Fluidos De Perforación

Los Fluidos De Perforación:

Definición, Funciones y Propiedades

El objetivo de una operación de perforación es perforar, evaluar y terminar un pozo que producirá petróleo y/o gas en forma rentable. Los fluidos deperforación desempeñan numerosas funciones que contribuyen al logro de dicho objetivo.El ingeniero de fluidos se asegurará que las propiedades del lodo sean correctas para el ambientede perforación específico.También puede recomendar modificaciones de las prácticas de perforación que ayuden a lograr los objetivos de la perforación.

Los primeros pozos perforados por el método de rotación solo se usaba agua como fluido que al mezclarse con los sólidos de formación formaban el lodo. Si 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.

En 1901 HAGGEN Y POLLARD sugirieron que en pozos de gas debe llenarse el mismo cuando se saca la tubería a superficie para evitar un posible reventón.Definieron el término lodo nativo como la mezcla de agua con arcilla la cual permanece en suspensión por un tiempo considerable.Las arcillas más usadas fueron de naturaleza GUMBO, despreciando a las arenas y arcillas duras,recomendando un 20% en peso de arcilla en agua.

En 1916 LEWIS Y MC-MURRAY definieron al lodo nativo como: “Una mezcla de agua con algún material arcilloso que pueda permanecer en suspensión por tiempo considerable que tenga una densidad de 1.05 a 1.1 g cc y que además debe ser delgado como el agua para evitar efectos negativos en algunas Formaciones. Decían que un buen lodo debía ser capaz de sellar arenas de formación, además de evitar su lavado y contrarrestar las presiones del gas”

En 1921 STROUD fue encargado de encontrar un medio para aumentar la densidad para prevenir el descontrol de pozos de gas. Así surgió el oxido de hierro para preparar lechadas rápidas y bombeable de 15 a 18 lbgal .En 1922 experimento con BARITA O BARITINA, material que presentaba ventajas sobre el oxido de hierro como ser alta gravedad específica, no es abrasivo,no es toxico pero se uso en gran escala recién para el año 1929, cuando se soluciono el problema de la viscosidad y Gel necesaria para suspender el material.La búsqueda de la solución al problema de gel y viscosidad dio lugar a varios aditivos que cumplan con el objetivo. Primero se desarrollaron compuestos de mezclas de aluminato de sodio y soda cáustica para luego en 1929 descubrir la ARCILLAS BENTONITICAS con ventajas superiores en dar viscosidad, gel y control de filtrado en la formación.

La BENTONITA daba viscosidad y control de filtrado en lodos base agua dulce, la misma no tenia buenos resultados en lodos salados.Por lo tanto en 1937 fue patentada la ATAPULGUITA para dar viscosidad a las soluciones saladas.

En 1937, para tener un mejor control de filtrado se desarrollaron coloides orgánicos, tales como el almidón de maíz, el cual debía sufrir una Peptización para su uso en lodos, pero es un producto que se fermenta, entonces se investigo otros materiales que fermentan menos con la temperatura llegando al descubrimiento del CARBOXI METIL CELULOSA.

Al profundizar un pozo, surgió el problema de alta viscosidad y gel en los lodos, necesitando productos que bajen el gel y la viscosidad, descubriendo así los fosfatos no-hidratados, los cuales en 1930 PARSONS menciona el uso de adelgazantes estabilizadores, y discute el efecto del PH sobre la viscosidad del lodo.

LOOMIS Y AMBROSE patentaron el uso del tanino natural para disminuir la

viscosidad. El QUEBRACHO era de alto uso. Luego de la 2º guerra mundial se desarrollaron productos como LIGNO SULFONATOS DE CALCIO, LIGNINA, LIGNOSULFATOS DE HIERRO Y CROMO que se usaron como dispersantes de lodos desde la década de los 50´s.

DEFINICIÓN DE LODOS

“Mezcla heterogénea de una fase continua (agua o aceite) 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”

Son varias las funciones, y para saber si un lodo está cumpliendo sus funciones, de este se miden sus propiedades que tienen que estar dentro de un rango de trabajo. Las PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS que debe tener un lodo son medidas a través de una serie de instrumentos y métodos los cuales fueron diseñados paralelamente con el desarrollo de los fluidos y problemas presentados en los mismos en la perforación de pozos.

En 1930 se crea la balanza de lodos, diseñada para medir la densidad, en este año, también se crea el embudo de Marsh que es un instrumento que relaciona un volumen vertido por el embudo con el tiempo, el cual fue adoptado por las normas API y nos da una idea de la viscosidad del fluido pero no indica a que se deben los cambios en viscosidad que puede tener un fluido. Por la misma época fue introducido el VISCOSIMETRO DE STORMER que permite obtener datos de TIXOTROPIA Y VISCOSIDAD APARENTE. En 1952 MEMBROSE Y LILIENSTHALL diseñaron un instrumento rotacional para medir la viscosidad plástica, el punto cedente y el gel llamado Viscosímetro Rotacional, que se usa tanto en el laboratorio como el campo.

JONES Y BALSON diseñaron un aparato a través del cual circulaba el lodo a presión y temperatura que estaban en contacto con arenas, para resolver problemas en formaciones arenosas muy permeables. Observaron que los lodos de bajos coloides y más aun lodos floculados, formaban películas gruesas y mojaban mucho las paredes de la formación; cosa que no se observaba en los lodos que contenían altos coloides. En 1937 CIA BARIOD diseño un aparato para medir la perdida de fluido en condiciones estáticas y presiones de 100psi. Más tarde se diseño el filtro prensa para

medir fluido a altas presionas y temperaturas en condiciones estáticas.

En 1937 se empezó a dar formulaciones de lodos a los que se definió tipos de lodos que se diseñaron en función de las presiones anormales, contaminantes a encontrar, formaciones a atravesar siendo el silicato de sodio el primer tipo de lodo diseñado y de amplio uso hasta los años 1949, para ser reemplazado por los lodos de cal que nacieron para solucionar problemas en la perforación de arcillas muy activas de fácil hidratación la que era controlada con el agregado del ion calcio al lodo. Estos lodos son modificados cuando

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