LODOS CALCICOS
LODOS CALCICOS
I.- INTRODUCCINUno de los ms antiguos de Fluidos Inhibidos que
se utilizo fue el sistema a base de cal. Su tolerancia a los slidos
de perforacin fue el instrumento por medio del cual gano amplia
aceptacin de un tiempo en el cual el control de slidos era mucho
menos efectivo que hoy. Permanecen en uso debido a su naturaleza
inhibida y bajo costo.
Los Fluidos a base de cal utilizan el mismo principio de
intercambio catinico encontrado en otros sistemas tratados con
calcio, sin embargo, el calcio soluble se conserva a un valor mucho
ms bajo.
Alcalinidades mas altas ajustadas con adiciones de sosa custica,
suprimen la solubilidad de calcio en el filtrado haciendo posible
controlar las propiedades del fluido en los rangos deseados. La cal
se conserva en exceso en el fluido para reponer el calcio que se
gasta en el intercambio inico con los materiales arcillosos.
Los fluidos basndose en Cal se nombran generalmente bajo tres
categoras: Baja Cal, Media Cal, y Alta Cal, representando la
cantidad de exceso de cal conservando en el fluido. Mientras que
todos los rangos de los fluidos a base de cal son igualmente
inhibidos, los de mayor cantidad de cal en el sistema son mas
tolerantes a los slidos. Sin embargo, los rangos ms bajos de cal
hacen al sistema menos susceptibles a la gelacin por alta
temperatura.
II.- PREPARACIN (BAJO CAL)Bentonita40-60 Kg/M
Sosa Custica5 9 Kg/M
Reductor de Filtrado11 18 Kg/M
Dispersante5 12 Kg/M
Cal9 15 Kg/M
BaritaLa necesaria
Dependiendo de las condiciones del pozo y para ayuda del sistema
se agregar algn aditivo lubricante para reducir l troqu,
estabilizador de arcillas y alguna celulsica polianinica para
hacerlo ms viscoso y reducir filtrado.
PROPIEDADES FSICAS:
Viscosidad Marsh (a)38-42 segundos
Viscosidad plstica (p)18-22 centipoises
Punto cedente6-12 lb./100 fts
Filtrado API4-8 ml
Calcio Soluble80-200 ppm
PH12 S/D
Pf0.7-1.0 cc de H2SO4 0.02 N
Exceso de Cal2.8-6.0 kg/M
III. VENTAJAS:
1. - Inhibicin de arcillas
2. - Estable a temperaturas de 150C
3. - No es afectado por contaminaciones de cemento
4. - Resitentes a la sal y agua salada
5. - Tolerante a los slidos coloidales
6. - Bajo Costo
7. - Fcil mantenimiento
IV.- AREAS DE USO
1. - Para perforar lutitas tipo GUMBO
2. - Para perforar grandes intervalos de cement
3. - Para estratos de sal y flujos de agua salada
4. - Temperatura de fondo de 150C
SECUENCIA DE AGREGADO
1. - Agua de perforacin (verificar que el agua no tenga alta
dureza y salinidad)
2. - Agregar Bentonita con un MBT de 40 a 60 Kg/M
3. - Agregar la mitad de lignito y lignosulfonato
4. - Agregar Sosa Custica
5. - Agregar Cal.
6. - Acompletar el lignito y lignosulfonato
7. - Agregar reductor de filtrado (PAC)
8. - Agregar Barita necesaria
Nota: considerar que la reologa tiende a disminuir y este efecto
se presenta cuando el lodo recin preparado es circulado en el
agujero.
CONVERSIN DEL SISTEMA BASE AGUA A BASE CALCICO:
La conversin de un sistema Base Agua a Base Clcico nos permite
tener un sistema inhibido que puede utilizarse en base las
necesidades, en un sistema de Baja, Media a Alta Concentracin de la
fuente de cal.
El efecto de la inhibicin del sistema clcico, se refleja en el
intercambio de los IONES SODIO propio de las arcillas o Bentonitas
comerciales por el ION CALCIO
Este desplazamiento inico da al sistema una capacidad de
inhibicin de las arcillas perforadas evitando su hidratacin y
haciendo ms estables las propiedades reolgicas del fluido de
perforacin.
Este desplazamiento inico da al sistema una capacidad de
Inhibicin de las arcillas perforadas evitando su hidratacin y
haciendo ms estables las propiedades reolgicas del fluido de
perforacin.
Para que el sistema Clcico sea ms funcional deber acoplarse con
un sistema integral de control de slidos que permita tener en ltima
instancia el menor porcentaje de slidos coloidales (MBT) adems de
tener en la formulacin un lubricante que evite los embolamientos de
la barrena.
Se recomienda utilizar el sistema clcico si la temperatura de
fondo del intervalo a perforar no rebasa los 150C para evitar que
el se SOLIDIFIQUE por el efecto del contenido de IONES CALCIO.
Se recomienda hacer la conversin en la zapata para amortiguar el
efecto floculante inicial de la fuente de calcio sobre las arcillas
del lodo.
PROCEDIMIENTOS DE LA CONVERSIN
Reducir al mnimo aceptable el contenido de slidos arcillosos en
el lodo ya sea por dilucin o de preferencia mecnicamente.
Agregar la cantidad necesaria de dispersante para proteger la
arcilla del lodo del efecto de los ines calcio.
Agregar Sosa Custica para mantener el pH >11.5 para reducir
la solubilidad del calcio y aumentar la solubilidad del
dispersante.
Agregar cantidad de cal necesaria de acuerdo a las necesidades
del sistema (Baja, Media o Alta Cal) como fuente de suministro de
inhibidores Calcio.
Agregar si es necesario ms dispersante para amortiguar el efecto
floculante de la cal y mantener los valores reolgicos en su rango
de trabajo.
Agregar polmero reductor de filtrado para ajustar el mismo a su
valor de trabajo.
Agregar Sosa Custica para mantener el pH>11.5 para reducir
Hidrxido de Calcio y controlar la solubilidad de la cal segn la
reaccin:
2NaOH + CaSO4 ( Ca(OH)2 + Na2 SO4
Verificar que las alcalinidades del filtrado (Pf) y del lodo
(Pm) se mantengan en sus valores requeridos de acuerdo a las
necesidades del sistema (Baja, Media o Alta Cal)
Asegrese que el exceso de cal en el lodo se mantenga en sus
valores requeridos agregando cal por los embudos, porque si el lodo
no mantiene el contenido optimo de calcio, es decir, si se agota
por intercambio inico de ir sustituyendo el sodio por el calcio,
las arcillas tendern a hidratarse y dispersarse ocasionando ALTOS
VALORES REOLOGICOS.
EXCESO DE CAL = 0.742 Pm-(%Agua * Pf)
100
CONVERSIN Y MANTENIMIENTO:
La conversin de un lodo clcico es conveniente realizarla con la
barrena estacionada en la zapata antes de la operacin de
perforar.
Almacene los materiales necesarios (cal, defloculante, sosa
custica), cerca del embudo de agregado. Agregue la cal y el
defloculante a travs del embudo. Agregue la sosa custica
directamente a la presa de mezclado precaucin: agregue sosa a travs
del embudo.
Los materiales de la conversin se deben agregar en intervalos de
tiempo sobre una o dos circulaciones completas.
Se debe mantener una mxima agitacin tanto en la presa de
mezclado como en la presa de succin.
Se debe evitar agregar la cal y el PAC en forma simultnea,
debido a los drsticos incrementos de viscosidad.
La cal se agrega para mantener el calcio en el filtrado.
La solubilidad del calcio se controla por medio del pH del
sistema
La solubilidad del contenido disminuye cuando el pH incrementa
(este efecto es mas pronunciado en los lodos a base de cal que de
yeso) por lo tanto el control de
Se considera que los lodos Clcico tienen una condicin estable
cuando los valores de Gel son bajos y frgiles y cuando las
adiciones de cal no provocan incrementos drsticos en la
viscosidad..
PROPIEDADES LODOS CALCICOS:
A.) LODO DE ALTA CAL
PfDe 5 a 10 cc H2SO4 0.02 N
Exceso de Cal14.3 a 45 Kg/M
Calcio100 a 300 mg/lt
B.) LODO DE BAJA CAL
PfDe 0.8 a 2.0 cc H2SO4 0.02 N
Exceso de Cal2.8 a 7 kg/m3
Calcio100 300 mg/lt
INFORMACIN BASICA DE LODOS CALCICOS.
El xito de un sistema de lodo de baja cal empieza con el lodo
superficial o BASE el control de slidos es de suma importancia y es
importante tambin mantener el agujero limpio desde el principio,
excesivos slidos en un lodo de baja cal pueden ser causados por una
hidrulica pobre, una baja alcalinidad y un inadecuado equipo,
mantener el lodo BASE limpio con equipo apropiado y una adecuada
utilizacin de ese equipo mantendr el MBT por debajo de 30 kg/m3 y
la viscosidad Marsh debajo de 38 seg. Tambin las adiciones de agua
tendern a minimizarse, debera entenderse que este es un SISTEMA NO
DISPERSO, dispersante tales como CLS, lignitos, Taninos, Sosa
Custica o Fosfatos deberan eliminarse completamente en el lodo BASE
previo al QUIEBRE conversin, la viscosidad se debe mantener a un
nivel para optima limpieza del agujero, pero no tan alta que afecte
los rangos de perforacin o que evite la remocin del gas entrampado
o de los slidos de baja gravedad en la superficie, agregando cal al
lodo BASE mantendr una carga de Ca++ y ayudar a prevenir el
intercambio de base en las formaciones reactivas, un Pm de 0.8 a
1.5 es normalmente suficiente para realizar esto, la fase acuosa
del sistema puede utilizarse segn la conveniencia, en perforaciones
de mar adentro utilice agua de mar; en terrestre use agua
dulce.
Cuando se utilice agua de mar, prehidrate cualquier tratamiento
de Bentonita en agua de perforacin.
La conversin del lodo clcico debe ser exitosa y completa en dos
o tres circulaciones, si es posible realizar un viaje al agujero
para limpiarlo previo a la conversin. El agujero deber estar mas
calibrado debido a que se han eliminado los dispersantes, si no se
realizara el viaje de limpieza, podra ser que despus de la
conversin hubiera ligeras fricciones en el agujero, el porcentaje
de slidos de baja gravedad debe mantenerse menos de 4 a 6 %, aunque
se debe agregar Bentonita al sistema de acuerdo a su formulacin,
una conversin tpica se realizara agregando de 5.7 a 12 kg/m3 de
dispersante, simultneamente con 5.7 a 12 kg/m3 de cal. Tambin deber
agregarse aproximadamente de 2.8 a 5.7 kg/m3 de sosa BASE es
superior a 1.0, una buena regla prctica es agregar un saco de sosa
Custica por cada dos de Cal.
Inicialmente el Pm incrementara a 15 y el Pf aproximadamente en
3.5 pero despus de dos circulaciones el Pm se estabilizar
aproximadamente a 7 9 y el Pf a 1.5 2.0, el pH se debe estabilizar
bien debajo de 12.4 y el exceso de calcio debajo de 250 ppm, se ha
comprobado concluyentemente que la proteccin de las partculas de
arcilla contra el ataque de los ines OH se puede lograr manteniendo
un mnimo de 12 kg/m3 de dispersante en el sistema.
El dispersante es un encapsulador que protege el COLOIDE pero se
va degradando con los recortes y se debe remplazar de acuerdo a los
ritmos de perforacin como sea necesario, un punto importante a
considerar es una alcalinidad balanceada.
Hay diferentes opiniones acerca de este balance, pero
definitivamente este balance ocurre cuando el sistema se ha
estabilizado por completo. En nuestra opinin, el rango de sosa
custica a cal esta balanceado cuando ocurre la reaccin de una con
otra es constante. Esto parece ocurrir cuando el rango o relacin de
cal / sosa es de 2 a 1. Por supuesto el equilibrio cambiara segn
las condiciones. Manteniendo el pH debajo de 12.4 tender a
estabilizar y crear un equilibrio. Las propiedades del lodo tienden
a estabilizarse cuando el Pf y el exceso de cal son aproximadamente
iguales. (Lb/bbl. Reiterando esto parece ocurrir cuando la relacin
de cal / sosa custica es cercano a 2-1. Aqu el KOH (Hidrxido de
potasio) no se recomienda pero si se usara, el equilibrio parece
ocurrir a una relacin de 1.2 de cal por 1 de KOH. Con el KOH hay
mejor inhibicin en algunas formaciones, pero es mejor conservar una
relacin de 2 a 1 Sosa Custica / KOH.
Es importante mantener el control del filtrado de la manera ms
rpida sin afectar el desempeo de las dems propiedades. Un almidn no
pre-gelatinizado reduce drsticamente la prdida de fluido aun con
cloruros y calcio presentes, si las condiciones de temperatura son
normales y no la degradan. Algunas compaas han tenido mejores
resultados con almidn pre-gelatinizado. Ambos son encapsuladores y
solo se requieren pequeas cantidades. No hay fermentacin si el pH
esta arriba de 11.5 y no es necesario un biocida.
El almidn se degrada con el uso y tiempo y se manifestar como
slidos para reducir ligeramente los ritmos de penetracin no se
debera usar el almidn con densidades arriba de 1.8 gr/cc. Y cuando
la temperatura excede de 250 F.
Un mtodo simple y muy efectivo para bajar el filtrado despus de
una adicin de almidn es el siguiente: separar una presa y agregar
de 2 a10 sacos de sosa custica y de 5 a 20 sacos de lignito despus
agregue Bentonita hasta alcanzar un MBT de aproximadamente 60,
agregue lignito y sosa custica si es necesario para mantener la
mezcla en forma bombeable. Agregue esta mezcla al lodo segn sea
necesario. El control de filtrado a alta temperatura es ms fcil
utilizando este procedimiento. Para un control de filtrado ms
estricto, se puede agregar otros productos de alta temperatura, los
cuales no contengan lignito o dispersante. Realmente el lignito no
debera agregarse a travs del embudo y las adiciones deberan
reducirse a un mnimo. En pozos someros, donde la temperatura no
exceda de 250 F el lignito debe eliminarse completamente. Para un
mantenimiento diario, agregue un mnimo de (1 lb/bbl) 2.85 kg/m3 de
dispersante. Incremente como sea necesario hasta (2 lb/bbl) 5.7
kg/m3 de acuerdo al ritmo de penetracin y a la composicin de los
slidos perforados.
Una lutita desmoronable o pegajosa en los vibradores sera
indicativo de una adicin de mas dispersante y quiz mas KOH siempre
agregue cal con el dispersante. Por cada 2 saco de cal agregue 1
saco de sosa custica a travs de reactivo mantenga una etapa. En
caso de que la alcalinidad se mantenga alta despus de la conversin
cheque la diferencia entre 1-0.5 del valor de la lectura a 600 rpm
y la viscosidad plstica si es menos de 5 es posible que se requiera
mas bentonita, lo cual acta como una solucin buffer para bajar
alcalinidad.
Los slidos de baja gravedad se deben verificar de una forma
programada y mantenerlos en niveles adecuados. Recuerde este
sistema es no disperso. El secreto de los bajo slidos es
prevenirlos de dispersin utilizando una alcalinidad balanceada como
se describe y mantener un mnimo de (4 lbs/bbl) 12 kg/m3 de
dispersante en el lodo.
QUE ES EXACTAMENTE UNA ALCALINIDAD BALANCEADA?
La alcalinidad balanceada ocurre en el punto donde el exceso de
cal y el Pf son iguales, una buena prctica es agregar 1 saco de
sosa custica por cada 2 sacos de cal. El pH del lodo no debera de
ser mas alto que el pH natural de la cal (12.4) un Pm ideal para un
sistema de baja cal sera de 1.6 y balaceado con la alcalinidad
balanceada es necesario tambin mantener una adecuada cantidad de
agente protector de la partcula de arcilla en el sistema, el
dispersante es mas inhibido porque tiende a encapsular la partcula
de arcilla. De esta manera ofrece mejor proteccin que los CLS, pero
tambin tiende a degradarse o desgastarse con los recortes en las
temblorinas se necesita un mnimo de (4 barriles) 12 kg/m3.. Las
adiciones rutinarias cambiarn de acuerdo a las cantidades de
recortes generados cuando se mantiene 12 kg/m3 del producto en el
sistema se obtiene una ventaja adicional el dispersante previene la
disminucin de la alcalinidad despus de aejar. Esto significa
viscosidades mas bajas despus de prolongados tiempos de registros
elctricos.
Ca
Ca
Ca
Na
Na
Na
