Hola a todos, comparto información que utilicé hace algunos años cuando estudiaba en la universidad. Espero lo disfruten y sea de su interés, muchas gracias.
FLUIDOS DE PERFORACIÓN
¿Qué es un fluido de perforación? El fluido de perforación-lodo- es una mezcla de agua, barro, material para darle peso a la mezcla y unos cuantos agentes químicos.
A veces se utiliza aceite en vez de agua o se le añade un poco de aceite al agua para darle ciertas propiedades deseables.
Bentonita: Se le añade al lodo para mantener los desperdicios en suspensión mientras van saliendo del hoyo (viscosidad).
Barita: Se utiliza para darle peso al lodo, hasta que iguale las presiones del hoyo (densidad).
FUNCIONES IMPORTANTES DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN
o Enfriar y lubricar la sarta de perforación y la barrena.
o Controlar las presiones de formación.
o Llevar los recortes a la superficie.
o Suspensión de los Recortes.
o Ayudar a la toma de registros geofísicos.
o Sustentación de la sarta de perforación.
o Trasmisión de Potencia Hidráulica a la barrena.
ENFRIAR Y LUBRICAR LA SARTA DE PERFORACIÓN Y LA BARRENA
CONTROL DE LAS PRESIONES DE LA FORMACIÓN
La densidad del fluido de perforación debe ser adecuada para contener cualquier presión de la formación y evitar el flujo de los fluidos de la formación hacia el pozo, además de dar un cierto margen de seguridad mientras se efectúa un viaje de tubería. Sin embargo la densidad no debe ser tan alta para crear excesivas presiones diferenciales, las cuales disminuirían la velocidad de penetración y podría causar una pérdida de circulación, así como una posible pegada de tubería.
TRANSPORTE Y ACARREO DE LOS RECORTES A LA SUPERFICIE
El fluido de perforación deberá proporcionar un flujo adecuado para crear una turbulencia, a través de la barrena que levante y acarreé instantáneamente el recorte perforado; esto se realiza mediante el diseño de un programa hidráulico adecuado. De otra manera, la velocidad de penetración será reducida, debido al remolimiento de los recortes por la barrena.
SUSPENSIÓN DE RECORTES
Se efectúa principalmente cuando la circulación del fluido es detenido por un tiempo determinando durante un viaje de tubería o por cualquier otra cosa, los recortes que no han sido removidos deberán de quedar suspendidos ya que si no sucede así caerán al fondo. La velocidad de asentamiento de una partícula a través del fluido de perforación depende de la densidad de la partícula, así como de la densidad, la viscosidad y la gelatinosidad o tixotropía del fluido.
AYUDA A TOMAR REGISTROS DE PERFORACIÓN
El lodo debe suministrar un medio apropiado para evaluar las formaciones a través de los registros eléctricos, para tomar estos registros se requiere que el fluido de perforación sea un medio conductor eléctrico que permita obtener las propiedades eléctricas de los diferentes fluidos de la formación.
SUSTENTACIÓN DE LA SARTA DE PERFORACIÓN Y DE REVESTIMIENTO
Esto se realiza por medio de un empuje ascendente que obra en la tubería al estar sumergida en el fluido de perforación, este empuje dependerá de la profundidad a la que se encuentre la tubería y a la densidad del fluido sustentable.
TRANSMISIÓN DE POTENCIA HIDRÁULICA A LA BARRENA
El fluido de perforación es el medio a través del cual se trasmite la potencia hidráulica a la barrena.
Un fluido cuya viscosidad en la barrena se aproxima a la del agua, disminuirá las pérdidas de presión por fricción y aumentará la potencia hidráulica disponible a la barrena. Esto se debe a que mientras más baja viscosidad tenga un fluido, menos pérdida por fricción en las paredes del pozo tendrá, ya que le será más fácil el movimiento y por lo tanto aumentará el rendimiento de la potencia hidráulica disponible.
Fase continúa de los fluidos
Un fluido de perforación es fundamentalmente líquido
El líquido en el cual todos los aditivos químicos están suspendidos se conoce como fase “Continua”.
TIPOS DE FLUIDOS DE CONTROL
o Base Agua
o Base Aceite
o Aire
BASE AGUA
La fase continúa de un lodo base agua, es el agua.
Algunos aditivos químicos son sólidos que se disuelven o dispersan en la fase continua y forman una mezcla homogénea que forman el fluido de perforación.
Lodos iniciales:
Se usan en la perforación del agujero del tubo conductor. Usualmente consisten en una mezcla viscosa de bentonita o atapulgita, que proveen al lodo de una buena capacidad de acarreo para limpiar los agujeros de gran diámetro. Los lodos iniciales se desechan después de haber perforado el agujero del tubo conductor, debido a que no se tiene instalado el equipo de recuperación del fluido.
Lodos Bentoníticos:
Son lodos tratados con bentonita, fluidos de perforación simples que se pueden utilizar en la perforación de pozos someros y en áreas no problemáticas. La bentonita mejora la capacidad de acarreo y previene los problemas que se presentarían perforando con agua solamente.
Lodos tratados con fosfato:
Los fosfatos son productos inorgánicos usados para reducir la viscosidad de los lodos bentoníticos que han sido contaminados con sólidos de la formación o cemento. Los fosfatos no controlan el filtrado y son inestables a temperaturas mayores de 150 °F, de cualquier manera los fosfatos son los dispersantes químicos más eficientes y sólo se necesita una pequeña cantidad para controlar las propiedades del flujo.
Lodos Gel-Químico:
Consiste de bentonita y pequeñas concentraciones de un adelgazante como lignosulfonato. Un lodo de este tipo es similar en su aplicación al tratado con fosfatos, pero puede ser utilizado a mayores profundidades.
Lodos tratados con Lignitos y Lignosulfonatos:
Se pueden usar para preparar lodos de densidad elevada y son estables a temperatura hasta 400 °F. El porqué de la combinación de estos dos ingredientes químicos, se debe a que los lignitos son efectivos para controlar el filtrado, mientras que los lignosulfonatos son adelgazantes más efectivos.
Lodos Cálcicos:
Son aplicables en la perforación de capas de poco espesor de anhidrita y también en aquellas zonas donde las lutitas deleznables y los flujos de agua salada son comunes. Estos lodos difieren de los otros lodos base agua, en que las arcillas sódicas se convierten en arcillas cálcicas a través de la adición de cal y yeso.
Lodos de Polímetros de bajo contenido de solidos no dispersos:
El objetivo de este tipo de lodos es que en lugar de dispersar los sólidos en el lodo, los recubre y los flocula para facilitar su desplazamiento y así mejorar la estabilidad y las características del fluido de perforación. Este tipo de lodos se ha elaborado usando varios polímeros con o sin bentonita y evitando el uso de dispersante. Un buen lodo de este tipo permitirá obtener altas velocidades de perforación gracias a sus propiedades tixotrópicas y filtrantes.
Los salados:
Para su estudio se pueden dividir en: Lodos de baja salinidad (1 % de NaCl o < 100,000 ppm), exhiben altas velocidades de filtración y enjarres gruesos, para su control se utilizan reactivos inorgánicos.
Lodos salados saturados:
Se utilizan para perforar domos salinos, donde existen problemas de agrandamiento del agujero con otros lodos.
Lodos salados con aplicación especial:
Algunos se elaboran a partir de polímeros, los cuales aumentará la viscosidad del agua salada. Su aplicación principal es en operaciones de reparación de pozos o en la perforación costa fuera y en áreas de lutitas donde no se necesitan lodos de alta densidad.
BASE ACEITE
(Menos de 5 % de agua), son usados principalmente para evitar las contaminaciones de agua de las formaciones productoras y para muestreo de la formación en estado nativo, se elaboran comúnmente con crudo previamente desgasificado.
Emulsión inversa:
Las emulsiones de agua en aceite, contienen al agua como “fase dispersa” y el aceite como fase continúa. Las emulsiones inversas tienen las características de los lodos base aceite, ya que el aceite es la fase continua y el filtrado es únicamente aceite. Estos fluidos son estables a altas temperaturas, son inertes a la contaminación química y pueden ser densificados después de ser ajustada la relación aceite-agua. Su uso requiere medidas de seguridad para protección del medio ambiente.
NEUMÁTICOS
Existen fluidos que se emplean para perforar zonas o contactos litológicos que por su naturaleza requieren de condiciones operativas especiales como son los fluidos basados en aire, gas o espuma conocidos como fluidos neumáticos.
Aire seco:
Es el medio ideal para obtener altos valores de velocidad de penetración. Su aplicación queda restringido por agujeros inestables, formaciones productoras de agua y factores económicos. Aunque la perforación con aire puede continuar en la presencia de flujo de gas, la posibilidad de explosiones en el agujero, debidas a una mezcla de gas-metano, es siempre una amenaza.
Niebla:
La perforación con niebla es la perforación de aire seco con pequeñas cantidades de agua y surfactantes espumosos inyectados a altas velocidades en una corriente de aire. La niebla se puede usar para perforar áreas donde se encuentren pequeñas cantidades de agua de formación, la capacidad de acarreo de la niebla depende únicamente de la velocidad anular. El peligro de una explosión subterránea es también un obstáculo para la perforación con niebla.
Espuma:
Se elaboran inyectando agua y surfactantes espumosos, en una corriente de aire, creando una espuma viscosa. La capacidad de acarreo de estos fluidos depende en mayor grado de la viscosidad del fluido que de la velocidad anular, las espumas se usan cuando se tienen flujos débiles de las formaciones atravesadas, en comparación con el aire, la espuma ejerce una presión mayor, que actúa sobre los fluidos de las formaciones.
Lodos Aireados:
Se elaboran inyectando aire y una mezcla gelatinosa. Estos fluidos son usados para perforar formaciones de baja presión, donde el equipo superficial y de profundidad impide el uso de aire o espuma, y en ocasiones en zonas de pérdida de circulación.
¿Cómo se mide la viscosidad de un fluido?
La medida rutinaria de la viscosidad en el campo cae en dos diferentes categorías:
Una cualitativa
Con el propósito de detectar una variación apreciable en las propiedades de flujo. Esta medida de viscosidad se denomina viscosidad de embudo; se efectúa frecuentemente para detectar cualquier variación de dicha propiedad.
La otra es cuantitativa
Para la determinación de las propiedades de flujo con el propósito de diagnosticar y aplicar un tratamiento correctivo. La medida de esta viscosidad se obtiene por medio del viscosímetro, el cual da el valor de la viscosidad plástica, el valor del punto de cadencia y el esfuerzo gel.
Equipos para medir la viscosidad:
Embudo Marsh
Esta medición se efectúa comparando el tiempo de escurrimiento del lodo con el de agua. El único beneficio que se obtiene al usar este método de medición es detectar los cambios en las propiedades del lodo, que pueden ser indicativas de los posibles problemas del pozo. La viscosidad obtenida con el embudo, depende de las propiedades de flujo de ese lodo y no lo a la inversa.
Viscosímetros rotacionales
En el campo las propiedades del flujo (viscosidad plástica, valor de cadencia, esfuerzo gel) de un lodo de perforación, se mide usando viscosímetro de velocidad variable; el de uso común es el viscosímetro Fann.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN, SI ESTE POST ES BIEN RECIBIDO COMPARTIRE OTROS. TENGO BASTENTE INFORMACIÓN DE ESTOS TEMAS. BUEN DÍA!
FLUIDOS DE PERFORACIÓN
¿Qué es un fluido de perforación? El fluido de perforación-lodo- es una mezcla de agua, barro, material para darle peso a la mezcla y unos cuantos agentes químicos.
A veces se utiliza aceite en vez de agua o se le añade un poco de aceite al agua para darle ciertas propiedades deseables.
Bentonita: Se le añade al lodo para mantener los desperdicios en suspensión mientras van saliendo del hoyo (viscosidad).
Barita: Se utiliza para darle peso al lodo, hasta que iguale las presiones del hoyo (densidad).
FUNCIONES IMPORTANTES DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN
o Enfriar y lubricar la sarta de perforación y la barrena.
o Controlar las presiones de formación.
o Llevar los recortes a la superficie.
o Suspensión de los Recortes.
o Ayudar a la toma de registros geofísicos.
o Sustentación de la sarta de perforación.
o Trasmisión de Potencia Hidráulica a la barrena.
ENFRIAR Y LUBRICAR LA SARTA DE PERFORACIÓN Y LA BARRENA
Durante la perforación se produce considerable calor debido al contacto de la barrena con la formación, el calor producido se trasmite al fluido de perforación, el cual, por circulación es llevado a la superficie donde se disipa dicho calor.
El fluido de perforación también lubrica la barrena y reduce la fricción de la formación con la barrena y con la sarta de perforación. La mayoría de los fluidos de perforación contienen diferentes aditivos que ayudan a reducir la fricción al enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforación.
El fluido de perforación también lubrica la barrena y reduce la fricción de la formación con la barrena y con la sarta de perforación. La mayoría de los fluidos de perforación contienen diferentes aditivos que ayudan a reducir la fricción al enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforación.
CONTROL DE LAS PRESIONES DE LA FORMACIÓN
La densidad del fluido de perforación debe ser adecuada para contener cualquier presión de la formación y evitar el flujo de los fluidos de la formación hacia el pozo, además de dar un cierto margen de seguridad mientras se efectúa un viaje de tubería. Sin embargo la densidad no debe ser tan alta para crear excesivas presiones diferenciales, las cuales disminuirían la velocidad de penetración y podría causar una pérdida de circulación, así como una posible pegada de tubería.
TRANSPORTE Y ACARREO DE LOS RECORTES A LA SUPERFICIE
El fluido de perforación deberá proporcionar un flujo adecuado para crear una turbulencia, a través de la barrena que levante y acarreé instantáneamente el recorte perforado; esto se realiza mediante el diseño de un programa hidráulico adecuado. De otra manera, la velocidad de penetración será reducida, debido al remolimiento de los recortes por la barrena.
SUSPENSIÓN DE RECORTES
Se efectúa principalmente cuando la circulación del fluido es detenido por un tiempo determinando durante un viaje de tubería o por cualquier otra cosa, los recortes que no han sido removidos deberán de quedar suspendidos ya que si no sucede así caerán al fondo. La velocidad de asentamiento de una partícula a través del fluido de perforación depende de la densidad de la partícula, así como de la densidad, la viscosidad y la gelatinosidad o tixotropía del fluido.
AYUDA A TOMAR REGISTROS DE PERFORACIÓN
El lodo debe suministrar un medio apropiado para evaluar las formaciones a través de los registros eléctricos, para tomar estos registros se requiere que el fluido de perforación sea un medio conductor eléctrico que permita obtener las propiedades eléctricas de los diferentes fluidos de la formación.
SUSTENTACIÓN DE LA SARTA DE PERFORACIÓN Y DE REVESTIMIENTO
Esto se realiza por medio de un empuje ascendente que obra en la tubería al estar sumergida en el fluido de perforación, este empuje dependerá de la profundidad a la que se encuentre la tubería y a la densidad del fluido sustentable.
TRANSMISIÓN DE POTENCIA HIDRÁULICA A LA BARRENA
El fluido de perforación es el medio a través del cual se trasmite la potencia hidráulica a la barrena.
Un fluido cuya viscosidad en la barrena se aproxima a la del agua, disminuirá las pérdidas de presión por fricción y aumentará la potencia hidráulica disponible a la barrena. Esto se debe a que mientras más baja viscosidad tenga un fluido, menos pérdida por fricción en las paredes del pozo tendrá, ya que le será más fácil el movimiento y por lo tanto aumentará el rendimiento de la potencia hidráulica disponible.
Fase continúa de los fluidos
Un fluido de perforación es fundamentalmente líquido
El líquido en el cual todos los aditivos químicos están suspendidos se conoce como fase “Continua”.
TIPOS DE FLUIDOS DE CONTROL
o Base Agua
o Base Aceite
o Aire
BASE AGUA
La fase continúa de un lodo base agua, es el agua.
Algunos aditivos químicos son sólidos que se disuelven o dispersan en la fase continua y forman una mezcla homogénea que forman el fluido de perforación.
Lodos iniciales:
Se usan en la perforación del agujero del tubo conductor. Usualmente consisten en una mezcla viscosa de bentonita o atapulgita, que proveen al lodo de una buena capacidad de acarreo para limpiar los agujeros de gran diámetro. Los lodos iniciales se desechan después de haber perforado el agujero del tubo conductor, debido a que no se tiene instalado el equipo de recuperación del fluido.
Lodos Bentoníticos:
Son lodos tratados con bentonita, fluidos de perforación simples que se pueden utilizar en la perforación de pozos someros y en áreas no problemáticas. La bentonita mejora la capacidad de acarreo y previene los problemas que se presentarían perforando con agua solamente.
Lodos tratados con fosfato:
Los fosfatos son productos inorgánicos usados para reducir la viscosidad de los lodos bentoníticos que han sido contaminados con sólidos de la formación o cemento. Los fosfatos no controlan el filtrado y son inestables a temperaturas mayores de 150 °F, de cualquier manera los fosfatos son los dispersantes químicos más eficientes y sólo se necesita una pequeña cantidad para controlar las propiedades del flujo.
Lodos Gel-Químico:
Consiste de bentonita y pequeñas concentraciones de un adelgazante como lignosulfonato. Un lodo de este tipo es similar en su aplicación al tratado con fosfatos, pero puede ser utilizado a mayores profundidades.
Lodos tratados con Lignitos y Lignosulfonatos:
Se pueden usar para preparar lodos de densidad elevada y son estables a temperatura hasta 400 °F. El porqué de la combinación de estos dos ingredientes químicos, se debe a que los lignitos son efectivos para controlar el filtrado, mientras que los lignosulfonatos son adelgazantes más efectivos.
Lodos Cálcicos:
Son aplicables en la perforación de capas de poco espesor de anhidrita y también en aquellas zonas donde las lutitas deleznables y los flujos de agua salada son comunes. Estos lodos difieren de los otros lodos base agua, en que las arcillas sódicas se convierten en arcillas cálcicas a través de la adición de cal y yeso.
Lodos de Polímetros de bajo contenido de solidos no dispersos:
El objetivo de este tipo de lodos es que en lugar de dispersar los sólidos en el lodo, los recubre y los flocula para facilitar su desplazamiento y así mejorar la estabilidad y las características del fluido de perforación. Este tipo de lodos se ha elaborado usando varios polímeros con o sin bentonita y evitando el uso de dispersante. Un buen lodo de este tipo permitirá obtener altas velocidades de perforación gracias a sus propiedades tixotrópicas y filtrantes.
Los salados:
Para su estudio se pueden dividir en: Lodos de baja salinidad (1 % de NaCl o < 100,000 ppm), exhiben altas velocidades de filtración y enjarres gruesos, para su control se utilizan reactivos inorgánicos.
Lodos salados saturados:
Se utilizan para perforar domos salinos, donde existen problemas de agrandamiento del agujero con otros lodos.
Lodos salados con aplicación especial:
Algunos se elaboran a partir de polímeros, los cuales aumentará la viscosidad del agua salada. Su aplicación principal es en operaciones de reparación de pozos o en la perforación costa fuera y en áreas de lutitas donde no se necesitan lodos de alta densidad.
BASE ACEITE
(Menos de 5 % de agua), son usados principalmente para evitar las contaminaciones de agua de las formaciones productoras y para muestreo de la formación en estado nativo, se elaboran comúnmente con crudo previamente desgasificado.
Emulsión inversa:
Las emulsiones de agua en aceite, contienen al agua como “fase dispersa” y el aceite como fase continúa. Las emulsiones inversas tienen las características de los lodos base aceite, ya que el aceite es la fase continua y el filtrado es únicamente aceite. Estos fluidos son estables a altas temperaturas, son inertes a la contaminación química y pueden ser densificados después de ser ajustada la relación aceite-agua. Su uso requiere medidas de seguridad para protección del medio ambiente.
NEUMÁTICOS
Existen fluidos que se emplean para perforar zonas o contactos litológicos que por su naturaleza requieren de condiciones operativas especiales como son los fluidos basados en aire, gas o espuma conocidos como fluidos neumáticos.
Aire seco:
Es el medio ideal para obtener altos valores de velocidad de penetración. Su aplicación queda restringido por agujeros inestables, formaciones productoras de agua y factores económicos. Aunque la perforación con aire puede continuar en la presencia de flujo de gas, la posibilidad de explosiones en el agujero, debidas a una mezcla de gas-metano, es siempre una amenaza.
Niebla:
La perforación con niebla es la perforación de aire seco con pequeñas cantidades de agua y surfactantes espumosos inyectados a altas velocidades en una corriente de aire. La niebla se puede usar para perforar áreas donde se encuentren pequeñas cantidades de agua de formación, la capacidad de acarreo de la niebla depende únicamente de la velocidad anular. El peligro de una explosión subterránea es también un obstáculo para la perforación con niebla.
Espuma:
Se elaboran inyectando agua y surfactantes espumosos, en una corriente de aire, creando una espuma viscosa. La capacidad de acarreo de estos fluidos depende en mayor grado de la viscosidad del fluido que de la velocidad anular, las espumas se usan cuando se tienen flujos débiles de las formaciones atravesadas, en comparación con el aire, la espuma ejerce una presión mayor, que actúa sobre los fluidos de las formaciones.
Lodos Aireados:
Se elaboran inyectando aire y una mezcla gelatinosa. Estos fluidos son usados para perforar formaciones de baja presión, donde el equipo superficial y de profundidad impide el uso de aire o espuma, y en ocasiones en zonas de pérdida de circulación.
¿Cómo se mide la viscosidad de un fluido?
La medida rutinaria de la viscosidad en el campo cae en dos diferentes categorías:
Una cualitativa
Con el propósito de detectar una variación apreciable en las propiedades de flujo. Esta medida de viscosidad se denomina viscosidad de embudo; se efectúa frecuentemente para detectar cualquier variación de dicha propiedad.
La otra es cuantitativa
Para la determinación de las propiedades de flujo con el propósito de diagnosticar y aplicar un tratamiento correctivo. La medida de esta viscosidad se obtiene por medio del viscosímetro, el cual da el valor de la viscosidad plástica, el valor del punto de cadencia y el esfuerzo gel.
Equipos para medir la viscosidad:
Embudo Marsh
Esta medición se efectúa comparando el tiempo de escurrimiento del lodo con el de agua. El único beneficio que se obtiene al usar este método de medición es detectar los cambios en las propiedades del lodo, que pueden ser indicativas de los posibles problemas del pozo. La viscosidad obtenida con el embudo, depende de las propiedades de flujo de ese lodo y no lo a la inversa.
Viscosímetros rotacionales
En el campo las propiedades del flujo (viscosidad plástica, valor de cadencia, esfuerzo gel) de un lodo de perforación, se mide usando viscosímetro de velocidad variable; el de uso común es el viscosímetro Fann.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN, SI ESTE POST ES BIEN RECIBIDO COMPARTIRE OTROS. TENGO BASTENTE INFORMACIÓN DE ESTOS TEMAS. BUEN DÍA!