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Criterios que favorecen para la aplicación de estos sistemas, en el uso del
material sellante.
Los sistemas viscoelásticos tienen la capacidad de formar un revoque o sello
filtrante instantáneo que minimiza la invasión hacia el medio poroso
disminuyendo así el daño a la formación. Estos sistemas presentan un
revoque bastante delgado, flexible e impermeable puesto que no se espera que
las gomas xánticas que forman parte del sistema se queden en las paredes del
hoyo, debido a que las mismas son biodegradables.
El revoque formado por este fluido es liso, con una gran flexibilidad y buenas
características impermeables. Por tanto los criterios para la formulación del
material sellante están determinados por el hecho de que estos sistemas deben
estar constituidos por granos finos de carbonato de calcio o partículas de sal
especialmente seleccionadas encargadas de formar un revoque externo en la
cara de la formación, lo que minimiza la invasión hacia la formación productora
y por lo tanto disminuye el daño a las mismas.
1. Características y aplicaciones del sistema Viscoelástico.
Características del sistema Viscoelástico
• Son viscosos como un líquido y elásticos como un sólido.
• Son fluidos pseudoplásticas, es decir, fluidos cuyo comportamiento es
independiente del tiempo.
• Presenta altas viscosidades a bajas tasas de corte.
• Presentan una buena capacidad de limpieza del hoyo.
• Desarrollan altos geles instantáneos, pero frágiles y de fácil ruptura.
• Bajos puntos cedentes, mínima presión de bomba.
• Dan valores bajos de “n” y altos de “k” a bajas velocidades de corte.
• Se preparan con agua fresca o salmuera no saturada y alrededor de cuatro
a seis aditivos químicos.
• A bajas tasas de deformación, tiene un comportamiento pseudos-sólido
para lograr la suspensión.
• Generalmente se utilizan polímeros para complementar la acción inhibitoria
del fluido.
• No utilizan arcillas comerciales como agentes viscosificantes y de control
reológico, en reemplazo utilizan biopolímeros, los cuales se obtienen mediante
un proceso de fermentación bacteriana.
• El filtrado de los fluidos viscoelásticos se controla con almidón natural o
modificado.
Aplicaciones del sistema Viscoelástico
• Se emplean en la perforación de pozos horizontales y/o direccionales, por
su gran capacidad de limpieza y suspensión.
• Su capacidad de suspensión es tal que aún en condiciones estáticas
minimizan la formación de lechos de ripios o camada que se forman
usualmente en el punto de máxima desviación del pozo. Igualmente utiliza una
salmuera como inhibidor y material de peso libre sólidos.
• Son aplicables en formaciones de crudos pesados.
• Se emplea en situaciones en las que la presión de sobrecarga se puede
mantener en un mínimo, reduciendo la profundidad de invasión.
• Se usa en aplicaciones de entubamiento que requieren menores presiones
de bomba. Igualmente utiliza una salmuera como inhibidor y material de peso
libre sólidos.
• También cumple importantes funciones en operaciones de perforación,
reparación y completación para lograr proporcionar suspensión de materiales
densificantes, transportar grava, controlar perdidas de fluidos en formaciones
permeables, separar líquidos incompatibles, estabilizar el hoyo y sacar ripios a
la superficie.
• Minimizan los problemas de arrastre, mejoran las condiciones hidráulicas
en la mecha, permite obtener mejores tasas de flujo y de penetración y reducen
las pérdidas de presión en flujo turbulento.
• Cuando se requiere una excelente limpieza del hoyo, o sea cuando se
necesite el acarreo del 100 % de los ripios.
• En formaciones donde la tasa de producción es baja utilizando lodos
tradicionales.
2. ¿Cuál es el régimen de flujo que se aplica para obtener mejor limpieza del
hoyo en perforaciones horizontales? Explique.
En presencia de flujo turbulento los sistemas viscoelásticos disminuyen
notablemente el arrastre (fricción) dentro de la tubería de perforación. A causa
del bajo contenido de sólidos del sistema y de su base de polímero.
El régimen de flujo para limpiar el pozo en perforación horizontal es el de tipo
Turbulento que permite una mejor calidad de limpieza. Ello se logra con un
Fluido viscoelástico que evita la formación de camadas de ripios dado que a
menudo este perfil turbulento resulta ser el óptimo para eliminar sólidos cuando
se perforan pozos horizontales.
3. Problemas que se presentan durante la perforación de pozos horizontales
y/o altamente desviados.
La perforación de pozos horizontales y altamente desviados se caracteriza por
presentar comúnmente los siguientes problemas:
• Inestabilidad del hoyo.
• Pega por Presión diferencial.
• Excesivo Torque y Arrastre.
• Pega Mecánica.
• Disminución de tasa de penetración.
Estos problemas están asociados con la formación de camadas de ripios,
hidratación y dispersión de las arcillas, sistemas de lodos utilizados con poca
disponibilidad de modelos reológicos apropiados para determinar los
regímenes de flujo.
4. ¿Cuáles serán los parámetros que se consideran para seleccionar la
aplicación de estos sistemas?
Entre los parámetros que se deben tener en cuenta para la selección de los
fluidos de perforación en pozos con un ángulo de inclinación (donde son
típicamente utilizados los fluidos viscoelásticos), las cuales requieren un diseño
óptimo de perforación y el apoyo de un sistema de lodo que permita la
adecuada estabilidad del hoyo se tiene:
• Estabilidad del Hoyo.
• Limpieza.
• Lubricidad del Sistema.
• Requerimiento de Densidad.
• Característica de flujo y Capacidad de Suspensión.
• Daño a la Formación.
• Control
Óptimo de Sólidos.
• Protección Ambiental.
5. ¿Qué es reología especifica? ¿Qué beneficios y/o desventajas ofrece?
La reología específica, se relaciona con los fluidos que exhiben un
comportamiento independiente del tiempo, caracterizados por tener
propiedades viscoelásticas.
BENEFICIOS:
Un alto valor de fuerza gel es muy beneficioso, porque proporciona una mejor
suspensión de ripios en el hoyo, evitando la formación de una camada de ripios
durante la perforación direccional, disminuyendo así la posibilidad de que
existan los problemas de atascamiento de tubería, pega diferencial, haciendo
así exitosa la perforación de pozos desviados.
DESVENTAJAS:
• Es susceptible a la degradación por bacteria. Para evitar la fermentación
de fluidos no saturados con sal se debe usar un bactericida.
• Son afectados severamente por el cemento en especial los biopolímeros.
Por ello es muy importante tomar todas las precauciones del caso para evitar el
contacto del cemento con el fluido
• Estos sistemas sufren degradaciones cuando permanecen estáticos por
largos períodos de tiempo.
• Los biopolímeros que forman parte del sistema presenta poca resistencia
a las altas temperaturas, no llegan a resistir más de 250 ºF.
• Es necesario realizar viajes de calibre cada 500 pies para determinar la
condición del hoyo.
• Se deben emplear píldoras de alta viscosidad para el acarreo de sólidos
perforados, lo que requiere de puntos de cedencia de 50.
6. Efecto que puede causar los diferentes contaminantes de un lodo
Viscoelástico.
CONTAMINACIÓN CON CEMENTO
La contaminación con cemento, puede llegar a constituir un problema grave
para este sistema, debido a que la mayor parte de los polímeros constituyentes
se degradan a un pH excesivamente alto. Es por ello que se debe evitar el
contacto del fluido con el cemento. Pero si se llegara a perforar una cantidad
grande
de cemento se recomienda hacerlo lo más rápido posible usando agua y
simplemente descartar el producto obtenido. El pH debe mantenerse entre 7 y
9, ya que variaciones por encima o por debajo del rango causarían pérdida de
viscosidad, y en consecuencia la disminución de la capacidad de acarreo y
limpieza del fluido.
CONTAMINACIÓN CON SAL
La presencia de sal no afecta el sistema, dado que una alta concentración de
esta permite mejorar la estabilidad térmica del lodo evitando la pérdida de
viscosidad que sufren los polímetros a altas temperaturas. La sal mejora la
eficiencia térmica del polímetro viscosificador.
CONTAMINACIÓN CON ANHIDRITA
El calcio proveniente de la anhidrita, la cual degrada los polímeros
aumentando el consumo de los mismos. Como se conoce la reacción de la
anhidrita ocurre en la fase continua del lodo, provocando la disociación de
iones de Ca++ que van a tratar de compensar el desbalance iónico producido
por los iones poliméricos negativos.
La anhidrita se presenta en filamentos delgados o en secciones masivas en
muchos lugares de la tierra, las cuales al ser perforadas traen como
consecuencia la contaminación inminente del sistema, ionizándose en la fase
continua.
7. Descripción y Función de cada uno de los aditivos químicos que conforman
el sistema viscoelástico.
|ADITIVO |DESCRIPCIÓN |
FUNCIÓN |
| |Es agua fresca con pequeñas concentraciones de sales
| |
| |minerales disueltas. Es la fase continua del sistema. El |
Servir como medio de suspensión de las |
|Agua Fresca |agua fresca es a veces el mejor fluido para perforar
|partículas sólidas y demás aditivos químicos del|
|
|formaciones duras, compactas y con presiones vecinas a la |lodo de
perforación. Constituye la fase continua|
| |normal. |del sistema.
|
|ADITIVO |DESCRIPCIÓN |
FUNCIÓN |
| | |
|
| |Biopolímero en polvo (goma de Xanthan), provee viscosidad
y |Viscosificar fluidos a base de agua dulce o de |
|BARAZAN |suspensión en fluidos a base de agua dulce, agua de
mar, |salmuera usados para perforar, moler, ensanchar |
|(Agente de Suspensión/ |bromuro de sodio, bromuro de potasio, cloruro de
potasio y |y en operaciones de empaque de grava. |
|Viscosificante) |cloruro de sodio. |
|
| | |
|
|ADITIVO |DESCRIPCIÓN |
FUNCIÓN |
| | |
|
| |Es un almidón de Papa modificado y estabilizado |
Disminuir la velocidad de filtración en la |
|DEXTRID |bacteriológicamente, controla la filtración en los
fluidos |mayoría de los sistemas de fluidos base agua. |
| |de perforación base agua generando un mínimo de
viscosidad. |Aumentar la
estabilidad del pozo. |
| | |
|
|ADITIVO |DESCRIPCIÓN |
FUNCIÓN |
| |Es un sólido blanco, higroscópico (absorbe humedad del
| |
| |aire), que corroe la piel y se disuelve muy bien en el agua |
|
|Hidróxido de Potasio (KOH) |liberando una gran cantidad de calor.
|Se usa como controlador de pH. |
|ADITIVO |DESCRIPCIÓN |
FUNCIÓN |
| | |
|
| |Es un lubricante dispersable en agua. No contiene |
Disminuye el coeficiente de fricción en todos |
| |hidrocarburos y es compatible con todos los fluidos base |
los lodos base agua, lo que reduce el torque y |
|Lubricante de Baja Toxicidad |agua. |arrastre
dentro del pozo. |
|(Lube – 167) | |
|
|ADITIVO |DESCRIPCIÓN |
FUNCIÓN |
| | |
|
| |Es una
solución de glutaraldehido que se utiliza para |Evitar la descomposición de
coloides orgánicos |
| |controlar el desarrollo bacterial en los fluidos de |
Controlar las bacterias reductoras de sulfatos |
|ALDACIDE G |perforación base agua. |
|
| | |
|
| | |
|
|ADITIVO |DESCRIPCIÓN |
FUNCIÓN |
| |El carbonato de calcio es un aditivo espesador y de puenteo
|Especialmente para aumentar el peso de cualquier|
| |soluble en agua para fluidos de perforación y de
reparación/|clase de lodo. Se usa como aditivo obturante |
| |terminación de pozos. Es una caliza muy pura, pulverizada,
|para formar puentes sobre formaciones |
|CaCO3 |cuya gravedad específica es de aproximadamente 2,8.
|permeables, a fin de evitar la invasión del |
| | |fluido y la pérdida de
circulación. |
8. ¿Porque los sistemas viscoelasticos han eliminado el uso de arcillas
comerciales?
No se utilizan arcillas comerciales como viscosificante y de control de reologia
ya que estas son afectadas por lo polímeros usados como inhibidores
produciéndose un intercambio iónico entre los sólidos arcillosos y los adictivos
usados para la inhibición y además por que estos sólidos causan problemas de
taponamiento
y dan geles progresivos dependientes del tiempo.
9. Beneficios y ventajas del sistema Viscoelástico.
VENTAJAS DE LOS LODOS VICOELÁSTICOS
• Son sistemas sencillos y fáciles de preparar.
• No daña las formaciones.
• Mejora la productividad de los pozos.
• Permiten evitar la formación de camadas de ripios en pozos desviados.
• Maximiza la tasa de penetración.
• Disminuyen el costo de la perforación.
• Incrementan la productividad de los pozos.
• No requieren de la adición de lubricantes especiales, solo requieren ser
limpios para prevenir la formación de lechos de ripios.
• Bajo coeficiente de adherencia.
• Singulares propiedades reológicas.
• Proporciona superior limpieza.
• Simplifican y facilitan las completaciones.
• Causan menos preocupaciones ambientales.
• Estabilidad térmica a más de 300 ºF.
• Tratamiento diario de bajo costo.
• Fluido reciclable.
• Excelente control de la filtración.
BENEFICIOS DE LOS LODOS VICOELÁSTICOS:
• Minimizan los daños de las formaciones y la sobrepresión.
• Minimizan la concentración total de sólidos.
• Inhiben las arcillas de las formaciones productoras.
• Disminuyen la torsión, el arrastre y el atasque por presión diferencial
• Reducen las presiones de bombeo.
• Proveen excelente suspensión y acarreo de los recortes de perforación.
10. Cuáles son las recomendaciones, cuando hay presencias de lutitas
inestables con un alto contenido de arcilla hidratables y si se esta utilizando el
sistema viscoelástico.
La combinación de la poliacrilamida con potasio es muy efectiva para perforar
lutitas inestables con un alto contenido de arcillas hidratables. El ión potasio
posee mayor capacidad inhibitoria que los iones sodio, calcio o magnesio, por
su baja energía de hidratación y por su reducido tamaño iónico.
El ión potasio es efectivo
tanto en el desplazamiento de cationes monovalentes (sodio) como de cationes
divalentes (calcio). Esto es muy importante, ya que la mayoría de las lutitas
hidratables son montmorillonitas sódicas. Como fuente primaria de potasio se
utiliza el cloruro de potasio en una concentración del 2 al 5% por peso.
También se utilizan el K-52 y el Shale Chek. El K-52 es una fuente de potasio
sin cloruro. El hidróxido de potasio se usa para reemplazar la soda cáustica en
el control del ph, y el lignito potásico como el K -17 se puede usar para
controlar el filtrado, especialmente a altas temperaturas.
11. ¿Porque se debe tener control estricto sobre la lubricidad de estos
sistemas?
En pozos altamente desviados existe un contacto significativo entre la sarta
de perforación y las paredes del hoyo, lo cual genera una resistencia de fricción
al movimiento. La resistencia puede ser lo suficientemente significativa como
para convertirse en el factor limitante en la perforación horizontal y de largo
alcance.
Se puede disminuir la fricción utilizando un fluido de perforación con buenas
características de lubricación, como es el caso de los fluidos con base de
aceite, los fluidos de polímeros y los sistemas derivados del glicol. Por esto es
importante el control de la lubricidad para evitar un aumento de la fricción y que
se produzca una camada de recortes que afecten el rendimiento de la limpieza
del pozo.
12. ¿Cuando aparece la figura del “OJO DE PESCADO” y los daños que
causa a la arena?
Es cuando un glóbulo de parte de polímero (BARAZAN) hidratado causada
por la pobre dispersión durante el proceso de mezcla (comúnmente un
resultado de agregar el producto muy rápido). Son típicamente de 0,2 a 0,5
pulgadas de tamaño y se componen de un gránulo de polímero sin hidratar
rodeado por una cubierta gelatinosa de polímero hidratado, lo que impide la
entrada de agua para completar el proceso de hidratación.
Así, una vez formada, el ojo de pescado no se dispersa y el producto se retira
en las pantallas de agitador y desperdicios. Por lo que puede producir un
taponamientos de la arena de interés evitando que el los hidrocarburos se
queden entrampado.
13. Mantenimientos a los cuales deben ser sometidos los sistemas
viscoelásticos.
La contaminación con cemento es otro parámetro a tomar en cuenta ya que
este aumenta el pH del lodo destruyendo el polímero. Si es necesario perforar
una cantidad de cemento mayor que la usual, debe considerarse la posibilidad
de perforarlo lo más rápido posible y tratar el lodo con bicarbonato de sodio.
Para evitar la producción de espuma en las piletas, generalmente en los lodos
salados, se pueden emplear antiespumantes. Para el control de la corrosión se
recomienda las aminas fílmicas o los depuradores de oxígeno.
Para disminuir la velocidad de filtración en estos sistemas y estabilizar
formaciones reactivas se puede utilizar almidones como el Dextrid, los cuales a
su vez floculan los recortes dispersados y reducen la dispersión de las
partículas de arcilla.
Para disminuir el torque y arrastre sobre la sarta de perforación y aumentar la
lubricidad en los sistemas Viscoelásticos se pueden utilizar mezclas de ácidos
grasos modificados y emulsificantes como el Enviro-torq.
14. Explique porque durante la perforación de pozos desviados se requiere de
bajos geles y de fácil ruptura.
Los geles óptimos para la perforación de pozos desviados deben ser
instantáneos para evitar la formación de camadas de ripios y posteriores
atascamientos de tuberías, además deben ser de fácil ruptura para mejorar la
limpieza del hoyo y suspensión de partículas sólidas aun en condiciones
estáticas ya que en estos tipos de pozos perforados se suelen formar camadas
de ripios en la zona de desviación del pozo de esta forma es más efectiva la
suspensión y el transporte de estas
partículas hacia la superficies, así como también es necesario la fácil ruptura
de los geles para evitar presiones de circulación excesivas que puedan causar
pérdidas de circulación inducidas y posteriores daños a las formaciones.
15. Diferencias entre un sistema Lignosulfonato y uno Viscoelástico.
• Con el sistema Viscoelástico se pueden realizar labores de perforación y
completación del pozo mientras que los sistemas lignosulfonatos solo son
usados durante la perforación.
• El sistema Viscoelástico es un fluido que tiene características óptimas para la
perforación de zonas productoras ya que disminuye el daño a la formación por
pérdida de filtrado mientras que con el sistema lignosulfonato la formación
queda más expuesta con la filtración.
• El sistema Viscoelástico se crea un revoque de menor espesor, de fácil
disolución y mayor capacidad de puenteo que con el revoque formado con un
lodo lignosulfonato.
16. Efectos que producen altas temperaturas a los sistemas viscoelásticos
Las altas temperaturas producen una pérdida de viscosidad en los polímeros
que componen el sistema Viscoelástico, por lo tanto, deben ser evitadas. Uno
de los tratamientos utilizados para mejorar la estabilidad térmica está basado
en mantener una alta concentración de sal en el sistema.
17. Si este sistema no posee alto contenido de sólidos ¿cómo proporciona la
presión hidrostática?
Debido a su baja cantidad de sólidos, tienden a mejorar las condiciones
hidráulicas en la mecha, permitiendo obtener mejores tasas de flujo y de
penetración, reduciendo así las pérdidas de presión en flujo turbulento. Esto
permite mantener la presión hidrostática, ya que este tipo de pérdida de presión
se ven reducidas por este tipo de flujo.
18. ¿Porque presentan altas viscosidades, a bajas tasas de corte? Explique.
El Valor LSRV significa alta viscosidad a baja tasa de corte, proporciona
información sobre la
capacidad de suspensión y transporte de cortes garantizando la limpieza
del hoyo en el espacio anular donde se desarrollan muy bajas velocidades; es
decir, en la parte baja del pozo cerca de la mecha, el lodo se comporta como
un flujo de forma helicoidal, lo cual permitirá mayor remoción de partículas en
las paredes del hoyo; en estos puntos la velocidad o perfiles de velocidad son
muy bajos y es en estos donde altos valores de LSRV nos indica una buena
limpieza del hoyo.
Por otra parte los valores de viscosidad a bajo régimen de cizallamiento es
un mecanismo que nos ayuda a controlar la pérdida de filtrado y evitar los
dañosa la formación; altos valores de LSRV nos indican un buen control o
restricción de la invasión del filtrado a la formación, ya que cuando ocurre fuga
de filtrado, la alta viscosidad LSRV que se desarrolla impide que continúe la
fuga.
MUESTRA DE CALCULOS
Preparar 3 Bls del Sistema Viscoelástico con la formulación mostrada:
|Químicos /Elementos |Concentración |
|Agua fresca |330 cc/bbl |
|BARAZAN |1.5 lbs/bbl |
|DEXTRID |6 lbs/bbl |
|KOH |0.15 lbs/bbl |
|LUBE-167 |3 cc/bbl |
|ALDACIDE G |0.5 CC/bbl |
|CaCO3 |50 lbs/bbl |
[pic]
• Agua Fresca.
Volumen:
[pic]
Peso:
[pic]
• BARAZAN
[pic]
• DEXTRID
[pic]
• KOH
[pic]
• Lube-167
Volumen:
[pic]
Peso:
[pic]
• ALDACIDE G
[pic]
• CaCO3
[pic]
• Peso del Lodo
[pic]
[pic]
• Densidad del Lodo
[pic]
[
