FICHA DE IDENTIFICACIÓN DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN Título
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Fecha Carrera Asignatura Grupo Docente Periodo Académico Subsede
FLUIDOS BASE ACEITE Nombres y Apellidos
Código de estudiantes
IllanesCarataSarai Paca Torrez Roger Paredes Claros Jhunnior Terrazas Salazar Juan Carlos Villagomez Brandon 27/04/2017 Ingeniería en Petróleo y Gas Fluidos de perforación A Ing. Vanessa Lema Zabala V Semestre Cochabamba Copyright © (2017) por (). Todos los derechos reservados.
INTRODUCCION Los lodos en base aceite consisten en una fase continua de aceite en la cual están suspendidos arcilla y otros sólidos. En los lodos de emulsión inversael agua está suspendida en una fase continua de aceite. Un uso primario de los fluidos base aceite es para la perforación en domos salinos problemáticos y para mejorar la estabilidad del agujero. Son aplicables para la perforación de agujeros con una alta desviación, debido a su alto grado de lubricación y la habilidad para prevenir la hidratación de arcillas. Los lodos base aceite también son usados en operaciones especiales de perforación, como perforando en temperaturas extremadamente altas, en formaciones muy sensibles al agua donde no se pueden usar lodos en base agua, y en la penetración de zonas productivas que podrían ser dañadas por lodos base agua. El presente trabajo de investigación tiene como finalidad describir y exponer el manejo de lodo, clasificación del mismo, propiedades, aplicaciones generales en el proceso de perforación de un pozo petrolero. Analizaremos de igual manera los conceptos más relevantes. Integraremos también información sobre los sistemas lodo base aceite.
OBJETIVOS
Exponer información del fluido base aceite en relación a su manejo y su clasificación. Describir algunas aplicaciones y propiedades del fluido base aceite.
MARCO TEORICO DEFINICIÓN Los lodos base aceite son lodos en que la fase continua, o externa, es un aceite, como el diésel o aceite mineral. Los sólidos en un fluido de base aceite están humectados por el aceite. Todos los aditivos están diseñados para dispersarse en el aceite El filtrado del lodo hacia las formaciones es aceite El agua, si presente, está emulsificada en la fase de aceite.
CLASIFICACIÓN DEL FLUIDOS EN BASE ACEITE Existen dos tipos principales:
Emulsiones inversas (agua en aceite) y Todo-aceite (sin agua).
La cantidad de agua presente describirá el tipo de fluido de base aceite. El aceite usado puede ser petróleo crudo, aceites refinados como el diesel, aceites minerales, o fluidos orgánicos (no derivados de petróleo). Los lodos convencionales todo-aceite tienen aceite como fase externa pero están diseñados libres de agua en su formulación. Al no tener agua se usan materiales asfálticos para controlar el filtrado y la viscosidad. Como no contienen agua requieren de poco o ningún emulsificante. Los lodos todo-aceite pueden algún porcentaje de agua libre, pero si su concentración aumenta pasa a ser un contaminante en cuyo caso conviene convertir sistema en una emulsión inversa Si el agua libre no es emulsionad a rápidamente los sólidos se humectan en agua y causan problemas de inestabilidad. El agua libre humecta los sólidos y partículas de arcilla que al hidratarse pueden tapar las mallas vibratorias y promover la pérdida de lodo por encima de ellas Las emulsiones invertidas son lodos de base aceite formulados para contener de moderadas a altas concentraciones de agua. Agua es parte integral de la emulsión invertida y normalmente puede contener sal como cloruro de calcio o cloruro de sodio que le dan inhibición para actuar sobre las arcillas y lutitas perforadas Una emulsión invertida puede contener hasta 60% de agua en la fase líquida. Se agregan emulsificantes especiales reforzar la dispersión de las gotas de agua en la fase interna y prevenir que se unan entre sí para formar gotas grandes y hacer colapsar la emulsión.
Si el agua no está fuertemente emulsionada, puede mojar los sólidos y afectar seriamente la estabilidad de la emulsión. Derivados especiales de lignito o asfaltitas son usados como agentes controladores de filtrado y derivados de bentonita se usan para incrementar la viscosidad y propiedades de suspensión del sistema. La emulsión invertida está fuertemente emulsionada y se caracteriza por tener un filtrado bajo. Se han observado mejoras en la velocidad de perforación cuando el filtrado es “relajado” y se llama emulsión invertida “relajada”.
Fluidos base Todo-aceite Los fluidos base aceite verdadera contienen menos del 5% de agua y son mezclas de aceite estabilizado, la cual puede ser de asfalto oxidado, ácidos orgánicos, alcalinos, agentes estabilizadores y diesel o aceites minerales no tóxicos. La principal aplicación de los fluidos base aceite es evitar la contaminación de agua de las zonas productoras, aunque también se utilizan para perforar ciertas zonas de lutitas problema. Los fluidos base aceite son inertes a muchos contaminantes, tales como H2S, sal y anhidrita y son resistentes a altas temperaturas.
Fluidos base aceite de emulsión inversa. Los fluidos base aceite de emulsión inversa contienen al agua como fase dispersa y al aceite como fase continua. Pueden contener hasta un 40% de agua en forma dispersa y emulsificada dentro de una película de aceite continua mediante el uso de emulsificantes. Se pueden utilizar diversos aditivos para estabilizar la emulsión, una vez que esta se ha formado. Las emulsiones inversas tienen las mismas características que los fluidos base aceite verdadera, debido a que la fase continua es aceite y el filtrado es aceite. Esto es cierto si la emulsión es estable. Los fluidos de emulsión inversa son estables a las altas temperaturas, son inertes a muchos contaminantes y se pueden densificar sin mayor problema. El uso de los fluidos base aceite, tanto los base aceite verdadera, como los de emulsión inversa, requieren de cuidados especiales para protección del medio ambiente.
Componentes básicos de un fluido base aceite (Emulsión invertida) Gas oil El gas oíl es el aceite utilizado con mayor frecuencia para preparar emulsiones inversas. No obstante, su uso se encuentra restringido debido a su toxicidad.
Aceite minerales Estos aceites contienen una fracción mucho más reducida de aromáticos que el gas oíl y el kerosene, y por lo tanto son mucho menos tóxicos a los organismos marinos.
Petróleo El uso de petróleo en la formulación de los lodos base aceite tiene varios aspectos negativos, además de poseer un punto de inflamación bajo.
Emulsificante El emulsificante hace que el agua se emulsione en el aceite, formando un sistema estable. Los Emulsificantes que se utilizan en la preparación de los lodos base aceite deben ser
solubles, tanto en el agua como en el aceite.
Cal La cal tiene como función primaria hacer mas efectiva la acción del emulsificante, y con función secundaria actuar como secuestrador de H2S y CO2. Siempre que se adicione un emulsificante se debe agregar cal en una proporción de 2/1.
Humectante Los productos químicos humectantes en aceite son las poliamidas, las aminas, los fosfatos orgánicos, los hidrocarburos sulfonatados etc.
Agua Esta forma parte de los lodos base aceite, consiste en pequeñas gotas que se hallan dispersas o en suspendidas en el aceite.
Sal Los lodos base aceite tienen la habilidad de desarrollar la fuerzas osmóticas de gran magnitud para deshidratar o balancear formaciones sensibles al a gua.
PROPIEDADES DEL LODO BASE ACEITE: Densidad: varía entre 7.5 lb/gal hasta mayores de 22.0 lb/gal. La densidad del lodo base aceite dentro el pozo es más afectada por la temperatura y la presión que en lodos base agua. La temperatura disminuye la densidad debido a la expansión de la fase de aceite pero la presión la incrementará debido a su compresión
Viscosidad: Es también afectada por la temperatura y la presión: Es afectada en forma inversa por los cambios de temperatura y en forma directa con los cambios de presión La viscosidad de embudo es muy afectada por la temperatura por lo que se utiliza más como un indicador aproximado de la condición del lodo que como base para propósitos de tratamiento del sistema Las propiedades reológicas se miden con el viscosímetro rotacional.La viscosidad plástica, punto cedente y geles se miden con elreómetro (de acuerdo al Modelo de ReologíaSeudoplástico).Las propiedades de suspensión de cortes y agentes densificantes semonitorean con las fuerzas de gel a 10 seg. y 10 min. (Asentamientoestático) y con las lecturas a 3 y 6 rpm (asentamiento dinámico). Las lecturas se deben tomar siempre a la misma temperatura paraevitar variaciones en las propiedades (alta temperatura
baja VP)
Estabilidad Eléctrica: Indicador de la estabilidad de la emulsión. Se mide y reporta el voltaje requerido para romper la emulsión ytransmitir una corriente eléctrica.La corriente se transmite sólo si las gotas del agua emulsionadaseunen después de romperse la emulsión
APLICACIONES El lodo base aceite ofrece muchas ventajas sobre los lodos base agua. Pero su alto costo inicial puede ser un factor determinante en la no selección de este sistema. Sin embargo, si se consideran todos los costos de perforación los lodos base aceite son usualmente menores que los de base agua. Los lodos de aceite ofrecen ciertas ventajas económicas cuando se usan para:
Perforar lutitas problemáticas Perforar zonas de sal, anhidrita, carnalita y potasa Perforar pozos profundos y calientes Toma de núcleos en zonas productivas sensibles Proyectos de perforación de alcance extendido Los lodos de aceite ofrecen ciertas ventajas económicas cuando seusan para: Pozos direccionales difíciles Perforación de pozos de diámetro reducido Control de corrosión Formaciones que contienen H2S y dióxido de carbono, CO2 Fluidos de perforación y terminación Los lodos de aceite ofrecen ciertas ventajas económicas cuando se usan para: Obturador de la tubería de revestimiento o fluidos de empaque Fluidos de rehabilitación Colocación de fluidos para soltar la tubería pegada
Las preocupaciones ambientales durante los años 80 resultaron en el uso de aceites minerales como fase continua de los lodos. Aceites altamente refinados menos tóxicos y más aceptables que el aceite diesel desde el punto de vista ambiental.
Aplicaciones especiales Por ser no corrosivos los sistemas base aceite, son útilespara diversas aplicaciones de campo, incluidas:
Fluidos de empaque y empaques de revestidor Empaques árticos de revestidor Sistemas de aceite con geles PIPE GUARD
MANEJO DEL LODO Cuando se mantiene un sistema de lodo base aceite, se debe observar las siguientes pautas guías.
Mantener estabilidad eléctrica por encima de 400 voltios. Mantener un filtrado APAT todo aceite. No agregar agentes densificantes cuando se agregue agua. Mantener el exceso de cal a entre 1.5 y 3.0 lb/bbl (4.0 y 9.0 kg/m3). Usar equipo de control de sólidos para evitar acumulación de sólidos de bajo peso específico. Agregar un mínimo de 0.5 lb (0.5 kg) de cal por cada 1 lb (1 kg) de INVERMUL o INVERMUL NT. Agregar EZ MUL or EZ MUL NT despacio a medida que se agregan agentes densificantes para ayudar a mojar en aceite los sólidos adicionales. No saturar la fase agua con CaCl porque podría 2 ocurrir inestabilidad de la emulsión y mojado de los sólidos por agua.
REGISTROS Los lodos base aceite no conducen corriente eléctrica; por consiguiente, no usar herramientas de registro de perfiles que requieran conductancia eléctrica para medir la resistividad (p.ej., registros de resistividad corta normal). La Tabla 1. da pautas guías para registro de perfiles en lodos base aceite.
Tabla 1: Pautas guías para evaluación de perfiles y formaciones. Hay disponible una cantidad de herramientas para ayudar a determinar las condiciones del fondo del pozo.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UN LODO BASE ACEITE Ventajas
Minimiza el daño a la formación Evita la hidratación de las arcillas. Provee mejor lubricación (Reduce el torque, el arrastre y la pega de tubería) Minimiza la corrosión de la tubería Estabilidad en altas temperaturas.
Desventajas
El costo inicial de fabricación es alto, especialmente en formulaciones de aceite mineral o sintético. El costo se puede reducir mediante arreglo con la compañía de lodos pagando un arrendamiento o en proceso de reventa. La detección de un brote es más difícil debido a la alta solubilidad del gas en lodo base aceite. Muy costoso en eventos de pérdida de circulación. Problemas ambientales relacionados con: descarga de cortes, pérdidas de lodo y su disposición final. Los lodos base aceite son más compresibles que lo s lodos de baseagua, y por lo tanto, la densidad en el fondo del pozo puede variarconsiderablemente de aquella que se mide en superficie.
ANALISIS Los fluidos base aceite son aquellos que tienes como fase continua un aceite, suspende en esta fase a la arcilla y otros sólidos. Generalmente están clasificados en base a la proporción de agua contenida. Fluidos todo aceite y Emulsión inversa. Las propiedades del mismocomo ser; densidad, viscosidad, etc. Son afectadas por la temperatura y presión. Estos fluidos son seleccionados en aplicaciones especiales como los son pozos de altas presiones y temperaturas, minimizan el daño a la formación. Otra de las raz ones por las que se eligen fluidos base aceite es que son resistentes a la contaminación por anhidrita, sal, CO2 y H2S gaseoso. La principal preocupación al seleccionar fluidos base aceite es el costo, primeramente el costo por barril de un lodo base aceite es mucho más elevado en comparación con los sistemas base agua convencionales. No obstante, debido a que los fluidos pueden ser reacondicionados y reusados, el costo en un programa de perforación de varios pozos puede ser comparado a usar fluidos base agua. En la actualidad el incremento en la conciencia ambiental, el uso de lodos base aceite, es prohibido o restringido en muchas áreas. En algunas de ellas, perforar con fluidos base aceite requiere que el lodo y los recortes sean contenidos y manejados en sitios apropiados, el costo de almacenamiento, transporte y disposición final pueden incrementar considerablemente al usar fluidos base aceite.
CONCLUSIONES
Se pudo manifestar la clasificación de los tipos principales de fluido base aceite en función a la cantidad de agua presente en el lodo; Emulsiones inversas (Agua en aceite) y Todo aceite (Sin agua). En relación al manejo del lodo existirán pautas guías para un buen uso. Se especificaron algunas aplicaciones del mismo que ofrecen ciertas ventajas económicas cuando se usan para ciertos tipos de perforación en particular. De igual manera señalamos algunas de la propiedades más importantes del lodo base aceite; densidad, viscosidad, estabilidad eléctrica.
BIBLIOGRAFIA Diego armando Hernández Domínguez (2014).Diseño de un fluido de perforación sintético a base de un éster de ácido carboxílico. Tesis de ingeniería no publicada, Universidad Veracruzana, 3. David Hawker, Karen Vogt, Allan Robinson (2002). Datalog Manual de operaciones en el pozo, 61-62. Baroid, a Halliburton Company (1999, 2000).Baroid Fluids Handbook, 250,257-258-259. Yasser García Hernández (2014). Aplicación de los fluidos de control en perforación de pozos petroleros. Tesis de ingeniería no publicada, Universidad Veracruzana, 43. Schlumberger, Pemex (Exploración y Producción) (2008). Formulación, mantenimiento y aplicaciones del fluido base aceite. Recuperado el 25 de Abril de 2017 de https://es.scribd.com/doc/59915496/08-Fluidos-Base-Aceite#