TALLER QUIMICA DE LODOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN Y COMPLETAMIENTO
STIVEN RENÉ COLLAZOS PERDOMO 20122112885
UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA DE PETROLEOS Neiva, Huila 15 Septiembre, 2014
CON LA INFORMACION ANEXA, REALICE LA DESCRIPCION DE CADA UNO DE LOS TIPOS DE FLUIDOS Y CARACTERICE PARA CADA UNO DE ELLOS FASE CONTINUA Y FASE DISPERSA. ADEMAS RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS JUSTIFICANDO DE MANERA DETALLADA SUS RESPUESTAS
Caracterización e identificación fase continua y fase dispersa:
*Lodos Base petróleo: Estos fluidos se preparan sin agua, pero con un emulsificante débil que tiene la habilidad de absorber el agua de la formación y emulsionarla de una manera efectiva en el fluido. No utilizan emulsificantes o surfactantes fuertes porque éstos disminuyen la permeabilidad de la formación por bloqueo por emulsión y alteran su humectabilidad. Los fluidos 100% aceite pueden tolerar hasta un 15% v/v de agua de formación, pero si este porcentaje varía más o menos entre 5 y 10% v/v, dependiendo del tipo de lutita que se perfora, el sistema deberá desplazarse, diluirse o convertirse a una emulsión inversa de actividad controlada *Lodos base aceite: Son usados para una variedad de aplicaciones donde son requeridas estabilidad del fluido e inhibición tal como en zonas de altas temperaturas, pozos profundos y principalmente en pozos donde la inestabilidad de las formaciones perforadas presentan grandes problemas Estos lodos son dependientes de la temperatura Lodos base aceite (true oil): En estos sistemas no hay incorporación de agua al sistema pero son tratados para emulsificar el agua que aportan las formaciones perforadas. Normalmente son usados para trabajos de perforación en la zona productora y para operaciones de corazonamiento. Características: Estabilidad e inhibición de las lutitas Estabilidad térmica Resistencia a la contaminación química Menor tendencia al atascamiento de tubería Limpieza del hoyo Perforación con menor densidad de fluido Limpieza del taladro Re-utilización
Componentes (Fases) Aceites Base Los fluidos CARBO-CORE pueden prepararse con crudo nativo, diesel No. 1 o No. 2, aceite mineral o una combinación de aceites para cumplir con los requerimientos específicos. Si se emplea un crudo nativo, éste debe encontrarse libre de rompedores de emulsiones e inhibidores de corrosión de aminas formadoras de películas, pues éstos pueden alterar las características de humectabilidad. El crudo nativo también debe tener puntos de anilina e inflamación por encima del mínimo deseado. El crudo nativo de alta viscosidad se puede mezclar con el aceite mineral o diesel para obtener el intervalo de viscosidad deseado. Se prefiere el diesel No. 1 o el aceite mineral, en lugar del diésel No. 2, pues este último puede contener aditivos que causan contaminación de la formación. Se recomienda realizar pruebas piloto antes de utilizar los diferentes aceites, debido a sus diferentes solubilidades y viscosidad. Fase acuosa Los sistemas CARBO-CORESM se preparan sin agua. Sin embargo, se puede agregar de un 2% a un 5% de agua durante el desplazamiento de un fluido de base agua. Si el contenido de agua es más de 5% a 10%, dependiendo del tipo de lutita y/o núcleos que se perforan, el sistema deberá desplazarse, diluirse o convertirse a un sistema CARBODRILL estándar de actividad controlada. *Fluidos de perforación base agua: Los fluidos base agua son aquellos cuya fase líquida o continua es agua. Estos sistemas son muy versátiles y se utilizan por lo general para perforar formaciones no reactivas, productoras o no productoras de hidrocarburos. Es una mezcla heterogénea de dos líquidos inmiscibles que requieren la adición de un agente emulsificante y suficiente agitación para mezclarse
Clasificación de los Fluidos base agua Los fluidos de perforación de base acuosa se clasifican en dispersos y no dispersos, de acuerdo al efecto que tienen sobre los sólidos perforados y sobre las arcillas agregadas. Fluidos dispersos Estos fluidos contienen adelgazantes químicos Fluidos no dispersos Al contrario de los fluidos dispersos, éstos no contienen adelgazantes químicos. En este caso, las arcillas agregadas o incorporadas encuentran su propia condición de equilibrio de una forma natural.
Fluidos inhibidos y no inhibidos Los fluidos dispersos y los no dispersos pueden estar o no inhibidos. El término no inhibido se refiere a la ausencia total de iones inhibidores de lutitas, como: potasio, calcio o sodio. En cambio un fluido tiene propiedades inhibitorias cuando contiene cationes o agentes encapsulantes en cantidades suficientes, por tal razón los fluidos inhibitorios de base acuosa reducen o inhiben la interacción entre el fluido y las arcillas de formación. Este tipo de fluido es utilizado para perforar formaciones reactivas o formaciones lutíticas sensibles al agua *Fluidos de perforación Neumáticos: Cuatro operaciones básicas se incluyen en esta categoría: 1. Perforación con aire seco, o inyección de aire ó gas en el pozo a ratas de flujo suficientes para remover los cortes perforados. 2. Sistemas de niebla; se inyecta un agente espumante a la corriente de aire para prevenir que el agua producida hidrate los cortes perforados. 3. espumas, sistemas de inyección que contienen agentes surfactantes, arcillas y polímeros para emulsificar el agua que aportan las formaciones perforadas y cargar los sólidos perforados hasta superficie. 4. lodos aireados, donde aire ó nitrógeno es inyectado al fluido para reducir su densidad y por consiguiente la presión hidrostática. Estos sistemas son generalmente provistos por la compañía que se encarga de hacer la inyección de aire y por su composición no son ofrecidos por las compañías de fluidos de perforación. Microburbuja: Es un fluido formulado con aditivos químicos que facilitan el encapsulamiento del aire o del gas de formación, generando aphrones estables y recirculables que actúan como material puenteante, facilitando la perforación de zonas con bajos gradientes de presión y altas permeabilidades Los aphrones, son microburbujas esféricas conformadas por un núcleo de aire o gas, rodeado por delgadas capas de agua y mantenidas por la tensión interfacial desarrollada por un surfactante. Estos se originan bajo condición de turbulencia y cavitación a nivel de la mecha, y en sitio donde exista alta concentración de gas disuelto en equilibrio. Fuente: Fluidos manual de ingeniería Baker Hughes INTEQ Manual de fluidos de perforación pdvsa Diapositivas guía curso Ing. Constanza Vargas
SOLUCIÓN TALLER
1. LA SODA CAUSTICA SE APLICA A UN LODO COMUNMENTE PARA: A.INCREMENTAR PH Y MINIMIZAR LA CORROSION La soda caustica es una sustancia química la cual actúa como un aditivo, que inhibe o reduce la corrosión aumentando el pH del lodo cuando se encuentra bajo, todo con el fin de que el lodo de perforación cumpla con las propiedades y características necesarias para lograr su fin. 2. AL HIDRATAR LA BENTONITA, ESTA AUMENTA SU VOLUMEN EN: B.10 VECES La bentonita funciona como un emulsionante ya que atrae moléculas de líquido provenientes de la fase continua y luego esta agua entra a formar parte de la fase discontinua. 3. LA EFICIENCIA DE LA BENTONITA COMO EMULSIFICANTE SE EXPLICA EN PARTE POR: A.LA HIDRATACION DE LA BENTONITA QUE PERMITE QUE EL AGUA PASE DE LA FASE COTINUA A AGUA RIGIDA Debido a que esta tiene la capacidad de absorción de agua ya que atrae moléculas provenientes de la fase continúa. 4. QUE ES UN SOLIDO ACTIVO C.SOLIDOS QUE SE HIDRATAN O QUE TIENEN NUMEROSAS CARGAS ELECTRICAS DE SUPERFICIE EXPUESTAS Los sólidos realizan un papel fundamental en la condición y funcionamiento de los lodos, ya que la calidad del lodo depende de la cantidad de sólidos. Entonces se realizan tratamientos químicos para que los lodos toleren los sólidos. 5. EL RENDIMIENTO API DE LAS ARCILLAS SE DEFINE COMO: A.NUMERO DE BARRILES DE LODO DE VISCOSIDAD PLASTICA DE 1 5 CPS QUE SE PUEDEN PRODUCIR POR LA ADICION DE UNA TONELADA DE BENTONITA SECA A AGUA DULCE El tamaño coloidal de las partículas de arcillas hace que sean activas en lodos base agua, por consiguiente también hay un efecto viscosificante entre ellas, de allí depende su rendimiento representado por la anterior relación. 6. LOS PRINCIPALES AGENTES DENSIFICANTES SON: B.BARITA, GALENA Y CARBONATO DE CALCIO
La barita posee un alto peso específico, lo que la hace más densa que muchos solidos de perforación, este es el agente densificante de mayor importancia, ya que tiene una gran ventaja al ser inerte y no abrasivo. La galena se utiliza en ocasiones para obtener densidades superiores a la de la barita, si se utiliza reduce el volumen total de solidos requeridos en lodos densos. El carbonato de calcio presenta grandes características como densificante, por ejemplo cuando está en lodo es un sólido inactivo, pero se disuelve en ácidos; el revoque formado por él se remueve bastante fácilmente de la superficie de las formaciones productivas. 7. EN RELACION CON LOS LODOS DE PERFORACION, LOS POLIMEROS SON: D.CIERTA CLASE DE COMPUESTOS QUIMICOS, QUE EN CANTIDADES RELATIVAMENTE PEQUEÑAS IMPARTE AUMENTOS SIGNIFICATIVOS DE VISCOSIDAD Y CONTROL DE PERDIDA DE FILTRADO Los polímeros son una gran cantidad de sustancias que se producen natural o sintéticamente. Estos son utilizados en lodos para cumplir funciones de viscosidad y control de perdida de filtrado en cantidades pequeñas. 8. LOS LODOS DE MENOR COSTO SON: D.LODOS LIGERAMENTE TRATADOS NO INHIBITORIOS Debido a que su proceso es muy simple, lleva con ellos aditivos comerciales que generalmente se limitan a viscosificantes, dispersantes como la soda caustica o la barita, algunas veces no se usan todos ellos, otras ninguno de ellos; para perforaciones de profundidades de 2 millas. 9. LA PRINCIPAL DIFERENCIA ENTRE UN LODO DE EMULSION DE PETROLEO Y UN LODO DE BASE PETROLEO ES C.EL LODO DE EMULSION DE PETROLEO ES UN LODO BASE DIRECTA Y EL LODO BASE PETROLEO ES UNA EMULSION INVERSA Debido a que el lodo de emulsión de petróleo es base directa, es decir, es un fluido de perforación a base de agua (fase continua) que contiene petróleo o hidrocarburo sintético dispersos como fase interna, mientras que el lodo base petróleo (aceite) es una emulsión inversa, ya que se encuentra agua (fase dispersa) emulsionada en el petróleo (fase continua), es decir el contenido mayoritario del lodo es petróleo. 10. CONSIDERANDO LOS LODOS DE AGUA SALADA, A MEDIDA QUE LA CONCENTRACION DE SAL AUMENTA: B.LA HIDRATACION DE LAS ARCILLAS DISMINUYE Y LA DISPERSION AUMENTA Debido a que al haber hidratación en las arcillas con agua de formación con un no muy alto contenido o concentración de sal, sucede un hinchamiento, pero al aumentar la concentración de sal estoy adhiriendo a las arcillas iones Na+ y Ca++, entre otros que me produce deshidratación y desorden en las mismas.
11. EL PROPOSITO DE AÑADIR CALCIO AL LODO ES D.CONVERTIR LAS ARCILLAS BASICAS EN ARCILLAS CALCICAS Esto se debe a la necesidad de impedir o evitar que las arcillas me produzcan daños, pegas en la perforación, ya que al añadir calcio, por ejemplo, a partir de bentonita sódica, me producirá un efecto aglutinante es decir pasara estas arcillas a un estado de suspensión sólido, fijándomelas, evitando el desorden de las mismas. 12. EL LIGNOSULFONATO DE CROMO SE USA EN LODOS PARA A.REDUCIR LA VISCOSIDAD Y RESISTENCIA DE GEL El lignosulfonato ferrocromo es un tipo popular de defloculante que contiene sales de hierro y cromo, reduce un poco la viscosidad y da mayor fijación, firmeza y estabilidad al gel. 13. PARA LOS LODOS NO-DISPERSOS C.EL FILTRADO ES BAJO Y EL ESPESOR DEL REVOQUE ES GRUESO Este sistema tiene como objetivo reducir la cantidad total de sólidos arcillosos, resultando en una rata de penetración alta; Para el control de pérdidas de filtrado en estos lodos se recomienda agregar a la mezcla, un polímero no iónico tal como el almidón o el XC que respeten el punto de cedencia logrado por la cal, de allí su bajo filtrado. (Para perforaciones de poca profundidad). 14. LOS LODOS BIOPOLIMEROS C.ES RESISTENTE A LA CONTAMINACION CON SAL, YESO O ANHIDRITA. Producido biológicamente es un viscosificante altamente efectivo, mayor reducción de viscosidad por corte, resistente a contaminación con sal, yeso y anhidrita, son propiedades que trae consigo este tipo de lodos con aditivos biopolímeros. 15. LOS LODOS DE ALMIDON SON D.LOS NO DISPERSOS CUYO AGENTE PRINCIPAL DE CONTROL DE FILTRADO ES EL ALMIDON PREGELATINIZADO Un aditivo para lodo de perforación utilizado para controlar la pérdida de fluido en lodos a base de agua que incluyen desde lodos a base de agua dulce a lodos de sal saturada y lodos de cal de alto pH, el aditivo utilizado es el almidón pregelatinizado. BIBLIOGRAFIA http://www.miliarium.com/proyectos/estudioshidrogeologicos/anejos/metodosperforacion/lodos_perfo racion.asp http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0798-40652008000300005&script=sci_arttext http://www.glossary.oilfield.slb.com/es/Disciplines/Drilling-Fluids.aspx http://www.glossary.oilfield.slb.com/es/Terms/ http://es.scribd.com/doc/52154252/Lodos-de-perforacion-especiales DIAPOSITIVAS FLUIDOS DE PERFORACIÓN
