Los lodos de perforación son fluidos que circulan en los pozos de petróleo y gas para limpiar y acondicionar la perforación, para lubricar la broca de perforación y para equilibrar la presión de formación. Los lodos de perforación típicamente usan agua o petróleo como fluido base. Con el ob objet jetiv ivo o de min minimi imiza zarr la ca canti ntida dad d de pe petr tróle óleo o des desca carg rgad ada a de dentr ntro o del ambiente se deben utilizar lodos a base de agua o a base de sintéticos. Para el uso de lodo a base de petróleo, el contenido aromtico del petróleo base deber ser de !" o menos y el petróleo no deber ser tó#ico de acuerdo a su medición por medio de pruebas estndares de to#icidad. $o obstante, el tipo de anlisis que se le debe realizar a los lodos de perforación, incluyen% •
Pruebas de dispersión con diferentes lodos
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Pruebas de estabilidad térmica de los diferentes fluidos
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Pruebas de compatibilidad de fluidos
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&eterminación de gases cidos en los fluidos
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Corrosividad del lodo
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Pruebas de estabilidad
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'erificación del rendimiento de aditivos para lodos
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(ntre otros (l lodo de perforación es un liquido o gas capaz de circular a través de la sarta de perforación )asta la barrena y regresa a la superficie por el espacio anular )asta la fec)a un pozo de gas aceite no se puede perforar sin este concepto bsico del lodo de circulación. (s una parte clave del proceso y el é#ito de un programa de perforación depende de su dise*o. (n general los lodos de perforación, perforación, tendrn muc)as propiedades que son benéficas benéficas para la operación, pero también algunas otras que no son deseables. +iempre )ay )ay un comp compro romi miso so.. (s de vita vitall impo import rtan anci cia a sele selecc ccio iona narr el lodo lodo de perforación tomando en cuenta las Propiedades isicoquímicas del fluido encontrado en el yacimiento ya que de ello depende gran parte del é#ito en la completacion. -ese*a de los lodos de perforación. Los primeros pozos perforados perforados por el método de rotación solo se usaban agua como fluido que al mezclarse con los sólidos de formación formaban el lodo. +i un pozo era
demasiado espeso o pesado se le agregaba agua para adelgazarlo, y si la viscosidad era insuficiente se agregaba otro lodo de reserva para espesarlo. Cualquier problema en el lodo durante la perforación era solucionado agregando agua o lodo de reserva. (n /0 1233($ 4 P5LL2-& sugirieron que en pozos de gas debe llenarse el mismo cuando se saca la tubería a superficie para evitar un posible reventón. &efinieron el término lodo nativo como la mezcla de agua con arcilla la cual permanece en suspensión por un tiempo considerable. Las arcillas ms usadas fueron de naturaleza 36785, despreciando a las arenas y arcillas duras, recomendando un 90" en peso de arcilla en agua. (n /: L(;<+ 4 7C= 76--24 definieron al lodo nativo como% >6na mezcla de agua con alg?n material arcilloso que pueda permanecer en suspensión por tiempo considerable que tenga una densidad de .0! a . gcc y que adems debe ser delgado como el agua para evitar efectos negativos en algunas formaciones. &ecían que un buen lodo debía ser capaz de sellar arenas de formación, adems de evitar su lavado y contrarrestar las presiones del gas@ (n /9 +A-56& fue encargado de encontrar un medio para aumentar la densidad para prevenir el descontrol de pozos de gas. 2sí surgió el o#ido de )ierro para preparar lec)adas rpidas y bombeable de ! a B lbgal . (n /99 e#perimento con 82-
fluido dentro de los valores deseables y preestablecidos para evitar los problemas de inestabilidad del )oyo. +in embargo, es necesario recordar que las propiedades de un fluido no son valores fijos, sino que pueden ser ajustados durante el proceso de la perforación. (n consecuencia, es responsabilidad del especialista tomar muestra del lodo a la entrada y salida del pozo para comparar valores y proceder a efectuar los ajustes necesarios. (l luido de Perforacion es un fluido de características químicas y físicas apropiadas, que puede ser aire o gas, agua, petróleo y combinaciones de agua y aceite con diferente contenido de sólidos. $o debe ser tó#ico, corrosivo ni inflamable, pero sí inerte a las contaminaciones de sales solubles o minerales y adems, estable a altas temperaturas. &ebe mantener sus propiedades seg?n las e#igencias de las operaciones y debe ser inmune al desarrollo de bacterias. (l objetivo principal que se desea lograr con un fluido de perforación, es garantizar la seguridad y rapidez del proceso de perforación, mediante su tratamiento a medida que se profundizan las formaciones de altas presiones, la circulación de dic)o fluido se inicia al comenzar la perforación y sólo debe interrumpirse al agregar cada tubo, o durante el tiempo que dure el viaje que se genere por el cambio de la mec)a. (n la siguiente grfica se puede visualizar el recorrido o ciclo del fluido durante la perforación de un pozo. % &efinicion de lodos% >7ezcla )eterogénea de una fase continua Dagua o aceiteE con la fase que son los aditivos que se agregan y que pueden estar disueltos o dispersos en el medio continuo con la finalidad de darle al lodo propiedades adecuadas para que pueda cumplir funciones especificas en la perforación de pozos petroleros@ +on varias las funciones, y para saber si un lodo est cumpliendo sus funciones, de este se miden sus propiedades que tienen que estar dentro de un rango de trabajo. Las propiedades físico= químicas que debe tener un lodo son medidas a través de una serie de instrumentos y métodos los cuales fueron dise*ados paralelamente con el desarrollo de los fluidos y problemas presentados en los mismos en la perforación de pozos. Composición de los fluidos La composición del fluido depender de las e#igencias de cada operación de perforación en particular. La perforación debe )acerse 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 )ace cada vez ms profunda en busca de petróleo. (n su gran mayoría los lodos de perforación son de base acuosa, donde la fase continua es el agua. +in embargo, en términos generales, los lodos de perforación se componen de dos fases% ase líquida, la cual puede ser agua Ddulce o saladaE o aceiteH o ase sólida, est puede estar compuesta por sólidos inertes Ddeseables o indeseablesE o por sólidos reactivos unciones especificas o basicas% +on aquellas que si o si debe cumplir el fluido para ser considerado el un lodo. . +acar los -ecortes de formación a superficie. 9. Controlar las Presiones de formación. G. $o da*ar las zonas productoras. F. (stabilizar las paredes de las formaciones. !. $o da*ar el medio ambiente. :. +acar
película impermeable sobre las paredes de la formación. B. Lubricar y enfriar la sarta de perforación. /. 7antener en suspensión los sólidos. 0. $o causar corrosión a la )erramienta. . Aransmitir energía al fondo del pozo 1aremos un anlisis de las distintas funciones. . +acar los -ecortes de formación a superficie, al perforar un determinado pozo se generan recortes de formación en tama*os y cantidad seg?n sea el trepano y la velocidad de penetración. La remoción del recorte debe ser continua para dejar al trepano el espacio libre para que cumpla su función de cavar o )acer un )ueco nuevo a cada instante. (l lodo junto con el caudal de bombeo debe ser capaz de acarrear estos recortes a superficie dejando limpio el fondo del pozo. La capacidad de limpieza del pozo es función del caudal de bombeo como de la densidad del lodo y su viscosidad. 9. Controlar las Presiones de formación. Aoda formación tiene una determinada presión en sus poros denominada presión de poro o presión de formación, esta presión puede ser normal si su gradiente es de 0.FGG a 0.F:! psi ft Dagua pura J agua salada de .0I g cc EH todo valor por encima se llama presión anormal y todo valor por debajo se llama presión sub= normal. +i se conoce la presión y la profundidad de una formación se puede saber la densidad mínima que debe tener el lodo para controlar esa presión. La densidad mínima de trabajo debe estar por encima debido a que se toma como presión )idrosttica ms un factor de seguridad de G00psi, elevando la densidad del lodo necesario para controlar la presión de formación. (sta presión de G00psi es un factor de seguridad que puede cubrir la disminución de presión causado cuando se est sacando la )erramienta del pozoH ya que casi siempre causa un efecto de pistón. Para incrementar la densidad la industria cuanta con una serie de productos químicos, entre los ms usados tenemos% 82-
al perforar formaciones llamadas 36785+, estas al entrar en contacto con al agua del lodo toman gran cantidad de la misma aumentando varias veces su volumen, provocando lo que se conoce como cierre de agujero que causa los conocidos arrastres y resistencias de la )erramienta en movimiento. !. $o da*ar el medio ambiente, debido a las tendencias actuales de protección al medio ambiente, los lodos se estn dise*ando de tal manera que en su composición intervengan productos que no causen o sea mínimo el da*o causado al medio ambiente, se trata de productos 8<5&(3-2&28L(+.. :. +acar
proceso de o#ido=reducción que ocurre sobre la superficie metlica por acción del fluido. Propiedades de los fluidos de perforación. &e acuerdo con el
espacio anular, cuando el flujo es laminar. Por esta razón, generalmente no se toma en consideración para el anlisis riguroso de la ti#otropía del fluido. (s recomendable evitar las altas viscosidades y perforar con la viscosidad embudo ms baja posible, siempre y cuando, se tengan valores aceptables de fuerzas de gelatinización y un control sobre el filtrado. 6n fluido contaminado e#)ibe alta viscosidad embudo. • 'iscosidad aparente D'2E% (s la viscosidad que un fluido parece tener en un instrumento dado y a una tasa definida de corte (st indicada el viscosímetro de lodo a G00 -P7 DTG00E o la mitad de la indicación del viscosímetro a :00 -P7 DT:00E. Cabe indicar que ambos valores de viscosidad aparente concuerdan con la formula. • 'iscosidad plstica D'PE% +e describe como la parte de la resistencia al flujo que es causada por la fricción mecnica, es afectada por% la concentración de sólidos, el tama*o y la forma de los sólidos, la viscosidad de la fase fluida, la presencia de algunos polímeros de cadenas largas DP5L4=PL6+, )idro#ietilcelulosa D1(CE, P5L4P2C, Carbo#imetilcelulosa DC7CE y por las relaciones de aceite=agua D22E o sintético = agua D+2E en los fluidos de emulsión inversa. Los cambios de la viscosidad plstica pueden producir considerables cambios en la presión de bombeo. • Punto cedente DPcE% (s una medida de las fuerzas electroquímicas o de atracción en un fluido. (s la parte de la resistencia al flujo que se puede controlar con un tratamiento químico apropiado. Aambién disminuye a medida que las fuerzas de atracción son reducidas mediante el tratamiento químico. (l punto cedente est relacionado con la capacidad de limpieza del fluido en condiciones dinmicas, y 3eneralmente, el punto cedente alto es causado por los contaminantes solubles como el calcio, carbonatos, etc., y por los sólidos arcillosos de formación. 2ltos valores del punto cedente causan la floculación del lodo, que debe controlarse con dispersantes. (l punto cedente, bajo condiciones de flujo depende de% a= Las propiedades de la superficie de los sólidos del lodo. b= La concentración de los sólidos en el volumen de lodo. c= La concentración y tipos de iones en la fase líquida del lodo. 6n fluido floculado e#)ibe altos valores de punto cedente. • (sfuerzos de gel% (sta resistencia o fuerza de gel es una medida de la atracción física y electroquímica bajo condiciones estticas. (st relacionada con la capacidad de suspensión del fluido y se controla, en la misma forma, como se controla el punto cedente, puesto que la origina el mismo tipo de sólido DreactivoE Las mediciones comunes de esta propiedad se toman a los diez segundos y a los diez minutos, pero pueden ser medidas para cualquier espacio de tiempo deseado 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. • p1% (s una medida para e#presar la alcalinidad o cido de un lodo de perforación. +i el p1 U I el lodo es alcalino y si el p1 U B el lodo es cido. (l p1 debe ser alcalino para evitar la corrosión. • iltrado% (l filtrado indica la cantidad relativa de líquido que se filtra a través del revoque )acia las formaciones permeables, cuando el fluido es sometido a una presión diferencial. (sta característica es afectada por los siguientes factores%
=Presió =&ispersión =Aemperaturan =Aiempo . (#isten dos tipos de pérdida de filtrado en el )ueco. ¬ (sttica% +e presenta cuando el fluido esta en reposo, la perdida de filtrado decrece continuamente y genera un revoque grueso a medida que pasa el tiempo, influye en la generación de pegas diferenciales. (ste tipo de perdida se eval?a con pruebas 2P< y 1A1P principalmente y con algunas pruebas especiales como la del PPA, retornos de permeabilidad, y sand pacM. ¬ &inmica% (sta pérdida sucede cuando el lodo esta en circulación o se est perforando, causando que el revoque sea continuamentee erosionado. (ste alcanza una etapa de equilibrio cuando la deposición sobre el revoque es igual a la erosión. (n ese punto se obtiene un revoque con espesor y pérdida de filtración constante. 3eneralmente el revoque dinmico es ms delgado. (ste tipo de perdida se eval?a con pruebas 1A1P -olado. iltrado 2P<. +e realiza para fluidos base agua unicamente $os ayuda a mirar el grosor de la torta, la dureza, la resistencia y la lubricidad de esta a condiciones de superficie. iltrado 1A1P. +e realiza para fluidos base agua y base aceite $os ayuda a mirar el grosor de la torta, la dureza, la resistencia y la lubricidad de esta y la perdida a condiciones de pozo mas reales en condiciones estaticas. iltrado 1A1P &inamico. +e realiza para fluidos base agua y base aceite, (l filtrado es el doble del volumen recogido, ya que su diametro es de G.!! $os ayuda a mirar el grosor de la torta, la dureza, la resistencia y la lubricidad de esta y la perdida a condiciones de pozo mas reales y a condiciones dinamicas DcirculacionE. " 2rena% La arena es un sólido no reactivo indeseable de baja gravedad específica. (l porcentaje de arena durante la perforación de un pozo debe mantenerse en el mínimo posible para evitar da*os a los equipos de perforación. La arena es completamente abrasiva y causa da*o considerable a las camisas de las bombas de lodo. 6n lodo de perforación en buenas condiciones debe presentar un contenido en fracciones arenosas prcticamente nulo Dinferior al 9=G"E. +i para su fabricación se usan productos de calidad, debe estar e#ento de arena. +in embargo, a lo largo de la perforación y especialmente en acuíferos detríticos, es inevitable que a medida que avance la perforación, el lodo se va a ir cargando en arena, empeorando sus condiciones. +e )a comprobado que con contenidos de arena superiores al !", los lodos sufren un incremento VficticioV de la densidad, repercutiendo en la viscosidad y la ti#otropía. 2dems, el contenido en arena resulta especialmente nocivo para las bombas de inyección al desgastarlas prematuramente. Para combatir estos efectos se disponen desarenadores. La forma ms elemental consiste en dejar decantar en una balsa el lodo que retorna a la perforación, aspirndolo nuevamente en otra a la que )a llegado de la anterior por un rebosadero de superficie. Procedimientos ms rpidos y eficaces, y a la larga menos costos, son las cribas vibratorias y los desarenadores centrífugos DciclonesE. " +ólidos y líquidos% (l porcentaje de sólidos y líquidos se determina con una prueba de retorta. Los resultados obtenidos permiten conocer a través de un anlisis de sólidos, el porcentaje de sólidos de alta y baja gravedad especifica. (n los fluidos base agua, se pueden
conocer los porcentajes de bentonita, arcilla de formación y sólidos no reactivos de formación, pero en los fluidos base aceite, no es posible conocer este tipo de información, porque resulta imposible )acerles una prueba de 78A. Los sólidos es uno de los mayores problemas que presentan los fluidos de perforación cuando no son controlados. La acumulación de sólidos de perforación en el sistema causa la mayor parte de los gastos de mantenimiento del lodo. 6n programa adecuado de control de sólidos ayuda enormemente a mantener un fluido de perforación en óptimas condiciones , de manera que sea posible obtener velocidades de penetración adecuadas con un mínimo de deterioro para las bombas y dems equipos encargados de circular el lodo. 2lgunos efectos de un aumento de los sólidos de perforación son% =
incrementos de azul de metileno a un volumen determinado de fluido que )a sido diluido con agua destilada, agua o#igenada y cido sulf?rico y )ervido levemente. C5$CL6+<5$. Los fluidos juegan un papel importante en cualquier proceso. Para las reparaciones, terminaciones y perforación, la condición del fluido puede incrementar el rendimiento general del equipo y minimizar el da*o potencial a la formación. Los fluidos deben ser controlados de cerca para asegurar que cumplen con todas las especificaciones. (l control de los fluidos en las piletas o en los tanques puede indicar la presencia de problemas en el pozo. (l tiempo es dinero% esto es evidente cuando se observan las facturas de las actividades que fueron mal realizadas. Los costos del equipo se incrementan y otros servicios también se ven afectados. $o se espera que los jefes de equipo y los perforadores sean ingenieros de lodo, pero cambios en los manómetros de la consola de perforación pueden reflejar cambios en las propiedades de flujo o en las condiciones del pozo. (l fluido utilizado es como la sangre en el cuerpo )umano. Circula a través del sistema, y si acontece alg?n problema una simple prueba puede ayudar a evaluar el problema. Pruebas sobre los fluidos deben ser llevadas a cabo de manera regular por el ingeniero de lodo y el equipo de trabajo. Cualquier cambio debe ser reportado. inalmente, ya que muc)os fluidos de los campos de petróleo son peligrosos, la seguridad nunca est suficientemente recomendada. 8ibliografia. luidos 7anual de
