Los fluidos de perforación son, gases o
líquidos utilizados en los procesos de perforación, los cuales se hacen
circular hacia abajo por la sarta de perforación y ascienden por el espacio
anular. Dichos fluidos solventan una serie de problemas que se presentar
durante la perforación y deben poseer determinadas propiedades de acuerdo a las
formaciones a perforar.
El propósito fundamental del lodo es ayudar a
hacer rápida y segura la perforación, mediante el cumplimiento de ciertas funciones.
Sus propiedades deben ser determinadas por distintos ensayos y es
responsabilidad del especialista en lodos comparar las propiedades a la entrada
y salida del hoyo para realizar los ajustes necesarios. Si el lodo falla en
satisfacer una u otra función, se puede cambiar su composición o mejorarse
agregándole agua, arcillas comerciales, material densificante o algún producto
químico.
Fases del lodo de perforación
En general, un lodo está constituido por una
fase líquida, una fase sólida y compuestos químicos. La fase líquida puede ser
agua o aceite. Los sólidos pueden ser reactivos o inertes. En el primer grupo
se tienen las arcillas comerciales y los sólidos perforados hidratables, que
son sólidos arcillosos que poseen cargas eléctricas y se pueden agregar al lodo
o ser incorporados de la formación. En
el segundo grupo están la Barita, sólidos perforados no reactivos, Arena,
Calizas, Sílice y Dolomita, los cuales deben ser removidos del lodo tan pronto
y eficientemente sea posible, pues son extremadamente abrasivos. Entre los compuestos
químicos están: Fosfatos, Carbonato de Sodio y de Bario, Lignitos, etc.
Es evidente que existe una gran variedad de
lodos, pues no existen dos lodos iguales porque los efectos diversos de los
elementos de la formación y el manejo que se haga con los lodos en la
superficie introducirán la diferencia.
El lodo apropiado para un pozo es aquel que
es más económico en la perspectiva total de seguridad, costos de perforación y
de producción.
Un
fluido de perforación que es fundamentalmente líquido se denomina lodo de
perforación o simplemente un lodo. El aire, el gas y la espuma son fluidos
neumáticos de perforación.
Ahora,
la fase líquida que puede estar
constituida por agua o petróleo, también puede estar formada por una mezcla estable de ambos. Una emulsión
es una mezcla en la que
un líquido está
suspendido dentro de
otro, en forma
de glóbulos muy pequeños. El líquido suspendido es la
fase interna de la emulsión; el líquido dentro del cual esa fase interna está
suspendida se llama fase externa o continua.
Un lodo
de base petróleo se caracteriza porque su parte líquida continua es el petróleo
(emulsión inversa). Si por el contrario, su fase continua es el agua, se trata
de una emulsión de petróleo en agua y en este caso el lodo es de base agua.
Los
lodos base agua son los más frecuentemente usados y varían desde los lodos
nativos o de inicio (no tratados), pasando por los ligeramente tratados, hasta
los intensamente tratados, los lodos inhibitorios de base agua. Estos inhiben
la interacción entre el lodo y ciertas formaciones perforadas. Los lodos base
petróleo son de por sí inhibitorios y los lodos base agua pueden ser
inhibitorios si contienen cationes o agentes encapsulantes, o ambos, en
cantidades suficientes.
Estas
fases del lodo son, generalmente, agua dulce o salada o como se dijo
anteriormente, una emulsión de agua y petróleo. Por ejemplo, el agua dulce es
un fluido ideal para perforar en zonas donde existan bajas presiones de
formación y libre de problemas y, generalmente, se usan lodos parcialmente
saturados de sal cuando se perfora costa afuera debido a la abundancia de agua.
El agua saturada contiene alrededor de 316000 ppm de NaCl y pesa,
aproximadamente, 9.9 lpg.
La fase
sólida reactiva la constituye la arcilla, que es el elemento encargado de darle
cuerpo al fluido, o sea, darle el aspecto coloidal y las propiedades de
gelatinosidad que éste presenta. Comúnmente se llama Bentonita, y su principal
mineral será la Montmorillonita para fluidos de base agua dulce y Atapulguita
para fluidos base agua salada cuando el contenido del ión cloro es mayor de
35000 ppm.
Entre las funciones más importantes del lodo de perforación se pueden
señalar las siguientes:
- Transportar los recortes de perforación y los derrumbes de las paredes del hoyo a la superficie.
- Transmisión de energía o potencia hidráulica sobre la formación a través de la mecha.
- Enfriamiento y lubricación de la mecha y de la sarta.
- Proteger las paredes del hoyo a partir de un revoque impermeable.
- Sostener las paredes del pozo.
- Suspensión de partículas cuando se detiene la circulación.
- Permitir la separación de los ripios en superficie.
- Suspensión de las tuberías de perforación y revestimiento.
- Controlar las presiones de formación.
- Transmitir información inmediata sobre las formaciones perforadas.
- Proveer un medio adecuado para llevar a cabo los perfilajes de cables.
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