Influencia que causa la inestabilidad de la roca en el proceso
de perforacinLa estabilidad en macizos rocosos est controlada por
la estructura geolgica, en particular las diaclasas ( grieta que se
forma en una roca sin que existan desplazamientos de los bloques
situados a ambos lados de la misma), foliacin, fallamiento, la cual
tiene un granvalorpara el surgimiento de deslizamientos que
provocan perdida de la resistencia de la roca y por
endegastosdecostosadicionales interrupciones y demoras que
conllevan ainversionescuantiosas que se deben realizar cuando se
realiza una operacin de perforacin de un pozo petrolero.La
estabilidad del pozo petrolero depende de: Las presiones Las
saturaciones La Porosidad La permeabilidad La ViscosidadESTABILIDAD
DE LAS LUTITAS. PRUEBA PRACTICA DE LA ESTABILIDAD DE LAS
LUTITASGENERALIDADES DE LAS LUTITASLas lutitas son rocas
sedimentarias de grano fino formadas por la consolidacin de
arcilla, limo o lodo,y se caracterizan por poseer una estructura
laminar. Las lutitas estn constituidas principalmente por minerales
de arcilla, en una proporcin que puede variar entre 15% y 100%,
minerales accesorios, como cuarzo, carbonatos y feldespatos. De aqu
que las lutitas cubran un amplio rango decomposiciones y presentan
propiedades mecnicas, petrofsicas y fisicoqumicas muy diferentes,
dependiendo de la composicin mineralgica .Las lutitas se
caracterizan por poseer una baja permeabilidad y una alta
sensibilidad al agua. Los pozo . La porosidad total de las lutitas
disminuye con la compactacin (profundidad), al igual que sucede con
otras rocas pequeos dimetros de poro explica por qu las lutitas se
consideran frecuentemente impermeables. La permeabilidad puede
oscilar entre 10-6 y 10-12 D, pero se encuentra por lo general en
el orden de los nanodarcies (10-9 D) . El tamao promedio de poro de
las lutitas tambin es muy pequeo: oscilaentre 1 y 10 nm. En
consecuencia, los mecanismos de transporte, tanto hacia dentro como
hacia fuerade la formacin, son muy lentos. Adicionalmente, no puede
formarse un revoque sobre las paredes delEl termino "lutita" es
comnmente usado in laindustriade perforacin para describir un
ampliogrupode rocas desde formaciones altamente reactivas hasta
materiales completamente litificados. Es importante reconocer que
las lutitas responden diferentecuando son expuestas a fluidos. Los
mecanismos de inestabilidad en formaciones de lutitas varan
ampliamente con los cambios en la mineraloga y la estructura de la
roca. Identificar el tipo de formacin de lutita y sus
caractersticas es un paso fundamental en eldiseo yseleccinde
fluidos de perforacin para aplicaciones de estabilidad.
Numerosastcnicasdelaboratorioson empleadas para estudios
deinteraccinroca/fluido, pero laspruebasque demandan menos tiempo y
envuelven metodologas relativamente simples parecen ser las mas
prcticas y usadas en la industria.La seleccin deexperimentosde
laboratorio y sus condiciones depende de las propiedades bsicas de
la roca. Generalmente, las formaciones de lutitas blandas se
dispersan, hinchan o se ablandan rpidamente cuando se exponen a
fluidos base agua;las lutitas duras han pasado a travs de procesos
de diagnesis (alteracin de minerales arcillosos, cementaciones
secundarias, etc.) y tienden a permanecer estables en los
fluidos.Las formaciones de lutitas blandas tienden a interactuar
rpidamente con fluidos.En estos casos, pruebas como dispersin,
dureza por humectacin e hinchamiento son muy tiles y los resultados
muestran diferencias claras entre los fluidos2. Por otro lado,
laslutitas duras interactan diferente con los fluidos y los
mecanismos de inestabilidad son ms asociados con eldesarrollode
fracturas y rupturas a lo largo de laminaciones. Este tipo de
fallas parecen ser causadas por la penetracin de fluidos a lo largo
de los planosde clivaje o fracturas pre-existentes. Las diversas
respuestas de las lutitas duras frente a fluidos con diferentes
composiciones qumicas indican que los mecanismos de falla incluyen
procesos tanto fsicos y como qumicos.Los mecanismos de
inestabilidad en lutitas duras estn cercanamente relacionados con
las caractersticas geolgicas y las propiedades de la roca tales
como la estructura, ladistribucinde grano, la textura y la
presencia de fracturas. Es importante que lasmuestras para la
prueba de desarrollo de fracturas incluyan esas
caractersticas.Generalmente, los cortes de lutitas son
rutinariamente disponibles y son usados para obtener
importanteinformacincomo composicin mineralgica, capacidad de
intercambio catinico (C.I.C),imgenesde microscopiaelectrnicade
barrido (SEM), etc.Adicionalmente, este tipo de muestras son usadas
para conducir diferentes pruebas con fluidos y en algunos casos,
los cortes son pulverizados y reconstituidos en pastillas o tapones
para pruebas3. Sin embargo, algunas caractersticas de la roca como
distribucingeomtrica de minerales, textura (laminaciones, lentes,
etc.), fabrica,redde fracturas y laminaciones son parcialmente
perdidas cuando la lutita es recuperada en forma de cortes o cuando
lamuestraes reconstituida.Inestabilidad de HoyoCon este nombre se
engloban todas aquellas situaciones que involucran una
desestabilizacin de las paredes del hoyo. Los sntomas directos de
inestabilidad de hoyo como agrandamiento o reduccin de hoyo se
observan enregistrosde "cliper". Exceso de ripios o derrumbes en
superficie u hoyo rellenodespus de un viaje dan indicaciones del
agrandamiento del hoyo. Tambin cuando se requieren cantidades en
exceso decementocon respecto al calculado indica que ocurri un
agrandamiento del hoyo.Existen otros sntomas indirectos
deproblemasde inestabilidad de hoyo tales como altos torques,
apoyos y arrastres, atascamiento de la tubera, revestidores
oherramientasde registros. Estos sntomas pueden ser causados por
colapsos de hoyo, especialmente en hoyos altamente inclinados
uhorizontales. La ausencia o disminucin de la circulacin, as como,
el aumento dedensidaddel fluido por incremento de slidos de
perforacin puede indicar la presencia de un atascamiento de tubera
debido al derrumbe del hoyo. El exceso de ripios o derrumbes puede
deteriorar las propiedades del fluido por exceso de slidos. Tambin
tenemos que las vibraciones de la sarta de perforacin, as comolos
impactos laterales a las paredes pueden provocar la falla del
hoyo.Como se menciono anteriormente, las lutitas son rocas de grano
fino con alto contenido de arcilla, poros pequeos y baja
permeabilidad que normalmente se encuentran saturadas con agua de
formacin. La combinacin de estas caractersticas hace que las
lutitas sean altamente susceptibles a fenmenos de inestabilidad .
Los factores que afectenel estadode esfuerzos, la presin de poro y
la resistenciamecnicade la lutita afectarn tambin la estabilidad
del hoyo .La inestabilidad de hoyo en zonas lutticas se debe a
factores mecnicos, fisicoqumicos (relacionados con las
interacciones fluido de perforacin con la lutita y externos. Estos
factores pueden actuar conjuntamente en una situacin determinada.
Entre los principales factores geomecnicos decisivos en los
problemas de estabilidad del hoyo, se encuentran: la orientacin y
la magnitud de los esfuerzos "in situ", las propiedades mecnicas y
poroelsticas de la lutita, presin de poro, los planos de
estratificacin y las fracturas preexistentes en la Los factores
fisicoqumicos incluyen mecanismos de transporte de fluidos,
alteracin qumica de la lutita, hinchamiento/hidratacin y efectos
trmicosLos factores externos involucran todas aquellas prcticas de
perforacin que pueden producir inestabilidad del hoyo. Entre estas
se encuentran la vibracin de la sarta, las presiones de "swab"
y"surge" debido a losviajesde la sarta. Como consecuencia, la
creacin de fisuras en el hoyo, y laposterior penetracin del fluido
de perforacin, generarn la inestabilidad de hoyo. La alteracin
qumica de la lutita al entrar en contacto con el fluido de
perforacin afectar la presin del fluido de poro y la resistencia de
la lutita .CURVAS DE ESTABILIDAD DEL HOYOEl mantenimiento de un
hoyo estable es una de las tareas de perforacin principales de la
industria petrolera ygasfera, ya que los problemas inestabilidad
asociados al pozo resultarn en altos costos de perforacin y tendrn
un impacto severo en el cronograma de perforacin. Elanlisisde la
Estabilidad de Hoyo debe considerarse en la etapa deplaneamientodel
pozo en cualquier compaa operadora. La inestabilidad de hoyo de los
pozos sigue siendo una preocupacin importante para las compaas
porque adems de ser potencialmente costosa, puede poner en peligro
alpersonalasociado a las tareas de perforacin.La resistencia a la
fractura de las formaciones, es un factor dominante en
laconstruccinde un pozo petrolfero. Las profundidades a las cuales
deben colocarse los revestimientos estn gobernadas por la presin de
poro (PP) y la presin de fractura (PF), dando una ventana
operacional para el peso de lodo (PL) admisible durante la
perforacin. Usualmente la presin de fractura esta relacionada a la
fractura inicial del agujero. Durante la
perforacineventosindeseados pueden ocurrir tales como prdidas de
circulacin (PCL), pega de la tubera, etc. La PCL es uno de los
factores ms costosos en la industria debido a que la perforacin
debe detenerse hasta que sea solventado este problema. La PCL
ocurre en la mayora de los pozos perforados en mayor o menor grado.
Este problema es generalmente atacado adhiriendo partculas grandes
al fluido de perforacin o en casos severos, cementando las zonas de
prdidas. No existe una cura simple para este problema.Para prevenir
estos problemas indeseables es bastante recomendable realizar un
anlisis geomecnico antes de perforar un pozo. LogProc puede ayudar
en ese sentido, dado que soporta un modelaje geomecnico simple para
entender los aspectos de estabilidad de hoyo y recomendar parmetros
operacionales especficos para optimizar el rendimiento. LogProc es
capaz de predecir ventanas operacionales de lodo seguras y
trayectorias de pozo estables (vase las Figs. 1 y 2). LogProc puede
ayudar a: Invertir menos tiempo en asuntos de estabilidad de hoyo .
Maximizar las ganancias delproyectoy minimizar elriesgode la
perforacin. Optimizar los pesos de lodo y el diseo de los
revestimientos.
Fig. 1. Ventana operacional de lodo tpica
Fig. 2. Dividiendo la ventana de lodo en dos zonas elstica y
plstica respectivamenteLa figura 3 muestra elalgoritmopara realizar
un anlisis de estabilidad de hoyo simple basado en los registros
actuales. Tambin debera considerarsedatosempricos si estn
disponibles (por ejemplo:ensayostriaxiales y pruebas "leak-off").
Los criterios de falla disponibles son los de Mohr-Coulomb y de
Drucker-Praguer.
Fig. 3. Algoritmo para realizar un anlisis geomecnico
