1.- Retirar los recortes del pozo.

TRANSPORTAR LOS RIPIOS DE PERFORACIÓN DEL FONDO DEL HUECO HACIA LA SUPERFICIE

La limpieza del hueco depende de:

- Tamaño, forma y densidad de las partículas a remover.

- Rata de penetración (Velocidad de penetración, ROP).

- Rotación de la sarta de perforación.

- Viscosidad, densidad y velocidad anular del fluido de perforación.

Viscosidad:

– El parámetro más importante en la limpieza.

– Ripios de sedimentan rápidamente en fluidos de baja viscosidad.

– Fluidos de mayor viscosidad mejoran el transporte.

– La mayoría de los fluidos son tixotrópicos.

– Mejores fluidos para la limpieza eficaz: “Lodos que disminuyen suviscosidad con el esfuerzo de corte y tienen altas viscosidades a bajasvelocidades anulares”

Page 14: Fluidos de perforación

Velocidad:

– Alta velocidad del lodo en anular mejora limpieza.

– Fluidos muy diluidos causan flujo turbulento que ayuda en lalimpieza pero producen otros problemas.

– Velocidad de caída de ripios depende de:

• Densidad, tamaño y forma del ripio.

• Viscosidad, densidad y velocidad del fluido.

• Condición para que se transporte ripios a superficie?

• Velocidad de fluido en anular mayor a velocidad de caída de ripio.

• Velocidad de transporte = Velocidad anular – velocidad caída.

– Pozos desviados y horizontales, difícil limpieza:

• Utilizar fluidos tixotrópicos. “Disminuyen su viscosidad con el esfuerzo de corte y tienen altas viscosidades a muy bajas velocidades anulares y condición de flujo laminar.

• Usar alto caudal y lodo fluido para obtener flujo turbulento.

Densidad

– Alta densidad facilita limpieza.

– Fluidos de alta densidad limpian el pozo aun a bajas velocidades en el anular y propiedades reológicas inferiores.

– Lodo pesado tiene un impacto negativo en las operaciones de perforación.

Page 15: Fluidos de perforación

Rotación de sarta

• Flujo helicoidal.

• Excelente método para retirar camas de ripios en pozos desviados y horizontales.

Problemas por insuficiente limpieza del hueco:

– Elevado torque y arrastre.

– Bajos valores de ROP

– Problemas de pega de tubería

– Dificultad para correr la tubería de revestimiento

– Mala cementación primaria

Page 16: Fluidos de perforación

2.- CONTROLAR LAS PRESIONES

DE FORMACIÓN

• Garantiza operaciones de perforación seguras.

Ph = f(ρ, TVD) Ph = ρ g TVD

Ph > PfNo hay flujo de fluidos de

formación hacia el pozo.

No fluye ningún fluido hacia el pozo.

Los fluidos de formación fluyen hacia

el pozo bajo condiciones controladas

El pozo está bajo control:

- Toleran altos niveles de gas en el pozo.

- Situaciones en las que se produce petróleo o gas bajo cantidades comerciales mientras se perfora.

Page 17: Fluidos de perforación

• El control del pozo significa que no hay ningún fluido incontrolable

de fluidos de la formación hacia el pozo.

• La Ph también controla la estabilidad del pozo (esfuerzos

adyacentes), en regiones geológicas activas.

• La Ph también controla la estabilidad de los pozos altamente

desviados y horizontales.

• Rango de presión normal:

0.433 psi/pie ( 8.33 lb/gal) - 0.465 psi/pie( 8.95 lb/gal)

Agua dulce (tierra) Offshore(cuencas marinas)

Elevación

Procesos e Historias Geológicas

Page 18: Fluidos de perforación

• La densidad del lodo varia entre:

0 psi/pie(aire) - 1.04 psi/pie(20 ppg)

• Peso del lodo esta limitado por el mínimo necesario para

controlar el pozo y el máximo para no fracturar la formación.

• En la práctica es conveniente limitar el peso al mínimo

necesario para asegurar el control del pozo y la estabilidad

del hueco.

¿Qué peso del lodo utilizar?

Page 19: Fluidos de perforación

3.- SUSPENSIÓN Y DESCARGA DE RECORTES

-

-Impedir el relleno después de los viajes y conexiones-Impedir el empaquetamiento cuando no hay circulación-Mejorar la eficiencia del control de sólidos

REOLOGÍA Y TIXOTROPIA DEL LODO

Page 20: Fluidos de perforación

- Si el barro no tiene la suficiente capacidad de suspensión laspartículas caerán al fondo y entorpecerán labores, como el cambiode broca, o Labores de pesca.

-Las propiedades tixotrópicas del lodo deben permitir estasuspensión cuando se interrumpe la circulación, y cuando sereinicia la circulación para su depósito en superficie y remoción porel equipo de control de sólidos.

-Las partículas sólidas pueden ser:•Ripios de perforación.•Material densificante.•Aditivos del fluido de perforación.

-La rata de asentamiento de los ripios dependerá de:•Densidad del barro.•Densidad de las partículas.•Tamaño de las partículas.•Viscosidad del barro.•Resistencia de gel del barro.

Page 21: Fluidos de perforación

• Sedimentación de ripios durante condiciones estáticas causanpuentes y rellenos.(atascamiento de tubería o pérdida de circulación)

• Asentamiento (material densificante) causan grandes variaciones en la densidad del lodo.

- En Pozos desviados u horizontales asentamiento se da bajo condiciones dinámicas y bajas velocidades en el anular.

• Altas concentraciones de sólidos de perforación afectan la ROP yla eficiencia de perforación:

• Aumentan peso y viscosidad del lodo• Aumentan costos y necesidad de dilución•Aumenta potencia de la bomba•Aumenta espesor de la costra•Aumenta torque y arrastre•Aumenta probabilidad de pega diferencial

• Mantener un equilibrio entre capacidad de suspensión y remociónde ripios.

• Capacidad de suspensión: Fluido con alta viscosidad que disminuye suviscosidad con el esfuerzo de corte con propiedades tixotrópicas

• Remoción de ripios: Más eficaz con Fluidos con baja viscosidad.

Page 22: Fluidos de perforación

4.- OBTURACIÓN DE FORMACIONES PERMEABLES

• Lodo deben depositar sobre la formación una delgada costra de baja permeabilidad para limitar filtración.

• Buena costra de lodo:

• Delgado • Baja permeabilidad• Flexible.

Evita problemas de

perforación y producción

Page 23: Fluidos de perforación

• Problemas de costras gruesas y filtración excesiva:

• Reducción del diámetro del pozo• Registros de mala calidad• Mayor torque y arrastre• Pega mecánica y diferencial• Pérdida de circulación• Daño a la formación.

• Usar agentes puenteantes en formaciones muy permeablescon grandes gargantas de poros.

• Según lodo que se utilice, aplicar varios aditivos para mejorar la costra de lodo.

Page 24: Fluidos de perforación

¿Por qué un buen revoque?

Bueno!!!

Malo!!!

Page 25: Fluidos de perforación

5.- MANTENER LA ESTABILIDAD DEL POZO.

•Estabilidad es un equilibrio complejo de factores:

• Mecánicos(presión, esfuerzos, fuerzas mecánicas)• Químicos(Reacciones con arcillas).

•Composición química y propiedades del lodo deben combinarseeficazmente.

• Peso del lodo es una buena propiedad para controlar lainestabilidad (Equilibra fuerza mecánicas que actúan sobre el pozo).

• Derrumbes de formación causan puentes, rellenos, etc; pero losmismos efectos pueden tener causas distintas.

!! Mejor estabilidad del hueco se da cuando se mantiene su tamaño y forma original!!.

Page 26: Fluidos de perforación

• Ensanchamiento del hueco (problemas)• Bajas velocidades anulares• Falta de limpieza del pozo• Mayor carga de sólidos• Evaluación deficiente de formación.• Mayores costos de cementación y cementación inadecuada

•Ensanchamiento en Areniscas, por acciones Mecánicas(erosión).

• Ensanchamiento en arenas mal consolidadas, basta el peso dellodo para sobrebalancear y costra de buena calidad.

• Lutitas, suficiente con peso del lodo para equilibrar esfuerzos deformación.

• Lutitas; tener mucho cuidado con lodos base agua.(hinchamientoy ablandamiento). Utilizar inhibidores.

• No existen inhibidores para aplicación general. (lutitas tienencomposiciones y sensibilidades variadas)

Ensanchamiento del Pozo

Page 27: Fluidos de perforación

•Cuando se perfora Lutitas inestables y quebradizas en pozosde alto ángulo el problemas es más de carácter mecánico.

• Uso de lodos base petróleo o sintéticos son una buenasolución en Lutitas altamente sensibles al agua´.

RESUMIENDO:

•Para mantener la estabilidad del pozo el lodo debe:

-Evitar dispersión de las arcillas.

-Evitar disolver formaciones salinas.

-Controlar pérdidas de filtrado.

-Inhibir lutitas y arcillas reactivas

Page 28: Fluidos de perforación

6.- MINIMIZAR DAÑO DE FORMACIÓN.

• Impedir bloqueo de las gargantas del poro•Impedir el bloque de emulsión•No cambiar la humectación natural de la formación•Impedir la hidratación y el inchamiento de las arcillas enlas zonas productivas.•Minimizar danos superficiales

COSTRA DE LODO FILTRACIÓN

Page 29: Fluidos de perforación

PROTEGER LA PRODUCTIVIDAD DE LA FORMACIÓN

• Daño por invasión: Reducción de la porosidad o permeabilidadnatural de la formación.

• Causas:

• Lodos o sólidos de perforación• Interacción química• Interacción mecánica.

• Indicadores del daño: S, Caída de presión brusca cerca del pozoal producir.

• Tipo de procedimiento o métodos de completación determina elnivel de protección requerido para la formación.

Page 30: Fluidos de perforación

Tener en cuenta los posibles daños de formación al seleccionarun fluido para perforar los intervalos productivos potenciales:

1. Invasión por lodos o sólidos de perforación.2. Hinchamiento de arcillas.3. Precipitación de sólidos por incompatibilidad entre

filtrado y fluido de formación.4. Precipitación de sólidos del filtrado con otros fluidos

durante la completación o estimulación.5. Formación de emulsión entre filtrado y fluido de

formación.

Page 31: Fluidos de perforación

7.- ENFRIAR , LUBRICAR Y SOSTENER LA

BROCA Y SARTA DE PERFORACIÓN

ENFRIAR, LUBRICAR EL EQUIPO DE PERFORACIÓN Y AYUDAR A SOPORTAR EL PESO DE LA SARTA DE

PERFORACIÓN Y REVESTIDORES

• Fuerzas mecánicas e hidráulicas generan una gran cantidad de calor por fricción.

• Lodo también lubrica la sarta, reduciendo el calor generado por fricción.

• Los efectos refrigerantes y lubricantes del lodo evitan que: Broca, motores, componentes de la sarta fallen.

• Coeficiente de fricción (COF), mide lubricidad.– Lodos base aceite y sintéticos, buenos lubricantes.

– Lodos base agua hay que añadir lubricantes para mejorar lubricidad.

– Lodos base agua son mejores lubricantes que lodos base gas o aire.

• Indicios de lubricación deficiente:– Altos valores de torque y arrastre

– Desgaste anormal y agrietamiento por calor de sarta y BHA.

Page 32: Fluidos de perforación

• Identificar la verdadera causa del problema antes de dar lasolución y no confiar en lubricantes. Otros factores causan losmismos problemas:

– Patas de perro excesivas

– Asentamiento, ojo de llave

– Falta de limpieza del hueco

– Diseño incorrecto del BHA.

• Una mejor lubricación de la broca ofrece beneficios como:– Disminuye la fricción.

– Mayor vida de la broca.

– Disminuye arrastre de los viajes.

– Menor presión de bombeo.

– Mejora la rata de penetración (ROP).

– Mejora desgaste de la sarta de perforación.

• Flotabilidad, reduce la carga en el gancho en el taladro.

• Pozos profundos muy importante la flotabilidad.

• Flotabilidad ayuda a introducir tuberías que exceden la capacidad de carga del gancho. Introducción por flotación reduce aun más la carga del gancho.

aireHueco

T

LT PBPB *

Page 33: Fluidos de perforación

8.- TRANSMITIR ENERGÍA HIDRÀULICA A

HERRAMIENTAS Y A LA BROCA

• Proporcionar suficiente energía para las herramientas

de fondo y broca.

• Limpiar por debajo de la broca antes de moler de

nuevo los recortes.

• Optimizar la broca– Fuerza de impacto

– Potencia hidráulica.

REOLOGÍA

Page 34: Fluidos de perforación

• Hidráulica para maximizar la ROP.(Mejora remoción de recortes bajo la

broca).

• Hidráulica alimenta:– Motores de fondo

– Herramientas( LWD, MWD, etc.)

• Programa de hidráulica en dimensionamiento correcto de los JET para

utilizar potencia de bomba y optimizar fuerza de impacto al fondo del

pozo.

• Limitaciones de los programas de hidráulica:– Potencia disponible en bomba

– Pérdidas de presión en la sarta de perforación

– Presión superficial máxima permisible

– Caudal óptimo.

• Se tiene mayores pérdidas de presión cuando utilizamos fluidos con densidades y viscosidades

plásticas y contenidos de sólidos más altos.

8.- TRANSMITIR ENERGÍA HIDRÀULICA A

HERRAMIENTAS Y A LA BROCA

Page 35: Fluidos de perforación

• Se reduce la cantidad de presión disponible en broca por:– Tuberías de perforación o juntas de diámetro pequeño

– Motores de fondo

– LWD, MWD.

¿Fluido de perforación eficaz para optimizar hidráulica?

Fluidos de perforación que disminuyen su viscosidad con el esfuerzo de

corte, bajo contenido de sólidos; o los fluidos que tienen

características reductoras de torque y arrastre.

• Pozos someros, potencia hidráulica disponible es suficiente para

limpieza eficaz de la broca.

• Pozos profundos, P. hidráulica disminuye con la profundidad; llega un

momento en que la P. hidráulica es insuficiente para la limpieza

óptima de la broca.

SE AUMENTA ESTA PROFUNDIDAD CONTROLANDO

CUIDADOSAMENTE LAS PROPIEDADES DEL LODO.

Page 36: Fluidos de perforación

9.- ASEGURAR UNA EVALUACIÓN ADECUADA

DE LA FORMACIÓN

• Evitar zonas lavadas excesivas

• Compatibilidad con los registros necesarios

• No fluorescente

• Buena identificación de GC/MS

Page 37: Fluidos de perforación

• El éxito de la perforación de pozos exploratorios depende de la

evaluación correcta de la formación.

• Las propiedades Físicas y químicas del lodo afectan la

evaluación de la formación.

• Condiciones físicas y químicas del hueco después de la

perforación también afectan la evaluación de la formación.

METODOS DE EVALUAR FORMACIONES:

• MUD LOGGERS (Mud log),– Litología

– ROP

– Detección de gas y ripios con petróleo

– Otros parámetros geológicos y perforación

• REGISTROS ELÉCTRICOS CON CABLE Y MUESTREADORES

DE PARED.

• HERRAMIENTAS LWD, SACANÚCLEOS.

• ZONAS PRODUCTIVAS: FT, DST.

Page 38: Fluidos de perforación

10.- CONTROL DE LA CORROSIÓN

• Agentes corrosivos– Oxígeno

– Dióxido de carbono

– Sulfuro de hidrógeno

• Inhibición, barrera química (aminas)

• Secuestrantes, neutralizar los agentes corrosivos

Page 39: Fluidos de perforación

LIMITAR CORROSÍÓN DEL EQUIPO DE PERFORACIÓN

• Sarta y equipos de perforación son propensos a varias formas de

corrosión.

• Gases disueltos causan corrosión:– Oxígeno(aireación del lodo)

– Dióxido de carbono

– Sulfuro de Hidrógeno.

• El objetivo es mantener corrosión a un nivel aceptable. Aumentar

PH.

• Condiciones de oxigeno ocluido (aireación del lodo, espumas).

• Lodo no debe dañar componentes de caucho y elastómeros

especiales.

• Usar inhibidores químicos de corrosión y secuestradores cuando

riesgo de corrosión es importante.

• Sulfuro de hidrógeno colapsa sarta y es mortal. Se controla

manteniendo un alto PH y químicos secuestradores de sulfuro.

Page 40: Fluidos de perforación

11. FACILITAR CEMENTACIÓN Y

COMPLETACIÓN

• Lodo fácilmente desplazado sin canalización

• Revoques finos, fáciles de eliminar

• Los aditivos del lodo NO deberían afectar la

química del cemento

Page 41: Fluidos de perforación

• Estabilidad y uniformidad del hueco facilita cementación y

completación.

• Cementación aisla zonas y facilita completación exitosa del pozo.

• Al introducir casing, lodo debe permanecer fluido para minimizar

el suaveo y pistoneo.

• Se facilita introducción del casing si:– Hueco es liso y uniforme

– Costra sea lisa y fina.

• Desplazamiento eficaz (cementación) del lodo requiere que:– Hueco sea uniforme

– Lodo tenga baja viscosidad y baja resistencia del gel no progresivas.

• Disparos y colocación de gravas también requiere hueco liso y

uniforme.

Page 42: Fluidos de perforación

12.- MINIMIZAR IMPACTO AMBIENTAL

• No tóxico

• Cumple con concentración letal( LC50) o

protocolo local de toxicidad

• No persistente, cumple con las normas locales de

degradación

• No crea películas

Page 43: Fluidos de perforación

• Fluido debe ser eliminado de conformidad con los reglamentos

ambientales locales

• Los fluidos más deseables son los que tienen bajo impacto

ambiental.

• No existe un conjunto único de características ambientales que

sean aceptables para todas las ubicaciones.

¿Cómo seleccionar un sistemas de fluidos?

• La selección de un fluido de perforación se basa en la capacidad

del lodo para lograr las funciones esenciales y minimizar los

problemas anticipados en el pozo.

• El proceso de selección se funda en una amplia gama de

experiencias, conocimientos locales y estudio de mejores

tecnologías disponibles.

Page 44: Fluidos de perforación

Consideraciones para la selección de un fluido de perforación.

• Anticipar problemas.(Puede exigir uso de un fluido diferente)– Tipo de pozo

– Información geológica.

– Naturaleza de formaciones productoras.

– Programa de cementación

• Disponibilidad del producto.– Composición de agua y disponibilidad.

– Altas temperaturas.

• Costo

• Factores ambientales.

!!!!EXPERIENCIA Y PREFERENCIA DE LOS REPRESENTANTES

DE LA CIA. OPERADORA SON FACTORES DECISIVOS.!!!

Selección de fluidos de perforación

Page 45: Fluidos de perforación

PROPIEDADES VS FUNCIONES DEL LODO.

• Diferentes propiedades pueden afectar una función en

particular– Si se modifican dos o tres propiedades para controlar una función

en particular es posible que se vea afectada otra función

!!!! SE DEBE CONOCER LOS EFECTOS QUE LAS

PROPIEDADES DEL LODO TIENEN SOBRE TODAS

LAS FUNCIONES, ASÍ COMO LA IMPORTANCIA

RELATIVA DE CADA FUNCIÓN!!!!!!

!!!!CONSECIONES MUTUAS!!!

Page 46: Fluidos de perforación

COMPOSICIÓN DE UN FLUIDO DE PERFORACIÓN

• La composición de un fluido de perforación dependerá de las

funciones prioritarias durante la perforación.

• El fluido es analizado por el Ing. de lodos con la finalidad de medir sus

propiedades y relacionarlas con su función en el hueco.

• Alterando la composición del lodo se cambia las propiedades del lodo.

• El tipo de fluido a utilizar dependerá de las formaciones a ser

perforadas.

Se prefiere:

AIRE O GAS

AGUA

LODO

Para zonas de rocas duras e

impermeables

Para zonas no sensitivas.

Para formaciones complejas e

inestables

Page 47: Fluidos de perforación

Composición de los lodos

Fase liquida + Fase solida + Aditivos Químicos

Agua o Aceite

Reactivos (Arcillas comerciales, solidos perforadoshidratables)

Inertes (Barita, solidos perforados no reactivos, Arena, Calizas, Sílice, Dolomita)

. Fosfatos

. Pirofosfatos

. Tetrafosfatos

. Taninos

. Corteza de Mangle

. Quebracho

. Lignitos

. Lignosulfonatos

. Bicarbonato deSodio

. Soda Caustica

. Humectantes

. Surfactantes

. Otros

Page 48: Fluidos de perforación

1.- FASE LÍQUIDA

AGUA

• Fase CONTINUA

• Agua dulce– Agua potable, ríos, lagos, fuentes subterráneas.

– “Agua dura”, al contener grandes cantidades de iones de calcio y potasio.

– Tener cuidado en formaciones de arcillas reactivas.

• Agua salada– Contiene más de 10000 ppm de cloruro de sodio. Agua de Mar.

Petróleo (Fluido con propósito especial)

– ROP son más lentas a los fluidos base agua

– Muy costosos, aplicar en áreas de INESTABILIDAD SEVERA DE ARCILLAS.

– Áreas para proteger formaciones productivas.

– Muestras especiales.

Page 49: Fluidos de perforación

2 .- FASE SÓLIDA

2.1.- REACTIVOS (Fracción coloidal)

• Fracción REACTIVA (arcillas)

• Son sólidos de BAJA GRAVEDAD ESPECÍFICA (2,5).

• Control de las propiedades del lodo. – ENRIQUECER (Bentonita)

– MEJORAR (Tratamiento Químico)

– DAÑAR (Contaminación)

ARCILLAS

– Artificiales (Bentonita)

– Naturales, Pueden ser reactivas o no.

Page 50: Fluidos de perforación

Absorben agua en su superficie

HIDRATACIÓN ES MINIMAILITA

CAOLINITA

BENTONITA

(Montmorilonita)

*Aborben agua en superficie y entre estructuras

HIDRATACIÓN ES ALTA

* Se hinchan en presencia de agua dulce. (Se

dispersan fácilmente más que en agua salada)

ATAPULGUITA •Tiene una estructura cristalina diferente.

•Se hinchan en presencia de agua salada.

Page 51: Fluidos de perforación

• El grado de hinchamiento se disminuye por el aumento de electrolitos en elagua alrededor de las partículas de arcillas.

• La arcilla de buena calidad es la que posee bajo contenido de Sólidos.

• Las arcillas de formación pueden existir en cuatro ESTADOS diferentes:

– Estado de agregación: asociación de las partículas para formar paquetes de plateletes.

– Dispersión: plateletes son separados por hidratación y agitación.

– Floculación: las partículas se pegan luego de estar separadas (INESTABLES)

– Desfloculación: partículas son neutralizadas por medios físicos o químicos.

REOLOGÍA Y FILTRACIÓN, depende de fuerzas entre partículas, así como del tamaño, forma y concentración.

A MAYOR contenido de sal, MENOR viscosidad

para una determinada porción de BENTONITA

Page 52: Fluidos de perforación

Rendimiento de las arcillas

• RENDIMIENTO DE LAS ARCILLAS es el número debarriles de lodo de 15 cp que se puede obtener de unatonelada (2000lb) de material.

• Existen curvas del rendimiento de las arcillas donde sedemuestra la importancia de la concentración de lossólidos en el lodo.

• Las propiedades del lodo se mantienen controlando laconcentración y calidad de los sólidos de bajagravedad

Page 53: Fluidos de perforación

2.2.- FRACCIÓN INERTE

• Por lo general son sólidos de ALTA GRAVEDAD ( 4 – 7):

– Barita: agente pesante.

– Arena

– Ripios: caliza, dolomita.

– Limos

– Ciertas Lutitas

– Material de pérdida de circulación.

– Agentes de Puente, agentes lubricantes, etc.

Los sólidos inertes en altas concentraciones causan un gran aumento en la

viscosidad.(Equipo de control de sólidos).

3.- REACTIVOS QUÍMICOSIones

Adelgazantes: Deflocular

Lignosulfnatos.

Sustancias en suspensión:Dispersantes

Emulsificantes

Contoladores de filtradoPolímeros(CMC, Almidón, Goma Xanthan, etc.

Page 54: Fluidos de perforación

LODOS BASE AGUA LODOS BASE

ACEITE

LODOS BASE

SEUDO-ACEITE

LODOS GAS - AIRE

PROPIEDADES

LODOS DE AGUA

DULCE

LODOS TRATADOS

QUIMICAMENTE

LODOS TRATADOS

CON CALCIO

LODOS

SURFACTANTES

LODOS BASE

ALMIDÓN

LODOS DE BAJO CONTENIDO EN

SÓLIDOS

LODOS

EMULSIONADOS

LODOS EMULSIONES

INVERTIDAS

LODOS ACEITE