ELIMINACION DE LAS INCRUSTACIO INCRUSTACIONES NES
Las técnica técnicas s utilizad utilizadas as para para eliminar eliminar las incrust incrusta-ci a-cione ones s deben deben cumplir cumplir ciertas ciertas condiciones: ser rápidas, no dañar el pozo, las tuberías ni el am-biente de la formación, y ser efectivas en la pre-vención de nuevas precipitaciones en el futuro. En los tratamientos de estimulación de la matriz de la formación, por lo eneral, se emplea emplean n disol disol-ve -vente ntes s de incru incrust staci acion ones es con con el fin de deten detener er la caída caída de la producción. !ara poder decidir cuál es la me"or técnica, es necesario conocer el tipo y la cantidad cantidad de incrustaciones incrustaciones y su composición física o su te#tura, ya $ue si se elie elie un métod método o inade inadecua cuado do se pued puede e llear llear,, en reali realida dad, d, a incen incen-ti -tiva varr el depósito de incrustaciones. El rado de resistencia y la te#tura de las incrustaciones presentes en las tuberías revisten ran importancia en la elección de la técnica de remoción. La resistencia y las te#turas pueden variar desde %ilos delicados y $uebradizos o cris-tales de alta micr microp opor oros osid idad ad %ast %asta a capa capas s de as-p as-pec ecto to roco rocoso so de ba"a ba"a perm permea eabi bili lida dad d y porosidad. porosidad. La pureza de las incrustaciones incrustaciones afecta su resistencia a los métodos de limpieza. !uede ocurrir $ue se trate de fases de un sólo mineral, si bien, por lo eneral, son una mezcla de com-puestos similares y compatibles. El sulfato de bario bario puro puro es normalme normalmente nte de ba"a ba"a porosida porosidad d y totalmen totalmente te impenetr impenetrable able con aentes $uímicos, y sólo se puede $uitar lentamente utilizando aluno de los métodos mecánicos más tradi-cionales. Las mezclas de sulfato de bario, $ue por lo eneral contienen sulfato de estroncio, sulfato de calcio o incluso carbonato de calci calcio, o, con con fre-cu fre-cuen encia cia ceden ceden fren frente te a divers diversos os métod métodos os de limpi limpieza eza,, tanto tanto $uímicos como mecánicos.
Técnicas químicas
&La remoción de incrusta-ciones con productos $uímicos es, por lo eneral, el primer sistema $ue se utiliza y el más económico, en especial cuando las incrustaciones no son de fácil acceso o se encuentran en luares donde los métodos mecánicos de limpieza convencionales resultan poco efectivos o es muy costoso transportarlos. !or e"emplo, los carbonatos son muy solubles en ácido clor%ídrico y, por lo tanto, se pueden disolver con facilidad. Las incrustaciones duras de sulfa sulfato tos s son más difíci difícile les s de elimin eliminar ar por$u por$ue e tiene tienen n un rado rado muy ba"o ba"o de solubilidad ácida. En la matriz de la for-mación, se pueden tratar con aentes $uelati-zantes fuertes' compuestos $ue rompen las incrustaciones resistentes a los ácidos aislando y blo$ueando los iones metálicos dentro de su estructura cerrada en forma de anilloLa mayor parte de los tratamientos $uímicos se controla se( se(n n la capa capaci cida dad d de lle llead ada a de los los react eactiv ivos os a la supe superf rfic icie ie de las las incrustaciones. En consecuencia, la relación entre el área de la superficie y el volumen, o su e$uivalente, la relación entre el área de la superficie y la masa, constituye un parámetro importante en la veloci-dad y la eficiencia del proceso de eliminación. Las randes áreas de superficies reactivas, como por e"emplo los materiales porosos, las partícu-las similares a las arcillas de placas sumamente finas y las proyecciones del espesor de un cabello reaccionan en forma inmediata,
puesto $ue e#iste un ran volumen del ácido o del reac-tivo alrededor de la superficie. )uando la relación entre el área de la superficie y el volumen es menor, por e"emplo en capas de incrustaciones ruesas y poco porosas, la reacción es más lenta y sólo responden a los reactivos $uímicos más fuertes. Los depósitos minerales $ue se encuen-tran en las tuberías de producción presentan una superficie tan pe$ueña enla masa depositada $ue, por lo eneral, la reac-tividad de los sistemas $uímicos resulta muy lenta, por lo $ue se convierte en un sistema de remoción poco práctico. Las zonas de alta permeabilidad dentro de la formación&$ue ofrecen una trayectoria de menor resistencia&desvían los fluidos del tratamiento y obstaculizan la capacidad de los disolventes para penetrar en los intervalos dañados. Las (ltimas técnicas $ue utilizan disolventes colc%ones lavadores $ue contienen surfac-tantes viscoelásticos pueden me"orar la colo-cación del disolvente. Los surfactantes viscoelásticos forman substancias elatinosas de alta viscosidad cuando se los mezcla con cier-tos compuestos de salmuera, pero se rompen completamente y se transforman en substancias acuosas en presencia de petróleo o de as de %idrocarburo. *e esta forma, estos surfactantes viscoelásticos ayudan a canalizar los disolventes %acia las zonas productivas saturadas de petróleo, y evitan las zonas no productivas satu-radas de aua +i bien el ácido clor%ídrico es, por lo eneral, la primera opción como tratamiento de las incrustaciones de carbonato de calcio, la reac-ción rápida del ácido puede esconder un proble-ma: las soluciones de ácido aotado de subproductos de las incrustaciones constituyen e#celentes aentes iniciadores para la formación de nuevos depósitos minerales. !or e"emplo, en el ar del orte durante un estudio de campo para evaluar la estimulación de la matriz con ácido, un operador loró interpretar la disminu-ción de sus tasas de producción páina previa, aba"o/.0 1l comparar la %istoria de producción del pozo del campo 2ullfa3s antes y después de la estimulación, los inenieros utilizaron el análisis 4*1L para determinar el cambio ocurrido en el daño de la formación. 1 continuación, se simuló el efecto de cada tratamiento con ácido en dife-rentes tipos de incrustaciones en cada pozo, para lo cual se utilizó un simulador de pozo y yacimiento acoplados véase 5+imulador de emplaza-miento $uímico,5 página 42 /. En cada caso se comparó el impacto de la remoción de las incrus-taciones sobre el daño con los cambios en el mismo derivados de la producción, para evaluar el tipo de incrustaciones y su ubicación. El estu-dio de campo confirmó $ue la
reprecipitación de carbonatos en los empa$ues de rava constituía el mecanismo primario de daño $ue provocaba pérdidas de producción recurrentes en los pozos. Los $uímicos $ue disuelven y $uelatizan el carbonato de calcio son capaces de romper este ciclo de reprecipitación. El ácido et%ylenedia-menetetraacetic E*61/ fue uno de los primeros aentes utilizados para me"orar la remoción $uímica de las incrustaciones y %oy en día se contin(a utilizando en diversas formas
Métodos mecánicos convencionales Las soluciones mecánicas para eliminar depósitos minerales ofrecen una amplia variedad de %erra-mientas y técnicas aplicables en las tuberías de pozos y en la formación pró#ima páina/. )omo ocurre en el caso de los tratamientos $uímicos, la mayor parte de los métodos mecánicos presenta un rano limitado de aplicabilidad, de manera tal $ue la selección del método correcto depende del pozo y del tipo de incrustación. Los métodos mecánicos, si bien son variados, se encuentran entre los más eficientes para la eliminación de incrustaciones de minerales en las tuberías. 7no de los primeros métodos utilizados fue una derivación del uso de e#plosivos para %acer vibrar los tubos y desprender las incrustaciones más $uebradizas. Los e#plosivos proporcionaban caras de alto impacto $ue podían remover las incrustaciones, pero a menudo dañaban las tuberías y el cemento. )uando se trató de cam-biar el tipo de e#plosivo o reducir la cantidad de cara e#plosiva, se determinó $ue uno o dos cabos de la cuerda de detonación, conocida como cuerda de disparo, proporcionaban la inten-sidad adecuada. Las cuerdas de disparo todavía se utilizan, en especial como simples %erramientas de dianós-tico, en los casos en $ue una entrada rápida con cable de acero y detonación durante el flu"o puede dar indicios sobre el tipo y la ubicación de las incrustaciones. La e#periencia demuestra $ue si se utilizan alunos cabos de cuerda, detonados por una cápsula electrónica, y lo suficientemente laros como para cubrir la zona de interés, este sistema resulta efectivo para eliminar blo$ueos de incrustaciones en perforaciones y capas del-adas de incrustaciones dentro de las tuberías. Las incrustaciones ruesas, en especial las $ue se encuentran dentro de las tuberías, por lo eneral son demasiado resistentes para utilizar este sistema y, debido a $ue su nivel de porosi-dad es muy ba"o, los tratamientos $uímicos no resultan efectivos en un lapso de tiempo razona-ble. !ara la eliminación de este tipo de incrusta-ciones es necesario recurrir a las técnicas utilizadas para perforar rocas y triturar acero. Las mec%as de impacto y la tecnoloía de fresado %an sido desarrolladas para funcionar con tuberías fle#ibles dentro de las tuberías de producción y utilizando distintas mec%as cincelado-ras y variadas confiuraciones de
fresado. )omo fuente de enería se utiliza, por lo eneral, un motor %idráulico o una %erramienta de impacto de tipo martillo. En los motores, impulsados por fluidos, el movimiento de la mec%a responde a la combinación del estator y el rotor. La potencia depende de la tasa de fluido y del tamaño del motor: los motores más pe$ueños $ue eliminan incrustaciones dentro de las tuberías, por lo eneral de 888 9 8 puladas a 8 ; 9 < puladas de diámetro, proporcionan un tor$ue de entre 8== a 8;= lbf-pie. *ado $ue las incrustaciones rara vez se depositan en forma pare"a sobre las paredes de los tubos, los re$uerimientos de potencia de fre-sado varían enormemente. )uando los motores no cuentan con la potencia necesaria para $ue la mec%a corte las incrustaciones, se atascan y se detiene el proceso. )omo resultado de ello, las tasas de remoción de incrustaciones varían se(n el tipo de incrustación. En eneral, éstas oscilan desde > %asta más de ;= pies lineales ?8,> m %asta más de @ mA de incrustaciones elimi-nadas por %ora de traba"o. La variación de la velocidad de fresado depende de $ue la combi-nación del motor y la fresadora sea la adecuada para el tipo de incrustación $ue se desea elimi-nar. La e#periencia demuestra $ue los motores pe$ueños y de ba"o tor$ue resultan más efectivos cuando se utilizan con fresas de dientes pe$ueños. Las fresas de dientes más randes, si bien son más aresivas, no iran bien sobre las superficies con incrustaciones irreulares y los motores pe$ueños se atascan. !or lo tanto, las fresas con dientes pe$ueños y menos aresivos cortan más rápido por$ue los motores sufren menos problemas. Las %erramientas de impacto, como el Bipp 6ripper de Ca3er 4ils 6ools, son %erramientas de movimiento alternativo $ue traba"an como un pe$ueño martillo neumático con una mec%a rotativa. Bacen impacto sobre las incrustaciones a razón de ;== a == veces por minuto y rotan alrededor de D= veces por minuto, por lo eneral con un cincel o con una mec%a en forma de estrella. Las fresas no se pueden utilizar con estas %erramientas por$ue los impactos pro-ducen demasiado daño sobre la superficie de los mismos. Estas %erramientas funcionan me"or en depósitos de incrustaciones $uebradizas y operan a razón de 8= a 8== pies lineales ?; a ;= mA por %ora. o obstante, la presencia de residuos de incrustaciones en la superficie de la tubería da luar a un nuevo crecimiento de los
depósitos y dificulta la tarea de los tratamientos in%ibidores $ue tratan de blo$uear la nucleación. La forma más efectiva para prevenir un nuevo desarrollo de incrustaciones consiste en $ue la superficie de acero se encuentre limpia y libre de imperfecciones. Las %erramientas de impacto como los motores y las fresas, en eneral, necesitan un acceso pleno y rara vez eliminan las incrusta-ciones totalmente de las paredes de acero. )uando se encuentran situaciones donde el acceso es parcial, las fresas rectificadoras pueden aumentar el diámetro efectivo moviendo %acia afuera las %o"as trituradoras mediante cambios en la presión y la tasa de bombeo. Las fresas rectificadoras resultan efectivas, pero su rendimiento e$uivale a la mitad de una fresa típica.
Métodos mecánicos con chorros de fluidos & *esde %ace varios años se encuentran disponibles alunos sistemas de c%orros de flui-dos, como el Bydroblast de Balliburton o el sis-tema otoFet de CF4G+)4, $ue se utilizan para eliminar incrustaciones en tuberías de pro- ducción y cañoneos. Estas %erramientas cuentan con varios orificios de e#pulsión, o bien con una cabeza de e#pulsión $ue tiene un mecanismo $ue le permite cubrir todo el diámetro del pozo. +e pueden utilizar con productos $uímicos para atacar los depósitos solubles, en a$uellos luares donde la colocación es crítica para prevenir la pérdida de aentes reactivos. El c%orro de aua puede resultar efectivo para remover incrustaciones blandas, como %alita, y detritos o relleno, pero la e#periencia demuestra $ue es menos efectivo en ciertos tipos de incrustaciones de mayor resistencia, como calcita y sulfato de bario 1 la presión de superficie, el c%orro de aua remueve las incrustaciones por cavitación, me-diante pe$ueñas burbu"as $ue aparecen en el c%orro de fluido. Estas burbu"as se forman por la ran liberación de presión $ue ocurre cuando el fluido pasa a través de una bo$uilla. Las burbu"as colapsan al c%ocar contra las incrustaciones, lo cual produce un fuerte&casi e#plosivo&efecto erosivo. Las investiaciones llevadas a cabo en el )entro de Hnvestiaciones de +c%lumberer de )ambride Hnlaterra/ muestran $ue este pro-ceso de cavitación se detiene prácticamente en el fondo del pozo debido a la presión %idrostática de dic%o luar. !or lo eneral, las tasas de corte se ven reducidas a razón de cuatro veces o más. *ebido a las limitaciones de la
presión de bombeo en la superficie cuando se utilizan %erra-mientas de c%orro instaladas en tuberías fle#i-bles, no es posible aumentar la presión del fluido lo suficiente como para vencer la presión dife-rencial en el fondo del pozo.
Lechadas abrasivas &1l arear una pe$ueña concentración de sólidos, entre 8 y >I en peso, a un c%orro de aua, se me"ora en ran medida su capacidad de atravesar las incrustaciones. Los c%orros de aua con arena abrasiva son de uso %abitual en la industria de la cons-trucción y la demolición para cortar concreto reforzado, e inclusive en los procesos de desmili-tarización para cortar municiones activas sin enerar calor o una fuente de inición. Esta téc-nica también presenta un mayor rendimiento de corte en las incrustaciones de carbonato de cal-cio comparado con un c%orro de aua pura páina anterior, arriba a la derec%a/. Lamen-tablemente el uso de abrasivos como la arena puede causar daños en los tubos de acero. )uando las incrustaciones se eliminan completa-mente de la tubería, el c%orro abrasivo erosiona el acero con la misma eficiencia con $ue lo %ace con los depósitos minerales. +i ocurre un desper-fecto en la %erramienta de emisión del c%orro, e#iste un rieso considerable de $ue el c%orro abrasivo perfore el tubo de acero 7n c%orro abrasivo capaz de cortar las incrustaciones sin dañar la tubería debe aprovec%ar la diferencia de dureza entre los depósitos minerales y el acero subyacente. 7na de las principales diferencias reside en $ue el acero tiene tendencia a falla d(ctil, mientras $ue las incrustaciones son $uebradizas páina ante-rior, aba"o/. 7na partícula de arena cortante puede erosionar la superficie de un material d(c-til por medio de una acción de corte y acanalado. !or el contrario, una partícula redonda y dura rebota sobre la superficie y elimina sólo un pe$ueño volumen de acero, de"ando un cráter en el luar del impacto. Las incrustaciones mine-rales presentan falla $uebradiza, de manera $ue el impacto de una partícula dura fractura las incrustaciones y, en (ltima instancia, produce la desinteración del estrato subyacente. La elimi-nación de los sedimentos es independiente de la forma de las partículas. +i se elien partículas redondas en luar de cortantes y anulares se facilita la erosión de las incrustaciones y, al mismo tiempo, se reduce el daño sobre las tuberías de acero. !or e"emplo, la compañía 1dams )oiled 6ubin ofrece un
sistema de c%orro abrasivo con partículas de vidrio. La %erramienta e#pulsora tiene oc%o bo$uillas fi"as $ue permiten cubrir todo el radio y otros e#pul-sores $ue apuntan %acia aba"o. El sistema es compatible con fluidos espumosos y efectivo sobre todo tipo de incrustaciones minerales. +in embaro, los cráteres formados por el impacto repetido de las partículas de vidrio pueden termi-nar provocando fatia y falla de la superficie de acero
Abrasivos Sterling Beads
&Las partículas de vidrio utilizadas para remoción de incrustaciones son muc%o más duras $ue los tubos de acero y pue-den provocar un e#ceso de erosión sobre el metal. +i se reduce demasiado la dureza de las partículas, sólo se lora $ue sean poco efectivas. !or lo tanto, la dureza deseada es a$uella $ue lora establecer un e$uilibrio entre minimizar el daño causado sobre el acero y ma#imizar su efectividad de corte de las incrustaciones. 6ambién es importante tener en cuenta otros parámetros, como la friabilidad del material abrasivo. +i bien e#isten muc%as partícu-las esféricas con la dureza adecuada, con frecuen-cia tienen ba"a durabilidad y se rompen con el impacto, lo cual disminuye su poder destructivo sobre las incrustaciones minerales. En el )entro de Hnvestiación de +c%lumberer de )ambride se realizaron estu-dios e#perimentales y teóricos sobre las interac-ciones físicas entre las partículas abrasivas y los materiales $ue constituyen %abitualmente lastuberías. 6omando como base dic%os estudios, se propuso un nuevo material abrasivo denominado +terlin Ceads. J Este material ofrece la misma capacidad erosiva de la arena sobre incrusta-ciones duras y $uebradizas, mientras $ue es D= veces menos erosivo con respecto al acero y no provoca daños en el pozo si se dirie un c%orro prolonado sobre un punto determinado arriba/. Las partículas abrasivas son esféricas, muy duras y de ba"a friabilidad aba"o/. 1demás, son solu-bles en ácido y no tó#icas, con lo cual se simplifi-can las tareas de limpieza
KL+
Simulador de emplazamieno químico
7n simulador puede ayudar a diseñar un tratamiento $uímico efectivo. !or e"emplo, el softare +tim)1*E es un prorama de estimulación de un sistema pozo-yacimiento, $ue incluye tres modelos: pozo, yacimiento y reacción $uímica para la predicción de incrustaciones. Los parámetros $ue se inresan comprenden una lista completa de los pozos, las formaciones, los fluidos y las descripciones de los tratamientos $uímicos. El modelo de pozo resuelve ecuaciones de convecciónM difusión con respecto al flu"o de fluidos a lo laro de la columna de trata miento tubería de produccióntubería fle#ible o revestidor/ para estimar la presión de fricción durante el bombeo. 1l esti-mar la invasión de los fluidos del tratamiento dentro de la formación en las inmediaciones del pozo, el modelo de yacimiento rastrea la ubi-cación de los distintos frentes de fluidos dentro del yacimiento. El modelo de reacción $uímica estima la tasa de disolución mineral $ue siue las leyes cinéticas de los solventes utilizados y las especies minerales presentes en la corres-pondiente sección litolóica de la formación. La disolución mineral neta se traduce en la reduc-ción del daño para cada tratamiento ácido 4tras funciones incluyen la capacidad de simular la desviación de un pozo, prever los efectos de aentes diverentes sobre los perfiles de invasión de los fluidos en el yacimiento y simular el flu"o de dos fluidos en forma simultánea dentro del pozo &uno por la tubería de producción o la tubería fle#ible y el otro por el espacio
anular. 6odas estas funciones per-miten prever con mayor precisión la eficiencia de la ubicación de los distintos tratamientos.
Sisema uni!ersal de eliminaci"n de incrusa#ciones minerale
En el )entro de )om-pletaciones de Nacimientos de +c%lumberer con sede en os%aron, 6e#as EE.77./, se %a desarro-llado una %erramienta e#pulsora de c%orros con cabeza rotativa y controlada por un fluido vis-coso. +e conoce con el nombre de Fet Claster, y las características de las bo$uillas %an sido opti-mizadas para utilizar abrasivos +terlin Ceads derec%a/. Esta nueva %erramienta rotativa basada en una cabeza e#pulsora de c%orro, com-binada con los +terlin Ceads, constituye la base de un nuevo sistema de servicios de intervención mediante tuberías fle#ibles $ue %a sido diseñado para eliminar incrustaciones en las tuberías de producción. El sistema Claster +ervices comprende tres técnicas de eliminación de incrusta-ciones $ue se pueden aplicar para tratar una amplia variedad de problemas de este tipo: La técnica +cale Clastin combina el uso de +terlin Ceads como material abrasivo con la nueva %erramienta e#pulsora para eliminación de incrustaciones duras. La técnica Cride Clastin utiliza una cabeza fresadora y un c%orro abrasivo, para los casos en $ue las incrustaciones obstruyen la tubería por completo. La técnica Fet Clastin %ace uso de la nueva %erramienta de e#pulsión de c%orro con fluidos no abrasivos y se aplica en la eliminación de incrustaciones blandas. El sistema de eliminación de residuos mine-rales también incluye un prorama para el diseño del proceso, denominado Fet 1dvisor, $ue le per-mite al operador optimizar la confiuración de la %erramienta e#pulsora y el tamaño de la bo$uilla teniendo en cuenta las condiciones del pozo, con el fin de ma#imizar la potencia del c%orro y la