133318717-tesis-lodos-de-perforacion.docx

8/17/2019 133318717-Tesis-Lodos-de-perforacion.docx

1/109

BARCELONA, OCTUBRE DEL 2009

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE ANZOÁTEGUIESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE PETRÓLEO

EVALUACIÓN DE UN DISEÑO DE FLUIDO DE PERFORACIÓN

CON LAS CONDICIONES DE LAS FORMACIONES

PERFORADAS EN EL CAMPO SAN DIEGO DE CABRUTICA.

REALIZADO POR

FRANCI DEL VALLE BALZA RODR!GUEZ

T"#$#%& '( G"#'& P"()(*+#'& #*+( # U*-(")-'#' '( O"-(*+( /&& R(1-)-+&P#"/-# 3#"# O3+#" # T4+& '(

INGENIERO DE PETRÓLEO


2/109



DEPARTAMENTO DE PETRÓLEO




I*5. RAYDA PATIÑO

A)()&" A/#'6-/&


3/109



DEPARTAMETO DE PETRÓLEO




APROBADO

I*5. ROBERTO SALAS

7"#'& P"-*/-3#

I*5. MARIA GALINDO

7"#'& P"-*/-3#

I*5. RAYDA PATIÑO

A)()&" A/#'6-/&


4/109

RESOLUCIÓN

D( #/("'& # A"+4/& 88 '( R(5#(*+& '( T"#$#%&) '( G"#'&

L&) T"#$#%&) '( G"#'& )&* '( (:/)-# 3"&3-('#' '( ,#

U*-(")-'#' '( O"-(*+( ; )&& 3&'"-*() /&*

( /&*)(*+--(*+& '( C&*)(%& '( N?/(& "()3(/+-&, 1-(* ,&

3#"+-/-3#"< # C&*)(%& U*-(")-+#"-&@


5/109

DEDICATORIA

A dios, por escucharme en los momentos en que estuve más desesperada. Gracias por

siempre llenarme de fe, esperanza y darme el coraje suficiente para enfrentar todas

las pruebas por las que tuve que pasar.

Al profesor Lino Valles por escucharme y darme paz interna las veces que le pedí que

me diera fuerzas para seuir adelante racias por ayudarme a alcanzar está meta

que no fue del todo fácil.

A la virencita !el Valle por cuidarme y uiarme todo este tiempo.

A santa "árbara que me dio fuerzas para sacar este proyecto adelante

A mis padres #ran$lin "alza y %elly &odríuez, racias por apoyarme y creer en mí.

'sa confianza me motivo a vencer todos los obstáculos que me imponían. (erán

siempre mi inspiraci)n para alcanzar mis metas, por ense*arme que todo se aprende

y que todo esfuerzo es al final recompensa. Los quiero mucho este loro es de ustedes

más que mío.

A mis hermanos #ran$nell, &afael, Leonardo los quiero mucho.

A +ctor quien ha sido mi apoyo incondicional durante este laro recorrido. Gracias

por hacerme ver que detrás de cada línea de lleada, hay una de partida. !etrás de

cada loro, hay otro desafío y que debo (euir aunque todos esperen que abandone.

-e quiero mucho racias por estar las veces que me caía, y racias por darme fuerza

para levantarme.

A mi amia Arelys Camaripano porque racias a ella s lo que es la amistad verdadera, valor importante en mi vida, racias por estar conmio en todos estos

a*os, por aconsejarme, rea*arme, regaños con los que a tu modo me dices que me

quieres , racias por compartir días de alerías y tambin de tristezas , te quiero

mucho mi nera. / este loro es tuyo tambin nerita.


6/109

'ste triunfo tambin va dedicado a todas aquellas personas que siempre confiaron en

mi y por supuesto tambin a las personas que dudaron de mi capacidad que

pensaron que no iba a culminar racias a ustedes me llenaba de mucho valor y decía

yo si puedo .

#ranci "alza


7/109

AGRADECIMIENTOS

A mi mamá %elly &odríuez y papá #ran$lin "alza por apoyarme siempre, por

darme mucho cari*o y amor. Los amo.

A la ineniera &ayda 0ati*o, muchas racias por ayudarme a sacar este proyecto

adelante, racias por su orientaci)n sus palabras de motivaci)n fueron claves para

yo continuar, muchas veces desmayaba y tan solo hablar con usted me daba una

tranquilidad. 'stoy muy aradecida con usted que dios y la virencita del valle la

llene de muchas bendiciones. Le deseo lo mejor del mundo y racias por tenderme su

mano.

Al ineniero &oberto (alas ante todo amio, quien siempre me apoy) cuando andaba

como un barco a la deriva, me uio por el rumbo que debía seuir y se convirti) en

uno de los mayores pilares, eternamente aradecida por los conocimientos que me

aporto para el desarrollo de está tesis lo admiro como profesional y sobre todo como

persona. 1ue dios lo bendia y le de mucha salud para que pueda seuir brindándole

apoyo a cualquiera que se lo pida. 0ara usted mis mejores deseos2

A la ineniera 3aría Galindo, muchas racias por todo que la viren del vale la

bendia siempre.

A la ineniera amia /ecenia -roncoso, por sus palabras de ánimos.

A quien pudo ser mi compa*ero de tesis Alfonso Chirinos , a pesar que esta tesis no

fue nada fácil, racias por todas las bendiciones y a las palabras de aliento que me

dabas. Gracias mi amio.

A mi manita 4armen (ánchez, muchas racias por escucharme las veces que andaba

con los ánimos por el suelo eres una persona de ran coraz)n y ante todo muy

humanitaria que tei5nde la mano sin esperar nada a cambio, que dios te ayude ahora

a ti con tu proyecto la quiero mucho manita. 67itos para ti.


8/109

A mi amia y vecina 3aritza 0arababire por prestarme su valiosa colaboraci)n

cuando tenia que imprimir alo, nunca hubo un no de su parte muy aradecida y

cuentas conmio para lo que sea.

A mis ahijados lindos 4atherine, 8vette, &osanela, Ver)nica, &eynaldo, 9os

Alejandro, !aniel, 9es:s Alfonso, por brindarme siempre su alería con sus sonrisas

inocentes los quiero muchos mis bebes.

A mis primas yesenia &ivero, Grenilde &ivero, muchas racias primas por su cari*o,

animos brindados en todo este tiempo el camino fue laro pero lore llear a la

meta. Las quiero mucho.

A mis tías Le7is, 4eleste muchas racias por escucharme y por ser apoyo moral.

A mi vecino to*o, 4irila, 3aría por estar pendiente de mi y darme muchos ánimos en

esos momentos que fueron duros.

A mis amios que hoy no están 4arl)s 3oreno, 'duard Vilorio,aunque no estn en

cuerpo, lo están en espíritu conmio, pero desde allá arriba se que están viendo mi

loro que tambin es de ustedes muchas racias por tenderme la mano las veces quela necesite y por nunca decir %;, así ustedes no pudieran ayudarme buscaban la

manera. (iempre los recordare mis amios.

A mi amia lisa Mar!"ne# por su ayuda incondicional en los momentos difíciles.

A todos mis compa*eros pasados y presentes< pasados por ayudarme a crecer y

madurar como persona y presentes por estar siempre conmio apoyándome en todo

las circunstancias posibles.

#ranci "alza


9/109

CONTENIDO P


10/109

2.1. )ormación oficina

2.1..1 /iembro a"ul 0s $ 1

2.1..2 /iembro moreno 0s $ 2

2.1..3 /iembro naranja 0s $ 3

2.1..( /iembro verde 0s $ ( amarillo 0s $ +

2.1..+ /iembro colorado 0s $ ,

2.1. )ormación freites 0

2.1.1 )ormación las piedras 0

2.1.11 )ormación mesa 02.2 )aja petrolíera del Orinoco 0

2.2.1 G4nesis de la faja del Orinoco

2.3 5escripción del ampo san 5ie%o

2.3.1 5escripción %eoló%ica del campo 8

2.( 6ntecedentes

2.+7istoria de los fluidos de perforación

2., Perforación

2.,.1 )luidos de perforación

2. lasificación de los fluidos de perforación de acuerdo a su fase continua 9

2..1 8odos de base a%ua 9

2..2 8odos in*ibidos 20

2..3 8odos nos in*ibitorios 20

2..( 8odos base aceite 20

2..+ 8odos neum&ticos de perforación 20

2. 8odo nativo 20

2..1 aracterísticas lodo nativo 20

2..2 !entajas desventajas lodo nativo 2


11/109

2..3 6plicaciones lodo nativo 2

2. #istemas viscoel&sticos 22

2..1 !entajas de un sistema viscoel&sticos 2

2..1.1 5esventajas de un sistema viscoel&sticos 2

2..1.2 9ndice de flujo :n; 28

2..1.3 9ndice de consistencia :eolo%ía de los fluidos de perforación

2.13.1 )luido ne0tonianos 2.13.2 aracterísticas )luido ne0tonianos.

2.1( )luidos no ne0tonianos 9

2.1(.1 lasificación de los fluidos cuo comportamiento depende del tiempo 9

2.1(.2 )luidos pl&sticos 9

2.1(.3 )luidos pseudopl&sticos 9

2.1(.( )luidos dilatantes 80

2.1+ lasificación de los fluidos cuo comportamiento es función del tiempo 802.1+.1 )luidos ti?otrópicos 80

2.1+.1.1 )luidos reop4cticos 8

2.1, )actores @ue afectan la reolo%ía 8


12/109

2.1,.1 Presión 8

2.1,.2 Aemperatura 8

2.1,.3 Aiempo 8

2.1 6rcillas 8

2.1.1 Aipos de arcillas 8

2.1.1.1 El primer tipo 8

2.1.1.2 El se%undo tipo 82

2.1.1.3 El tercer tipo 82

2.1 6rcillas montmorilloníticas :arcillas de tres capas; 82.1.1 Ilitas :arcillas de tres capas; 88

2.1.2 loritas :arcillas de tres capas; 8

2.1.3 Baolinitas :arcillas de dos capas; 8

2.1 >eacción @uímica de las arcillas 8

2.1.1 Intercambio iónico 8

2.1.1.2 Intercambio de cationes 8

2.1.1.3 Intercambio de aniones 8

2.2 8utitas 8

2.2.1 Inestabilidad de las lutitas 89

2.2.2 ausas de la inestabilidad de las lutitas 89

2.2.3 Presión de sobrecar%a 89

2.2.( Presión de poro 89

2.2.+ )uer"as tectónicas 0

2.21 8a lutita lase 6 0

2.21.1 8a lutita de la lase '

2.21.1.1 8a lutita lase

2.21.1.2 8a lutita de lase 5 2


13/109

2.21.1.3 8a lutita lase E 2

2.22 /ecanismo de estabili"ación de las lutitas

2.23 7idr&ulica

2.23.1 Objetivo de la *idr&ulica

2.23.2 Par&metros b&sicos de la *idr&ulica en la perforación 8

2.2( #ustancias

CAPÍTULO III DESARROLLO DEL TRABA7O

CAPÍTULO IV DISCUSIÓN DE RESULTADOS, CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES(.1 6nali"ar el comportamiento de los fluidos base a%ua en la "ona de inter4s

del &rea del ampo #an 5ie%o de abrutica a condiciones de acimiento

(.2 omparar las propiedades reoló%icas est&ndar del fluido con los obtenidos

en el campo

(.3 Estudiar el comportamiento de los sistemas base a%ua basados en la

volumetría la *idr&ulica del lodo

(.( Generar una base de datos de acuerdo a los resultados obtenidosC

bas&ndose en las propiedades reoló%icas se%=n las normativas 6PI de los 2fluidos

(.+ Proponer un nuevo sistema de fluidos para la formación del ampo #an2

5ie%o de abrutica

BIBLIOGRAFÍA


14/109

LISTA DE TABLAS

TA$LA T%TULO &'G(

T#$# .D>an%os Aeóricos propiedades reoló%icas

T#$# .2 Propiedades reoló%icas obtenidas en el campo )ase #uperficial

T#$# . Propiedades reoló%icas obtenidas en el campo fase intermedia

T#$# .8 Propiedades obtenidas en el campo )ase de Producción

T#$# . omportamiento de las propiedades reoló%icas dependiendo la

fase po"o B-23- 122

T#$# .omportamiento de las propiedades reoló%icas dependiendo la

fase po"o '- 2,-2

T#$# . omportamiento de las propiedades reoló%icas dependiendo la

fase po"o '-2-1

T#$# .omportamiento de las propiedades reoló%icas dependiendo la

fase po"o 1-2-IF

T#$# 8. !ol=menes empleados po"o ' 2-1

T#$# 8.2 D!ol=menes empleados po"o j< 23-12 T#$# 8. !ol=menes empleados po"o bc 2,- 9

T#$# 8.8 !ol=menes empleados po"o cc 1-2-i0 9

T#$# 8. Par&metros Operacionales tili"ados En 8a Perforación 5e 8os

Po"os En Estudio )ase superficial0

T#$# 8. 7idr&ulica utili"ada fase superficial 0

T#$# 8.DPar&metros Operacionales tili"ados En 8a Perforación 5e 8os

Po"os En Estudio )ase intermedia

0

T#$# 8. 7idr&ulica utili"ada fase intermedia 0

T#$# 8.9 Par&metros Operacionales tili"ados En 8a Perforación 5e 8os

Po"os En Estudio )ase de producción

T#$# 8.0 7idr&ulica utili"ada fase producción


15/109

LISTA DE FIGURAS

TA$LA T%TULO &'G(

FF--5"#5"# .1D.1D bicación Geo%r&fica de la uenca Oriental de !ene"uela 8

F-5"# .2 olumna Estrati%r&fica orrespondiente a la uenca Oriental de

!ene"uela9

F-5"# . olumna Estrati%r&fica 5el 'lo@ue unín 9

F-5"# .8 5ivisión de la )aja Petrolífera del Orinoco F-5"# . 5ia%rama %en4tico de las los blo@ues 2

F-5"# . bicación %eo%r&fica del campo #an 5ie%o

F-5"# 2 Aipos de presiones de formación 8

F-5"# 2. Aipos de rocasC códi%os de re%istro del lodo :manual amoco; 8

F-5"# . >elación de !ol=menes po"o ' 2-1 9

F-5"# .2 >elación de !ol=menes B-23-12 0

F-5"# . >elación de !ol=menes '-2,- 0F-5"# .8 >elación de !ol=menes po"o 1-2IF


16/109

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

. INTRODUCCIÓN

8a perforación de po"os es una actividad @ue se *a practicado en muc*os países del

mundo desde tiempos anti%uosC su fin primordial era obtener salmuera a%ua dulce

muc*o antes del establecimiento de la industria petroleraH desde @ue se comen"ó a

e?plotar el petróleo la perforación *a sido siempre un elemento de %ran importanciaH

a lo lar%o de la *istoria su t4cnica *a variado notablemente mejorando cada ve" m&s

las tasas de producción las %anancias.

P5!#6 E?ploración Producción 5ivisión OrienteC tiene la misión de impulsar

alternativas @ue permitan e?plorar diversos camposC descubrir acimientosC delimitar

los a e?istente e incorporar las reservas de *idrocarburos de manera económica

rentableC a trav4s de constantes planes de desarrollo aplicación de nuevas

tecnolo%íasH la superintendencia de operaciones %eoló%icasC forma parte fundamental

de esta %erencia @ue se encar%a de e?plorar evaluar po"os. 8a finalidad principal de

la in%eniería es la optimi"ación del proceso de perforaciónC el cual *a idoevolucionando constantemente en cuanto al estudio de las propiedades de los fluidos

de perforación formulación de nuevos sistemas @ue se adapten a los nuevos

re@uerimientosC motivados a @ue dic*os fluidos son el principal sost4n del *ooC pero

@ue toman en cuenta muc*os par&metros como las propiedades reoló%icas :viscosidad

pl&sticaC punto cedenteC %elesC viscosidad broo


17/109

2

relacionada con la perforación de po"os es lo suficientemente amplia como para

personali"ar la manera en @ue cada po"o es perforado terminadoC ratificando así al

proceso de perforación como uno de los m&s importantes para la industria.


18/109

.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

8a faja petrolífera del Orinoco ocupa la franja meridional de la uenca Oriental de

!ene"uela la cual fue dividida en cuatro "ona de e?ploración perforación como son

'oac&C unínC 6acuc*o araboboH las %randes reservas de petróleo alcan"a en la

actualidad apro?imadamente ,+. millones de barrilesC catalo%ados como uno de

los maores acimiento del mundoC donde e?iste un volumen recuperable de m&s de

(. millones de toneladas de bitumen natural siendo *asta la fec*a el m&s %rande

deposito de *idrocarburosH en esta &rea de %ran inter4s de e?plotación petrolera se

encuentra operando taladros asi%nados por P5!#6C específicamente en la parte de

fluidos de perforación en el cual se *a reali"ado estudios en las formaciones e?istente

en dic*as "onas.

5urante la perforación de po"os en el campo unín de #an 5ie%o de abrutica se

encuentran formaciones @ue son recientes mu reactivas %eneralmente arenas no

consolidadas @ue no *an sido compactadasC arcillas de tipo %umbo @ue son mu

blandas pe%ajosas %enerando problemas como pe%a de la sartaC e?ceso de arcilla en

el flo= line en tubo campana p4rdida de circulaciónH motivados a esta situación

sur%e la necesidad de anali"ar el comportamiento de los fluidos base a%ua en la fasesuperficialC intermedia de producción correspondiente a los po"os en estudioC

partiendo de las propiedades reoló%icas como sonD viscosidad pl&sticaC punto cedenteC

viscosidad aparenteC viscosidad broo


19/109

los ensanc*amiento de las paredes del po"oC previene el embolamiento de la mec*aC

mejoran la tolerancia de los sólidos e incrementan la tasa de penetración.

. OB7ETIVOS

.. O$%(+-& G(*("#Evaluar un diseo de fluido de perforación con las condiciones de las formaciones

perforadas en el ampo #an 5ie%o de abrutica.

..2 O$%(+-&) E)3(/4>-/&).1. 6nali"ar el comportamiento de los fluidos base a%ua en la "ona de inter4s del &rea

del ampo #an 5ie%o 5istrito abrutica a condiciones de acimiento.

2. omparar las propiedades reoló%icas est&ndar del fluido con los obtenidos en elcampo.

3. Estudiar el comportamiento de los sistemas base a%ua basados en la volumetría la

*idr&ulica del lodo.

(. Generar una base de datos de acuerdo a los resultados obtenidosC bas&ndose en las

propiedades reoló%icas se%=n las normativas 6PI de los fluidos anali"ados.

+.- Proponer un nuevo sistema de fluidos para la formación del ampo #an 5ie%o de

abrutica.


20/109

+

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

2. CUENCA ORIENTAL DE VENEZUELA

Esta locali"ada en la "ona entro-Este de !ene"uelaC formando una depresión

topo%r&fica estructural. Esta depresión tiene una lon%itud apro?imada de ío

Orinoco si%uiendo el borde de ratón de GuaanaH al Oeste con el lineamiento de El

'a=lC al este abarca la parte #ur de la cordillera #eptentrional de la isla de Arinidad

al Jorte por la línea @ue demarca el Piedemonte /eridional de la #erranía del Interior

entral Oriental. Esta cuenca por sus características tectónicas estrati%r&ficasC *a

sido dividida en dos subcuencasD #ubcuenca de Gu&rico al Oeste la #ubcuenca de/aturín al Este :)i%ura 2;.

FF--5.5. NNHH 22 U$-/#/-* G(&5"-/# '( # C(*/# O"-(*+# '( V(*(=(#.JK


21/109

8a uenca Oriental de !ene"uela es estructuralmente asim4trica presenta una

inclinación %eneral *acia el Este. El flanco #ur bu"a suavemente *acia el JorteC

mientras @ue el flanco Jorte est& conectado a la "ona ple%ada fallada de las

cordilleras @ue sirven de límite para la cuenca.

8a uenca Oriental de !ene"uelaC Aopo%r&ficamente se caracteri"a por e?tensas

llanuras una "ona de mesas en 6n"o&te%ui /ona%as @ue en conjunto abarca unos

1,+.


22/109

2..2 E)+"/+"# E)+"#+-5"-/##on las m&s abundantes en la )ormación Oficina donde pueden citarse como

ejemplo canalaes fluvio-delt&icos cortados por fallas.2.. E)+"/+"#8as acumulaciones estan limitadas por fallas. Este tipo de trampa es característico de

la )ormación /erecure cuas arenas tienen car&cter masivo por tanto los

acimientos tienen @ue estar controlados estructuralmente.

2..8 B#)#(*+&8a parte basal de esta &reaC est& formada por un conjunto de rocas i%neas-

metamórficas prec&mbricas del Escudo Guaan4s. Este %rupo de rocas re=ne una

mu varida litolo%íaC @ue en %eneral corresponde a %ranitos :biotíticosC porfNdicosC%ranodioritaC %n4isicos-%ranatífero-biotíticos;.

2.. F&"#/-* #+& V-(%&8a formacin consiste de una arenisca de %ranularidad fina a %ruesaC %ris-rosadaC %ris

%ris oscuraC friableC duraC maci"a asperaC la cual es li%eramente calc&rea en parte

mu mic&cea piríticaH los %ranos est&n redondedados mu bien cementados.la

formación desaparece *acia el este de 6n"o&te%ui meridional donde la formación

Aemblador de edad cret&cica ace discordante sobre rocas de complejo Guaan4s.

2.. F&"#/-* C#""-=##e encuentra concordante sobre la formación 7ato !iejo. #u composición litoló%ica

es de arcillitas verdosasCdurasCmaci"as den"asCnotablemente *omo%ónea a pesar de

la presencia de intervalos limosos con intercalaciones locales de areniscas o

con%lomerados de %uijarros. #u e?tensión abarca los estados Gu&rico 6n"o&te%ui

#ur-OccidentalCdesaparece *acia el Este en el estado Gu&rico es relativamente

del%ada.Esta formación 7ato !iejo representa los sedimentos m&s anti%uos del

arbonífero-P4rmico.

2.. G"3& T($#'&"5iscordante sobre la formación arri"al se encuentra el Grupo AembladorCel cual

representa toda la sedimentación cret&cica conocida en el subsuelo de Gu&ricoC

6n"o&te%uiC /ona%as 5elta 6macuro se encuentra en contacto discordante sobre

el flanco Jorte del Escudo Guaan4s.El %rupo AembladorCen esta "ona se subdivide


23/109

en dos formacionesCdenominada de m&s anti%uia a m&s jovenD)ormación anoa :de

ambiente continental;Cdonde se encuentran al%unos con%lomerados de %rano fino

areniscas con%lomer&ticasH)ormación Ai%re :de ambiente marino;Cinterestratificada

de areniscas limonitas finas %aluconNticas.

2.. F&"#/-* M("(/"(

El contacto de esta formación est& definido por un *iatusC su posición estructural

sobre el Grupo Aemblador es subparalela. El contacto superior con la )ormación

Oficina es de aparente concorddancia.# e caracteri"a por la abundancia de areniscas

de %ranos finos a %rueso en capas masivas mal estratificadasC con estratificacin

cru"ada. 8a continuidad de estas capas est& interrumpida por l&minas capas

del%adas de lutitas por intervalos de arcilitas cua edad es atribuida al Oli%oceno-

/ioceno inferior.

2..9 F&"#/-* O>-/-*#

#e presenta en el subsuelo de todo el flanco sur de la uenca Oriental de !ene"uela

consiste de lutitas arenas pertenecientes al /ioceno /edio. 8as arenas desaparecen

con el pro%resivo desarrollo de las lutitas *acia el eje pero se multiplican alrededor de

la periferia de la cuenca .Esta formación presenta maor espesor se *ace menos

arenosa por lo %eneral *acia el JorteC en las &reas /aores de Oficina 6naco.

5ebido a @ue el Escudo Guaan4s ubicado al sur de la uenca Oriental de !ene"uela

es probablemente le fuente de arenisca de las )ormaciones OficinaC es de esperarse

una secuencia de ambiente desde fluvialC al surC pasando por delt&ico marino someroC

a marino abierto de plataforma e?ternaC al Jorte.8a formación Oficina *a sido

subdividida en siete intervalos de uso pr&ctico basados en características de

perforaciónC perfiles el4ctricosC paleontolo%ía en orden estrati%r&fico desde el m&santi%uo al m&s joven se desi%nan con los nombres deD


24/109

2..9. M-($"& #= S

ompuesto casi e?clusivamente por arcillas poco consolidadasC pl&sticas de tonos

verdosos marrones claros. Presenta al%unas arenas con microfósiles *acia la base.

2..9.2 M-($"& &"(*& S 2

6rcillas poco consolidadasC con abundantes niveles de li%nitos a lo lar%o de todo el

miembroC con transición a lutitas carbon&ceas poco durasC al%unos niveles de

areniscas blancas transparentes verdosasC bien seleccionadasC calc&reas

%lauconíticas.

2..9. M-($"& *#"#*%# S

6rcillas poco consolidadas en el tope @ue se *acen m&s compactas en la baseC

dando lu%ar a lutitas marrón claro oscuroC laminares al%o calc&reasC e?isten

tambi4n limolitas marrones bei%e.

2..9.8 M-($"& ("'( S 8 ; ##"-& S

Predominan lutitas marrones a %risesC *omo%4neasC de dure"a media tendencia

laminarC limolitas arcillosas al%o de pirita.

2..9. M-($"& /&&"#'& S

Es el miembro inferior de la )ormación Oficina donde predominan arenas *acia el

topeC en alternancia con al%unos li%nitos se *ace m&s lutítico *acia la base.


25/109

F-5. N 2. C&*# E)+"#+-5"-/# C&""()3&*'-(*+( # # C(*/#

O"-(*+# '( V(*(=(#. JK

F-5. N 2.2 C&*# E)+"#+-5"-/# D( B&1( 7*4* JK


26/109

2..0 F&"#/-* F"(-+()#upraece concordante a la )ormacin Oficina.se caracteri"a principalmente por

arcillitas verdes a verdosas cua sedimentacin puede e?tenderse *asta el /ioceno-

#uperiorC se observa la presencia de arenisca cerca del tope de la base de la

formaciónCen contraste con la parte media maor de la unidad.

2.. F&"#/-&* #) P-('"#)

EstL )ormacin cua sedimentacin ocurre durante el /ioceno #uperior-PliocenoC es

una unidad de ambiente salobre se caracteri"a por la presencia de abundante arenas

intercaladas con arcillas limolitasCintervalos finamente limados de arenas con lutitas

arcillosas lente de arenas %rises de %ranos mu finosHse observan tambin arcillas

li%níticas capas de li%nito.EstL sedimentación aparece trans%resiva sobre Pica

)reites infraacente en los bordes Jorte #ur de su &rea de sedimentación por

debajo de la )ormación /esa.

2..2 F&"#/-* M()#

8a )ormación /esa se encuentra discordante supraacente a la )ormacin las

piedras.Est& formada por depósitos fluvio-deltaícos del PleistocenoC consiste en

depósitos planos con con%lomerados @ue lle%an a ser peones a lo lar%o del frente de

montaas pero de te?tura m&s fina en los flancosC arenisca limos arcillas

consolidadas.Esta )ormación se presenta en los llanos Orientales del

Gu&ricoC6n"o&te%uiC/ona%as #ucre.

2.2 FA7A PETROLÍFERA DEL ORINOCO

8a )aja Petrolifera del Orinoco se encuentra locali"ada en la parte #ur de la uenca

Oriental de !ene"uela al Jorte del río OrinocoCabarca un e?tension de (.


27/109

F-5. N 2. D--)-* '( # F#%# P(+"&4>("# '( O"-*&/& JK

2.2. G6*()-) '( # F#%# '( O"-*&/&

8os *idrocarburos del campo )aja del Orinoco son fundamentalmente petróleo crudo

de peso específico e?trapesado bitumen naturalC con cantidades poco si%nificativas

de petróleo crudo pesado %as natural asociado o libre en bolsones aislados :)i%ura

2.(;. 8a %4nesis de estos *idrocarburos de 8a )aja es motivo de controversia desde el

conocimiento inicial de inmenso depósito atípico. 8a *ipótesis m&s com=n es @ue el

petróleo es el resultado de procesos de de%radaciónC biode%radación o?idación de

tipos m&s livianosC como los @ue se encuentran en los campos al norte.

Otra teoría es @ue *emos encontrado los *idrocarburos en un cierto momento de su

evoluciónC en el camino *acia la conformación de tipos diferentes con cantidades m&s

apreciables de o?í%eno en sus estructuras moleculares. El fenómeno de

QestratificaciónQ de los pesos específicos es interesanteC pero sin duda *a reservorios

en la )aja @ue se desli"an por debajo de acumulaciones m&s QlivianasQ. 8a acción del

%as natural del a%ua de percolación en cuanto a%ente de Qmeteori"aciónQ son

elementos @ue no se pueden dejar de considerar.


28/109

F-5. N 2.8 D-#5"## 5(*6+-/& '( #) &) $&1(). JK

8a )aja del Orinoco se *a dividido en 2 blo@ues jerar@ui"ados de acuerdo a sus

características t4cnicas estrat4%icas @ue posteriolmente fue dividida en cuatro

Rreas 'oacaC uninC 6acuc*oC arabobo.

S ÁREA BOYACA bicada al entro- #ur del Estado Gu&rico.

S ÁREA 7UN!N bicada al #ur-Este del Estado Gu&rico el #ur-Oeste del

Estado 6n"o&te%ui.S ÁREA AYACUCO bicada al entro -#ur del Estado 6n"oLte%ui.

S ÁREA CARABOBO bicada en la "ona entro-#ur del Estado /ona%as

#ur-Este del Estado 6n"o&te%ui.

8a columna sedimentaria presenta tres ciclos diferentesC el primero de ellos

depositado discordantemente sobre el /aci"o Guaan4s comprende arenas de

%ranos %ruesos del paleo"oico superior. El si%uiente ciclo corresponde a la tras%resión

marina del cret&cico se caracteri"a por ambientes de escasa profundidad :areniscas

del%adas de cuerpos lenticulares de lutitas;.

onforme empe"aron a retirarse los mares cret&cicosC se depositaron formaciones

trans%resivas del Aerciario :Oli%oceno-/ioceno Inferior;. omo efecto %eneral se

tuvo la deposición de capas de arenas con intercalaciones de lutitas el comien"o de


29/109

un período de erosión. 8a )ormación Oficina representa la sección m&s promisoria de

la faja data del /ioceno. En %eneral representa ambientes deltaicos marinos

someros.

2. DESCRIPCIÓN DEL CAMPO SAN DIEGO.

8a "ona de estudioC se encuentra >e%ionalmente en el flanco #ur de la uenca

Oriental de !ene"uelaC espefícamente en el &rea operativa de unínC ubicada en la

"ona central de la )aja Petrolífera del OrinocoC a +1 Bm. de la población de

Paria%uanC en el Estado 6n"o&te%ui. El tamao total del Trea de unín es

apro?imadamente 1(.+


30/109

oloradoC amarilloC verdeC JaranjaC /orenoC 6"ul blanco. En plano secundario la

estrati%rafía del campo est& tambi4n constituida por formaciones de la edad /ioceno

#uperior como lo es la formación )reites.

El ampo #an 5ie%o en casi su totalidad est& constituido por acimientos de

crudo pesado con %ravedades @ue oscilan entre 1U 12U 6PIC la maoría de la

producción de *idrocarburos proviene de las formaciones Oficina /erecure @ue

poseen poco bu"amiento @ue le permite %enerar %ran rendimiento bajo estimulación

por inección alternada de vapor. Otra característica es @ue est& influenciada de

forma moderada por presencia de fallas normalesC es por esta ra"ón @ue el

entrampamiento en esta "ona se caracteri"an por ser tanto estructural comoestrati%r&fico o combinación de ambos.

2.. D()/"-3/-* G(&5-/# '( C#3&

Esta re%ión se encuentra enmarcada en la cuenca oriental de !ene"uela presenta

una secuencia estrati%r&fica @ue esta constituida por sedimentos @ue abarcan desde un

complejo 9%neo-/etamórficoC de edad Prec&mbrica @ue constitue el basamentoC

*asta el recienteC depositados en un ambiente fluvio deltaico.

8a principal roca acimiento dentro del &rea de estudio la constitue la )ormaciónOficinaC del /ioceno InferiorC descrita anteriormente. En el &rea de #an 5ie%o de

abrutica el acimiento est& definido como depósitos de llanura costera en

a%radaciónC consistiendo primordialmente de fajas masivas de canales fluviales de

%ranos finos @ue se encuentran apilados pro%ramando de sur a norte. 8as arenas de

pobres a bien clasificadas no consolidadas tienen relaciones de espesor con

contenido de petróleo de neto a bruto apro?imadamente de ++M V ,(M.

8a estructura del &rea en estudio se asemeja a un monoclinal con un &n%ulo de

bu"amiento suave de 2 a ( %rados una falla re%ional @ue corre de Joroeste a

#ureste. 8a inte%ración de paleontolo%íaC palinolo%ía estrati%rafía secuencialC *an

derivado la cronoestrati%rafía estrati%rafía el marco estrati%r&fico para el estrato

del acimiento de la formación Oficina del /ioceno.


31/109

El marco estrati%r&fico est& dividida en siete secuencias de deposición :secuencia

a secuencia ,; est& subdividido en 2 parasecuencias :parasecuencia P# a

parasecuencia , P#; ver fi%ura :)i%.2., las cuatro primeras parasecuencias : a 3;

est&n denominadas por depósitos fluviales continentalesC la secuencia ( en al%unas

&reas la secuencia + representan depósitos de llanura costera superior. 8a llanura

costera central esta representada principalmente por la secuencia + en al%unos casos

la secuencia ,. 8a secuencia , esta denominada por depósitos de llanura costera

inferiores. 8a sección principal del acimiento est& conformada por depósitos

fluviales estuarinos de facies de llanura costera. 5esde la secuencia a la + la llanura

*a sido llenada por sedimentos retro%radacionales la secuencia , *a sido depositadaen un ambiente de relleno a%radacional .8os sistemas reposiciónales fluviales de

influencia marina est&n basados en la inte%ración e interpretación de la estructura de

bioestrati%rafíaC cronoestrati%rafía en secuencias estrati%r&ficas obtenidas de los

datos de todos los po"os perforados.


32/109

F-5. N 2. C&*# E)+"#+-5"-/# 7*4*

1


33/109

1

2.8 ANTECEDENTES

5urante la perforación de po"os con lodos base a%ua se pueden presentar problemas

de ad*esión de arcillas a las partes met&licas causando embolamiento de mec*as

sarta de perforación traendo consi%o consecuentes problemas operacionalesC los

cuales son bastantes onerosos para la industria petrolera. Para prevenir estos

problemas de embolamiento de mec*as de perforaciónC se *an utili"ados surfactantes

com=nmente denominados deter%entes de perforaciónC en conjunto con el lodo base

a%ua. 6 pesar de @ue al%unos de estos compuestos funcionen efectivamente para

resolver los problemasC sus mecanismos de actuación no *an sido estudiados en forma

sistem&tica.En este orden de ideas en el ao 1( la empresa IJAE!EP #.6. reali"ó un

estudio sistem&tico con seis de los surfactantes comerciales @ue actualmente ofrecen

las compaías de servicio a las filiales operadoras de la industria petrolera

vene"olanaC el cual comprende la determinación de las propiedades físico-@uímicas

de los surfactantes su evaluación para dilucidar el problema de ad*esión de las

arcillas a las partes met&licas de la sarta de perforación JK.

omo medida preventiva para minimi"ar de los problemas de embolamiento de

mec*as sartas de perforación al%unas compaías *an implementado la utili"ación de

fluidos a base de %licol para disminuir la tensión interfacial en la interacción arcilla-

mec*a para así ase%urar un despla"amiento efica" por consi%uiente aumentar la tasa

de penetraciónJ2K..omo medidas preventivas a la producción de pe%as de tubería

durante las operaciones de perforaciónC diversas empresas *an implementado la

utili"ación de aditivos lubricantes Wo reductores de fricciónC estos aditivos @uímicos

estos constituidos por materiales comoD 6ceites /inerales :animales o ve%etales;C

#urfactantesC GrafitoC 6sfaltoC PolímerosC 6lco*olesC Gilsonita JK.En el &mbito

nacionalC Kuiro%a J8K elaboró una revisión biblio%r&fica sobre el estado actual de la

tecnolo%ía de fluidos de perforación base a%ua para perforar lutitas de alta

reactividad. #us publicaciones indican @ue estos sistemas mejorados debido a @ue *an


34/109

a%re%ado %licoles o sus derivados como aditivos para mejorar las propiedades

in*ibitorias.

2. ISTORIA DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

En 133C un in%eniero franc4s de nombre )lauvile se *allaba mirando la operación de

perforación con *erramienta de cable cuando el aparato de perforación descubrió

a%ua. EntoncesC se dio cuenta @ue el a%ua @ue brotaba era mu efectiva para sacar los

recortes fuera del po"o. Xste fue el momento en @ue se estableció el principio de usar

un fluido en movimiento para retirar los recortes del po"o.

El franc4s ideó una manera para @ue el a%ua se bombeara *acia abajo dentro de

una tubería de perforaciónC arrastrara los recortes consi%o cuando re%resara a lasuperficieC en el espacio entre la tubería de perforación la pared del po"oC 8ue%oC en

1C mientras se perforaba un po"o en #pindletopC Ae?asC los trabajadores

condujeron un rebao de %anado a trav4s de un foso lleno de a%ua. El lodo @ue

resultóC una pasta a%uada lodosa viscosa de a%ua arcillaC se bombeó dentro del

po"o. 8os fluidos de perforación a=n se denominan lodoC pero a los in%enieros no

confían sólo en el a%ua la arcilla. JK

8a *istoria moderna de la perforación comien"a en 121 con la propuesta de#truodC @uien recomendaba la utili"ación de aditivos @uímicos inertes pesados

aadidos a los lodos de tal manera de controlar las propiedades del mismo dentro del

proceso de sondeo. 7o en día se disean compuestos me"clas con sumo cuidado

para satisfacer necesidades específicas bajo diversas condiciones de perforación. 8os

fluidos de perforación modernos son realmente un elemento vital para el po"o. 8os

po"os profundos actuales no podrían e?istir sin ellos. J2K

2. PERFORACIÓN

Es la operación de producción mediante la cual se tiene acceso a los acimientos de

petróleoC con la finalidad de e?traer los crudos. El objetivo de la perforación es la

construcción de un *oo @ue comuni@ue la superficie con las secciones del subsuelo

donde se encuentre el petróleo. 6ctualmenteC el m4todo de perforación de uso es la

perforación rotatoria. J2K


35/109

2.. F-'&) '( P(">&"#/-*

#e%=n el Instituto 6mericano de Petróleo :6PI;C un fluido de perforación es a@uel

empleado en la perforación rotatoria para desempear funciones específicas durante

dic*a operación. El t4rmino fluido comprende lí@uidosC %ases o me"clas de estos. 6

los fluidos de perforación lí@uidosC se les conoce como lodos de perforación se

componen principalmente por una me"cla de dos fases. na fase lí@uida o fase

continua @ue puede ser a%uaC petróleo o emulsión de estosC una fase sólida o fase

dispersa @ue contiene la maoría de los aditivos @ue brindan las propiedades

necesarias para una óptima operación. JK

8a perforación rotatoria se caracteri"a principalmente por la rotación de unasarta de tubos mec*a contra el fondo del po"o atravesando las diferentes

formaciones encontradas en el subsueloC en este tipo de perforación se utili"a el fluido

de perforaciónC bombeado desde los tan@ue de lodo en superficie a trav4s de una

unión @ue permite la rotación de la sarta mientras suministra el lodo al interior de la

tubería *asta lle%ar al fondoC retornando a superficie por el espacio anular entre las

paredes e?ternas de la sarta el *oo perforado. En superficie antes de ser enviado

nuevamente al fondoC este fluido debe ser tratado con m4todos físicos @uímicos

para mantener sus propiedades en un ran%o óptimo ase%urar así el cumplimiento de

sus funciones.

2. CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN DE

ACUERDO A SU FASE CONTINÚA. [3]

8os lodos de perforación se clasifican se%=n su fase continua enD

S 'ase de a%ua.

S 'ase aceite.

S Jeum&ticos.2.. L&'&) '( B#)( A5##on a@uellos en los cuales la fase continua es el a%uaC es el medio de suspensión de

los sólidos. #on f&ciles de disear con bajo costo de mantenimiento. Entre los lodos

base a%ua se pueden encontrar dos tiposD


36/109

2..2 L&'&) I*-$-'&)

#on sistemas cua fase acuosa tiene una composición @uímica @ue le permite evitar la

*idratación desinte%ración de las arcillas lutitas *idratablesC mediante la adición

de calcio al lodoC lo cual permite el intercambio iónico para transformar las arcillas

sódicas a c&lcicas. 6 medida @ue las pla@uetas de arcillas se des*idratanC el a%ua

adsorbida se liberaC produci4ndose una reducción del tamao de las partículas e

incremento del a%ua libreC con una reducción sustancial de la viscosidad. Este

intercambio iónico permite obtener un lodo con maor cantidad de sólidos

propiedades reoló%icas mínimas m&s resistencia a contaminaciones severas.

2.. L&'&) N&) I*-$-+&"-&)

#on a@uellos @ue no suprimen si%nificativamente la *idratación de la arcillasC se

componen de arcillas nativas o bentonitas comerciales con soda c&ustica o cal.

Aambi4n pueden tener defloculantes o dispersantesC como li%nitosC li%nosulfonatos o

fosfatos.

2..8 L&'&) B#)( A/(-+(

8os lodos base aceite tienen la propiedad de estabili"ar las lutitas problem&ticas.

Pruebas de laboratorio demostraron @ue estos lodos poseen la propiedad =nica dedesarrollar fuer"as osmóticas frente a formaciones de lutitas.

na emulsión es creada cuando un lí@uido es formado por una me"cla

microscópicamente *etero%4nea de dos lí@uidos :aceite a%ua;C uno disperso dentro

del otro. Es necesario un a%ente emulsificante para formar una emulsión estable.

2.. L&'&) N(


37/109

2. LODOS NATIVOS [4]

#e forman al me"clar a%ua con 6rcillas 8utitas de las formaciones superficiales

2.. C#"#/+("4)+-/#) L&'&) N#+-&)

S Es un lodo de iniciación de empleo frecuenteC @ue tambi4n se utili"a en

al%unos casos a maores profundidades.

S #e utili"a para formar un buen revo@ue protector sobre las formaciones

perforadas.

S 8a capacidad de acarreo puede ser aumentada aadiendo m&s 'entonita.

S #e pueden obtener reducciones de la viscosidad por medio de la diluciónC

sedimentación o control mec&nico de sólidos.

S Es el primer sistema de fluido @ue se *ace circular durante los primeros 1

pies de profundidad.

S 8a densificación de la suspensión lo%ra aumentar la presión *idrost&tica @ue

ofrece la columna de fluidoC necesaria para evitar arremetidas.

S El ran%o de P* se mantiene normalmente entre .+.

2..2 V(*+#%#) ; D()(*+#%#) L&'&) N#+-&)

S 6*orra tiempo dinero.

S Es un lodo con buena capacidad de acarreo de los ripios.

S #e utili"a para perforar "onas superficiales *asta 1+ pies a @ue no re@uiere

de control @uímico su densidad nunca sobrepasa de 1 lp% pero con pe@ueas

adiciones de cal se puede utili"ar *asta ( pies.

S Posee buena limpie"a del *oo.

S Jo *a control de P*.S #e utili"a para formar un buen revo@ue protector sobre las formaciones

perforadas.

S 6uda e mantener controlada la viscosidad.

S #e emplea para mantener un control de filtrado debido al aditivo @ue contiene.


38/109

S 8a presencia de sal la dure"a en el a%ua interfieren en la *idratación de la

'entonita reducen su eficacia.

S Jo es tó?icoC pero las partículas en suspensión pueden causar irritación en

ojos vías respiratorias.

2.. A3-/#/-&*() L&'&) N#+-&)

Este tipo de sistema es utili"ado para perforar "onas superficiales de *asta 1+ pies

a @ue no re@uiere de control de @uímico su densidad no sobrepasa de 1 lp%. Jo

re@uiere de control de filtrado ni de las propiedades reoló%icas. #u mantenimiento

esta limitado a controlar los sólidos durante la perforación.

2.9 SISTEMAS VISCOELÁSTICOS

8os fluidos viscoel&sticos conocidos tambi4n con el nombre de fluidos de reolo%ía

específica o fluidos biopolim4ricosC son fluidos pseudopl&sticosC es decirC fluidos

cuo comportamiento es independiente del tiempo se caracteri"an por tener

propiedades viscoel&sticasC son viscosas como un lí@uido el&stica como un sólido.

8a viscoel&sticidad es difícil de obtener en el campo es el %rado de deformación

o esfuer"o el&stico alcan"ado por un fluido antes de iniciar su transformación de un

estado casi sólido a un estado casi lí@uidoC de a*í se tiene @ue un fluido viscoso sedeforma o flue al aplicarle tanto un esfuer"o como una deformaciónC pero se

recupera cuando se suspende la fuer"aC mientras @ue un fluido el&stico recupera su

forma ori%inal al remover el esfuer"oC siempre cuando la deformación no e?ceda el

límite el&stico del material. JK

Estos se caracteri"an por altas viscosidades a bajas tasas de corte desarrollar

altos %eles instant&neos pero fr&%iles de f&cil rupturaH adem&sC ofrecen resistencia al

flujo con mínima presión de bomba e?*iben un esfuer"o verdadero de cedencía

elevado @ue indica la transición de estado casi sólido a casi lí@uido bajo condiciones

de corte mínimo. 8os fluidos viscoel&sticos se utili"an para perforar po"os

*ori"ontales Wo direccionales por su %ran capacidad de limpie"a suspensión. #u

capacidad de suspensión es tal @ue a=n en condiciones est&ticas minimi"an la


39/109


40/109

2.9.. D()(*+#%#) '( * S-)+(# V-)/&(


41/109

2.0 FASES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN [4]

El lodo est& compuesto de una fase continua @ue puede serD a%uaC petróleo Wo %as. 8a

fase dispersa la constitue sólidosC lí@uidos Wo %ases. na emulsión es una me"cla en

la @ue el lí@uido se encuentra suspendido dentro de otroC en forma de %lóbulos

pe@ueos. En un lodo base petróleoC su fase continua es el petróleo o una emulsión de

a%ua en petróleo :emulsión inversa;. [ en un lodo base a%uaC se trata de una emulsión

de petróleo en a%ua.

2.0. F#)( C&*+-*?#

8a fase continua de un lodo de perforación puede ser a%uaC aceite o %as. 8as sales

disueltas en el a%ua son tambi4n parte de esta fase. 8a importancia de los cationes

Ja\ :sodio; a\\ :calcio; el anión O7- :o?idrilo; radica en el comportamiento de

los lodos base a%ua.

2.0..2 F#)( D-)3(")#

8os %lóbulos de petróleo emulsionados en un lodo de base a%ua viscosifican el lodo

reducen su densidad. El petróleo en el lodo puede ori%inarse de las formaciones

perforadas. El a%ua emulsionada en un lodo base petróleo lo *ace m&s viscosoC pero

si es suficientemente abundante lo desestabili"a. El aire o el %as @ue penetra se

distribue en un lodoC provocan su espesamiento una disminución de su densidad.

El aire penetra inevitablemente en el lodo como consecuencia de las operaciones de

superficieC tambi4n las formaciones perforadas pueden liberar %as en el lodo.

2.0.. F"#//-* C&&-'#

8os sólidos activosC se caracteri"an por *idratarse poseen numerosas car%as

el4ctricas de las superficies e?puestas son los @ue forman la fracción coloidal de loslodos. Generalmente son arcillasC por sus car%as el4ctricas reaccionan con el

tratamiento @uímico adicionado al lodoC permitiendo controlar sus propiedades. En

lodos base a%uaC el a%ua retenida en las arcillas pasa a ser parte de la fase dispersa

de ella depende la efectividad de las arcillas como a%ente viscosificante.


42/109

2.0..8 F"#//-* I*("+( Q>#)( )-'#

Aodos los sólidos a sean reactivos o inertes pertenecen a la fase dispersa del lodoC

4stos desempean un papel mu importante en el comportamiento de los mismos. 8a

velocidad de penetración de la mec*a disminue sí la concentración de partículas

sólidas es altaC los otros sólidos en el lodo son relativamente inertes o no reactivosC la

baritaC aren otros sólidos de formación inertes son los ejemplos principales. Es

importante recalcar @ue la maoría de los sólidos en los lodos base aceite son inertesC

con la e?cepción de al%unos aditivos especiales :activador polar; para lodos de aceite.

2. COMPONENTES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN.[7]

S D(*)->-/#*+(#on materiales no tó?icosC ni peli%rosos de manejarC cuando son disueltos o

suspendidos en el lodo incrementan la densidad del fluido se utili"an para controlar la

presión de la formación para mantener la estabilidad del *oo.

S V-)/&)->-/#*+(

Incrementan la viscosidad eliminando o disminuendo la p4rdida de filtrado en lodos

base a%ua fresca en su estado naturalC aun@ueC mediante modificaciones ejecutan la

misma función en lodos base aceite salinos. JK

S C&*+"&#'&"() '( 36"'-'# '( >-+"#'&.

#on a%entes @ue disminuen la cantidad de fase continua @ue pasa *acia la formación

permeable cuando el lodo es sometido a una presión diferencial. Parte del lodo @ue se

filtra *acia las formaciones perforadasC a trav4s del revo@ueC puede ser controlado

mediante el uso de bentonitaC polímeros adel%a"antes :e?cepto los fosfatos los

tanatos; comoD

S L-5*-+&)

/u solubles al a%ua no re@uieren *idró?ido de sodioC los li%nitos complejos son

usados con li%nosulfonatos modificados para aumentar el control de p4rdidas de

circulación a temperaturas elevadas. 8os li%nitos son usados en lodos base a%ua a

temperaturas superiores a los (]).


43/109

S L-5*&)>&*#+&) '( /#/-&.

#on usados para convertir un lodo base sodio a uno base calcio usando calC aun@ue no

es particularmente efectivo para controlar la viscosidad de lodos base a%ua fresca si

se permite el uso del lodo en un ambiente de calcio.

S R('/+&"() '( -)/&)-'#'.

#e tienen cuatro fosfatos complejosD El pirofosfato &cido de sodio #6PP

:Ja272P2O;H el pirofosfato tetrasódico OA#PP :Ja(P2O;H El tetrafosfato de sodio

O#AP :Ja,P(O13;H El e?ametafosfato de sodio O#7/P :Ja, :PO3;,;. #u límite de

temperatura est& en los 1+])C el efecto dispersivo es atribuido a @ue las arcillas

absorben las lar%as cadenas de los fosfatos complejos sometiendo la atracción entre partículas reduciendo la viscosidad.

Otro reductor conocido son los tanatosD El m&s usado es el @uebrac*oC e?traído del

&rbol @ue lleva su mismo nombreC de formula @uímica :1(71O; siendo poco

soluble en a%uaC pero sí en &cidosH re@uiere adición de *idró?ido de sodio para ser un

tanato soluble en sodioC así es un efectivo visco-reductor natural trabajando a

temperaturas superiores a los 2+])C si las concentraciones de sal o contaminaciones

de calcio no e?ceden las 1C ppm las 2( ppm respectivamente. JK

S M#+("-#() #*+-36"'-'# '( /-"/#/-* (

#e encuentran disponibles en varios tamaos formasC usados como píldoras o

bac*es @ue sellan la "ona fracturada o cavernosa evitando eventuales p4rdidas de

fluido sólidosC estos materiales pueden ser %ranularesC en forma de *ojuelas o

fibrososH se%=n su forma pueden ser clasificados como comunes :materiales

%ranuladosD nue"C cascarilla de arro"; medianos :en *ojuelasD celof&nC polietileno de

1W de pul%ada *asta 1 de pul%ada en lon%itud superiores a los 1mm en di&metro ;

o finos : fibrososD fibras de maderaC fibras sint4ticas;C en síC todos estos materiales son

usados para sellar pe@ueas fracturas o poros en "onas de altas permeabilidades

e?tremadas p4rdidas de circulación. JK


44/109

S C&*+"&#'&"() '( 3.

#on materiales @ue se utili"an para mantener un ran%o de p7 en el sistema con lafinalidad de ase%urar la acción afectiva de otros aditivos empleados en el lodo. JK

2.. PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN JK

8os fluidos de Perforación para @ue cumplan sus funciones necesitan contar con una

serie de propiedadesC las cuales son controladas se%=n los tipos las concentraciones

de los aditivos @ue se incluan en la formulación del lodo.

S D(*)-'#'

Est& definida como el peso por unidad de volumenC conoci4ndose como peso del

lodoC e?presado en libras por %alón :8PG;. Esta depende del tipo de lí@uido usado

del material densificante.

El peso del lodo debe ser suficiente para contener el fluido de la formaciónC pero

no demasiado alto como para fracturar la formación. Aambi4n es importarte mantener

el peso del lodo para proporcionar soporte de las formaciones e?puestas en el *oo

abierto. Esta se determina empleando una balan"a de lodosC balan"a presuri"ada el

densistmetro.JK

S V-)/&)-'#' '( L&'&

#e define como la resistencia interna de un fluido a fluir :deformarse;.se emplea el

embudo de /ars* @ue mide la viscosidad del fluido en un tiempo medido. Es el

n=mero de se%undos re@ueridos para @ue un cuarto :(,m8; de lodo pase a trav4s de

un tubo de 3W1, pul%adasC colocado a continuación de un embudo de 12 pul%adas de

lar%o.

S V-)/&)-'#' Pesistencia del fluido a fluirC causada por la fricción mec&nica entre las partículas

suspendidas por la viscosidad de la fase fluidaC se ve afectada por la concentraciónC

tamao forma de las partículas sólidas suspendidas en el lodo. El control de la


45/109

viscosidad pl&stica en los fluidos de baja alta densidad es necesario para mejorar el

comportamiento reoló%ico sobre todo alcan"ar altas tasas de penetración. E?isten

tres formas de controlar la concentración de los sólidos perforadosD diluciónC

sedimentación control mec&nico de los mismos.

8a unidad utili"ada para su medición es el centipoise :cps; se obtiene utili"ando

un viscosímetro rotacional tomando la lectura de , rpm rest&ndole la de 3 rpm.

!P ^ 8, $ 83 :Ec.2.1;

S V-)/&)-'#' A3#"(*+(

#e obtiene de la lectura de , rpm dividido entre dos.

S P*+& C('(*+( Q;-( 3&-*+

El punto de cedencia se define como la parte de la resistencia al flujo causada por las

fuer"as de atracción entre partículas. Esta fuer"a de atracción es una consecuencia de

las car%as sobre la superficie de las partículas dispersas en la fase fluida. !alores altos

de punto cedente pueden tener varias causasC entre otrasC presencia de contaminantes

como salC cemento o an*idritaC pueden provocar la floculación de la arcilla. naumento en la concentración de sólidos aumenta el n=mero de car%as de superficie

disminue la distancia entre ellas. Para su tratamiento se pueden aadir sustancias

@uímicas @ue anulen el efecto de las car%as el4ctricas sobre las arcillas :fosfatosC

taninosC li%nosulfonatos;. Aodo a@uello @ue produ"ca floculación en un lodoC

determinara un incremento en el punto cedente. JK

#e mide i%ual @ue la viscosidad pl&stica en un viscosímetro rotacionalC re%ida por

la si%uiente ecuaciónD

P ^ 83 $ !P :lbW1 pie2; :Ec. 2.2;


46/109

S R()-)+(*/-# '( G(

8a resistencia de %el es una medida de las fuer"as de atracción en un sistema de lodo.

Esta mide la fuer"a de atracción est&tica. uando un lodo *a sido sometido a

velocidades de corte cero :; o cercanas a cero :;C durante cierto tiempo el fluido

tiende a desarrollar una estructura de %el rí%ida o semirrí%idaC esto es lo @ue se conoce

como ti?otropía.

8a probable aparición de dificultades en un sistema de lodo se refleja

*abitualmente en la ocurrencia de %eles pro%resivos o de %eles instant&neos. 6ltas

lecturas del %el pro%resivo :1 minutos; es un indicativo de acumulación de sólidos.

Pero si la lectura inicial :1 se%undos; la de los 1 minutos son ambas elevadasC con pe@ueas diferencias entre las dosC se est& en presencia de un %el instant&neo @ue

si%nifica floculación. JK

8a ma%nitud de la %elificaciónC así como el tipo de resistencia de %elC son

importantes para la suspensión de recortes de material densificante en condiciones

est&ticas. 8as funciones de resistencias de %el e?cesivas pueden causar

complicaciones tales comoD

1.- >etención de aire o %as en el lodo.

2.- Presiones e?cesivas cuando se rompe la circulación despu4s de un viaje.

3.- >educción de la velocidad a la @ue se sedimentan la arena los recortes en el

tan@ue de sedimentaciónC de lo @ue resulta una acumulación de sólidos.

(.- E?cesiva sobrepresión al introducir la tubería.

+.- Efecto de succión a sacar la tubería.

,.- Imposibilidad de *acer lle%ar las *erramientas de perfilaje *asta el fondo.

Para calcular la fuer"a de %el se *acen dos mediciones en el viscosímetro

rotacional a la lectura de 3 rpmD despu4s de 1 se%undos :%el inicial; a los 1

minutos :%el final;


47/109

S F-+"#/-*

El objetivo principal de un buen control de p4rdida de filtradoC es formar un revo@ue

del%ado resistente sobre la superficie del *oo perforadoC el filtrado debe ser

compatible con la formación con los fluidos de la mismaC mientras se est&

perforando las formaciones lo%ran comportarse como una malla o tami". 8os sólidos

se depositan sobre las paredes del po"o el filtrado invade la formaciónC este proceso

de filtración debe ser controlado adecuadamente para ase%urar el funcionamiento

e?itoso del lodoC esto implicaD control de la tasa o velocidad de filtraciónC control del

espesor te?tura del revo@ue control de las propiedades @uímicas del filtrado. JK

2.2 FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

[5]

S T"#*)3&"+#" &) "(/&"+() '( 3(">&"#/-* ; &) '(""$() '( #) 3#"('() '(

&;& # # )3(">-/-(

8os fluidos de perforación est&n diseados para contar con una propiedad @ue se

encar%ue de llevar los ripios *acia la superficie. 8os recortes derrumbes son m&s

pesados @ue el lodoC la fuer"a de %ravedad a los @ue est&n sometidos produce la

deposición *acia el fondo del *ooC pero el lodo de perforación al pasar por el anular

los empuja *acia la superficie evitando su decantaciónC dependiendo del tamaoC

forma densidad de las partículas la velocidad de decantación de las mismas va a

depender la viscosidad punto de cedencia del lodo. Esta limpie"a debe ser

apropiada para evitar @ue los ripios se acumulen en el espacio anular causando un

aumento en la torsiónC en el arrastre la presión *idrost&ticaC fallas en la tuberíaC

penetración p4rdida de circulación.

S T"#*)-+-" 3&+(*/-# -'"


48/109

fuer"a *idr&ulica del lodo tambi4n es empleada para %irar la mec*aC a @ue est&

conectada a un motor *idr&ulico en el fondo del po"oC fijo al e?tremo inferior de la

sarta.

S E*>"-#" ; $"-/#" # (/# ; # )#"+# '( 3(">&"#/-*

uando el metal se mueve contra la rocaC *a fricción calor. 8os fluidos de

perforación proporcionan la lubricación enfriamiento necesarios para @ue el proceso

contin=e sin problemasC así como para e?tender la vida de la mec*a de perforación.

8a lubricación puede ser de especial importancia en po"os *ori"ontales o de alcance

e?tendido en los @ue la fricción entre la tubería de perforaciónC la mec*a la

superficie de la roca debe mantenerse al mínimo.S P"&+(5(" #) 3#"('() '( &;& /&* *# /&)+"# -3("(#$( Q"(&1(

6 medida @ue la mec*a entra en una formación permeableC parte del fluido entra

daando "onas @ue puedan ser de una %ran producción. na de las funciones del lodo

de perforaciónC es crear un revo@ue :costra impermeable; @ue impida el paso del

fluido a la formaciónC de tal maneraC @ue las condiciones de las formaciones del po"o

se manten%an en su estado natural.

S D#" )&)+6* # #) 3#"('() '( 3&=&

/ientras @ue la perforación avan"a la mec*a va penetrando a una formación

subterr&nea suprimiendo parte del apoo lateral @ue ofrecen las paredes de los po"os

la formación caer& en el interior del po"o. El sost4n @ue debe ejercer el lodo

depende de la naturale"a de la formaciónC formaciones mu fuertes re@uieren poco

sost4n por parte del lodo mientras @ue formaciones no consolidadas re@uieren de

maor soporte.

S M#*+(*(" (* ))3(*)-* # &) "(/&"+() ; '(""$(), (* ( ()3#/-& #*#",

/#*'& )( '(+-(*( # /-"/#/-* '( >-'& '( 3(">&"#/-*

El flujo del fluido de perforación a trav4s de la tubería de perforación lue%o *acia la

superficie al%unas veces se detieneC bien sea debido a un problema o con el fin de

e?traer la tubería del *oo para poder cambiar una mec*a. uando se detiene la


49/109

perforaciónC los recortes suspendidos en el fluido pueden caer al fondo del po"oC

atascando la mec*aH los fluidos de perforación est&n diseados para contar con una

propiedad mu interesante @ue se ocupa de este problema. El espesor o viscosidad del

fluido se incrementa a medida @ue el movimiento del fluido se *ace m&s lentoC

cuando el fluido se detieneC forma un %el espeso @ue mantiene en suspensión los

recortes de la roca evita @ue se *undan lle%uen al fondo del po"oC cuando el fluido

comien"a a fluir nuevamente vuelve a su estado previoC es decirC se torna lí@uido

liviano.

S P("-+-" '()(/#" #"(*# ; "(/&"+() (* # )3(">-/-(

8a arena los recortes tienen una %ran influencia en las condiciones de perforaciónC

por lo tantoC es necesario @ue las propiedades del lodo permitan una separación

eficiente de los mismosC en superficieH a medida @ue se lo%ra separar los sólidos no

deseables del lodoC se obtendr& una reducción en los costos una mejor producción.

S A;'#" # ))3(*'(" ( 3()& '( # )#"+# ; '( "(()+--(*+&

n po"o puede encontrarse a cientos de metros de profundidadC una tubería de

perforación de acero de tanta lon%itud pesa muc*as toneladasH la inmersión de latubería de perforación en el fluido produce un efecto de flotaciónC lo @ue reduce su

pesoC ejerciendo menor esfuer"o en el mecanismo de perforación.

S C&*+"&#" # 3"()-* )$+(""


50/109

densidadC por lo tantoC la presión @ue ejerce en las paredes del *oo. 8a densidad

del lí@uido puede ajustarse para satisfacer las condiciones del po"oC esta presión debe

ser sobrebalanceada para evitar un flujo incontrolado de esos fluidos de formación en

el interior del po"oH el control se lo%ra manteniendo una presión *idrost&tica

suficiente en el anularC la presión *idrost&tica es directamente proporcional a la

densidad del lodo a la altura de la columna de lodo.

8as presiones normales de formación varían de un %radiente de presión de C(33

psiWpie :e@uivalente a C33 lbW%al de a%ua dulce; en las &reas ubicadas tierra adentroC a

C(,, psiWpie :e@uivalente a C+ lbW%al; en las cuencas marinas. 8a elevaciónC

ubicaciónC varios procesos e *istorias %eoló%icas crean condiciones donde las presiones de la formación se desvían considerablemente de estos valores normalesC la

densidad del fluido de perforación puede variar desde la densidad

:b&sicamente psiWpie; *asta m&s de 2C lbW%al :1(psiWpie;

del aire

D(3(*'-(*'& '( 5"#'-(*+( '( 3"()-*, )( # /#)->-/#'& (*

JormalC subnormal anormal.

SUBNORMAL NORMAL ANORMAL

0,8 L3/3-( 0,8 L3/3-(

Gradiente dePresión del

6%ua5ulce

Gradiente dePresión del

6%ua#alada

F-5. 2. T-3&) '( 3"()-&*() '( >&"#/-*. JK

P 0.02 W D W QL35 :Ec. 2.3;

#i 5ensidad lodo _ Pformación se presenta perdida de circulación


51/109

#i 5ensidad lodo ` Pformación se presenta una arremetida.

S T"#*)-+-" -*>&"#/-* -*('-#+# )&$"( #) >&"#/-&*() 3(">&"#'#).

8os ripios @ue lle%an a la superficie @ue son transportados por el lodo de perforaciónC

son separados en los e@uipos de control de sólidosC de esta manera aportan

información inmediata de la formación perforadaC por medio de esta información se

puede tomar medidas preventivas @ue audar&n a solventar problemas futuros.

S P"&((" * ('-& #'(/#'& 3#"# (#" # /#$& ( 3(">-#%(.

El fluido de perforación debe poseer buenas condiciones de conductividad el4ctricaH

@ue sus propiedades el4ctricas sean diferentes a la de los fluidos de la formaciónC para poder reali"ar el perfilaje o re%istros el4ctricos al po"o. Es importante entonces @ue

durante el proceso de perforación e?ista la menor cantidad de fase lí@uida del lodo

invadiendo la formaciónC para así evitar en lo posible el dao a la formación el

resultado no confiable del perfilajeH i%ualmenteC el lodo no debe erosionar las paredes

del po"o a @ue los resultados tambi4n se van a ver influenciados por este motivo.

2.2. EFECTOS SECUNDARIOS DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

S D#X& # #) >&"#/-&*() )$+(""


52/109

S C&""&)-* '( # )#"+# ; '( "(()+--(*+&.

8os fluidos de perforación por su composición @uímica pueden crear un ambientecorrosivo para el material de acero usado durante la perforaciónC este problema puede

solventarse con el uso de tratamientos @uímicos adecuados del fluido empleadoC

como en caso de fluidos base aceite @ue usan petróleo o %asoil @ue no son corrosivos.

S R('//-* '( # (&/-'#' '( 3(*(+"#/-*.

8a velocidad de penetración de la mec*a se ve afectada por la diferencia entre la

presión *idrost&tica del fluido la presión de la formaciónC 4sta disminuir& si la

densidad del fluido es muc*o maor @ue el %radiente de presión de la formaciónC si elfluido contiene e?cesivos sólidos viscosidades altas tambi4n disminuir& la

velocidad de penetración.

S P"&$(#) '( 3"()-&*() '( )//-*, '( 3-)+* ; '( /-"/#/-*.

Para evitar este problema se debe tener un control adecuado de las propiedades del

lodo como son viscosidadC resistencia de %el o e?ceso de sólidosH esto puede

ocasionar un revo@ue demasiado %rueso @ue disminue el di&metro del po"oC lo @ue

determina un deficiente control de la p4rdida de fluidosH altas presiones de succión

aumentan el ries%o de una sur%encia posibilidades de una arremetidaC así como

altas presiones de suabeo aumenta el ries%o de p4rdidas de circulación por una alta

concentración de sólidos se reduce la ener%ía *idr&ulica disponible al nivel de la

mec*aC ocasionando des%astes e?cesivos de la bomba @ue puede *acerse

imbombeable.

S P6"'-'#) '( /-"/#/-*.

Esta p4rdida de circulación se ori%ina cuando la presión ejercida por el fluido contra

la formación e?cede la presión de fractura de la formaciónH un fluido de perforación

@ue posea una alta densidadC alta viscosidad %ran resistencia al %el pueden


53/109


54/109

72# atrapados en la formaciónC los cuales los fluidos de perforación deben ser

capaces de resistirH por medio de un an&lisis del filtrado del lodo se determina el

%rado de contaminaciónC si es mu seria se debe convertir el sistema en otroC a cabo

del despla"amiento del lodo contaminado por un fluido m&s tolerante

S M#*+(*(")( ()+#$( # 3"()-&*() ; +(3("#+"#).

En po"os profundosC donde la temperatura la presión son elevadas :maores de 3

U) 1+. lpc;C la maoría de las sustancias @uímicas usadas en los fluidos de

perforación tienden a de%radarse t4rmicamenteC ocasionando floculaciónC

solidificación @ue impide el levantamiento de la tubería altas p4rdidas de

circulación.

2. REOLOGÍA DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN [9]

Es la ciencia @ue estudia la fluide" de la materia @ue describe el comportamiento del

flujo de fluidos de perforaciónC un fluido es cual@uier sustancia @ue se deforma

continuamente cuando se somete a un esfuer"o de ci"allamiento :esfuer"o tan%encial

@ue tiende a deformar el elemento fluente; por mu pe@ueo @ue 4ste seaH puede serD

Je0toniano Jo Je0toniano.

2.. F-'& N(+&*-#*&).

)luido b&sico donde el esfuer"o de ci"allamiento o corte es directamente proporcional

a la tasa de corteC inician su movimiento al a%re%ar presión al sistema :P _ ;. Entre

ellos se pueden encontrar el a%uaC aceiteC %asolinaC %licerina.

2..2 C#"#/+("4)+-/#) F-'& N(+&*-#*&).

S El esfuer"o de ci"allamiento o corte es directamente proporcional al r4%imen

de ci"allamiento o corte.

S 8a viscosidad es independiente del r4%imen del ci"allamiento o corte

disminue con la temperatura.

S )luido incompresible.


55/109

S 8a relación punto cedente W viscosidad pl&stica es i%ual a cero.

S Jo tiene capacidad de suspensión.

S 9ndice de comportamiento de flujo i%ual a cero.

S Perfil de velocidades constante.

S 8a incorporación de sólidos cambia el comportamiento reoló%ico de un fluido

ne0toniano a uno no ne0toniano.

2.8 F-'&) N& N(+&*-#*&).

#u viscosidad depende las condiciones del flujoC el fluido puede serD AapónC 8aminar

o Aurbulento.

2.8. CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS CUYO COMPORTAMIENTO

DEPENDE DEL TIEMPO.

2.8.2 F-'&) P


56/109

:;H al aumentar la tasa de corte disminue la viscosidad aparenteC es decirC disminue

la lectura de , r.p.m. aumenta el punto cedente. omo ejemplo de este tipo de

fluidos se tienenD polímerosC resinasC pinturas lodos de perforación.

Ec ^


57/109

2... F-'&) R(&36/+-/&)

#on a@uellos @ue desarrollan una estructura en función del tiempo a cierta tasa decorte.

2. FACTORES UE AFECTAN LA REOLOGÍA.

2.. P"()-*

Ejerce poco efecto sobre la reolo%ía de los fluidos base a%uaC pero afecta

si%nificativamente a los lodos base aceite o petróleo.

2..2 T(3("#+"#

8a viscosidad decrece a medida @ue aumenta la temperaturaC a @ue e?iste un maor

desorden molecular en el fluido causando una maor distancia entre las mol4culas.

2.. T-(3&

8a resistencia de %el es una manifestación de la dependencia del tiempoC en fluidos

ti?otrópicosC la estructura %el sólo se desarrolla despu4s de un periodo de tiempo

durante el cual el lodo *a sido sometido a una velocidad de corte i%ual a cero.

2. ARCILLAS

5esde del punto mineraló%icoC son silicatos de aluminio *idratado de dosC tresC cuatro

capasC @ue desarrollan plasticidad cuando se mojanC las cuales tienen un m&?imo

tamao de partícula de dos micrones. JK

2.. T-3&) '( #"/-#)

E?isten un %ran n=mero de minerales arcillososC pero los @ue interesan en relación

con los fluidos de perforación pueden ser clasificados en tres tipos.

2... E 3"-(" +-3&

onsta de arcillas en forma de a%uja no *inc*ables como la atapul%uita o la sepiolitaC

se cree @ue las formas de las partículas es responsable de la capacidad @ue la arcilla

tiene para aumentar la viscosidadH el tamao natural de cristales finos la forma de

a%uja *acen @ue la arcilla desarrolle una estructura de Yescobillas amontonadasZ en

suspensiónC demostrando así una alta estabilidad coloidalC incluso en la presencia de

una alta concentración de electrolitosC debido a sus formas a sus características no


58/109

*inc*ablesC estas arcillas demuestran un control de filtración mu d4bilC por este

motivo la atapul%uita se usa principalmente como mejorador de viscosidad en los

lodos base a%ua saladaH mientras @ue la sepiolita se usa %eneralmente como

viscosificador suplementario para los fluidos %eot4rmicos de alta temperaturaC estas

arcillas no est&n casi nunca presentes en las lutitas de las formaciones.

2...2 E )(5*'& +-3&

#on las arcillas laminares no *inc*ables :o li%eramente *inc*ables;D ilitaC clorita


59/109

separarse de los pa@uetesC la separación de estos pa@uetes en m=ltiples capas se llama

dispersiónH este aumento del n=mero de partículasC junto con el aumento resultante

del &rea superficialC causa el espesamiento de la suspensión. 8as arcillas son

%eneralmente del tipo de dos capas como la


60/109

6dem&s de la sustitución del aluminio por el ma%nesio en la red de

montmorillonita muc*as otras sustituciones pueden ser reali"adaC por lo tanto el

nombre montmorillonita se usa frecuentemente como nombre de %rupo @ue inclue

muc*as estructuras minerales específicasC sin embar%o en los =ltimos ao se *a

aceptado cada ve" m&s el nombre de esm4cticas como nombre de %rupo.

2.. I-+#) Q#"/-#) '( +"() /#3#)

8as ilitas tienen la misma estructura b&sica @ue las montmorillonitasC pero no

muestran la capacidad de *inc*amiento entre capasC en ve" de la sustitución de

aluminio por ma%nesio como en la montmorillonitaC la ilita tiene una sustitución de

sílice por aluminioC lo cual a=n produce una car%a ne%ativaH los cationescompensadores son principalmente el ión potasioH la car%a ne%ativa neta de la red @ue

resulta de estas sustituciones mediante los iones potasio compensador es

%eneralmente maor @ue la car%a de la montmorillonita pudiendo ser *asta una ve"

media m&s %rande @ue 4sta.

El espacio entre las capas unitarias es de 2CC el di&metro iónico de potasio es de

2C,,C esto permite @ue el potasio encaje perfectamente entre las capas unitarias

formando un enlace @ue impide el *inc*amiento en presencia de a%uaC como las

capas unitarias no se *inc*an ni se separan al ser e?puestas al a%uaC los iones potasios

presente entre las capas unitarias no est&n disponibles para el intercambioC sólo los

iones potasios @ue se encuentran en las superficies e?teriores pueden ser cambiados

por otros cationes.

Entre los minerales arcillosos 2D 1C la esm4ctitaC ilita capas mi?tas de ilita

esmectitas son encontradas durante la perforación de lutita causando frecuentemente

distintos problemas con la estabilidad del po"o el mantenimiento del fluido de

perforaciónC la naturale"a problem&tica de estos minerales arcillosos puede estar

relacionada con los cationes d4bilmente enla"ados entre las capas las car%as d4biles

de las capas @ue producen el *inc*amiento la dispersión al entrar en contacto con el

a%ua.


61/109

6 medida @ue la profundidad de entierro aumentaC la esm4ctita se convierte

%radualmente en arcilla de capas mi?tas de ilitasW esmectitasC finalmente en ilita

micaC como resultado las formaciones de lutita se vuelven %eneralmente menos

*inc*ables pero m&s dispersivas en a%ua a mediad @ue la profundidad aumenta

2..2 C&"-+#) Q#"/-#) '( +"() /#3#).

8as cloritas est&n estructuralmente relacionadas con las arcillas de tres capasC estas no

se *inc*an en su forma puraC pero puede ser @ue se *inc*en li%eramente al ser

modificadasC en estas arcillas los cationes compensadores de car%a entre las capas

unitarias de tipo montmorillonitas son reempla"adas por una capa de *idró?ido de

ma%nesio octa4dricoC o brucita. Esta capa tiene una car%a positiva neta debido a lasustitución de cierto /%2- por 6l3- en la capa de brucitaH las cloritas de encuentran

frecuentemente en anti%uos sedimentos marinos enterrados a %randes profundidadesC

normalmente no causan nin%=n problema importante a menos @ue est4n presentes

en %randes cantidadesC la capacidad de intercambio atiónico de la clorita varía de 1

a 2 me@W1%C principalmente debido a los enlaces rotosH la distancia entre las capas

de clorita suele ser apro?imadamente 1(C la clorita tambi4n puede formar arcillas de

capas mi?tas con otros minerales arcillosos tales como la esmectitaC la arcilla

resultante de capas mi?tas tendría las propiedades de ambos tipos de minerales

arcillosos.

2.. #&-*-+#) Q#"/-#) '( '&) /#3#).

8a


62/109

2.9 REACCIÓN UÍMICA DE LAS ARCILLAS [12]

2.9. I*+("/#$-& -*-/&.

8os minerales arcillosos tiene la propiedad de absorber ciertos cationes retenerlos

en un estado intercambiableC es decirC estos iones son intercambiables por otros

cationes por tratamiento con tales iones en solución acuosaC los iones intercambiables

son sostenidos alrededor del e?terior del s&nd0ic* de tres capasC o niveles @ue

inte%ran la unidad de la arcillaC la reacción de intercambio %eneralmente no afecta la

estructura del pa@uete sílico-aluminio.

2.9..2 I*+("/#$-& '( /#+-&*().

8a capacidad de la arcilla para absorber cationes de la solución puede medirse por laasimilación de a"ul de metileno @ue es una tintura catiónicaC la prueba es aplicable al

lodo de perforación puede tambi4n aplicarse para evaluar arcillas o lutitas secasH la

prueba de a"ul de metileno :si%las en in%les /'A;C mide la capacidad total de

intercambio catiónico del sistema de arcilla depende del tipo cantidad de mineral

arcilloso presente. 8a importancia de esta prueba en la tecnolo%ía de lodos est& en @ue

es una medida de la cantidad de arcilla en el lodoH la cantidad total de los sólidos se

mide con la retortaH la prueba de a"ul de metileno es un indicación de la actividad de

los sólidos. 12

2.9.. I*+("/#$-& '( #*-&*().

Aal ve" el fenómeno de intercambio aniónico mas claro es el uso de fosfatos como

dispersantesC el anión fosfato tiene casi el mismo tamao %eometría @ue el silicio

tetra4drico :el nivel o capa e?terior en el s&nd0ic* de tres niveles;C ser& absorbido

sobre el borde de la placa de arcillaC la asociación Yborde a caraZ de las placas es por

lo tanto minimi"adaH el mecanismo a trav4s del cual los dispersantes or%&nicos act=an

sobre el lodo reduciendo su viscosidad se cree @ue es similar en @ue la asociación

Yborde a caraZ es obstruida por los iones tanato *umato. 8os cloruros los sulfatos

est&n entre los aniones m&s comunes encontrados en los fluidos de perforaciónC un

comportamiento no usual del lodo es al%unas veces atribuido a un alto contenido de


63/109

sulfatosH *a todavía muc*o @ue aprender acerca de cómo interact=an los aniones con

las arcillas en el lodo.

2.20 L+-+#).

8as lutitas son rocas @ue *an sido formadas por la compactación de sedimentos

marinosC el a%ua es for"ada a salir de las rocas conforme los sedimentos son

sepultados a maor profundidad el aumento de la temperatura con la profundidadC

favorece el proceso de des*idratación se enlista la composición @uímica típica de

al%unos minerales arcillosos encontrados en las lutitasC se enfati"a @ue los n=meros

son representativos pero @ue la composición de una lutita o arcilla especifica puede

diferir apreciablemente de las cifras enlistadas. Jo obstante las similitudes entre las

composiciones de la lutita de la arcilla se%=n la inspección de los datosH tambi4n

son aparentes al%unas diferencias.

EjemploD

S El alto contenido de aluminio de las dos arcillas enlistadasC

tanto de la *inc*able como de la no *inc*able.

S El alto contenido de potasio de la lutita.

S El alto contenido de ma%nesio de la clorita.


64/109

F-5. 2. T-3&) '( "&/#), /'-5&) '( "(5-)+"& '( &'& Q#*# #&/& +"( JK

(


65/109

+

2.20. I*()+#$--'#' '( #) +-+#).

El t4rmino lutita se aplica a todo material de te?tura fina arcillosa @ue mediante la

acción de temperatura presión se convierte en un es@uisto o pi"arra.

2.20.2 C#)#) '( # -*()+#$--'#' '( #) +-+#).

8a inestabilidad de las lutitas puede resultar de las si%uientes fuer"asC a sea

individualmente o en combinaciónD

S Presión de sobrecar%a.

S Presión de poro.

S )uer"as tectónicas.

S 6bsorción de a%ua.S 5ispersión.

S 7inc*amiento.

2.20. P"()-* '( )&$"(/#"5#.

!arias formas de inestabilidad del po"o aparecen cuando el relevo :el ali%eramiento;

del esfuer"o de la presión de sobrecar%aC ocasionada por la perforación e?cede la

resistencia o fuer"a cedente de la formación. n ejemplo bien conocido de este

fenómeno es el flujo pl&stico @ue ocurre en lutitas %eopresionadasH el contenido de

a%ua la plasticidad de la lutita son anormalmente altos con relación a la presión de

sobrecar%a la lutita es for"ada *acia el po"o.

2.20.8 P"()-* '( 3&"&.

uando la presión del fluido de perforación es menor @ue la presión de los fluidos

dentro de los poros de la roca @ue se esta perforandoC la presión diferencial *acia el

po"o tiende a inducir fra%mentos de roca @ue caer&n a 4l :esto se conoce como una

clase o tipo de derrumbe;. Aal colapsoC es m&s posible @ue ocurra cuando la roca es

relativamente impermeableC siendo i%ualmente un factor en este proceso la resistenciade la rocaC la presión diferencial es bastante %rande el fluido en los poros es %asC

podr& uno ima%inarse @ue la roca estallar& dentro del po"oC cuando la roca es

relativamente permeable es posible @ue ocurra un YreventónZ :descontrol del po"o;

mas @ue un derrumbe.


66/109

2.20. F("=#) +(/+*-/#).8as fuer"as tectónicas son el resultado de la aplicación de esfuer"os sobre los estratos

de la corte"a terrestreC la deformación se describe com=nmente como Yplie%ueZ laruptura con despla"amiento como YfallaZC es el resultado normal en la formación de

montaasC los esfuer"os así creadosC son relevados r&pidamente en la lutitaC la cual es

f&cilmente deformableC pero tienden a permanecer :los esfuer"os; en rocas @ue son

@uebradi"asH a=n una cantidad pe@uea de a%ua de absorción puede causar esfuer"os

suficientesC para inducir en las lutitas la formación de Y*ojuelasZ en fra%mentos @ue

caer&n al a%ujero.

8a referencia a una clasificación de lutitasC es una auda para la descripción

del efecto de la absorción de a%ua sobre la estabilidad de la lutitaC por lo %rande del

n=mero de combinaciones de propiedades físicas @uímicas de las rocas llamadas

lutitasC es necesaria una clasificación para contar con un ata@ue ló%ico or%ani"ado al

problema. Para propósito de ilustraciónC se da a continuación una descripción de

cómo se comportan las lutitas de clase Y6Z a la YEZ ante el contacto con a%ua dulceH

obviamenteC el comportamiento de las diferentes clases de lutita ser& diferente en

soluciones con varias sales.

2.2 L# +-+# C#)( A.

Esta caracteri"ada principalmente por un alto contenido de a%ua su contenido

relativamente alto de arcilla e?pandibleC la palabra montmorillonita empleada e la

identificación por la prueba de a"ul de metilenoH la palabra esmectita es a*ora mas

aceptada como el nombre de un %rupoH la lutita de esta calidad se encuentra a menudo

en profundidades somerasC donde la presión de sobrecar%a es todavía demasiado

pe@uea como para *aber for"ado a%ua a salir de los sedimentos durante la

compactac

133318717-tesis-lodos-de-perforacion.docx

Documents