Dra. Martha Leticia Cecopieri Gmez

Que es un Fluido de Perforacin ???

Un fluido de perforacin es cualquier composicin fluida, circulada obombeada a travs de la tubera de perforacin y la barrena, retornando ala superficie por el espacio anular durante las operaciones de perforacin.

- Un Fluido de perforacin puede ser Liquido Gaseoso

Aire, es un fluido gaseoso

Espuma, es un Liquido aireado

Agua, es un fluido lquido

Aceite, es un fluido lquido (Diesel Ac. Mineral)

Olefinas y steres, son Lquidos Polimricos

Sintticos utilizados como fluidos de perforacin.

Desarrollo Histrico de los Fluidos de Perforacin

Acontecimientos Relevantes en el Desarrollo de los Fluidos de Perforacin (1840 - 1940)

Acontecimientos Relevantes en el Desarrollo de los Fluidos de Perforacin (1940 - 1970)

Acontecimientos Relevantes en el Desarrollo de los Fluidos de Perforacin (1980 2000)

Propiedades y Caractersticas

Las propiedades fsicas y reolgicas de un fluido de perforacin, semonitorean y controlan para favorecer el proceso de construccin deun pozo.

Cada pozo es nico, por ello es importante que estas propiedades secontrolen respecto a los requerimientos del caso en particular y enfuncin al tipo de fluido que se est empleando.

Una propiedad del fluido puede afectar positivamente un aspecto dela operacin, mientras que al mismo tiempo produce un impactonegativo sobre otro. Por lo tanto se debe buscar el equilibrio paramaximizar la presin de bombeo, evitando los influjos de laformacin, la migracin, por prdida de fluidos hacia la formacinque se est perforando.

Densidad

Es una de las propiedades mas importantes de un fluido deperforacin, representa el peso del lodo (por unidad de volumen)necesario para que la columna hidrosttica contrarreste controlela presin del yacimiento.

La densidad del fluido de perforacin se determina en funcin de laventana operativa, que depende del gradiente de formacin y delgradiente fractura.

Viscosidad y Reologa

La viscosidad es un trmino que define la friccin interna generadapor el fluido cuando se le aplica una fuerza que ocasiona que estefluya. Es la fuerza de resistencia que se opone al movimiento delfluido.Dependiendo de las caractersticas del pozo y de las condiciones, escomo se determina la viscosidad requerida por el fluido para efectuaruna buena perforacin.

La reologa es el estudio de la manera en que la materia se deforma yfluye. Analiza principalmente, la relacin entre el esfuerzo de corte yla velocidad de corte y el impacto que estos dos parmetros tienensobre las caractersticas de flujo dentro de ductos tubulares y elespacio anular.

Viscosidad y Reologa

Existe una relacin entre el esfuerzo de corte impuesto y la velocidadde corte resultante. Esta relacin es distinta para los diferentes tiposde fluidos y puede ser variable para el mismo fluido, bajo diferentescondiciones de presin y temperatura.

Los fluidos se pueden clasificar en dos grandes grupos:Fluidos puramente viscosos, que solo exhiben propiedades viscosas;Fluidos viscoelsticos que exhiben propiedades viscosas y elsticas.

De acuerdo con su comportamiento bajo la accin de un esfuerzocortante y la velocidad de corte inducida, los fluidos tambin sepueden clasificar como: Fluidos Newtonianos y Fluidos NoNewtonianos.

Clasificacin

Proporcionan a los lodos de perforacin la capacidad de formar unenjarre impermeable sobre las paredes del pozo, que proteja lasformaciones porosas y lubrique la tubera de perforacin. Estaspropiedades, a su vez son funcin de la calidad de la arcillaempleada y de las sales contenidas en el agua.

Las propiedades coloidales de un fluido de perforacin dependendel contenido de partculas coloidales, teniendo en cuenta que stastienen una dimensin que vara de 10 nm a 10 . Sin embargo, elcontenido de coloides de un lodo debe controlarse, pues puedealcanzar valores tan altos, que impidan el depsito de los recortesen la presa de asentamiento.

Propiedades Coloidales

Diferenciacin entre Soluciones, Coloides y Suspensiones

PROPIEDAD SOLUCIN COLOIDE SUSPENSIN

Tamao de Partcula

Homogeneidad

Accin de la Gravedad

Filtrabilidad

EjemplosTpicos

2nm

Es Homognea

No Sedimenta

No Filtrable

Salmuera, Agua Azucarada

10 10,000 nm

Est en el lmite

Puede Sedimentar

Difcilmente Filtrable

Albmina,Nubes

10,000 nm

Es Heterognea

Sedimenta

Filtrable

Sangre, Talcos, Polvos

Consideraciones para Seleccionar un Fluido de Perforacin

La seleccin adecuada del fluido de perforacin es de vital importancia parael xito de la perforacin, los errores en esta fase pueden resultar costosos ydifciles de corregir, para evitarlos, se recomienda considerar lo siguiente:

Factores Ambientales

Condiciones de Seguridad

Condiciones de Alta Temperatura y Presin

Lutitas Hidrfilas

Zonas de Prdida de Circulacin

Necesidad de Atravesar Domos Salinos

Logstica

Costos

FactorAmbiental

Es el factor de mayor peso para la seleccin de la base del fluido de perforacin (aguao aceite). Las regulaciones ambientales son variadas y dependen de la Zona(localizacin) donde se va a perforar.

Costafuera se consideran evaluaciones de fluorescencia, brillo, biodegradacin,bioacumulacin y toxicidad; en zonas terrestres influye el contenido de cloruros,metales pesados, pH y contenido de aceite, entre otros.

Condiciones de seguridad

La seguridad es prioridad y el fluido seleccionado debe ser capaz de mantener lascondiciones y propiedades requeridas para:

- Ejercer un efectivo control de la presin de formacin.- Realizar una limpieza efectiva del pozo.- Mantener control sobre los contaminantes del rea.- Favorecer la estabilidad del agujero.

Condiciones deAltaTemperatura y Presin

Al preverse perforar con alta temperatura y presin, se debe seleccionar el

fluido que garantice estabilidad bajo estas condiciones. Los fluidos base aceite

(emulsin inversa) tienen un mejor desempeo en estas condiciones. Los

problemas comunes en estos pozos son:

Gelificacin

Asentamiento de la barita

Inestabilidad trmica

Variaciones en la densidad (disminucin)

Lutitas Hidrfilas

Lo ms recomendable cuando van a perforarse zonas de lutitas hidrfilas (afines al agua); Es el uso de fluidos base aceite ya que un fluido base agua causara la desestabilizacin de las lutitas por hinchamiento. La problemtica comn es la inestabilidad del pozo.

Zonas de Prdida deCirculacin

El tipo de fluido seleccionado debe ser el ms simple y econmico posible.

Para estos casos el Base Agua es el recomendado, de ser posible fluidos

aireados. La problemtica en zonas de prdida total incluye:

- Manejo de grandes volmenes de lodo

- Logstica

- Costo

Logstica

Se debe tener en cuenta la logstica para el traslado de productos qumicos,materiales slidos y lquidos para la preparacin, tratamiento y mantenimiento dellodo. Si el lugar es de difcil acceso ser preferible un lodo base agua y si es costafuera lo mejor es utilizar un lodo preparado con agua de mar.

La problemtica es la distancia, el acceso y la disponibilidad de los materiales.

Necesidad deAtravesar Domos Salinos

La seleccin del fluido de perforacin debe ser tal, que evite los deslaves

durante la operacin; La mejor solucin para estos casos es un fluido base

aceite saturado con sal. Si se opta por un fluido base agua, tambin deber

ser saturado con sal. Los principales problemas al perforar un domo salino

son:

- Descalibre del pozo.

- Flujos de sal

- Flujos de agua salada

- Incremento de la densidad

- Prdidas de circulacin

- Contaminacin del fluido de perforacin

Costos

Para ponderar este factor, es deseable elaborar un listado con los fluidos quetcnicamente renen los requisitos para perforar el pozo con seguridad yeficiencia; Realizar un comparativo y finalmente seleccionar el ms econmico.

El costo del fluido debe considerar:

Costo del fluido base.

Costos de reacondicionamiento y mantenimiento.

Costo de tratamiento de los recortes.

Costos asociados a la Logstica.

Despus de analizar los factores mencionados, para cada etapa del pozo,estamos en posibilidad de seleccionar la base del fluido de perforacin masconveniente.

Problemas Asociados a los Fluidos de Perforacin

Fluidos Base Agua

Formacin de espuma

Contaminaciones con Cemento, Yeso y Anhidrita

Contaminacion por Evaporitas o Domos Salinos

Influjos de Agua Salada

Influjos de Gas

Corrosin y Abrasin

Embolamiento de la barrena

Alta prdida de filtrado

Prdidas de circulacin

Lodo inestable (Asentamiento de Barita)

Alta viscosidad

Alto y Bajo pH

Derrumbes por Inestabilidad del Agujero

Problemas Asociados a los Fluidos de Perforacin

Fluidos Base Aceite

Alta Viscosidad por Baja Temperatura Contaminacin con agua

Baja Viscosidad, ausencia de Geles (asentamiento de barita)

Elevado Contenido de Slidos

Alto Volumen de Filtrado

Alto Volumen de Filtrado, Alta Temperatura

Inestabilidad de la emulsin, (separacin de aceite)

Reduccin de la Estabilidad Elctrica

Slidos (barita y/o recortes) humedecidos por agua

Derrumbes, friccin y empaquetamiento en la sarta de perforacin

Contaminacin por Influjos de Gas

Contaminacin por Influjos de Agua Salada

Perforacin de Mantos Salinos (Pegaduras)

Prdidas de Circulacin Parciales o Totales

Bibliografa Recomendada:

Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluids 4th. Ed.

G. R. Gray; H. C. H. Darley; W. F. Rogers,

Gulf Publishing Co. Book Division Houston, Tx., (1980)

Caps. I, III, IX

Drilling Fluids Optimization A Practical Field Approach

J. L. Lemus; J. J. Azar

Penn Well Publishing Company, Tulsa, Oklahoma, (1986)

Caps. 2, 5, 10

Drilling Fluids Handbook

M I SWACO

Dra. Martha Leticia Cecopieri Gmez