FLUIDOS DE PERFORACIÓN

Según el manual de Tecnología Aplicada a los Fluidos de Perforación (1998), define el lodo de

perforación como un fluido de características físicas y químicas apropiadas que puede ser aire o gas, agua,

petróleo y combinación de agua y aceite con diferente contenido de sólido. No debe ser tóxico, corrosivo ni

inflamable pero si inerte a las contaminaciones de sales solubles o minerales, y además estable a las

temperaturas. Debe mantener sus propiedades según las exigencias de las operaciones y debe ser inmune al

desarrollo de bacterias. El propósito fundamental del lodo es ayudar a hacer rápida y segura la perforación,

mediante el cumplimiento de ciertas funciones. Sus propiedades deben ser determinadas por distintos

ensayos y es responsabilidad del especialista en lodos comparar las propiedades a la entrada y salida del

hoyo para realizar los ajustes necesarios.

Funciones de los fluidos de perforaciónRemover y transportar el ripio del fondo del hoyo o pozo hacia la superficie, enfriar y

lubricar la barrena y la sarta de perforación, cubrir la pared del hoyo con un revoque liso, delgado, flexible e impermeable-, controlar la presión de las formaciones, mantener en suspensión, cuando se interrumpe la circulación, el ripio y el material densificante. Soportar, por flotación, parte del peso de la sarta de perforación y de la tubería de revestimiento, durante su inserción en el hoyo. Mantener en sitio y estabilizada la pared del hoyo, evitando derrumbes. Facilitar la máxima obtención de información deseada acerca de las formaciones perforadas. Transmitir potencia hidráulica a la barrena.

Composición de los fluidos

La composición del fluido dependerá de las exigencias de cada operación de perforación en particular. La perforación debe hacerse atravesando diferentes tipos de formación, que a la vez, pueden requerir diferentes tipos de fluidos. Por consiguiente, es lógico que varias mejoras sean necesarias efectuarle al fluido para enfrentar las distintas condiciones que se encuentran a medida que la perforación se hace cada vez más profunda en busca de petróleo. En su gran mayoría los lodos de perforación son de base acuosa, donde la fase continua es el agua. Sin embargo, en términos generales, los lodos de perforación se componen de dos fases: Fase líquida, la cual puede ser agua (dulce o salada) o aceite; o Fase sólida, está puede estar compuesta por sólidos inertes (deseables o indeseables) o por sólidos reactivos.Propiedades de los fluidos de perforación

   Densidad: Es la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. En la industria petrolera se usa como el peso por unidad de volumen y se expresa en libras por galón (Lbs/gal), libras por pie cúbicos (Lbs/pc), libras por barril (Lbs/Bls), entre otros.

   Propiedades reológicas   Viscosidad: Es la resistencia al flujo de una sustancia. Se puede calcular a través

de la siguiente ecuación:   Velocidad de corte La :(ال) velocidad de corte ,(ال) es igual a la velocidad

rotacional (ω). Depende de la velocidad medida del fluido en la geometría en que está fluyendo. Por lo tanto, las velocidades de corte son mayores en las geometrías pequeñas (dentro de la columna de perforación) y menores en la geometría grandes (como la tubería

de revestimiento y los espacios anulares). Las velocidades de corte más altas suelen causar una mayor fuerza resistiva del esfuerzo de corte.

   Esfuerzo de corte (ح): Es la fuerza requerida para mantener la velocidad de corte. El esfuerzo de corte está expresado en labras de fuerza por cien pies cuadrados (Lb/100 pie2)

   Viscosidad de embudo: Se usa como indicador relativo de la condición del fluido. No proporciona suficiente información para determinar las propiedades reológicas o las características de flujo de un fluido.

   Viscosidad aparente (VA): Es la viscosidad que un fluido parece tener en un instrumento dado y a una tasa definida de corte Está indicada el viscosímetro de lodo a 300 RPM (Θ300) o la mitad de la indicación del viscosímetro a 600 RPM (Θ600). Cabe indicar que ambos valores de viscosidad aparente concuerdan con la formula.

   Viscosidad plástica (VP): Se describe como la parte de la resistencia al flujo que es causada por la fricción mecánica, es afectada por: la concentración de sólidos, el tamaño y la forma de los sólidos, la viscosidad de la fase fluida, la presencia de algunos polímeros de cadenas largas (POLY-PLUS, hidroxietilcelulosa (HEC), POLYPAC, Carboximetilcelulosa (CMC) y por las relaciones de aceite-agua (A/A) o sintético - agua (S/A) en los fluidos de emulsión inversa. Los cambios de la viscosidad plástica pueden producir considerables cambios en la presión de bombeo.

   Punto cedente (Pc): Es una medida de las fuerzas electroquímicas o de atracción en un fluido. Es la parte de la resistencia al flujo que se puede controlar con un tratamiento químico apropiado. También disminuye a medida que las fuerzas de atracción son reducidas mediante el tratamiento químico.

   Esfuerzos de gel: La resistencia del gel formado depende de la cantidad y del tipo de sólidos en suspensión, del tiempo, de la temperatura y del tratamiento químico.

   pH: Es una medida para expresar la alcalinidad o ácido de un lodo de perforación. Si el pH ≥ 7 el lodo es alcalino y si el pH ≥ 8 el lodo es ácido. El pH debe ser alcalino para evitar la corrosión.

Tipos de fluidos

Los fluidos de perforación se clasifican de acuerdo al tipo de base en: fluido base agua y fluido base

aceite; y de acuerdo a su comportamiento de flujo en: newtonianos y no newtonianos.

Si la fase continua de un lodo es la parte líquida en el cual se encuentra suspendido otro líquido en

forma de glóbulos muy pequeños, esto es lo que se conoce con el nombre como fluido base agua. En los

lodos base agua, el agua constituye el medio de suspensión para los sólidos y es la fase continua, haya o no

petróleo.

Los lodos base aceite constituyen una emulsión de agua en aceite, es decir, una emulsión inversa

donde la fase dispersa es el agua y la fase continua al igual que el filtrado, es aceite. El agua no se disuelve o

mezcla con aceite sino que permanece suspendida, actuando cada gota como una partícula sólida.