Lodos especiales : preparación, características y tratamiento. Lodos especiales: Son formulaciones específicas realizadas en la perforación de pozos que cumplen con ciertos propósitos y condiciones en las cuales se encuentre la formación, donde son agreg agregad ados os al lodo lodo cierto ciertos, s, polím polímero eros, s, químic químicos os y aditi aditivos vos para para produ producir cir de mane manera ra eficiente el yacimiento. Clasificación de los lodos especiales: 1. Lodos Lodos ligeram ligerament ente e tratado tratados, s, no Ini!ito Ini!itorios: rios: Son Son simple simples s y poco poco costo costoso sos. s. Los Los aditiv aditivos os comer comercia ciales les se limita limitan n gene general ralme mente nte a viscosificantes, dispersantes, soda caustica y tal vez algo de !arita. "n mucos casos no est#n presentes todos esos aditivos$ en algunos casos no se emplea ninguno de ellos. Los lodos ligeramente tratados se su!dividen en los siguientes tipos: %gua pura: "s a veces el me&or fluido para perforar formaciones formaciones duras, compactas compactas y con presiones vecinas a la normal. "l agua empleada varía entre agua dulce y salmuera saturada, dependiendo de la disponi!ilidad de agua de la naturaleza de las formaciones. Lodos nativos: "n algunas #reas las formaciones perforadas contienen lutitas productoras de lodo. Cuando se !om!ea agua asta el fondo del pozo durante la perforación regresa !arrosa 'lodosa(. La viscosidad va aumentando la circulación continua y el resultado es un lodo nativo. lodos de !entonita y agua: Lodos de %gua )entonita: La !entonita 'p e& I*C+ "L( y el agua dulce producen un lodo con !uena capacidad capacidad de acarreo, características características favora!les de reducción de viscosidad por corte y !uen control de p-rdida de filtrado. "ste es un lodo de iniciación de empleo frecuente, que tam!i-n se usa en algunos casos a mayores profundidades. lodos de atapulguita y agua salada, lodos de fosfato y lodos ligeramente tratados con reductores org#nicos de viscosidad. . Lodo Lodos s de emu emulsi lsión ón de de petró petróleo leo:: "l diesel o el petróleo constituyen posi!les adiciones a cualquier sistema de lodo para me&orar la lu!ricidad, lu!ricidad, con lo que se ve una reducción reducción en la torsión y un aumento aumento de la penetración. Con mayor frecuencia el material que se emplea es el diesel, "n la industria de los lodos se utilizan dos tipos de emulsión: la emulsión de petróleo en agua y la emulsión de agua en petróleo o emulsión inversa. "ste lodo ace referencia la emulsión de petróleo en agua. /escripción: se a0ade petróleo a cualquier !uen lodo de agua arcilla. /os líquidos no misci!les 'agua y petróleo(, m#s un agente emulsionante y agitación, dan origen a una emulsión. "l petróleo es la fase interna: el agua es la fase eterna, contin2a.
3enta&as a( /isminuye la p-rdida del filtrado. Los gló!ulos de petróleo desempe0an una acción de taponamiento al ser forzados dentro de los capilares del revoque. !( %umenta la velocidad de penetración. "l petróleo al reducir la fricción, da una indicación verdadera del peso del fondo, lo que resulta en m#s pie por oras 'velocidad de penetración( c( 4ace que el pozo sea m#s res!aladizo, con lo que reduce la posi!ilidad de la sarta aprisionada. d( %umenta la vida del tr-pano al reducir la fricción. e( %orra energía y reduce la torsión. f( "vita el em!olatamiento del tr-pano. g( 5educe la perdida de circulación. "n lodos pocos densificados, se puede a0adir petróleo para disminuir la densidad del lodo 6. Lodos tratados con calcio: "l agregar sales de calcio a los lodos para o!tener propiedades especiales constituyo un paso fundamental del control de lodo. 7ue compro!ado que se puede o!tener un lodo de !a&a viscosidad y de escaza resistencia de gel cuando se est# perforando secciones de cemento o de anidrita mediante un a&uste del tratamiento con las adiciones adecuadas de soda caustica y de dispersantes. "l propósito de a0adir calcio al lodo es convertir las arcillas sódicas en arcillas c#lcicas, /e esto resulta una reducción en el tama0o de las partículas y un aumento en el volumen de agua li!re. 3enta&as Los lodos tratados con calcio ofrecen varias venta&as con respecto a los lodos convencionales de agua dulce y !a&o p: a.( "sos lodos, de!ido a sus características ini!itorias, son capaces de mantener una !a&a viscosidad y una !a&a resistencia ligera, con alta tolerancia de sólidos esto los ace particularmente aplica!les en sistemas de lodos densificados. !.( Los lodos tratados con calcio se usan principalmente cuando se de!en perforar formaciones de lutitas con tendencia a idratarse y a desprenderse. "l efecto ini!itorio so!re lutitas y arcillas idrata!les retarda su idratación. "sto permite perforar un pozo m#s esta!ilizado a trav-s de formaciones de lutitas difíciles así disminuyendo los pro!lemas de pozos estreco y de lutitas desprendi!les
c.( Los lodos tratados con calcio son tam!i-n muy resistentes a la contaminación con los contaminantes a!ituales: sal, cemento y anidrita. d.( La producción o!tenida de formaciones de arena !entonitica se mo&ara por medio de la disminución del incamiento que tiende a !loquear el flu&o de fluidos acia el pozo. e.( Se puede utilizar cualquier tipo de agua de mezcla para la preparación de lodos tratados con calcio, es decir agua dulce, salo!re o yesosa, agua de mar, etc. 8. Lodos de lignosulfonatos. Los lignosulfonatos ferrocromicos fueron empleados por primera vez para reducir la viscosidad y la resistencia de gel en lodos de yeso. "stos dispersantes mostraron su eficacia para en tal grado que se los ensayo ello dos de otros tipos y se compro!ó su utilidad en lodos simples, en lodos salinos y en lodos tratados con calcio. %plicación: Los tratamientos con lignosulfonatos de cromo proveen un ecelente control de la reologia del lodo a si como esta!ilidad de las paredes del pozo. "l dispersante act2a como agente efectivo de control de filtrado de!ido al efecto taponante de las sales ferrocromicas y a la m#ima dispersión que se logra. Las sales de metales pesados en estos lignosulfanatos modificados no se descomponen f#cilmente a temperaturas elevadas. "sta característica permite tener !uena dispersión a temperaturas que provocarían la descomposición de muco otros reductores org#nicos de la viscosidad. 3enta&as: Los lodos de lignosulfonato son frecuentemente tratados y usados como fluidos de empaque, estos lodos acen ecelentes fluidos de empaque de!ido a su esta!ilidad t-rmica y su capacidad de mantener en el pozo !uenas propiedades de flu&o por periodos prolongados. 9ara ser un !uen fluido de empaque el lodo de perforación se suele diluir para disminuir la concentración de sólidos$ puede a0adirse gel nueva '!entonita( para me&orar las propiedades. . lodos no /ispersos de sólidos mínimos: La penetración es un factor importante en el costo de perforar un pozo, la eperiencia a demostrado que, con los otros factores iguales, cuanto m#s !a&a es la concentración de sólido en los lodos, mayor es la velocidad de penetración. 7luidos de perforación de agua clara tales como las salmueras nativas, an sido empleados con -ito en algunas #reas, sin em!argo, para la mayoría de las perforaciones el agua no provee la viscosidad, la densidad o el control de filtrado adecuado. Las partículas de arcilla y los sólidos perforados del tama0o de arcilla 'coloidales( parecen ser particularmente per&udícales para la velocidad de penetración. Los polímeros constituyen una alternativa con respecto a las arcillas como viscocificantes, tam!i-n proveen el control de filtrado suplementario. ;. Lodos )iopolimeros p& Sistema I*C+
utilizando cualquier tipo de agua y es resistente a la contaminación con sal, yeso y anidrita. 9reparación: La preparación del sistema implica la adición lenta de I*C+
,=( despu-s de a!er o!tenido viscosidad por medio del polímero, el siguiente paso es el entrecruzamiento, siempre que este se desee. Las adiciones de polímeros y entrecruzamiento de!en realizarse antes de a0adir otras sustancias al sistema tales como soda caustica, sales o arcillas. 9ueden agregarse al sistema dispersantes para reducir las resistencias de gel o para disminuir la p-rdida del filtrado, un eco destacado relacionado con el sistema I*C+
>. Lodos de almidón 'e&. sistema I*C+ L+I/(.Los lodos de almidón son los lodos no dispersos cuyo agente principal de control de filtrado es el almidón pregelatinitizado e& I*C+ L+I/. %dem#s del control de filtración, el almidón contri!uye con su viscosidad y provee ini!ición encapsularte por su acción de recu!rimiento de los sólidos de perforación. Los lodos de almidón son usualmente sistemas de agua salada$ sin em!argo, en algunas #reas se an utilizado lodos de almidón con aguadulce. Características
"l contenido en almidón es aumentado gradualmente asta alcanzar un total de a > pp!. Como ocurre con cualquier viscosificante, de!e tenerse cuidadosamente evitar so!re pasarse en todo momento. 9or otra parte si el lodo contiene muy pocos sólidos arcillosos pueden a0adirse atapulguta e&. I*C+ )5I?""L o !entonita e&. I*C+"L para ayudar a aumentar la viscosidad y dar al lodo el contenido coloidal necesario. Los requisitos de mantenimiento de almidón una vez que se a alcanzado la concentración deseada pueden determinarse teniendo encuenta el efecto de los tratamientos en cada turno so!re la perdida de filtrado %9I.
E. Lodos de !ase de petróleo emulsión inversa 'sistemas de los I*C+ F"? +IL(.Ana emulsión inversa es una emulsión de aguaGenG petróleo en la cual la fase dispersa es agua dulce o salada y la fase continua es diesel, petróleo, crudo o alguna otra clase o derivado del petróleo. Ana emulsión se define como una dispersión de partículas finas de un líquido en otro liquido. 9ara una emulsión inversa o lodo verdadero de !ase petróleo, el agua salada est# dispersa en gotas peque0as dentro de una fase continua de petróleo. Las gotitas se llaman fase dispersa. "l petróleo es la fase continua porque el petróleo es la fase eterna que rodea las gotículas de agua de una emulsión inversa. Las gotitas de agua act2an como viscosificantes y contri!uyen sustancialmente a la resistencia de gel, al control de filtrado y a la suspensión de la !arita.
Variación de las características de los lodos con diferentes aditivos; agentes emulsificantes, densificantes, reductores de viscosidad, viscosificantes, reductores de pérdidas de agua.
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%gente /ensificantes
Se utilizan para controlar la presión de los fluidos de la formación previniendo reventones. La característica de importancia de los materiales densificantes es su gravedad especifica, de!ido a que a una mayor gravedad especifica se tiene una menor concentración de sólidos en el lodo "&emplo: )arita, 4ematita, car!onato de calcio )arita:I*C+ )%5 es una !arita con un peso específico que oscila entre 8, y 8,@.La !arita se emplea en los lodos para incrementar la densidad. Se pueden o!tener densidades de un lodo asta aproimadamente ppg con lodos aun !om!ea!les. La cantidad de !arita I*C+ )%5 que se de!e utilizar y el aumento de volumen se puede determinar r#pidamente dividiendo la densidad deseada por dos para o!tener el numero de !olsas que se necesita para 1== !!l de lodo por cada aumento de densidad de =,1 ppg.
Car!onato de Calcio:I*C+ H%B" car!onato de calcio tiene un peso especifico de ,> aproimadamente. Se emplea principalmente para aumenta la densidad de los lodos de !ase petróleo con el fin de aumentar la invasión de sólido en formaciones productivas. "l material puede ser eliminado de las zonas productivas por acidificación. %umenta la densidad 1 l!gal. 4ematita +ido de 4ierro:7"5G+<, su acción principal es aumentar la densidad asta l!gal •
%gentes 3iscocificante
Son aditivos que se utilizan para aumentar la viscosidad de los fluidos de perforación para me&orar el rendimiento en el lodo y así mantener limpio el pozo sacando todos los ripios de la perforación "&emplos: )entonita,
%gente emulcificantes.
Asado principalmente en lodos !ase aceite "mulsión Ana mezcla líquida eterog-nea, sustancialmente permanente, de dos o m#s líquidos que normalmente no se disuelven uno en otro
"mulsificante: Ana sustancia usada para producir una emulsión de dos líquidos que no son misci!les. Los emulsificantes se pueden dividir, seg2n su comportamiento, en agentes iónicos y no iónicos.
%ditivos 5eductores de %gua.
"l filtrado o perdida de agua es el pase de la fase líquida del fluido acia la formación permea!le, cuando el fluido es cometido a una presión diferencial. Los materiales m#s utilizados para controlar filtrado son: !entonita, polímeros manufacturados, almidones, adelgazantes org#nicos 'Lignitos, lignosulfanatos( y Car!onato de calcio 'acción de puenteo(. *ecanismo de control de filtrado /esarrollando un revoque impermea!le y altamente compresi!le Incrementando la viscosidad de la fase líquida, incrementando ida. /isminuyendo la permea!ilidad mediante una acción de puenteo. Control de pérdida de circulación: causa, prevención y control. G9-rdidas de Circulación La p-rdida de circulación o p-rdida de retorno est# definida como la invasión de los fluidos de perforación yo lecadas de cemento acia la formación. "l control y prevención de la p-rdida de circulación de los fluidos de perforación es un pro!lema frecuentemente encontrado durante la perforación de pozos de petróleo y gas. La p-rdida puede ser parcial o total, es decir, se puede perder una peque0a fracción de fluido generalmente manifestada por una disminución gradual del nivel del fluido de perforación en los tanques o se puede perder el fluido de perforación que se encuentra en el oyo, al desplazarse en su totalidad acia la formación. +tros pro!lemas como: colapso del oyo, atascamiento de tu!ería, imposi!ilidad de controlar el oyo, p-rdida de tiempo durante las operaciones de perforación, da0o a formaciones potencialmente productivas, arremetidas, reventones, derrum!e ecesivo de las formaciones y costos asociados son otros efectos que contri!uyen a acer que el control y prevención de la p-rdida de circulación sea considerado uno de los pro!lemas m#s importantes en la industria petrolera y uno de los sucesos que m#s afecta la esta!ilidad del oyo. La magnitud del pro!lema plantea la necesidad de iniciar investigaciones que relacionen todos los aspectos considerados en la p-rdida de circulación, para así determinar soluciones efectivas y evitar las oras improductivas durante las operaciones en el taladro. 7actores que %fectan la 9-rdida de Circulación
"isten mucos factores que originan p-rdidas de circulación en el oyo, cada uno de estos est# relacionado con el tipo de formación que se est# perforando, las condiciones del oyo y la presión que e&erce la columna del fluido de perforación. Los tipos de formaciones o condiciones en el su!suelo que pueden ocasionar o son suscepti!les de generar una p-rdida de circulación en el pozo se clasifican en cuatro categorías: 7racturas ?aturales o Intrínsecas: son aquellas creadas por los esfuerzos tectónicos, y los diferentes eventos geológicos ocurridos en una determinada zona. Se manifiestan por una discontinuidad que rompe los estratos de las rocas en !loques por medio de grietas o fisuras que pueden permitir el paso de los fluidos que se encuentran en el pozo solo si eiste suficiente presión en el oyo capaz de eceder la de los fluidos de la formación y adem#s el espacio creado por la fractura es tan grande como para permitir la entrada de los fluidos con esta presión. 7racturas Creadas o Inducidas: son aquellas producidas durante las operaciones de perforación con el fin de estimular la formación para me&orar la producción'fracturamiento idr#ulico y acidificación(. %dicionalmente, mucas fracturas an sido creadas al tratar de mantener el peso de la columna idrost#tica en el oyo por lo que esta operación tam!i-n puede crear fracturas en la formación si se ecede la densidad necesaria para mantener las paredes del oyo. Las fracturas inducidas o creadas se distinguen de las fracturas naturales principalmente por el eco de que la p-rdida del fluido de perforación acia fracturas inducidas requiere la imposición de presión de una magnitud suficiente para romper o a!rir una parte de la formación 7racturas Cavernosas: las fracturas creadas en zonas cavernosas est#n generalmente relacionadas con formaciones volc#nicas o de car!onatos 'caliza y dolomita(. Cuando estas formaciones fisuradas son perforadas, la columna de fluido de perforación puede caer li!remente a trav-s de la zona vacía creada por la fractura y producir r#pidamente la p-rdida del fluido de perforación. Las formaciones cavernosas se diferencian de las fracturas naturales e inducidas en que las cavernas son pro!a!lemente el resultado de un fenómeno de disolución de la roca, es decir pueden aparecer durante el enfriamiento del magma o ceniza volc#nica.
9-rdidas en 7ormaciones altamente 9ermea!les o poco Consolidadas: pueden tener una permea!ilidad suficientemente alta para que el fluido de perforación inv#dala matriz de la formación, y generar así la p-rdida de circulación de los fluidos del pozo. La alta permea!ilidad tam!i-n se encuentra frecuentemente en las arenas, grava, y formaciones que fueron arrecifes o !ancos de ostras. "n general para que ocurra la p-rdida de fluido acia las formaciones permea!les es necesario que los espacios intergranulares tengan suficiente tama0o para permitir la entrada del fluido de perforación, y como en el caso de las fracturas naturales y cavernosas, es necesario que eista una presión idrost#tica que eceda la presión de la formación. Solo así podr# ocurrir la invasión. %cciones para 9revenir la 9-rdida de Circulación
"l control apropiado para prevenir la p-rdida de circulación incluye mantener el oyo lleno para prevenir un influ&o, evitar el atascamiento de tu!ería, sellar las zonas de p-rdida y vigilar cautelosamente la circulación. eneralmente, las p-rdidas pueden ser corregidas a0adiendo materiales especiales para p-rdida de circulación al fluido de perforación, ya que los sólidos que contienen dicos materiales son m#s grandes que los usados en los fluidos de perforación convencionales, es por ello que sellan las zonas de p-rdida. 9ueden ser fi!rosos'papel, semillas de algodón(, granulares 'concas de nueces( o en o&uelas 'mica(. Cuando ocurren p-rdidas parciales la meca de!e ser etraída de la zona de p-rdida siesta ocurrió en el fondo, el oyo se de!e mantenerse lleno con un fluido de perforación de !a&a densidad para permitir su asentamiento entre 8 y > oras. Luego la meca se de!e llevar nuevamente acia el fondo del oyo cuidadosamente. Si a2n así no se alcanza nuevamente la circulación del fluido de perforación se de!e colocar una píldora o lecada en el sistema de circulación. Si el fluido de perforación es un fluido de perforación !ase aceite se recomienda colocar una arcilla organofílica enagua. Las p-rdidas totales por su parte requieren un fluido de perforación especial para altas p-rdidas o un tapón de cemento para sellar la zona. +tras medidas preventivas son minimizar las presiones de fondo e&erciendo !uenas pr#cticas de perforación que mantengan los aumentos !ruscos de presión al nivel de la presión de fractura y de formación, o interrumpiendo la circulación del fluido de perforación por varios intervalos de tiempo durante los via&es de tu!ería. "sta acción generalmente se aplica cuando se paran repentinamente las !om!as puesto que con ello se generan grandes aumento de presión