Universidad del ZuliaMayo de 2009Tema 2: Fluidos de PerforacinPerforacin I

Tema 2: Fluidos de Perforacin Tpicos:

Definicin. Funciones. Propiedades fsicas. Clasificacin de los fluidos de perforacin. Componentes del fluido. Determinacin de las propiedades de un fluido de perforacin. Ciclo del fluido de perforacin. Variacin de la densidad de un fluido. Equipos de control de slidos. Bombas para fluidos de perforacin.

DEFINICIN:

El API define un fluido de perforacin (F.P.) como un fluido de circulacin utilizado en perforacin rotatoria para realizar cualquiera o todas las funciones requeridas en una operacin de perforacin.Fluidos de Perforacin

OTRA DEFINICIN:

Es un fluido de caractersticas fsico-qumicas apropiadas. Puede ser aire, gas, agua, petrleo y combinaciones de agua y aceite, con diferente contenido de slidos. No debe ser txico, corrosivo, ni inflamable, pero s inerte a contaminaciones de sales solubles o minerales y estable a cambios de temperaturas. Debe mantener sus propiedades segn las exigencias de las operaciones y ser inmune al desarrollo de bacterias.Fluidos de Perforacin

Fluidos de PerforacinFUNCIONES1. Remover los slidos del fondo del hoyo y transportarlos hasta la superficie.Densidad y viscosidadVelocidad de circulacin

Fluidos de PerforacinFUNCIONES2. Enfriar y lubricar mecha y sarta de perforacin.Friccin con formacionesGasoil y qumicos (lubricantes)

Fluidos de PerforacinFUNCIONES3. Cubrir las paredes del hoyo con un revoque liso, delgado, flexible e impermeable.Concentracin y dispersin de slidos arcillosos comerciales.

Fluidos de PerforacinFUNCIONES4. Controlar las presiones de las formaciones.Uso de densificantes (barita, hematita, siderita, magnetita, etc). Ph = 0.052 x r (lbs/gal) x D (pie) Ph = 0.00695 x r (lbs/pie3) x D(pie)

Fluidos de PerforacinFUNCIONES (Cont.)5. Suspender slidos y material densificante, cuando es detenida temporalmente la circulacin.Tixotropa.Resistencia de Gel evita precipitacin del material densificante.

Fluidos de PerforacinFUNCIONES (Cont.)6. Soportar, por flotacin, parte del peso de sarta de perforacin y tubera de revestimiento, durante su insercin en el hoyo.Wsarta = Wtp + W lbWsarta lodo = W sarta aire x Factor de FlotacinFf = 1-(0.015 x r (lb/gal)Ff = 1-(0.002 x r (lb/pie3)

Fluidos de PerforacinFUNCIONES (Cont.)7. Mantener en sitio y estabilizada la pared del hoyo, evitando derrumbes.Estabilidad en paredes del hoyo.Minimizar dao.

FUNCIONES (Cont.)8. Facilitar la mxima obtencin de informacin sobre las formaciones perforadas.Informacin geolgica.Registros elctricos.Toma de ncleos.Fluidos de Perforacin

Fluidos de PerforacinFUNCIONES (Cont.)Transmitir potencia hidrulica a la mecha.Lodo es el medio de transmisin de potencia.Diseo de programa hidrulico.

FUNCIONES (Cont.)10. Facilitar la separacin de arena y dems slidos en la superficie.Fluidos de Perforacin

Fluidos de PerforacinREQUISITOS MNIMOSExtraer del hoyo los pedazos de formacin que la barrena va cortando.Proteger las paredes del pozo para que no se derrumben.Mantener ocluidos a los fluidos de las formaciones atravesadas.

PARA ESTO, SE DEBE TENER CONTROL SOBRE LAS PROPIEDADES FISICASEn gua

Propiedades FsicasDENSIDADDebe ser tal que la presin hidrosttica originada en cualquier punto del hoyo, sea mayor que la presin de la formacin en el mismo punto.Puede variar de acuerdo a las necesidades del pozo.En perforacin, generalmente se expresa en lbs/gal.

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Propiedades FsicasDENSIDAD (cont.)

Se puede determinar utilizando una balanza de lodo.En gua

Propiedades FsicasVISCOSIDADDebe ser tal que el F.P. sea capaz, a una mnima velocidad de ascenso, de arrastrar los cortes de la barrena hacia la superficie.No muy alta, ya que disminuira la tasa de penetracin y requerira grandes niveles de energa.No muy baja, porque se necesitara una gran velocidad de ascenso de fluido para arrastrar los cortes.

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Propiedades FsicasVISCOSIDAD (cont.)

Se puede determinar con un embudo Marsh, o con un viscosmetro.En gua

Propiedades FsicasFILTRACINSobre balance promedio de 200 a 400 lpc.Esto produce una invasin del fluido del pozo hacia la formacin, conocido como filtracin.En el laboratorio se utiliza el Filtroprensa para determinar la filtracin que produce el lodo bajo ciertas condiciones.

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Propiedades FsicasFILTRACIN (cont.)

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Propiedades FsicasREVOQUESiendo el lodo una suspensin coloidal, la filtracin del pozo hacia la formacin producir en las paredes del hoyo acumulacin de los slidos arcillosos y formarn una costra que quedar adherida a la formacin.Debe ser impermeable, resistente flexible y delgado.

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Clasificacin de los F.P. Una amplia clasificacin de fluidos de perforacin se observa a continuacin:

Clasificacin de los F.P. (cont.) Los principales factores que determinan la seleccin de fluidos de perforacin son:Tipos de formaciones a ser perforadas.Rango de temperaturas, esfuerzos, permeabilidad y presiones exhibidas por las formaciones.Procedimiento de evaluacin de formaciones usado.Calidad de agua disponible.Consideraciones ecolgicas y ambientales.

Sin embargo, muchas veces impera el ensayo y error

Clasificacin de los F.P. (cont.) Los lodos base agua son los ms comnmente usados. Los lodos base aceite son generalmente ms costosos y requieren ms procedimientos de control de contaminacin que los base agua. Su uso normalmente se limita a perforacin de formaciones de muy altas temperaturas, o formaciones adversamente afectadas por lodos base agua.

Consisten en una mezcla de slidos, lquidos y qumicos, con agua siendo la fase continua.Algunos de los slidos reaccionan con la fase agua y qumicos disueltos, por lo tanto son llamados slidos reactivos. La mayora son arcillas hidratables.Los qumicos agregados al lodo restringen la actividad de estos, permitiendo que ciertas propiedades del F.P. se mantengan dentro de lmites deseados.

Lodos base agua - Comentarios

Los otros slidos en un lodo no reaccionan con el agua y qumicos de manera significativa, siendo llamados slidos inertes.Cualquier aceite que se agregue a un lodo base agua es emulsificado dentro de la fase agua, mantenindose como pequeas y discontinuas gotas (emulsin aceite en agua).

Lodos base agua Comentarios

Son similares en composicin a los lodos base agua, excepto que la fase continua es aceite en lugar de agua, y gotas de agua estn emulsificadas en la fase aceite.Otra diferencia importante es que todos los slidos son considerados inertes, debido a que no reaccionan con el aceite.

Lodos base aceite - Comentarios

Un F.P. base agua se compone de varias fases, cada una con propiedades particulares y todas en conjunto trabajan para mantener las propiedades del fluido en ptimas condiciones. Estas fases son:Componentes de un F.P.Fase Lquida.Fase Slida Reactiva.Fase Slida Inerte.Fase Qumica.

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Componentes de un F.P.FASE LQUIDAEs la fase continua o elemento que mantendr en suspensin los diferentes aditivos o componentes de las otras fases.Generalmente, agua dulce, agua salada, aceites.

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Componentes de un F.P.FASE SLIDA REACTIVAConstituida por la arcilla, elemento que le dar cuerpo y gelatinosidad al fluido. En agua dulce, es la bentonita y su principal mineral es la montmorillonita. En agua salada, atapulguita.La arcilla tiene una gravedad especfica de 2.5 y su calidad se mide por el Rendimiento de la misma.

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Componentes de un F.P.FASE SLIDA REACTIVA (bentonita)

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Componentes de un F.P.FASE SLIDA INERTEEs el elemento ms pesado en el fluido. Se usa para aumentar la densidad del mismo, comnmente es barita, cuya gravedad especfica es 4.3. Tambin estn la hematita, galena, etc.Existen otros slidos inertes no deseables, los cuales son producto de la perforacin. Su gravedad especfica no es alta: arena, caliza, dolomita.

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Componentes de un F.P.FASE QUMICAGrupo de aditivos que se encargan de mantener el fluido dentro de parmetros deseados.Dispersantes, emulsificantes, reductores de viscosidad, controladores de filtrado, neutralizadores de pH, etc.

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