FLUIDOS DE PERFORACION

FLUIDOS DE PERFORACIÓN

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link: PETROLIUM FLUIDS

 Hoy les comparto el link de una presentación de SLB d hidráulica de la perforación con teoría y ejercicios 

LINK:HIDRÁULICA DE PERFORACION

MANUAL DE FLUIDOS EN PERFORACIÓN.

Contenido.

Capitulo 1: Introduccion.

Capitulo 2: Propiedades de los fluidos de perforacion.

Capitulo 3: Fluidos de perforacion base agua.

Capitulo 4: Fluidos de perforacion base agua.

Capitulo 5: Fluidos no acuosos.

Capitulo 6: Conceptos Quimicos.

Capitulo 7: Limpieza del Pozo (Hueco).

Capitulo 8: Equipos de Control de Solidos.

Capitulo 9: Manejo y transporte de Material.

Capitulo 10: Problemas comunes relacionados con los Fluidos de Perforacion.

Capitulo 11: Optimizacion de la productividad relacionada a los fluidos.

Capitulo 12: Corrosion y Gases Acidos.

Capitulo 13: Gas, espumas y sistemas de fluidos de perforacion aereados.

LINK: MANUAL DE FLUIDOS DE PERFORACION

INTRODUCCIÓN :

Los  fluidos  utilizados  durante  los trabajos de perforación de un pozo, son denominados como fluidos de perforación. Este término está restringido a los fluidos que son circulados a través del agujero

Introducción

•          Los fluidos más complicados conocidos – contienen aproximadamente 2.000 químicos

•          La perforación y terminación de un pozo petrolero o de gas dependen de

–         Costo del fluido

–         Selección del fluido correcto

–         Mantenimiento de las propiedades correctas de los fluidos de perforación

•          Costo total del pozo (número de días de perforación)

- Días de trabajo en la plataforma de perforación (ROP, problemas relacionados con fluidos de perforación)

•          Selección y control de los fluidos de perforación son la preocupación de todo el personal de perforación

Característica Principal

El lodo está constituido por dos fases:

•          Fase continua: Es el líquido del lodo donde todos los aditivos están suspendidos

•          Fase discontinua: Son los aditivos sólidos y líquidos suspendidos dentro del líquido

El lodo es un fluido bifásico (consta de una fase liquida. y una f. sólida) o trifásico (3 fases: liquida., sol., gas.) En casos muy especiales el lado es un fluido monofásico, o sea, compuesto por un gas.

 PROPIEDADES DEL LODO

1-Transporte de recortes y de derrumbes a superficie (capacidad de acarreo): los recortes y los derrumbes son más pesados que el lodo, por lo tanto tienden a caer hacia el fondo del pozo. La velocidad a la que caen depende de la densidad y la viscosidad del lodo y del tamaño, forma y densidad de las partículas.

Si el pozo no se limpia en forma apropiada, el material sólido se acumulará en el espacio anular causando:

Aumento en el torque, aumento de la presión hidrostática, aprisionamiento, disminución de la velocidad de penetración (disminuye ROP), perdidas de circulación, etc.

Capacidad de acarreo: se refiere  a la habilidad que tienen las inyecciones para transportar partículas sólidas no coloidales extraídas de la perforación, incorporarlas a su masa y depositarlas en superficie.

La capacidad de acarreo es función de los parámetros reológicos (viscosidad plástica) y de la capacidad gel del fluido (punto de fluencia),  y depende también de la hidráulica  del pozo, esto es del caudal de la bomba y por ende de la velocidad ascensional. De no tener una adecuada limpieza del pozo (porque las propiedades son incorrectas, o porque es insuficiente el caudal de la bomba) Se producirá el molido de los recortes, ya que volverán a caer en el fondo del pozo y el trépano los triturará. Esto provoca:

1) Recortes muy finos y 2) Disminución de ROP.

Son difíciles de separar y como no se podrán separar los sólidos en un 100% volverán a entrar agravándose el proceso por causa de la abrasión, deteriorando prematuramente todos los elementos del circuito hidráulico, fundamentalmente el trépano (no perforará los metros óptimos, se le acortan la vida útil y deberá cambiarse prematuramente).

2) Suspensión de partículas cuando se detiene la circulación (capacidad de sostén): Cuando el lodo no esté circulando deberá tener la capacidad de formar una estructura de tipo gel, pero una vez que se reinicia la circulación tendrá que recuperar su fluidez. La capacidad de sostén (o sustentación) le da al lodo la propiedad de retardar la caída de los recortes que salen por el anular (intervienen propiedades como densidad y viscosidad). Hay aumento de la densidad y viscosidad (Principalmente la Tixotropía)

Se trata de impedir que los recortes se precipiten, al fondo cuando se debe parar la bomba (para agregar un trozo o sacar el trépano), del contrario sería necesario repasar siempre alguno o varios metros, e incluso se puede aprisionar la columna.

La propiedad que define la habilidad de mantener en suspensión las partículas es la gelificación de la inyección (esta propiedad de gelificarse sola la tienen las soluciones coloidales)

3) Controlar las presiones subterráneas: el control de la presión que puede ejercer el agua o el gas que se encuentra en el subsuelo, se logra manteniendo una presión hidrostática (Ph) suficiente en el anular (Ph > o = Pfm) Impidiendo de esta manera un flujo sin control de los mismos. La presión hidrostática es directamente proporcional a la densidad del lodo y a la altura de la columna de lodo à Ph = K x dens. lodo x prof.

 4) Enfriar y lubricar el trépano y la sarta: Cualquier lodo líquido desempeñará esa función al circular. A veces se añaden materiales especiales al lodo para mejorar sus propiedades lubricantes.

Como no existen pozos verticales sino que son hélices tipo tirabuzón que se generan cuando el pozo se aleja de la vertical con el torque reactivo de la herramienta (torque con dirección contraria al giro de la herramienta, en el sentido anti horario). Al ser una hélice, la herramienta se asienta en las paredes del pozo, se produce fricción y es útil refrigerar la herramienta.

5) Dar sostén a las paredes del pozo: a medida que el trépano penetra en una formación subterránea genera un desequilibrio en la misma, por lo tanto el lodo se encargará de sostener las paredes del pozo.

A) Si la formación es muy firme (granito): se necesita poco sostén por parte del lodo.

B) Si la formación es moderadamente firme y consolidada (lutitas): la densidad del lodo puede ofrecer un apoyo suficiente.

C) Si la formación es débil y no consolidada (arenas) el lodo debe ser suficientemente denso y deberá formar una capa delgada pero resistente de partículas sobre las paredes del pozo.

6) Suspender la sarta y el revestimiento (casing): esas tuberías están parcialmente sostenidas por el empuje ascendente del lodo. (sustentación hidráulica).

7) Transmitir potencia hidráulica sobre la formación: durante la circulación en lodo es expulsado a través de las boquillas del trépano a gran velocidad, esta fuerza hidráulica hace que la superficie por debajo del trépano esté libre de recortes. (ayuda a perforar por fuerza de impacto, no por propiedades del lodo)

En situaciones especiales la fuerza hidráulicas del lodo también se emplea para hacer girar el trépano, este método se utiliza a menudo para lograr  una perforación direccional.

8) Proveer un medio adecuado para perfilajes de cable: la utilización de esos perfiles requiere que el lodo sea buen conductor de la electricidad y que presente propiedades eléctricas diferentes a las de los fluidos de formación.

Mojar el terreno: en algunos tipos de terrenos (arcillas poco compactadas) es conveniente mojarlos para aumentar su perforabilidad.

Otras de las propiedades que debe tener el lodo es la capacidad de filtrarse por debajo del fondo con el objeto de ecualizar las presiones por debajo y por encima del fondo. Esta es una condición muy favorable, básicamente en los terrenos duros para lo cual es necesario crear previamente fracturas en el fondo para que el lodo filtre hacia abajo y de esa manera producir la ecualización de las Presiones.

En la perforación el filtrado es importante con el objeto de mejorar la penetración.

En terrenos blandos: es importante el mojado, entonces hace falta máxima potencia para favorecer la limpieza (a mayor caudal, tengo mayor potencia hidráulica)

En terrenos duros: es importante el máximo impacto. La carga sobre el trépano fractura el terreno posibilitando la entrada del fluido en si. Esto hace que “semirecortes” se despeguen del suelo por la Presión del lodo. (Fuerza de impacto), flotando y quedando a merced del trépano.

INTRODUCCION A LOS FLUIDOS DE PERFORACION

Efectos colaterales por el uso de lodo

1) Daño a la formación subterránea: cualquier lodo de perforación alterará los caracteres  originales de la formación con la cual entra en contacto.

2) Corrosión de la sarta y el revestimiento: el lodo puede generar un ambiente corrosivo para los tubulares de acero que se emplean. En casos especiales se puede proteger a los tubulares de acero de materiales corrosivos que se encuentran el subsuelo.

Este afecto puede ser reducido agregando una película protectora a la superficie (la corrosión de sarta, disminuye ph)

3) Reducción de la ROP (velocidad de penetración): Al aumentar a la densidad del lodo, entonces disminuye ROP. Al aumenta la cantidad de sólidos, disminuye ROP. Al aumentar la viscosidad, disminuye ROP .

4) Perdida de circulación: se produce cada vez que la Presión ejercida por el lodo contra la formación excede la resistencia de la misma

5) Pegamiento de la sarta (aprisionamiento): Ocurre cuando la sarta queda incrustada en un revoque grueso y la presión hidrostática es mayor que la Presión de formación.

6) Erosión de las paredes del pozo: dificulta la evaluación de los perfiles de cable y puede producir el aprisionamiento de la tubería.

7) Retención de sólidos indeseables: los sólidos de formación deben ser eliminados del lodo antes de hacerlo recircular. Parte de ellos decantarán en la pileta, pero el resto deberá ser separado mediante dispositivos mecánicos.

8) Desgaste de las bombas: el sólido más abrasivo es la arena que puede causar un desgaste excesivo en las bombas o cualquier equipo que entre en contacto con la misma.

Daño de las bombas: por mala limpieza (material abrasivo)

9) Contaminación del medio ambiente: ciertos líquidos y sólidos incluyendo algunos aditivos químicos pueden presentar problemas ambientales.

El lodo debe ser capaz de:

Resistir la contaminación de fuentes externas:

a)      sólidos de perforación,

b)      Cationes del agua de formación (Na, Ca, Mg, etc.),

c)      Altas concentraciones de ciertos gases (co2, h2s, etc)

Ser estable a elevadas presiones y temperaturas: muchas de las sustancias químicas que se emplean en los lodos son susceptibles de experimentar degradación térmica.