FLUIDOS DE CONTROL.
FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE CONTROL. OBJETIVO. Después del estudio de esta unidad usted identificará y explicará con sus propias palabras los ocho principales usos o funciones que tienen los fluidos de control en la reparación y terminación de pozos.
DEFINICIONES: Fluido de control: es el fluido circulatorio que se utiliza en un equipo de perforación
o terminación de pozo, formado por una mezcla de aditivos químicos que proporcionan propiedades físico-químicas idóneas a las condiciones operativas y a las características de la formación litolóica a perforar. !a estabilización de sus parámetros físico " químicos, así como la variación de los mismos al contacto con los contaminantes liberados en la formación perforada son controlados mediante análisis continuos. Presa de lodos: son recipientes metálicos que almacenan el fluido de control en el
equipo de perforación, con capacidad variable entre #$ y %$ m &, cuenta con aitadores electromecánicos, pistolas hidráulicas, tanto de fondo como superficiales' válvulas y líneas para la recirculación del fluido. Bomba de lodos: es la encarada de hacer circular el fluido de control a través del
sistema circulatorio interado por las tuberías de perforación, presas metálicas, barrenas y espacio anular del pozo. Debe tener un asto y presión de bombeo que depende del diámetro de la barrena empleada y de las características de la formación que se perfora. Tubería de perforación: tiene como función principal transmitir la rotación y peso
de la barrena, para que ésta al irar corte la formación. ( la vez, será el ducto para conducir el fluido de perforación hacia el área del corte de la barrena. Barrena: es el elemento principal que efect)a el corte de la formación con la ayuda
del fluido de control, cuyo flu*o pasa a ran velocidad a través de sus toberas. Espacio anular: se trata de la separación entre la formación litolóica y la tubería
de perforación, y depende del rado de estabilización del au*ero perforado con las propiedades físico " químicas del fluido de control y las condiciones operativas encontradas. Equipos de control de sólidos: son dispositivos auxiliares empleados en el sistema
circulatorio del fluido de control. +epara los sólidos de tamaos variables provenientes de la barrena así como de los ases de la formación perforada, limpia y aprovecha me*or el fluido de control para optimizar la velocidad de perforación y el rendimiento de los aditivos químicos.
INTRODUCCIÓN. luido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a una fuerza externa. !as fuerzas externas de atracción de las moléculas son menores que los sólidos y mayores que la de los ases, adquiriendo la forma del recipiente que los contiene. +us compaeros de cuadrilla saben el peliro que representa un pozo descontrolado y confían en su conocimiento y habilidad para que esto no suceda por un fluido mal preparado.
1.- MANTENER FORMACIÓN.
CONTROLADA
LA
PRESIÓN
DE
l aua, el aceite y el as contenidos en el yacimiento e*ercen una ran presión hacia arriba como si punaran por salir a la superficie. ( esta presión se le llama PRESIÓN DE FORMACIÓN. /ara realizar con seuridad y facilitar las operaciones de reparación y terminación de pozos es necesario contrarrestar esa presión de formación y llevarla a un punto de equilibrio e*erciendo una presión contraria mediante un fluido de control.
( esta presión que e*erce el fluido para equilibrar la presión de formación la llamamos hidrostática. 0écnicamente sabemos que la fuerza de esta presión hidrostática 1/h2 es directamente proporcional a la densidad del fluido y a la altura de la columna que lo contiene.
!a presión se mide en 34cm 5 y4o lb4p5. 6omo si se pensara cuántos 3ilos de peso estuviera auantando un centímetro cuadrado. !a primera función o uso del fluido de control, es por tanto, la de lorar el equilibrio entre la presión de formación y la presión hidrostática.
2.- EVITAR MINIMIZAR EL DAÑO A LA FORMACIÓN. 78ué pasaría si la presión hidrostática que e*erce el fluido hacia aba*o fuera mayor que la presión de formación que e*erce el as, el aceite o el aua hacia arriba9 :ndudablemente que entrarían los fluidos daando la formación y provocando entre otras cosas, taponamiento de las porosidades y dificultando posteriormente la explotación del pozo. 78ué haría usted para evitar esa condición9 /or supuesto que será necesario mantener la presión hidrostática iual o lieramente superior a la presión de formación. ste equilibrio de presiones en ocasiones puede perderse, al introducir la sarta, debido a la mayor resistencia que encuentra la estructura tipo ;el< que forma el fluido en reposo y que tendría que contrarrestarse con una mayor fuerza o presión. sta mayor presión que se e*erce podría romper el equilibrio lorado. /ara mantener el equilibrio es necesario arear al fluido aentes dispersantes que faciliten su fluidez y reduzcan así la resistencia evitando la necesidad de provocar un excesivo aumento de la presión al entrar la sarta al pozo. stos aentes dispersantes permiten además la formación de un en*arre o torta en las paredes de la formación, evitando así también la miración de fluidos a los intervalos en explotación. =racias a la fluidez es posible realizar las operaciones, conservando la presión hidrostática iual o lieramente mayor que la presión de formación, lo cual permite evitar o minimizar el dao a la formación.
(demás de utilizar en la preparación de los fluidos, materiales químicos que sean compatibles con la formación productora.
3.- ACARREO DE RECORTES A LA SUPERFICIE. !lamamos recortes a la arena, cemento y fierro que se producen como consecuencia misma del traba*o de reparación y terminación de pozos. stos recortes por ser sólidos dentro de un fluido, tenderán a caer hacia el fondo atraídos por la fuerza de ravedad. 76uáles serían las consecuencias si ese material sólido se acumula en el espacio anular debido a un fluido mal preparado que no los arrastre a su paso9 /ara extraerlos se tendría que aumentar la fuerza o presión del fluido circulante, lo que aumentaría la presión hidrostática, con peliro de daar la formación. (demás se oriinarán fallas en la herramienta de molienda y tubería atrapada, velocidad reducida de penetración y retrituración de recortes. /ara evitar esto es necesario que el fluido cumpla realmente la función de acarrear a su paso estos recortes, lo cual se lora racias a la suficiente densidad y viscosidad que se le da en su preparación, sin olvidar también cuidar el asto óptimo de la bomba de lodos.
4.- SUSPENSIÓN DE RECORTES AL DETENERSE LA CIRCULACIÓN. >sted ha comprendido cómo el fluido cumple la función de acarrear a su paso los recortes' pero 7qué pasa cuando la corriente del fluido se detiene9 !os recortes caerían hacia el fondo del pozo con las consecuencias que usted ya conoce.
/ara resolver este problema, se area bentonita o polímero al fluido, lorando así formar una estructura elatinosa que detiene los recortes y se rompe al volver a circular y fluir normalmente. ( esta cualidad que tienen alunas sustancias le llamaron tixotropía, que puede definirse así? 0:@A0BA/C(? es la tendencia que tienen alunos fluidos de formar estructuras elatinosas o semisólidas cuando están en reposo y que al ser sometidas a un esfuerzo, vuelven a su estado oriinal. /odemos decir entonces que el fluido cumple su función de suspensión de recortes, racias al fenómeno físico denominado 0:@A0BA/C(.
5.- SOPORTE DEL PESO DE LA SARTA. >sted habrá observado que cuando su hi*o se sumere en una alberca o en la tina pesa mucho menos. +i el aua está al borde, al entrar el nio esta se derrama por supuesto y si no está al borde ciertamente sube de nivel. (rquímedes, el sabio rieo, al observar este fenómeno sacó una brillante deducción que se)n la leyenda le hizo exclamar ure3a, lo tenoE (ctualmente se conoce como principio de (rquímedes y dice así?
PRINCIPIO DE ARQUMEDES:
UN CUERPO SUMER!IDO PARCIAL O TOTALMENTE EN UN LQUIDO ES EMPUJADO "ACIA ARRIBA POR UNA FUERZA I!UAL AL PESO DEL LQUIDO DESALOJADO. /ues bien, este fenómeno ocurre también en nuestro traba*o, al introducir la sarta en el fluido, ésta recibe ;un empu*e hacia arriba iual al peso del fluido desalo*ado< e indudablemente que el empu*e será mayor si el peso del fluido desalo*ado es mayor debido a su densidad. sto es particularmente importante al aumentar la profundidad ya que como usted por experiencia sabe, el peso de la sarta que el equipo tiene que soportar es mayor a más profundidad. (hora sabemos cómo y por qué este peso disminuye al introducir la tubería en el pozo sumerida en cualquier líquido. n este sentido decimos que los fluidos cumplen la función de soporte del peso de la sarta racias al principio de (rquímedes.
#.ENFRIAMIENTO $ LUBRICACIÓN DE LA "ERRAMIENTA DE MOLIENDA $ SARTA DE TRABAJO. 78ué le pasa a la broca de su taladro cuando usted pretende hacer un orificio y el material ofrece mucha resistencia9 +e calienta claro y puede ser peliroso si un nio la toca antes de enfriarse. De forma parecida en las operaciones de molienda, el contacto entre la herramienta moledora y el material que se está moliendo enera una ran cantidad de calor, llamado calor de fricción. =racias al fluido que pasa por esos puntos de fricción y por esta zona de calor se lora un enfriamiento. >sted habrá notado en su traba*o lo caliente que sale el fluido
a la superficie y ahora sabe la razón. Becuerde que aba*o, este calor de fricción, produce temperaturas de hasta %FG6 o más. (unque en ba*o rado, el fluido de control posee propiedades lubricantes que pueden incrementarse si se incluyen en su preparación aceites combinados con aentes emulsificantes 1deterentes2. 78ué beneficios nos reporta esta función de enfriamiento y lubricación que tienen los fluidos de control9 /odemos decir que sus beneficios son básicamente cuatro? a2 b2 c2 d2
/rolonación de la eficiencia de la barrena o molido. Disminución de la presión y me*orar el arrastre. >na menor presión de bombeo. Henor desaste por fricción en la sarta y en la tubería de revestimiento.
7/odría usted explicar por qué se producen éstos beneficios9 6oméntelo con sus compaeros de traba*o o con su instructor.
%.- FORMACIÓN DE PARED &ENJARRE'. (lunos fluidos racias a su viscosidad y sólidos en suspensión, sometidos a una presión, forman en las paredes de la formación una película protectora llamada en*arre, que sirve de pared entre el fluido de control y la misma formación. >n fluido de control base aua preparado con bentonita, por e*emplo, deposita un buen en*arre en la zona de disparos. ste en*arre sirve para consolidar la formación y retardar el paso del filtrado al tramo productor evitando así el dao al yacimiento. >n en*arre que contena el mínimo espesor permitirá menos filtrado, lo contrario de un en*arre que contena mayor espesos. !a formación de en*arres ruesos se debe a aentes contaminantes como aua salada, cemento, as y otros que evitan la hidratación de la bentonita.
(.- PROMOVER UN MEDIO ADECUADO PARA EFECTUAR OPERACIONES DE CABLE) CON LA LNEA DE ACERO $*O "ERRAMIENTAS ESPECIALES. Iormalmente las operaciones para reparar o terminar un pozo se efect)an con movimiento de tuberías con pesos bastante elevados. Atro tipo de operaciones como? Beistros de cable, disparos, desconexiones de tuberías, apertura o cierre de válvulas de circulación, toma de reistros de presión de fondo, etc., son hechas con herramientas que se introducen al pozo utilizando cable y4o alambre de acero. /or lo tanto, es importante mantener la viscosidad y elatinosidad del fluido en condiciones, para que la introducción y recuperación de las herramientas operadas con cable y4o alambre de acero, no encuentren resistencia en el interior de las diferentes tuberías.
RESUMEN + CONCLUSIÓN. !os fluidos de control no desempean simultáneamente estas ocho funciones. !a importancia de una o de otra dependerá del uso que exi*a la situación, por e*emplo? en las operaciones de limpieza y molienda la función más importante a lorar con la preparación del fluido, será el acarreo de recortes y el mantenerlos en suspensión una vez terminado el bombeo. ( continuación numeramos estas ocho funciones para que usted tena vista de con*unto y trate de recordar cómo se produce cada una de ellas? J. 5. &. #. F. K. %. L.
Hantener controlada la presión de formación. vitar o minimizar el dao a la formación. (carreo de recortes a la superficie. +uspensión de recortes al detenerse la circulación. +uspender parte del peso de la sarta. nfriamiento y lubricación. ormación de pares 1en*arre2. Hedio adecuado para hacer reistros de cable y operaciones de herramientas especiales.
EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN. CONFIRME SI APRENDIÓ CORRECTAMENTE: EJERCICIO 1. :I+0B>66:AI+? scriba dentro del paréntesis de la columna derecha el n)mero que corresponda de a columna de la izquierda. J. Hantener controlada la presión de formación.
1
2
5. vitar o minimizar el dao a la formación. &. (carreo de recortes a la superficie.
1
2
1
2
#. +uspensión de recortes al detenerse la circulación. F. +uspender parte del peso de la sarta.
1
2
1
2
K. nfriamiento y lubricación.
1
2
%. ormación de en*arre.
1
2
!a corriente del fluido arrastra a su paso sólidos como arena, cemento o fierro. (hí se realiza y aplica el principio de (rquímedes. /ara lorarlo es necesario que el fluido permita la introducción y recuperación de herramientas. +e lora con la presión hidrostática. +irve para impedir que los fluidos penetren al yacimiento. +e lora al llevar el calor a la superficie. unción que se lora en base al fenómeno físico llamado? 0:@A0BA/C(.
L. Hedio adecuado para realizar los reistros de cable.
EJERCICIO 2. :I+0B>66:AI+? 6onteste verdadero 1M2 o falso 12 dentro del paréntesis. J. (rquímedes descubrió cómo se puede lorar mantener en suspensión los recortes al detenerse la circulación, mediante la formación de estructuras tipo el. 5. !a presión hidrostática equilibra la presión de formación. &. >n en*arre permitirá menos filtrado entre mayor espesor tena. #. !a presión de formación debe ser iual o lieramente mayor que la presión hidrostática. F. !a acumulación de recortes en el fondo no aumenta la presión hidrostática.
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS. J. Bealizar un dibu*o que le permita explicar fácilmente aluna o alunas de las funciones de los fluidos. 5. 6omente con sus compaeros alunos hechos o anécdotas que usted conozca o haya escuchado sobre alunas fallas de los fluidos en la realización de éstas funciones. &. =rabe su propia explicación acerca de alunas de éstas funciones de los fluidos de control y después esc)chela para *uzas si fue claro.
