PRDIDAS DE CIRCULACIN DEL LODOEste problema es uno de los mas comunes y costosos que se presentan durante las Operaciones de Perforacin, se entiende como la perdida del lodo de perforacin hacia la formacin. La prdida puede ser parcial o total, es decir, se puede perder una pequea fraccin de fluido generalmente manifestada por una disminucin gradual del nivel del fluido de perforacin en los tanques o se puede perder el fluido de perforacin que se encuentra en el hoyo, al desplazarse en su totalidad hacia la formacin. La magnitud del problema plantea la necesidad de iniciar investigaciones que relacionen todos los aspectos considerados en la prdida de circulacin, para as determinar soluciones efectivas y evitar las horas improductivas durante las operaciones en el taladro.

3.1 FACTORES QUE AFECTAN LA PERDIDA DE CIRCULACINExisten muchos factores que originan prdidas de circulacin en el hoyo, cada uno de estos est relacionado con el tipo de formacin que se est perforando, las condiciones del hoyo y la presin que ejerce la columna del fluido de perforacin.Los tipos de formaciones o condiciones en el subsuelo que pueden ocasionar o son susceptibles de generar una prdida de circulacin en el pozo se clasifican en cuatro categoras:

3.1.1 Fracturas Naturales o Intrnsecas

Estas son creadas por los esfuerzos tectnicos, y los diferentes eventos geolgicos ocurridos en una determinada zona. Se manifiestan por una discontinuidad que rompe los estratos de las rocas en bloques por medio de grietas o fisuras que pueden permitir el paso de los fluidos que se encuentran en el pozo solo si existe suficiente presin en el hoyo capaz de exceder la de los fluidos de la formacin y adems el espacio creado por la fractura es tan grande como para permitir la entrada de los fluidos con esta presin. (Figura 1.c)

3.1.2 Fracturas Creadas o InducidasSon aquellas producidas durante las operaciones de perforacin con el fin de estimular la formacin para mejorar la produccin (fracturamiento hidrulico y acidificacin). Adicionalmente, muchas fracturas han sido creadas al tratar de mantener el peso de la columna hidrosttica en el hoyo por lo que esta operacin tambin puede crear fracturas en la formacin si se excede la densidad necesaria para mantener las paredes del hoyo.

Las fracturas inducidas o creadas se distinguen de las fracturas naturales principalmente por el hecho de que la prdida del fluido de perforacin hacia fracturas inducidas requieren la imposicin de presin de una magnitud suficiente para romper o abrir una parte de la formacin. (Figura 1. d)

3.1.3 Fracturas cavernosasLas fracturas creadas en zonas cavernosas estn generalmente relacionadas con formaciones volcnicas o de carbonatos (caliza y dolomita). Cuando estas formaciones fisuradas son perforadas, la columna de fluido de perforacin puede caer libremente a travs de la zona vaca creada por la fractura y producir rpidamente la prdida del fluido de perforacin.

Las formaciones cavernosas se diferencian de las fracturas naturales e inducidas en que las cavernas son probablemente el resultado de un fenmeno de disolucin de la roca, es decir pueden aparecer durante el enfriamiento del magma o ceniza volcnica. (Figura 1.b)

3.1.4 Prdidas en Formaciones altamente Permeables o poco ConsolidadasPueden tener una permeabilidad suficientemente alta para que el fluido de perforacin invada la matriz de la formacin, y generar as la prdida de circulacin de los fluidos del pozo. La alta permeabilidad tambin se encuentra frecuentemente en las arenas, grava, y formaciones que fueron arrecifes o bancos de ostras.En general para que ocurra la prdida de fluido hacia las formaciones permeables es necesario que los espacios intergranulares tengan suficiente tamao para permitir la entrada del fluido de perforacin, y como en el caso de las fracturas naturales y cavernosas, es necesario que exista una presin hidrosttica que exceda la presin de la formacin. Solo as podr ocurrir la invasin.

Identificar los tipos de formaciones que causan prdida de circulacin siempre es un factor importante para determinar la solucin del problema. En la siguiente tabla se identifica los tipos de formaciones propensas a generar prdida de circulacin en el hoyo y otras caractersticas distintivas que fueron observadas durante la prdida de fluido en operaciones de campo. (Figura 1.a)

Fracturas NaturalesFracturas InducidasCavernasFormaciones poco Consolidadas

* Pueden ocurrir en cualquier tipo de roca

* La prdida es evidenciada por disminucin gradual del fluido de perforacin en los tanques. Si se continua con la perforacin y se encuentran ms fracturas se puede perder completamente el fluido de perforacin.* Pueden ocurrir en cualquier tipo de roca pero se esperan en formaciones con caractersticas de planos dbiles como las lutitas.

* La prdida es normalmente repentina y acompaada por prdidas de retorno completas.

* La prdida puede ir acompaada por una arremetida.

* Cuando la prdida de circulacin ocurre en lugares donde los pozos vecinos no han experimentado prdida de circulacin se sospecha de fracturas inducidas.

* Marcado incremento en la presin de la bomba.

* Generalmente ocurre en formaciones poco compactadas y con poca deposicin marina.

* Se producen cuando se tienen altas prdidas de presin en el anular que incrementan considerablemente la densidad equivalente de circulacin (DEC)* Ocurren normalmente en calizas.

* La prdida de retorno es repentina y completa.

* La tasa de penetracin puede disminuir antes de la prdida.

* Usualmente la mecha cae varios pies antes de volver a encontrar la formacin.

* Se observa un aumento de peso en el gancho debido a la sarta y una disminucin de peso aplicado sobre la mecha.* Disminucin gradual del nivel de fluido de perforacin en los tanques.

* La prdida puede ser completa si se continua la perforacin.

* Se debe considerar la permeabilidad de la formacin.

* El nivel de fluido de perforacin en el anular se mantiene con las bombas paradas pero desciende al desahogar la presin. Por lo general la prdida se incrementa al reiniciar la circulacin.

Despus de realizar el estudio de campo y establecer las caractersticas de las formaciones ms vulnerables a la prdida de circulacin, algunas de las reglas generales al momento de proponer la solucin adecuada son:

Cuando se penetran formaciones donde se sospecha la existencia de fracturas cavernosas es necesario usar fluidos de perforacin pesados. Debido a esto en muchos casos, la suma de la presin hidrosttica de la columna requerida para controlar las presiones de formacin anormales ms la presin requerida para circular el fluido de perforacin, puede aproximarse a la presin de fractura de la formacin y generar igualmente la prdida de fluido, es por ello que se debe estar alerta al emplear la presin de circulacin adecuada y la densidad del fluido de perforacin ptima.

Adicionalmente se cree que las fracturas en forma de cavernas se producen frecuentemente mientras se perforan zonas anormalmente presurizadas, aunque tambin pueden ocurrir en muchas zonas de presin normal.

Probablemente el tipo de prdida de circulacin ms difcil de controlar y prevenir es la que ocurre en formaciones cavernosas; sin embargo, el hecho de que esta sea el tipo de prdida menos comn proporciona la ventaja de que puede ser controlada como un problema de prdida de circulacin por fractura inducida.Por otra parte, para definir el problema de prdida del fluido de perforacin debido a fracturas inducidas y/o naturales fue necesario determinar las condiciones en el hoyo que pueden contribuir a causar la prdida. Las condiciones necesarias para que exista una fractura en la formacin son las siguientes:

Debe existir una presin suficientemente alta en el hoyo que pueda impulsar los fluidos hacia la formacin. Debe existir una superficie suficientemente dbil para que la fuerza ejercida por la presin en el hoyo pueda abrirla o romperla.

Adicionalmente, un estudio de las posibles anomalas en el hoyo indica que existen otras condiciones que pueden ocasionar fracturas en la formacin y ocasionar prdida de fluido. Ellas son:

Paredes de Hoyo Homogneas e Impermeables:cuando estas condiciones estn presentes en un hoyo la presin interna de los fluidos excede la fuerza de tensin de la roca mientras que la formacin genera una contrapresin sobre la columna hidrosttica para prevenir la falla por tensin. Irregularidades del Pozo:las irregularidades del pozo que pueden causar fracturas son las ranuras y ensanchamientos con formas elpticas. La presin puede tender a fracturar la formacin en estas zonas de irregularidades. Para ello la presin del fluido de perforacin debe exceder la fuerza de la roca ms la presin de sobrecarga. Fracturas Intrnsecas:los fluidos de perforacin pueden entrar a fracturas intrnsecas, al permitir que la presin generada por ellos acte en direccin perpendicular a los planos de fractura. Para que esto ocurra es necesario que la presin ejercida por el fluido exceda la sobrecarga ms la presin de fractura. Zonas Permeables:los fluidos de perforacin pueden entrar a zonas permeables, y crear fracturas al ejercen presin en el medio poroso. Para que esto ocurra la presin impuesta en los poros debe exceder la presin de sobrecarga ms la presin necesaria para sobrepasar los esfuerzos de la roca a travs de los planos ms dbiles; tal como ocurre en el caso de las irregularidades del pozo. Sistema Hidrulico Cerrado:cuando un pozo se cierra cualquier presin en superficie no solo incrementa la presin en el fondo del hoyo sino que tambin se incrementa la presin en las paredes de la formacin, lo que ocasiona que toda o parte de ella se encuentre en un estado de tensin.

En general, se puede decir que una o varias de estas condiciones pueden estar presentes en un pozo, por ello cuando la presin alcanza magnitudes crticas, se puede esperar que ocurran fracturas inducidas y prdidas de circulacin en las zonas ms frgiles.

Adicionalmente, es posible fracturar la formacin y crear prdidas de circulacin cuando la presin hidrosttica creada por el fluido de perforacin es ms alta que la presin necesaria para realizar las operaciones de perforacin. La importancia de mantener la presin ejercida por el fluido de perforacin contra la formacin dentro de los lmites establecidos radica en que si esto se logra las prdidas de circulacin pueden ser prevenidas.

Se ha demostrado que la presin hidrosttica de la columna de fluido puede ser suficiente para fracturar la formacin, es decir, en muchos casos no se necesita imponer presin adicional para que ocurra la circulacin del fluido de perforacin hacia la formacin. Cuando la presin hidrosttica est cercana al punto crtico (presin mxima para controlar los fluidos de la formacin) hay que considerar las variables que pueden afectar la prdida de circulacin directa o indirectamente:

Propiedades de Flujo:los fluidos de perforacin se comportan como fluidos plsticos y por lo tanto cuando estn bajo el rgimen de flujo laminar cualquier reduccin del valor del punto cedente reduce la presin mientras la tasa de flujo se mantiene constante. Tasa de Filtrado: una alta tasa de filtrado puede incrementar indirectamente la presin ejercida contra la formacin al crear un revoque grueso que restringa el flujo del fluido de perforacin en el anular. Inercia de la Columna del Fluido de Perforacin:cuando se detiene la circulacin del fluido de perforacin por un tiempo determinado, cualquier aplicacin repentina de presin para comenzar nuevamente la circulacin puede imponer una presin innecesariamente alta en la formacin debido a la resistencia de gel en el fluido de perforacin y a la inercia de la columna hidrosttica. Alta Tasa de Circulacin:en muchos casos las altas tasas de circulacin para remover cortes en imponen una presin excesiva en la formacin. Sin embargo la misma eficiencia de remocin de ripios se puede alcanzar sin temor de causar prdidas de circulacin si se alteran las propiedades del fluido de perforacin. Ensanchamiento de Hoyo:los ensanchamientos de hoyo pueden reducir la velocidad del fluido de perforacin y permitir que los ripios se acumulen y se suspendan al punto de aumentar la presin de surgencia. Bajada de Tubera:una de las causas frecuentes de incremento de presin es la bajada rpida de la tubera. Esto es lo que se conoce como presin de surgencia.

Una vez que la prdida de fluido hacia la formacin ha ocurrido, es posible identificar y reconocer la zona en la que ha ocurrido el problema. Las prdidas estn normalmente en el fondo si se presentan durante la perforacin del hoyo, la prdida viene acompaada de un cambio notable en la velocidad de penetracin, la prdida se debe evidentemente a fracturas naturales, fallas, cavernosidad, fisuras o arenas y gravas de alta permeabilidad, ocurre un incremento en la velocidad de penetracin con un aumento en el torque y cada libre del cuadrante (durante la perforacin convencional), junto una prdida instantnea en la circulacin.

Las prdidas estn normalmente fuera del fondo si se presentan durante un viaje, perforando rpidamente o incrementando la densidad del fluido de perforacin, son obviamente el resultado de una fractura inducida, son el resultado de cerrar y matar el pozo y por ltimo, la carga anular es tal que aumenta la densidad aparente del fluido de perforacin de retorno.

3.2 DETECCIN DE UN PROBLEMA DE CIRCULACIN

Una alerta por una zona de prdida puede ser dada por un aumento en la rata de perforacin, esto puede ser debido que la formacin encontrada es frgil, inconsolidada, cavernosa o extremadamente porosa. Las fracturas pueden ser detectadas por un incremento sbito en la rata de penetracin acompaada por torque alto y errtico.

La prdida de circulacin inicialmente ser detectada por una reduccin de flujo de lodo hacia la superficie, acompaada de una prdida de presin. Si la situacin contina o empeora, el nivel del lodo en el tanque de succin bajar a medida que se pierde el lodo. En una situacin an ms severa, habr una total ausencia de retornos del pozo.

3.3 CONSECUENCIAS DE PERDIDAS DE CIRCULACINEn el peor de los casos es cuando se pierde fluido a la formacin, cae la altura de la columna de lodo dentro del anular y se reduce en consecuencia la presin hidrosttica. Esta cada de presin hidrosttica puede permitir que entren al pozo fluidos de otras formaciones. (es decir una patada) En este caso, el pozo est fluyendo a una profundidad y perdiendo en otra. Los fluidos de formacin pueden fluir entre los dos intervalos, resultando en un reventn subterrneo. Este flujo incontrolable de fluidos bajo la superficie, es una situacin muy crtica y muy difcil de resolver.

Otras consecuencias pueden ser: El Dao a la formacin Incremento en los costos como resultado del tiempo que lleve resolver los problemas y el costo del lodo perdido. Cambio en las propiedades del lodo, y cambios en las ratas de flujo para controlar la prdida de circulacin pueden reducir la eficiencia en la perforacin, al gastar tiempo e incrementando el costo. Pega diferencial de tubera en la zona de prdida o por encima de ella, debido a la ausencia de lodo en el anular.

3.4 ACCIONES PARA PREVENIR LAS PERDIDAS DE CIRCULACINEl control apropiado para prevenir la prdida de circulacin incluye mantener el hoyo lleno para prevenir un influjo, evitar el atascamiento de tubera, sellar las zonas de prdida y vigilar cautelosamente la circulacin.

Generalmente, las prdidas pueden ser corregidas aadiendo materiales especiales para prdida de circulacin al fluido de perforacin, ya que los slidos que contienen dichos materiales son ms grandes que los usados en los fluidos de perforacin convencionales, es por ello que sellan las zonas de prdida. Pueden ser fibrosos (papel, semillas de algodn), granulares (conchas de nueces) o en hojuelas (mica).

Cuando ocurren prdidas parciales la mecha debe ser extrada de la zona de prdida si esta ocurri en el fondo, el hoyo se debe mantenerse lleno con un fluido de perforacin de baja densidad para permitir su asentamiento entre 4 y 8 horas. Luego la mecha se debe llevar nuevamente hacia el fondo del hoyo cuidadosamente. Si an as no se alcanza nuevamente la circulacin del fluido de perforacin se debe colocar una pldora o lechada en el sistema de circulacin. Si el fluido de perforacin es un fluido de perforacin base aceite se recomienda colocar una arcilla organoflica en agua.eLas prdidas totales por su parte requieren un fluido de perforacin especial para altas prdidas o un tapn de cemento para sellar la zona.

Otras medidas preventivas son minimizar las presiones de fondo ejerciendo buenas prcticas de perforacin que mantengan los aumentos bruscos de presin al nivel de la presin de fractura y de formacin, o interrumpiendo la circulacin del fluido de perforacin por varios intervalos de tiempo durante los viajes de tubera. Esta accin generalmente se aplica cuando se paran repentinamente las bombas puesto que con ello se generan grandes aumento de presin.

3.5 SOLUCIONES PARA PERDIDAS DE CIRCULACIN

Si ocurre una prdida de circulacin, se pueden adoptar ciertos procedimientos para minimizar y eventualmente hasta evitar futuras prdidas:

Reducir el peso del lodo ( pero manteniendo el balance con las otras formaciones).

Reducir la rata de circulacin (esto reduce la densidad equivalente de circulacin, pero debe existir una velocidad anular suficiente para arrastrar los cortes y mantener limpio el hueco)

Incrementar la viscosidad del lodo (un lodo ms viscoso reduce la rata de prdida).Estos parmetros, o la combinacin de ellos pueden ser alterada slo dentro de ciertos lmites. Si estas modificaciones no detienen, o reducen suficientemente, la prdida de circulacin, puede aadirse al lodo material de control de prdidas (Lost Circulation Material) (LCM) que es fibra de madera, cscaras de nueces, cscaras de semilla de algodn, de arroz, conchas marinas, celofn o asfalto.

Este material es bombeado en pldoras, pues el LCM no slo hace ms espeso el lodo sino que tiende a taponar las fracturas que estn causando la prdida del lodo. Si ninguno de estos procedimientos funciona suficientemente, un recurso final es el de bombear cemento en la zona fracturada. Se espera que esto selle la formacin, evitando ms prdidas de circulacin y se pueda continuar la perforacin. Durante la prevencin de la prdida de circulacin, la prioridad suma es la de evitar que se pierda cabeza hidrosttica dentro del pozo, lo cual podra resultar en un reventn subterrneo. Si esto ocurriese, se bombeara agua dentro del anular con el fin de mantener un nivel suficiente.