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Caract Caracterís erístic ticas as y aplica aplicacio ciones nes del sistem sistema a visco viscoelá elástic stico. o.
Características:
Es un fluido con propiedades elásticas y de gel, con baja tensión superficial. Los lodos visco elásticos son también conocidos con el nombre de fluidos fluidos biopoliméricos o de reología reología específica y se distinguen por ser viscosos como un líquido y elásticos como un sólido.
Estos fluidos se caracterizan propiamente por dar altas viscosidades, a bajas tasas de cortes y desarrollar altos geles instantáneos, pero frágiles y de fácil ruptura. frecen frecen baja resistencia resistencia al flujo con mínima mínima presión de bomba y e!"iben e!"iben un esfuerzo esfuerzo verdadero de cedencia cedencia elevado, que indica indica la transición del estado casi sólido sólido al casi líquido líquido bajo condiciones condiciones de corte mínimo. Los sistemas de lodo viscoelásticos presentan una alta capacidad de limpieza del "oyo, debido a la gran concentración de goma !ántica, lo que evita la formación de camadas de ripios. #o lleva en su composición composición bentonita, bentonita, pero en reemplazo reemplazo de ella utiliza utiliza biopolímero biopolímeros, s, los cuales se obtienen mediante un proceso de fermentación bacteriana. $roveen e!celentes propiedades de adelgazamiento por corte además de su función principal dar viscosidad. $resenta un revoque bastante delgado con un espesor apro!imado de %&''( puesto que no se espera que las gomas !ánticas que forman el sistema se queden en las paredes del "oyo, debido a que las mismas son biodegradables. )ignificativa reducción de fricción cuando poseen baja concentración de sólidos* esto significa que las pérdidas de presión en flujos turbulentos turbulentos son altamente altamente reducidos a rangos de '+ a +- dentro de la sarta de perforación. Aplicaciones:
Los fluido fluidoss visco visco elásti elásticos cos se utiliz utilizan an para diversa diversass funcio funciones nes en operaci operacione oness de perforac perforación, ión, reparación reparación y completació completación n para lograr proporcionar proporcionar suspensión suspensión del material densificant densificante, e, controlar perdidas de fluidos en formaciones permeables, estabilizar el pozo y sacar los ripios a la superficie. )e utiliza para perforar pozos "orizontales y&o direccionales debido a su gran capacidad limpieza y de suspensión suspensión es tal que aun en condiciones condiciones estáticas estáticas minimiza minimiza la formación de lec"os lec"os de ripios o camada que se forman usualmente en el punto de má!ima desviación del pozo. Es usado en zonas de interés donde las tasas son bajas con lodos tradicionales, mientras que sistem sistema a visco visco elásti elástico co aument aumenta a dic"as dic"as tasas. tasas. El sistema sistema visco visco elásti elástico co tiene tiene como propósi propósito to el acarreo total %++-/ de los cortes efectuados por la mec"a, de manera tal que e!ista una limpieza e!celente del "oyo. 2. Prob Proble lema mas s que que se pres presen enta tan n dura durant nte e la perf perfor orac ació ión n de pozo pozos s ori orizo zont ntal ales es y!o y!o altamente desviados.
La perforación de pozos "orizontales y altamente desviados se caracteriza por presentar problemas0 1nestabilidad del "oyo 2onfiguración irregular $ega por $resión diferencial E!cesivo 3orque 3orque y 4rrastre. Estos problemas están asociados con la formación de camadas de ripios, "idratación y dispersión de las arcillas, sistema de lodos utilizados con poca disponibilidad de modelos reológicos apropiados
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para determinar los regímenes de flujo. La limpieza pobre de los pozos "orizontales tienen asociado el problema de la formación de camadas de ripios, por lo tanto, es necesario en estos la utilización de sistemas viscoelásticos que minimicen la formación de camadas de ripios al disminuir la velocidad de asentamiento de la partículas. ". Cuáles son las propiedades y parámetros que se deben considerar para la selección del fluido en pozos orizontales#
$ara la selección de un fluido viscoelástico para una aplicación en particular se toman en cuenta los problemas que pueden ocurrir en los mismos, estudiando detalladamente las propiedades que podrían solucionar en parte los problemas como son0 • • • • •
$ropiedades 5eológicas 2ontrol de 6iltrado Lubricidad. 2aracterísticas in"ibitorias. 7ajo contenido de sólidos.
Entre los parámetros que se deben tener en cuenta para la selección de los fluidos de perforación en pozos con un ángulo de inclinación donde son típicamente utilizados los fluidos viscolelásticos/, las cuales requieren un dise8o óptimo de perforación y el apoyo de un sistema de lodo que permita la adecuada estabilidad del "oyo se tiene0 • • • • • • • •
Estabilidad del 9oyo Limpieza. Lubricidad del )istema. 5equerimiento de :ensidad 2apacidad de )uspensión :a8o a la 6ormación 2ontrol ;ptimo de )ólidos $rotección 4mbiental.
3omando en cuenta estos parámetros el fluido a dise8ar debe presentar las siguientes características0 • • • • • • • • • • •
)in sólidos coloidales $rovee flujo laminar Elevadas tasa de flujo 3ipos de flujo 3apón en la sección "orizontal 7ajo esfuerzo de corte $oseer viscoelasticidad 3i!otropía independiente del tiempo Evitar la formación de camadas de ripios 4ltamente in"ibitorios. 4lta lubricidad. :a8o mínimo a la zona productiva
$. %Cuáles son los ran&os de valores para la viscosidad plástica y punto cedente en sistemas viscoelásticos#
)e refiere a los casos particulares donde el $unto cedente resulta mayor a la viscosidad plástica, producto de la mayor interacción eléctrica entre las superficies de las partículas presentes en el sistema, comparado con una baja resistencia al flujo por fricción mecánica. Esta situación indica un tama8o reducido de las partículas sólidas y&o baja concentración de las mismas* las cuales a su vez presentan o generan alta ionización en la superficie e!puesta, proporcionando e!celente capacidad de acarreo. 3odo esto se debe a la utilización de un buen viscosificante. ,eneficios:
Esta situación indica un tama8o reducido de las partículas sólidas y&o baja concentración de las mismas* las cuales a su vez presentan o generan alta ionización en la superficie e!puesta, proporcionando e!celente capacidad de acarreo y limpieza en el espacio anular, menos erosión o desgaste de las paredes del pozo. 4demás, la reología inversa produce geles instantáneos de buena capacidad de suspensión y de fácil restauración de movilidad cuando se le aplica esfuerzo de corte. 5esulta ideal para perforaciones de pozos "orizontales y&o direccionales -esventa+as:
Es susceptible a la degradación por bacteria. $ara evitar la fermentación de fluidos no saturados con sal se debe usar un bactericida. )on afectados severamente por el cemento en especial los biopolímeros. $or ello es muy importante tomar todas las precauciones del caso para evitar el contacto del cemento con el fluido Estos sistemas sufren degradaciones cuando permanecen estáticos por largos períodos de tiempo. Los biopolímeros que forman parte del sistema presenta poca resistencia a las altas temperaturas, no llegan a resistir más de @?+ B6. Es necesario realizar viajes de calibre cada ?++ pies para determinar la condición del "oyo. )e deben emplear píldoras de alta viscosidad para el acarreo de sólidos perforados, lo que requiere de puntos de cedencia de ?+. . /fecto que puede causar el cemento en un lodo viscoelástico .
La contaminación con cemento es un parámetro a tomar en cuenta ya que este aumenta el p9 del lodo destruyendo el polímero. )i es necesario perforar una cantidad de cemento mayor que la usual, debe considerarse la posibilidad de perforarlo con agua y perforarlo lo más rápido posible y tratar el lodo con bicarbonato de sodio. El cemento contiene compuestos de calcio que reaccionan con el agua para formar "idró!ido de calcio cal/, la cual altera drásticamente el $9 y afecta las características de las arcillas en los fluidos visco>elásticos, produce floculación, incremento de las propiedades reológicas, aumentos en las pérdidas de filtrado, formación de revoques "eterogéneos, problemas de arrastre, entre otros. !. -escripción y función de cada uno de los aditivos que conforman el sistema viscoelástico: A&ua0 ,arazan0 Pac0 3450 6cide0 CaC4 ". A&ua 7resca: Esta es utilizada por que es un fluido ideal para perforar en zonas de bajas presiones
de formación y libres de problemas, es la fase continua del sistema. El agua fresca es a veces el mejor fluido para perforar formaciones duras, compactas y con presiones vecinas a la normal. El
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agua empleada varía entre agua dulce y salmuera saturada, dependiendo la disponibilidad de agua y de la naturaleza de las formaciones. El agua constituye la fase continua de los lodos viscoelásticos. • • •
Cravedad Especifica % :ensidad D.''lpg
,arazan: Es un biopolímero en polvo goma de ant"an/ que provee viscosidad y suspensión en
fluidos a base de agua dulce, agua de mar, bromuro de sodio, bromuro de potasio, cloruro de potasio y cloruro de sodio. :entro de sus aplicaciones y funciones están0
8enta+as:
)e dispersa fácilmente en agua dulce o salmuera con agitación. $rovee propiedades ti!otrópicas y características de flujo no neFtoniano a un amplio rango de salinidades y a baja concentración. $rovee e!celente suspensión sin requerir arcillas adicionales. 5educe al mínimo el potencial de da8o a la formación Estable "asta @?+ B6.
PAC: Es una celulosa polianionica, es un agente de control de filtradoaplicable a la mayoría de los
fluidos de perforación base agua, también se puede utilizar en peque8as concentraciones como adelgazante en agua de mar y fluidos base salmuera. Aplicaciones y funciones:
2ontrolar la velocidad de filtración sin aumentar significativamente la viscosidad del fluido. Encapsular la lutita a fin de evitar su "inc"amiento y desintegración.
8enta+as:
Efectivo en agua dulce, agua salada y salmueras. Efectivo en bajas concentraciones para controlar el filtrado. Establece a temperaturas de "asta '++ G6 %H G2/. #o necesita bactericida. #o es to!ico.
345: El 9idró!ido de $otasio es usado para incrementar el p9 en sistemas tratados con potasio.
2ontribuye con el tratamiento por in"ibición de la lutita, estabilidad del "oyo y reduce la dispersión de los cortes de perforación. Es usado en vez de soda cáustica en el sistema I>Jag. Los fluidos de perforación requieren apro!imadamente +- mas I9 para incrementar la alcalinidad en comparación con la soda cáustica. 6cide: CaC4": el carbonato de calcio es utilizado como agente puenteante y&o material densificante en
fluidos de perforación y de completación. Está disponible en tama8os de fino a gruesos para proveer
un puente efectivo del intervalo productos. Es usado para prevenir invasiones de fluidos en zonas permeables y&o productoras y la pérdida de circulación durante la completación y operaciones de perforación. Este puede ser usado para preparar una píldora con el propósito de uso en una liberación de tubería. El carbonato de calcio segKn el tama8o>, está disponible en seis grados0 ?, @?, ?+, %?+, =++, @'++. $ueden ser usados para0 1ncrementar la densidad de los lodos base agua y aceite. 1ncrementar la densidad de los fluidos base agua salada. 2ontrol de pérdida fluido $roblemas de pérdida de circulación. Cravedad Específica de @.A apro!imadamente/. 9. /plique los efectos que puede causar la cal y el yeso en un sistema viscoelastico.
Los biopolímeros, al igual que el resto de los componentes de los fluidos
$roveen e!celente suspensión y acarreo de los recortes de perforación. :isminuyen la torsión, el arrastre y los atascos por presión diferencial. 5educen las presiones de bombeo. Jinimizan los da8os de las formaciones y la sobrepresión. Jinimizan la concentración total de sólidos. 1n"iben las arcillas de las formaciones productoras.
8enta+as:
Ja!imiza el régimen de perforación. :isminuyen el costo de la perforación. 1ncrementan la productividad de los pozos. )implifican y facilitan las completaciones. 2ausan menos preocupaciones ambientales. Estabilidad térmica a más de '++ o6. 3ratamiento diario de bajo costo. 6luido reciclable. 7ajo coeficiente de ad"erencia.
)ingulares propiedades reológicas. #o da8a las formaciones. Jejora la productividad de los pozos. $roporciona superior limpieza. E!celente control de la filtración. 1<.%Cómo se comporta el sistema 8iscoelástico en la perforación con respecto a la limpieza del oyo#
Las características e!cepcionales de los sistemas viscoelásticos, aseguran la suspensión superior de ripios y la má!ima limpieza del espacio anular. 4 bajas tasas de corte, el sistema viscoelástico aumenta la viscosidad, ventaja que rinde mejor aptitud para suspender los ripios. )u capacidad de suspensión es tal que aun en condiciones estáticas minimiza la formación de lec"os o camadas de ripios que se forman en el punto de má!ima desviación. El régimen de flujo para limpiar el pozo en perforación "orizontal es el de tipo 3urbulento que permite una mejor calidad de limpieza. Ello se logra con un 6luido viscoelástico que evita la formación de camadas de ripios dado que a menudo este perfil turbulento resulta ser el óptimo para eliminar sólidos cuando se perforan pozos "orizontales. En presencia de flujo turbulento los sistemas viscoelásticos disminuyen notablemente el arrastre fricción/ dentro de la tubería de perforación. 4 causa del bajo contenido de sólidos del sistema y de su base de polímero. 11. %Cómo es el da=o a la formación cuando se usa el sistema viscoelástico# /plique
2on este tipo de sistemas el da8o a la formación es mínimo, porque proporciona un buen control del filtrado, no presenta altas concentraciones de sólidos que se podrían filtrar y obstruir los canales porosos. Los sistemas antenimiento a los cuales deben estar sometidos los sistemas viscoelásticos. •
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Los sistemas viscoelásticos tienden a degradarse cuando permanecen estáticos por largos periodos de tiempo, por lo que es aconsejable usar algKn tipo de bactericida 4ldacide C/ durante la preparación y mantenimiento del lodo. El $9 debe ser controlado entre A>H. Los equipos de control de sólidos deben estar funcionando durante la perforación de cemento por lo que se debe tener presente que el bicarbonato de sodio ayuda a bajar el $9 y precipita el calcio soluble por lo que es necesario pre"idratar el sistema y a8adir el bicarbonato de sodio antes de perforar el cemento. Jantener un régimen turbulento para tener un mejor acarreo. debe e!istir un flujo tapón entre la zona "orizontal y la de mayor desviación de la perforación. )e aconseja premezclar sal con el viscosificador antes de adicionar el polímero catiónico, de manera tal que permita mejorar la estabilidad del viscosificador a elevadas temperaturas. Los polímeros usualmente se mezclan en las concentraciones requeridas para un cierto modelo reológico específico de la perforación* sin embargo, para lograr propiedades viscoélasticas se deben agregar inicialmente en concentraciones mayores a las mínimas requeridas para suspender y transportar los sólidos bajo las condiciones dadas de perforación.
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)e recomienda utilizar equipos adecuados para mezclar en forma continua y "omogénea los componentes del sistema, de manera tal de minimizar el da8o de la formación por la mala "idratación de los coloides efecto ojo de pescado/. $ara lograr un fluido estable es preciso antes de su preparación conocer las limitaciones y compatibilidades de sus componentes. Los biopolímeros son pocos resistentes a las altas temperaturas, no alcanzan a resistir más de @?+B6, no obstante su estabilidad térmica puede ser mejorada manteniendo una alta concentración de sal en el sistema. 3ambién se degradan cuando permanecen estáticos por largos períodos de tiempo, por lo que es aconsejable usar algKn tipo de bactericida durante la preparación y mantenimiento del lodo.
