CONTAMINANTES PRACTICA #5 Objetivos: Reconocer los contaminantes que afectan un lodo de perforación y los diferentes cambios en el comportamiento de las propiedades y características del fluido de perforación que estos generan y los tratamientos más utilizados en campo. Observar y comparar los cambios experimentados por un lodo contaminado con diferentes porcentajes y comparar con las propiedades del lodo inicial. Marco teórico Un contaminante es cualquier componente indeseable que cause un efecto perjudicial al fluido de perforación, adicionalmente este componente indeseado podría conllevar a un desgaste en los equipos, como se presenta en el caso de la corrosión de los elementos en la sarta de perforación y equipos de superficie. Sin duda alguna la fuente más común de contaminación de un fluido de perforación es la causada por sólidos que el fluido incorpora en su retorno del hueco. La gran mayoría de los problemas asociados con el control de las propiedades del fluido son atribuidos a la presencia de algún componente indeseable. Los contaminantes más comunes son: Cemento, Bacterias: bio-polímeros, almidones propensos a degradación bacterial sino son tratados, Bicarbonatos: tratamiento excesivo de la contaminación con cemento, Carbonatos: exceso de tratamiento de la contaminación con calcio, Gases ácidos: CO2, H2S, Sales: NaCl, KCl, agua de mar, entre otras, Temperatura: degradación térmica de polímeros en WBM. En la tabla 1, se describe las generalidades de los principales contaminantes. En la tabla 2, se plantean en específico los efectos que tienen los contaminantes sobre las propiedades reológicas del fluido. En la tabla 3, se describen los tratamientos adecuados para cada tipo de contaminación y algunas recomendaciones. Manual de prácticas de fluidos de perforación CONTAMINANTES 3
Tabla 1. Observaciones de los principales contaminantes. Contaminante presente
Observaciones
Sulfuro de hidrógeno (H2S)
El sulfuro de hidrógeno es un gas ácido extremadamente peligroso, altamente tóxico y corrosivo, se encuentra en las formaciones naturalmente debido a la descomposición de materia orgánica que contiene azufre. La presencia de pequeñas cantidades de H2S, puede causar floculación debido a la rápida reducción en el pH. Carbonatos solubles se acumulan en los fluidos de perforación alcalinos debido a la presencia de dióxido de carbono (CO2), el cual reacciona con el agua y en función de la alcalinidad ( pH del sistema), forma iones bicarbonato (HCO3) y carbonato (CO3=). Los carbonatos solubles se incorporan al sistema
Carbonatos (CO3=)
Cloruro de sodio (NaCl)
Calcio Ca++
Bacterias
a partir de diferentes fuentes tales como la perforación de zonas con presencia de dióxido de carbono, por degradación térmica de materiales orgánicos, por ataque bacterial, por sobretratamiento con bicarbonato de sodio y carbonato de sodio y por contenido de carbonato en la barita y bentonita comercial. Ambos aumentan el punto de cedencia y la fuerza gel, el carbonato incrementa el pH, mientras el bicarbonato lo disminuye. En lodos base agua-bentonita, la presencia de cloruro de sodio NaCl por encima de 10000 ppm, podría conllevar una severa floculación, esto se identifica por un aumento en la viscosidad plástica, fuerza gel, las perdidas por filtrado y los cloruros. Fluidos con alto contenido de sólidos y viscosificados con polímeros no son afectados por este tipo de contaminación. La contaminación por calcio puede darse a partir de dos principales fuentes: el cemento y la anhidrita. La fuente más común de estas es el cemento, el cual se utiliza en operaciones de cementación forzada en el control de perdidas por circulación. En forma seca es básicamente oxido de calcio, pero cuando se hidrata llega a ser hidróxido de calcio (cal muerta), este hidróxido de calcio puede aumentar el pH hasta 12.5, aunque relativamente insoluble en el fluido de perforación a temperatura normales, es difícil de remover. El efecto de la anhidrita hidratada (CaSO4.2H2O sulfato de calcio hidratado), es la disminución de la alcalinidad y el pH, ya que el CaSO4 y el H2O liberan oines H+. Son dos tipos de bacterias las existentes, las bacterias anaeróbicas y las aeróbicas: Para el caso de las bacterias aeróbicas, estas causan degradación de los viscosificantes y reductores de filtrado orgánicos. La situación ocurre en largos periodos de inactividad. Para el caso de las bacterias anaeróbicas, estas pueden reducir los iones sulfato a iones sulfuro, lo que conlleva a un fluido de perforación más corrosivo. Uno de los efectos secundarios es la formación de enzimas, estas enzimas se alimentan de material biodegradable y se eliminan utilizando agentes complejos altamente tóxicos.
