presentación fluidos de perforación

FLUIDOS DE PERFORACIÓN

Juan Camilo CalderónDavid Mauricio Sierra

Qué es?

• El fluido de perforación es un líquido o gas que se bombea a través de la sarta de perforación hasta a la broca, sale regularmente por los jets de esta y regresa a la superficie por el espacio anular.

Para que nos sirve?

Retirar recortes del pozo

Dar estabilidad al pozo

Lubricación, enfriamientoDe la broca y de la sarta de

Perforación

El fluido de perforación también nos ayudara a darle un mejor soporte a el peso depositado en nuestra sarta de perforación.

Algunos registros eléctricos son eficaces en fluidos conductores, mientras que otros lo son en fluidos no conductores.

Evaluación de la formación

Energía a las herramientasAlgunos fluidos que disminuyen la viscosidad con el esfuerzo de corte, nos ayudan a que las herramientas bajen con mayor facilidad disminuyendo el arrastre aumentando la ROP, esto por la transmisión de energía hidráulica.

Evitar daños a la formación Formación de un MC

sobre las paredes del pozo que reduzca la invasión de fluidos y sólidos a la formación.

Interacciones químicas (lodo) y mecánicas (conjunto de perforación) con la formación.

Tixotropía

Suspensión de los ripios dependerá de la densidad de las partículas o cortes, densidad del lodo, Viscosidad del lodo y de su Resistencia de gel.

Controlar Presiones

La presión hidrostática es aquella ejercida por la columna de fluido. Los dos factores que afectan a la presión hidrostática son el peso del lodo y la profundidad vertical verdadera (TVD) del pozo

Sistema de Circulación

Componentes Tanque de succión Línea de succión Bombas de lodos (Dúplex y triplex) Línea de descarga de la bomba Línea de conducción a la torre Tubería vertical (Standpipe) Manguera de perforación Unión giratoria(swivel) Kelly Tubería de perforación (DP, HWDP, DC) Broca (jets) Espacio Anular Línea de retorno Área de control de Solidos Tanques de asentamiento o reacondicionamiento.

Clasificación

Como seleccionar el lodo

Aplicación Agua de Preparación Geología

Intervalo Superficial Intervalo Intermedio Intervalo Productivo Método de Completación Tipo de Producción

Tipo de Agua Concentración de dureza Concentración de Cloruro

Tipo de Arena Tipo de Lutita Permeabilidad

Como seleccionar el lodo

Equipo de Perforación Problemas Contaminación

Locación Remota Bombas de Lodo Capacidades de Mezcla Equipo de control de

solidos

Problemas relacionados con lutita

Tubería pegada Perdidas de Circulación Embolamiento

Sólidos Cemento Sal Anhidrita/yeso. Gases ácidos como

(CO2, H2S)

Fases de los Fluidos de

Perforación

La fase continua de un lodo de base agua es agua. Las sales disueltas en el agua son también parte de la fase continua y en una emulsión inversa la fase continua es el aceite.

Fase Continua

Fase sólida reactiva: Constituida por la arcilla, elemento que le dará cuerpo y gelatinosidad al fluido. En agua dulce, es la bentonita, en agua salada, atapulguita.

• Fase sólida inerte: Es el elemento más pesado en el fluido. Se usa para aumentar la densidad del mismo, comúnmente es barita. Existen otros sólidos inertes no deseables, los cuales son producto de la perforación.

Fase química: Grupo de aditivos que se encargan de mantener el fluido dentro de parámetros deseados.

Fase Discontinua

Fluidos de PerforaciónBase Agua

Usados comunmente para perforar formaciones no reactivas, productoras o no productoras de hidrocarburos.

Consisten en una mezcla de sólidos, líquidos y químicos, con agua siendo la fase continua

Tipos de Agua

Agua Dulce Agua SaladaAgua

Saturada

El agua es ideal paraperforar zonas debajas presiones, eseconómica,abundante, norequiere tratamientoquímico.

Salmuera, utilizadacon muchafrecuencia comofluido derehabilitación depozos, por ser unsistema libre desólidos que causamínimo daño ala formación.

Contiene salessolubles enConcentracionesrelativamente bajas,pero puedeser saturadaagregándole massal.El agua saturadacontiene alrededorde 268000 ppm deNaCl.

Clasificación

FLUIDOS PARA INICIAR A

PERFORAR.

FLUIDOS CON DISPERSANTÉS

FLUIDOS CÁLCICOS

FLUIDOS BENTONÍTICOS

FLUIDOS CON LIGNITOS Y

LIGNOSULFONATOS

FLUIDOS POLIMERICOS

Fluidos de PerforaciónBase Aceite

• La fase continua es aceite en lugar de agua, y gotas de agua están emulsificadas en la fase aceite.

• Los sólidos son considerados inertes, debido a que no reaccionan con el aceite.

Clasificación

FLUIDOS BASE ACEITE VERDADERA

FLUIDOS BASE ACEITE DE EMULSION INVERSA

Fluidos de PerforaciónGaseosos

• La perforación con aire o gas está restringida por la estabilidad del agujero, formaciones con producción de agua o altas presiones de formación y por factores económicos

• La perforación con aire seco permite obtener velocidades de penetración altas.

Fluidos MezclaGas-Liquido

FLUIDOS DE NIEBLA

FLUIDOS ESPUMOSOS

FLUIDOS ESPUMOSOS

Cuando se encuentran zonas productoras de agua, los fluidos a base de aire seco o gas no tienen buen desempeño.

Los fluidos espumosos son más viscosos que los fluidos de niebla porque contienen mayor porcentaje de agua. Las velocidades de penetración con estos fluidos son bastante grandes.

Estos fluidos se utilizan en zonas depresionadas o de baja presión de formación, con el fin de evitar las pérdidas de circulación que impiden un proceso correcto de perforación.

Propiedades Físicas de los

Fluidos De Perforación

Densidad

La densidad se expresa por lo general en lbs/gal, Es uno de los dos factores, de los cuales depende la presión hidrostática ejercida por la columna de fluido.

Viscosidad API

Su función es la de suspender el ripio de formación en el espacio anular, cuando el flujo es laminar.

Un fluido contaminado exhibe alta viscosidad embudo

Viscosidad PlásticaLa viscosidad plástica se describe generalmente como la parte de la resistencia al flujo que es causada por la fricción mecánica.

La concentración de sólidos.

El tamaño y la forma de los sólidos.

La viscosidad de la fase fluida

La presencia de algunos polímeros de cadena larga

Las relaciones aceite-agua

Punto Cedente El punto cedente...es una

medida de las fuerzas electroquímicas de atracción en un fluido.

Estas fuerzas son el resultado de las cargas negativas y positivas ubicadas en o cerca de las superficies de las partículas. El punto cedente es una medida de estas fuerzas bajo las condiciones de flujo.

Filtrado

El filtrado indica la cantidad relativa de líquido que se filtra a través del revoque hacia las formaciones permeables , cuando el fluido es sometido a una presión diferencial.

Porcentaje de Arenas

El porcentaje de arena durante la perforación de un pozo debe mantenerse en el mínimo posible para evitar daños a los equipos de perforación

La arena es completamente abrasiva y causa daño considerable a las camisas de las bombas de lodo.

Propiedades Químicas de los

Fluidos De Perforación

pH El Ph indica si el lodo es

ácido o básico.

La mayoría de los fluidos base acuosa son alcalinos y trabajan con un rango de pH entre 7.5 a 11.5.

Cuando el pH varía de 7.5 a 9.5, el fluido es de bajo pH y cuando varía de 9.5 a 11.5, es de alto pH.

Alcalinidad Concentración de iones solubles en

agua que pueden neutralizar ácidos.

Se pueden estimar la concentración de iones OH – CO3= y HCO3 – , presentes en el fluido.

PM: La alcalinidad de un lodo es la medida de iones solubles e insolubles presentes en el lodo

PF: Alcalinidad del filtrado de lodo, normalmente es menor que el PM

MF: Filtrado de Naranja de Metilo

Aditivos

• Agregados para mejorar la habilidad de remover solidos perforados y suspender a la vez el material densificante

• Materiales no toxicos usados para aumentar la densidad del fluido y poder controlar presion de la formacion y derrumbes

Viscosificante Densificante

Controladores de Filtrado

Controladores de pH

Controladores de Corrosión

Contaminantes

Contaminación Cemento

La severidad del contaminante depende de factores tales como el tratamiento químico anterior, el tipo y la concentración de sólidos, la cantidad de cemento perforada, y la medida en que el cemento se curó en el pozo.

Se puede dar por

Cuando se hace un Side

Track

Cuando se perforan tapones

de cemento después de bajar

la tubería de revestimiento

Erro.res Operacionales

Aumento del pH

Alta perdida de agua

Alto punto cedente

Alta viscosidad

Altos esfuerzos de gel

Reducción del control de filtrado

Alto contenido de calcio en el filtrado

El calcio de filtrado disponible puede ser precipitado por el bicarbonato de sodio

La utilización de los equipos de eliminación de sólidos para eliminar las partículas finas de cemento constituye otro método para reducir la contaminación.

Efectos Tratamiento

Contaminación de SalEn el caso de las sales, el mecanismo de contaminación está basado en las reacciones de intercambio catiónico con las arcillas, la acción de masas por el catión predominante y, a veces, el pH.

Perforar domos salinos o por influjos de agua salada

Mezclar arcillas sódicas si la barita ha sido contaminada con carbonato

Sobre tratar lodos con carbonato o bicarbonato de sodio

Se puede dar por

• Los tres tipos de sales de roca naturales:

Contaminación de Sal

Cuando está solubilizada, dos cationes fuertes (calcio y magnesio) actúan sobre las arcillas para causar la floculación y la deshidratación

Es difícil preparar un fluido saturado de KCl que tenga propiedades de flujo deseables, un buen control de filtrado y buenas características de suspensión.

Es la sal que perforada con más frecuencia y constituye el principal componente de la mayoría de los flujos de agua salada.

Halita Silvita Carnalita

Efecto inicial sobre el lodo de perforación es la floculación de las arcillas causada por la acción de masas del ion sodio.

La viscosidad Marsh, el punto cedente, los esfuerzos de gel y el filtrado aumentan cuando se encuentra la halita-

Las arcillas se deshidratan cuando hay suficiente sodio y tiempo.

El tratamiento del lodo incluye añadir suficiente desfloculante para mantener las propiedades de flujo y la dilución con agua dulce deseables a fin de obtener una reología adecuada.

Se requiere una cantidad adicional de soda cáustica para aumentar el Ph

pH de la halita es de 7.

Efectos Tratamiento

Contaminación de Carbonatos

La contaminación química causada por los carbonatos solubles es uno de los conceptos menos comprendidos y más complicados de la química relacionada con fluidos de perforación.

• La contaminación de

carbonatos/bicarbonatos resulta generalmente en la alta viscosidad de la línea de flujo, un alto punto cedente y esfuerzos de gel progresivos, y podría causar la solidificación del lodo.

• Estos aumentos de la viscosidad son producidos cuando los carbonatos y/o bicarbonatos floculan los sólidos de tipo arcilloso en el lodo.

• El método de tratamiento incluye la adición de catión calcio para formar un precipitado de carbonato de calcio

• El calcio se añade como yeso o cal. Si se utiliza yeso, se agregará soda cáustica o cal para convertir los bicarbonatos a carbonatos. Si se usa cal, el pH aumentará. Podría ser necesario agregar yeso para amortiguar los aumentos de pH.

Efectos Tratamiento

Reynolds

Regimenes

• Ingpetroleraemi.blogspot.com.co• es.slideshare.net/Juanchoperezr/lodos-

deperforacion• www.miliarium.com/.../metodosperforacion/

lodos_perforacion.asp• achjij.blogspot.com/

Bibliografía