Petrofisica Unidad 3

7/26/2019 Petrofisica Unidad 3

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Unidad: nstituto Tecnolgico Superior deCoatzacoalcos

UNIDAD: 2GRADO: 5TO SEM. GRUPO: A

Departamento: Ingeniera Petrolera

Materia: PETROF SICA Y REGISTRO DE POZOS

TRABAJO DE INVESTIGACIN.

EQUIPO No. 2

TEMA:3 .2 Lodos de Perforacin, Enjarre y Filtrado

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DOCENTE:ING. JULIO A. SOTO ESCALERA.

Coatzacoalcos Ver., a 11 de Marzo del 2016

ELABORADO POR:1.- CRUZ FENTANES FLORY CELLY

2.- MERCADO ARGUELLES MARIANA DEL CARMEN3.- PREZ SOLORZA ORLANDO DE JESS4.- REYES VIDAL YERALDINE5.- ROJAS MAURO GHERALDIN6.- ROSS RAYO CESAR JESS


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NDICE

INTRODUCCIN.................................................................................................... 2

FLUIDOS DE PERFORACION............................................................................... 4

FUNCIONES DE LOS LODOS DE PERFORACION:......................................... 5

PROPIEDADES DE LODOS DE PERFORACIN.............................................. 7

CLASIFICACIN DE LOS FLUIDOS.................................................................. 9

FLUIDOS BASE AGUA.................................................................................. 10

FLUIDOS BASE ACEITE:.............................................................................. 10

SISTEMA DE CIRCULACION DE LOS FLUIDOS............................................ 11

REVOQUE, MUD CAKE O ENJARRE................................................................. 12

FILTRADO............................................................................................................ 16

PRDIDA INSTANTNEA DE FILTRADO (spurt loss)................................... 17

FILTRACIN DINMICA.................................................................................. 19

FILTRACIN ESTTICA.................................................................................. 20

CONCLUSIN...................................................................................................... 21

BIBLIOGRAFA.................................................................................................... 22


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INTRODUCCIN

El objetivo de una operacin de perforacin es perforar, evaluar y terminar un pozoque producir petrleo y/o gas en forma rentable. Los fluidos de perforacindesempean numerosas funciones que contribuyen al logro de dicho objetivo. Elingeniero de fluidos se asegurar que las propiedades del lodo sean correctas

para el ambiente de perforacin especfico. Tambin puede recomendarmodificaciones de las prcticas de perforacin que ayuden a lograr los objetivosde la perforacin. En el presente trabajo tcnico se dar a conocer cada una delas propiedades relacionadas con los lodos de perforacin as como la influenciadirecta que estos tienen en los altos o bajos niveles dentro del objetivo deseado,de igual manera se detallara los equipos utilizados en la medicin de estaspropiedades y el procedimiento empleado

El objetivo principal de un pozo petrolero es alcanzar la zona de hidrocarburos. Seperforan varias capas De formaciones litolgicas cada vez ms profundas, que

contienen contaminantes, entre ellos las temperaturas y presiones de la formacinperforada. Estos contaminantes afectan a los Sistemas de Fluidos de Control(lodos de perforacin), sin embargo en la actualidad tenemos diseos de fluidoscon aditivos qumicos resistentes y estables ante estos contaminantes, siendonuestra prioridad que sean adems biodegradables y no txicos para proteger elmedio ambiente donde se perforar un pozo petrolero.


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FLUIDOS DE PERFORACION

Qu es un lodo?

Los lodos de perforacin son fluidos que circulan en los pozos de petrleo y gas

para limpiar y acondicionar el hoyo, para lubricar la broca de perforacin y paraequilibrar la presin de formacin.

Especificaciones:

El fluido no debe ser txico, corrosivo, ni inflamable, pero s inerte a lascontaminaciones de sales solubles o minerales y estable a las altas temperaturas.

Adems, debe mantener sus propiedades segn las exigencias de lasoperaciones, debe ser inmune al desarrollo de bacterias.


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FUNCIONES DE LOS LODOS DE PERFORACION:

Retirar los recortes del fondo del agujero, transportarlos y liberarlosen la superficie:Los recortes y los slidos deben retirarse en la superficiepara obtener un fluido limpio que se pueda bombear de nuevo hacia elagujero a travs de la sarta.

Enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforacin: El fluido deperforacin debe tener algunas propiedades de lubricacin que ayudarn areducir el torque y la friccin.

Depositar un revoque de pared impermeable: Unbuen fluido de perforacin debe depositar un revoquedelgado y de baja permeabilidad en la pared del agujerofrente a las formaciones permeables para consolidarlasy para retardar el paso del fluido desde el agujero del

pozo hacia la formacin permeable.

Controlar las presiones del subsuelo: La presin hidrostticadel lodo debe ser suficiente para prevenir un brote imprevisto delpozo.


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Sostener los recortes y el material pesado en suspensin cuando sedetenga la circulacin:Esto se logra con buenas propiedades tixotrpicasdel fluido. (La tixotropa es la capacidad de un fluido de desarrollar resistencia de gelcon el tiempo cuando se le deja en reposo, pero permitindole regresar a suestado fluido al aplicarle agitacin mecnica).

Permitir la obtencin informacin de las formaciones penetradas: Laspropiedades del fluido no deben interferir con el programa de registro,deben facilitar la obtencin de la informacin deseada.

Proteger la sarta de perforacin contra la corrosin: El fluido deperforacin debe ser no corrosivo. La corrosin puede llevar a: - Roturas de


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la tubera por chorro erosivo (lavado) - Fallas en la bomba de lodos - Fugasen las lneas de superficie.

PROPIEDADES DE LODOS DE PERFORACIN

DensidadEs la propiedad del fluido que tiene por funcin principal mantener en sitio

los fluidos de la formacin.

La densidad se expresa por lo general Ibs/gal, es uno de los factores de loscuales depende la presin hidrosttica ejercida por la columna de fluido.

La presin hidrosttica debe ser ligeramente mayor a la presin de laformacin, para enviar en lo posible una arremetida, lo cual depender de

las caractersticas de la formacin.

Balanza de lodo: Permite conocer adems de la densidad en Ibs/gal yIbs/ft, la gravedad especfica y el gradiente de presin por cada 1000ft.


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Viscosidad API (de embudo)

Se le concede cierta importancia practica aunque carece de base cientfica, y elnico beneficio que aparentemente tiene, es el de suspender el ripio de formacinen el espacio anular cuando el flujo es laminar,

Es recomendable evitar las altas viscosidades y perforar con la viscosidad embudoms baja posible, siempre y cuando se tengan valores aceptables de fuerzas degelatinizacin y un control sobre el filtrado. Un fluido contaminado exhibe altaviscosidad embudo.

Viscosidad API

Embudo Marsh. El embudo se utiliza para determinar la viscosidad del fluido ensegundos por cuarto de galn. Es determinada con el embudo de Marsh y sirvepara comparar la fluidez de un lquido con la del agua.


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CLASIFICACIN DE LOS FLUIDOS

FACTORES QUE DETERMINAN LA SECCION DE FLUIDOS DEPERFORACION:

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 vecesimpera el ensayo y error.


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FLUIDOS 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. semantengan dentro de lmites deseados.

Los otros slidos en un lodo no reaccionan con el agua yqumicos de manera significativa, siendo llamados slidos

inertes.

FLUIDOS BASE ACEITE: 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 emulsificadasen la fase aceite.

Otra diferencia importante es que todos los slidos son consideradosinertes, debido a que no reaccionan con el aceite.

Evitan la corrosin a la broca y la sarta.

Evitan problemas de arcillas sensibles.


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SISTEMA DE CIRCULACION DE LOS FLUIDOS.


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REVOQUE, MUD CAKE O ENJARRE.

El revoque (enjarre, pelcula o costra de lodo), es una capa delgada formada por ladeposicin de los slidos del lodo de perforacin en la pared del pozo; deposicinque es causada por la presin de la columna de lodo en una perforacin.

El revoque depende de los siguientesfactores:

Solidos (cantidad y tipo)

Tamao

Forma

Distribucin

Compresibilidad

EFECTOS

Los lodos de perforacin adems de sufuncin de llevar recortes de la barrena ala superficie, y la sarta de perforacin,previene descontroles al evitar la

manifestacin de las presiones de las formaciones del subsuelo y forma un enjarreen la pared del agujero para prevenir la prdida del fluido hacia la formacin.

APLICACIONES

Dentro del pozo, el fluido de perforacin lodo reviste el pozo con un residuo

llamado enjarre. Si el lodo no se vara de acuerdo a la clase de trabajo, el enjarrepuede invadir la roca y tapar los poros.

El petrleo no puede penetrar esta barrera. Pero si se vara el flujo de perforacinpara adaptarse a las condiciones del pozo, no bloqueara el camino del petrleo. Elpetrleo entonces, encontrara su camino a travs de los poros de la roca, a travsdel enjarre y hacia el pozo.


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Tambin funciona como una especie de pavimento en las paredes del pozo.

Esta costra proporciona una cierta cohesin a las formaciones en contacto con laperforacin ayudando a sostener sus paredes al mismo tiempo que lasimpermeabiliza, dificultando el paso del lodo hacia los acuferos. Es por ello queun buen lodo debe permitir la formacin de esta costra.

Por tanto, la costra debe ser resistente e impermeable. Resistente para que nosea fcilmente erosionable por el roce de la sarta o columna de perforacin, eimpermeable para que su espesor se mantenga dentro de estrechos lmites,compatibles con el mantenimiento del dimetro de la perforacin. Esto no ocurrirasi el agua libre del lodo se filtrase continuamente a travs de la costra,aumentando el espesor de sta con el depsito continuo de partculas coloidales.

La capacidad de construir el "cake" de un lodo depende del agua libre de ste, ascomo de la permeabilidad de las paredes del sondeo. Para estimar estascapacidades se utiliza un filtro-prensa normalizado, hacindose pasar el lododurante 30 minutos, con la prensa tarada a una presin mxima de 7 kg/cm 2.

Un lodo de perforacin de buenascaractersticas, no debe dejar pasarms de 20 cm3de filtrado, formandoun cake de espesor comprendidoentre 5 y 8 mm.

De las funciones que tiene el fluidode perforacin es crear un enjarre ylograr controlar las presiones que se

puedan ir encontrando conformeavanza la perforacin

Las propiedades del revoque como su espesor, tenacidad, resbalamiento ypermeabilidad son importantes porque el revoque que se forma en zonaspermeables del pozo puede causar atascamiento de la tubera y otros problemas


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de perforacin. Una reduccin de la produccin petrolera y gasfera puede ser elresultado de daos al yacimiento que ocurren cuando un revoque de filtracindeficiente permite la invasin profunda del filtrado. Un cierto grado de acumulacindel revoque es aconsejable para aislar las formaciones de los fluidos deperforacin. En las terminaciones a pozo abierto en agujeros de gran ngulo uhorizontales, la formacin de un revoque de filtracin externo es preferible a quese forme un revoque parcialmente dentro de la formacin. Este ltimo tiene unmayor potencial de causar dao a la formacin.

Una medicin del espesor del revoque de filtracin, que normalmente se registraen 32avos de pulgada. Bajo condiciones dinmicas, el espesor del revoque defiltracin depende de la tasa de deposicin versus la erosin causada por lacirculacin del fluido y la abrasin mecnica causada por la sarta de perforacingiratoria. Tpicamente, el revoque de filtracin alcanzar un espesor de equilibrioen el pozo. Sin embargo, en ensayos de laboratorio, el revoque de filtracin seconstruye bajo condiciones estticas sin erosin.

Las partculas dispersadas, se acumulan sobre la pared del pozo, formando undepsito de lodo todava llamado costra de lodo o " mud cake ". El espesor del

mud cake vara en general entre 1/8 y 1 pulg. (3 mm a 2.54 cm). Este mud caketiene una permeabilidad bajay es el que condiciona enparte la filtracin, poco apoco la filtracin vadisminuyendo hasta parar. Elfiltrado (lquido de filtrado),invade la formacin,perturbando la distribucinde los fluidos que all seencuentran, y suscaractersticas fsicascontribuyen a modificar lascaractersticas fsicas de lasformaciones.


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Representacin esquemtica de la invasin

El lodo de resistividad Rmllena el pozo de perforacin. La filtracin deja un mud cake de resistividad Rmc El filtrado del lodo, fase acuosa de resistividad Rmf echa, en una cierta

distancia, todo el agua de formacin, creando la llamada zona lavada. Estazona tiene por resistividad Rxo

A continuacin la cantidad de filtrado disminuye hasta que se llega a lasaturacin completa de los poros por el agua de formacin, en la zona

virgen, cuya resistividadRw contribuye a dar a la formacinsu resistividad Rt.

La zona que se extiende desde lapared del pozo hasta el lmitealcanzado por el filtrado, es la zonainvadida de resistividad Ri. Suextensin se define por el dimetrodi.

La cantidad de agua retenida en los enjarres de lodos con diferentes clases dearcillas depende de la propiedades de hinchamiento de la arcilla. La bentonita porejemplo presenta fuertes propiedades de hinchamiento, y un enjarre bentonticopor lo tanto tiene una proporcin relativamente alta de agua en los slidos y larelacin de Qw/Qc es baja.

La cantidad de agua en los enjarres es solo ligeramente menor que en el de lasarcillas hinchadas, el porcentaje de agua en el enjarre es una medida buena de lapropiedades de hinchamiento de la arcilla base. En menor medida, el espesor delenjarre es determinado por el tamao de la partcula y por la forma en la que estndistribuidos. Estos parmetros controlan la porosidad del enjarre.


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FILTRADO

Dentro del pozo, el fluido de perforacin experimenta cambios de temperaturapresin y composicin, que provocan que se presenten diferentes fenmenosdentro del agujero. El fenmeno que describiremos para fines de este captulo, esel del fenmeno de filtrado.

El filtrado, se refiere a la accin mediante la cual una presin diferencial haceentrar a la fase lquida del fluido de perforacin dentro de una formacinpermeable. Durante este proceso las partculas slidas son filtradas formando loque se conoce como enjarre.

Los fluidos de perforacin deben estar diseados para sellar las zonas permeablesde la formacin lo ms rpido posible formando enjarres lisos y delgados paraevitar que se genere un filtrado hacia la formacin. Este fenmeno ocurre bajocondiciones estticas y dinmicas las cuales son el objetivo de este captulo

donde se discutirn sus principios y la forma de correlacionarlos.


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PRDIDA INSTANTNEA DE FILTRADO (spurt loss)

Uno de los fenmenos ms importantes cuando estudiamos el fenmeno defiltrado es el error constante o tambin conocido como perdida instantnea (spurtloss), que es definido como el volumen de filtrado que de manera instantneainvade a la formacin cuando se realiza la operacin de perforacin. Por estarazn, es muy importante conocer la tendencia del volumen de fluido que sefiltrar en el medio permeable hasta que este logre obturar el medio permeable pormedio de la generacin de un enjarre.

Este fenmeno es en gran parte causado por la tendencia de las partculas finasdel lodo que pasan a travs del medio poroso de la formacin, dichas partculas sevan acumulando en las gargantas de los poros hasta que logran formar el enjarreque reduce de manera considerable el filtrado hacia la formacin formando unsello en la pared del pozo, los diferentes tamaos y formas de las partculascontenidas en el fluido estarn definiendo la permeabilidad del enjarre adems deotras variables.

Cuando un slido de perforacin circula a travs de un formacin permeable,perder parte de su fase liquida hacia el interior de esa formacin. Los slidos delfluido se depositaran sobre las paredes del pozo, creando una pelcula quecomnmente llamamos enjarre. El lquido que se pierde por filtracin hacia laformacin es el filtrado y la velocidad relativa a la cual ocurre este fenmeno seconoce como la perdida de fluido o filtrado. La prdida de fluido se afecta por lapermeabilidad de la formacin por la presin diferencial entre el lodo y laformacin; asi como por las caractersticas de filtracin del lodo.

Los problemas que durante la perforacin se puede presentar a causa de uncontrol de filtracin inadecuado son varios: altos valores de perdida de filtrado casisiempre dan por resultado agujeros reducidos lo que origina excesiva filtracin ytorque auto excesivos de presin anular debido a la reduccin en el dimetroefectivo del agujero como resultado de un enjarre muy grueso, pegaduras porpresin diferencial de la tubera debido al aumento en la superficie de contacto


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entre esta y la pared de agujero; la deshidratacin en la produccin potencial delyacimiento.


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FILTRACIN DINMICA

La filtracin dinmica es sensiblemente diferente de la filtracin esttica, muchasveces con tasas de filtracin considerablemente ms altas. No existe ningunacorrelacin directa entre las medidas de filtracin esttica de API y ATAP y lafiltracin dinmica. La experiencia ha demostrado que un lodo que demuestrabuenas caractersticas de filtracin esttica y estabilidad tendr un rendimiento

satisfactorio bajo las condiciones reales de perforacin, indicando que la prdidade filtrada dinmica est comprendida dentro de un rango satisfactorio. Lafiltracin comienza tan pronto como la barrena expone la roca permeable. Unsobre balance de la presin hidrosttica causar el flujo inmediato del filtradodentro de la formacin a una velocidad elevada. A medida que la filtracincontina, los slidos ms grandes de lodo sellan las formaciones porosas y unrevoque empieza a formarse bajo condiciones dinmicas. El equilibrio del revoquees determinado principalmente por las caractersticas de los slidos del lodo(tamao, composicin y concentracin de las partculas), y en menor parte por lascondiciones hidrulicas (flujo turbulento o laminar) y la viscosidad del filtrado. Losrevoques dinmicos son ms delgados y ms slidos que los revoques estticos.

A medida que la perforacin contina, el pozo est sujeto a condicionesdinmicas. Una vez que los portamechas pasan ms all de la formacinpermeable, las condiciones de flujo laminar normalmente predominan y las fuerzasde erosin hidrulica disminuyen. Durante las conexiones y los viajes, lascondiciones estticas depositan un revoque esttico y las tasas de filtracindisminuyen (raz cuadrada del tiempo). Cuando se reanuda la circulacin, elrevoque esttico depositado sobre el revoque dinmico comienza a desgastarse(quizs totalmente, segn las condiciones hidrulicas) hasta que se logre de

nuevo el equilibrio a una tasa de filtracin constante. Como con la filtracinesttica, los fluidos y los revoques que contienen una cantidad suficiente debentonita de alta calidad producen las ms bajas tasas de filtracin, los revoquesms delgados y las caractersticas globales de filtracin ms deseables.


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FILTRACIN ESTTICA

La filtracin esttica ocurre bajo condiciones estticas, es decir en cualquiermomento en que el lodo no est circulando. El revoque esta relacionado conproblemas de filtracin y perforacin. Los factores de inters son: espesor,permeabilidad, lubricidad y textura del revoque. El espesor del revoque puedeincrementarse con un alto contenido de slidos en el lodo y dependiendo de lacalidad de estos slidos la permeabilidad del revoque puede tambin ser baja. Labaja permeabilidad y una capa delgada del revoque son situaciones deseadas.


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CONCLUSIN

La circulacin del fluido de control afecta la generacin del enjarre debido a que lacorriente del lodo erosiona la parte superior del enjarre que no se encuentra bienconsolidada. Cabe sealar que la erosin que pueda presentar el enjarre esproporcional al esfuerzo cortante aplicado. Este fenmeno se presenta hasta que

existe un equilibrio entre la erosin del enjarre y su formacin como se vio adetalle en el captulo dos de la presente tesis. Por esta razn, es de sumaimportancia considerar el factor de la circulacin del lodo adems de que seasemeja ms a las condiciones reales de operacin.

Las partculas que conforman a un enjarre generado bajo condiciones dinmicas,pasan por un proceso ms selectivo para llegar a agruparse y consolidar elenjarre. Esto es debido a que el fluido de control erosiona a las partculas que nose encuentran bien posicionadas en la parte superior del enjarre. La prdidainstantnea de filtrado (spurt loss), proporciona informacin de la capacidad que

tiene el fluido de control para obturar la formacin permeable. Esta caractersticaes quizs una de las variables ms importantes a considerar dentro de una pruebade filtrado sin importar si es bajo condiciones estticas o dinmicas.


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BIBLIOGRAFA

1. Larsen, D.H., Determining the Filtration Characteristics of Drilling Muds, Petrol.

Eng. (Sep., 1938). pp. 42-48; (Nov., 1938). pp. 50- 60.

2. Standard Procedure for Testing Drilling Fluids, API Recommended Practice 13B,7th edition. April 1978, American Petroleum Institute, Dallas.

3. Von Engelhardt, W. and Schindewolf, E., The Filtration of Clay Suspensions,

Kolloid Z., vol. 127 (1952). pp. 150-164.

4. Desconocido. (2015). Lodos de Perforacion. 10-Marzo-2016, de slideshare Sitioweb: http://es.slideshare.net/Juanchoperezr/lodos-deperforacion.

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