CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN: Los fluidos de perforación son diseñados para cumplir ciertas funciones específicas. Mientras la lista de los aditivos usados en el lodo de perforación para que este ejecute determinadas funciones es sumamente amplia, existen básicamente solo tres tipos de fluidos de perforación: FLUIDO BASE AGUA Este el sistema de lodo más usado en la industria, consta de una fase liquida continua (agua) en la que las ciertas arcillas están suspendidas (fase discontinua). Para lograr propiedades determinadas en el lodo, se adicionan determinadas cantidades de solidos reactivos y no reactivos. Un lodo base agua está compuesto de tres componentes: agua, solidos reactivos y solidos inertes.
Agua: Esta puede ser f4resca o salada. El agua de mar se usa generalmente en sistemas utilizados para operaciones fuera costa (offshore), (o ffshore), y el agua salada saturada satur ada es usada para perfora pe rfora secuencias importantes de evaporita las cuales son responsables de la formación de socavamientos, así como para la inhibición de lutita.
Solidos reactivos: Arcillas: las arcillas utilizadas en los fluidos de perforación, son responsables de la viscosidad y la fuerza gel del lodo. Las arcillas comúnmente utilizadas son: Bentonita, usada para lodos de agua fresca. Atapulgita; usada para lodos de agua salada. Arcillas de formación, las cuales se hidratan y forman parte del sistema de lodo.
Dispersantes: estas reducen la viscosidad por la adsorción en las partículas de arcillas, reduciendo la atracción entre partículas. Son dispersantes: quebracho, fosfatos, lignitos y lignosulfatos. Agentes de control de filtrado: estos agentes controlan la cantidad de perdida agua dentro una formación permeable gracias a la presión diferencial y a través de la formación de una película impermeable en la pared del pozo. Algunos agentes de control son: Almidón Carboximetil celulosa de sodio (CMC)
Polímeros
Emulsificantes y lubricantes: estos ayudan al enfriamiento y lubricación de la herramienta, también son usados como fluidos de emplazamiento para liberar la herramienta cuando se presenta pega de tubería. Antiespumantes: estos previenen la aparición de espuma en el lodo en superficie y por lo tanto en el equipo de tratamiento. Compuestos de sodio: estos precipitan o suprimen el efecto de los componentes de calcio o magnesio de reducir el rendimiento de las arcillas del lodo. Compuestos de calcio: estos inhiben las arcillas de formación y evitan su hidratación e hinchamiento. Solidos inertes: Material densificaste: es material fino en suspensión en el lodo para controlar su densidad. Algunos agentes dignificantes comunes son: Baritina, Hematina; Galena. Material para perdida d circulación: Este material se añade al sistema de lodo para tapar el punto de perdida. Entre los tipos más comunes de este material se tiene: Fibrosos: fibra de madera, fibra de cuero. Granular: cáscara de nuez, media o gruesa. Escamas: celofán, mica (fina o gruesa).
Material antifricción: Se añades al sistema de lodo para reducir el torque y la posibilidad de pegamiento diferencial. El material antifricción más frecuentemente usado son las esferas inertes de poliuretano. Este tipo de material es generalmente usado para pozos de alto ángulo donde el torque y el pegamiento diferencial son un problema.
FLUIDOS BASE ACEITE Existen básicamente dos sistemas de lodo base aceite:
Sistema de emulsión inversa: en el cual diesel o crudo constituye la fase continua, mientras el agua la discontinua. Se preparan a razón de hasta un 80% de diesel, 18% de agua (puede variar entre 20 y 40%, para las emulsiones inversas) y un 2% de emulsificantes, un agente
supresor de hidratación y un polímero viscosificante. Estas emulsiones proporcionan estabilidad en una perforación o en una reparación de pozo. Además eliminan el riesgo de contaminación de las zonas productoras.
Sistema de emulsión directa: en el cual el aceite está dispersa en una fase continúa agua, fase continua k puede superar el 50%. El agua que parte del sistema consiste de pequeñas gotas que se hallan dispersas y suspendidas en el aceite. Cada gota de agua actúa como una partícula de sólidos. La adición de emulsificadores hace que el agua se emulsifique en el aceite y forme un sistema estable. Los emulsificantes que se utilizan en el sistema deben ser solubles tanto en agua como en aceite. El empleo de otros materiales organofilicos va a proveer las características de gelacion, así como la utilización de asfalto o gilsonita para la reducción de filtrados de iones de calcio o de sodio para la inhibición. Las emulsiones inversas se formulan utilizando una amplia variedad de aceites: Por ejemplo, diesel o aceites minerales. Se utilizan para perforar lutitas problemáticas por su alto grado de hidratación, zonas de arenas productoras con altas temperaturas, en medios corrosivos. Estos sistemas de lodos tienen propiedades deseables como fluidos de terminación o cuando se perforan pozos de producción. Estos sistemas no son reactivos con las arcillas y su filtrado no causa daño en la formación. El alto costo de estos sistemas, su difícil manipuleo, el impacto ambiental de estos y la complicación que causa para la evaluación geológica hacen que no sean deseables para la perforación de pozos exploratorios.
FLUIDO NEUMÁTICO Ocasionalmente se usa aire comprimido o gas natural como fluido de perforación (algunas veces con un agente espumante para mejorar la capacidad de acarreo de recortes), pero su uso es solo aplicable en áreas donde existe muy poca presencia de agua de formación. El aire comprimido o gas es circulado de la misma manera que un fluido convencional, con la excepción que se usan compresores en vez de bombas de lodo. Este tipo de fluidos son usados generalmente cuando se perfora bajo balance (técnica en la cual deliberadamente se trabaja con una presión hidrostática menor a la presión de formación). ADITIVOS DE LOS FLUIDOS DE PERFOARCION Existe una gran variedad de aditivos para fluidos de perforación que son usados para desarrollar funciones específicas de los lodos. Su variedad y complejidad es determinada por las condiciones de perforación cada vez más rigorosas.
El hacer un listado completo de los aditivos usados en la industria es muy difícil, en cambio a continuación se señala una clasificación muy general de los aditivos usados para el fluido de perforación.
Dispersantes: Estos aditivos cumplen la función de modificar la relación entre la viscosidad y el porcentaje de solidos del fluidos perforación, además de cambiar la resistencia gel e incrementar la bombeabilidad.
Floculantes: Se usa en determinados ocasiones para elevar la resistencia gel, son floculantes los siguientes aditivos: sal, cal hidratada, yeso, que pueden usarse para añadir partículas coloidales en el lodo y agruparlas en floculos que precipitan los sólidos contenidos.
Surfactantes: Estos agentes reducen al tensión interfacial entre las superficies de contacto (aceite/agua, agua/solidos, agua/aire). Los surfactantes pueden ser emulsificantes, floculantes o defloculantes; dependiendo de la superficie de contacto.
Emulsificantes: Estos se usan para crear una mezcla heterogénea de los líquidos, estos incluyen lignosulfatos modificados, ciertos agentes surfactantes, productos anionicos y no iónicos (negativamente cargado y no cargado)
Bactericidas: Aditivo que reduce el contenido bacterial del fluido de perforación; entre estos tenemos: paraformaldehido, soda caustica, limo y almidón que son usados como preservativos.
Densificantes: Son materiales solidos que cuando están disueltos o en suspensión en el agua, incrementan la densidad del lodo. La mayoría de los agentes densificantes son insolubles y requerirán de viscosificantes para poder estar en suspensión en un fluido. Las areniscas son los viscosificantes más comunes.
Viscosificantes: La habilidad del lodo de perforación de suspender los recortes y los agentes densificantes depende enteramente de su viscosidad. Sin la viscosidad todos los recortes y agentes densificantes se precipitarían al fondo del pozo tan pronto se pare la circulación. En la práctica
existen muchos solidos que pueden ser utilizados para incrementar la viscosidad del agua o aceite. El incremento de la viscosidad puede puede sentirse con el incremento de la resistencia a fluir, en la perforación esto se manifestara con el incremento de las perdidas por fricción en el circuito de circulación.
Controladores de filtrado: Los materiales para el control de filtración son componentes que reducen la cantidad de fluido que se perderá del fluido de perforación en las formaciones atravesadas. Tal perdida es debida a la presión diferencial entre la presión hidrostática del lodo y la presión de formación. La bentonita, polímeros, almidones, defloculantes y diluyentes, todos ellos actúan como agentes de control de filtrado.
Controladores de las propiedades reologicas: Cuando no se puede conseguir un control eficiente de la viscosidad y desarrollo gel, por el control de la concentración de un viscosoficante; se añaden materiales a lodo como es: diluyentes (thinners), dispersantes, y/o defloculantes. Estas materiales causan un cambio en las interacciones físicas y químicas entre solidos y/o sales disueltas; produciendo una reducción en al viscosidad y el desarrollo gel del fluido de perforación.
Controladores de pH y alcalinidad: El pH afecta muchas propiedades del lodo, incluyendo: Detección y tratamiento de contaminantes tales como cemento y carbonatos solubles. Solubilidad de muchos diluyentes e iones metálicos divalentes como el calcio y el magnesio. Los aditivos para el control del pH Y ALCALINIDAD INCLUYEN: NaOH , KOH, Ca(OH)2, NaHCO3 Y Mg(OH)2. Estos compontes son usados para conseguir un pH específico y mantener un pH y alcalinidad óptimos en fluidos base agua.
Agentes lubricantes: los agentes lubricantes son utilizados principalmente para reducir la fricción entre la pared del pozo y la tubería de perforación, sucesivamente reducir también el torque y el arrastre, lo cual es esencial para: aquellos cuyas propiedades son independientes con el tiempo y aquellos cuyas propiedades son dependientes del tiempo.
