FLUIDOS SINTTICOS FNA (Fluidos No Acuosos)
HISTORIA
Aos 1920 Origen de los fluidos de perforacin no acuosos. Aos 1940 Desarrollo de lodos A BASE DE DIESEL. Aos 1980 Preocupaciones ambientales resultan en el uso de ACEITES MINERALES. Aos 1990 Reemplazo aceptable desde el punto de vista ambiental para los aceites minerales. SINTTICOS
Oil & Synthetic Base Drilling Fluids (Emulsion Drilling Fluids)
COMPONENTS OF NON - AQUEOUS FLUIDSExternal PhaseOil Soluble Liquid Additives
Internal PhaseCa2+ and OHfrom Lime Non-Chloride Activity Reducers
Solids
Necessary Solids
Drilled Solids
Surfactants Rheo. Modifers Liq. Polymers Thinners
Glycols Ca2+ and Mg2+ Acetates Nitrates
Organophyllic Clay Weight Material Salt (CaCl2) FLC Additives
MISC.
Oil Base Fluid
Synthetic Fluid
25% - 30%
CaCl2Activity = 0.747 - 0.637
Diesel Oil Mineral Oil Refined LP's
Olefins Esters Synthetic LP's
Aplicaciones de Lodo Base Aceite y Sinttico
Inhibicin de lutitas Pozos de alta temperatura Lubricidad Pozos de alto ngulo y de alcance extendido Contaminantes, minerales evaporticos y gases cidos Fluidos de emplazamiento (spotting) Fluidos de rehabilitacin, completacin y empaque
Typical Cuttings (Non-Aqueous Fluid / PDC Bit)
Fluido de Perforacin Sinttico
Definicin: Un fluido de perforacin de emulsin donde la fase externa (continua) es un fluido sinttico, fabricado a partir de materiales que tienen una composicin definida especficamente, en vez de un aceite o fluido derivado directamente de hidrocarburos de petrleo.
Fluido de Perforacin Sinttico
Factores que afectan la seleccin de un fluido sinttico;Toxicidad General Biodegradacin Bioacumulacin Rendimiento durante el estudio del lecho marino Salud y seguridad Rendimiento como fluido de perforacin
Fluidos Base Aceite y SintticoFluido Base Gravedad Especfica 0,85 0,80 0,85 0,80 0,83 0,78 0,78 0,77 Viscosidad, CST @104 3-4 2-3 5-7 6-7 5-6 2-3 2-3 2,5 Punto de Inflamacin F 150 212 354 347 330 295 279 >212 Punto de Fluidez F 14 -0,4 -22 -85 14 37 32 14 Punto de Anilina F 149 169 77 225 104 ~200 ~200 >200
Aceite Diesel LTMO STER PAO TER LAO IO LP
Sistemas Sintticos de M-I NOVAPLUS NOVATEC NOVAPRO ECOGREEN IO LAO Sistema Olefnico de Perforacin de Yacimiento STER
Otros Sintticos
BAROID - PETROFREE BAKER HUGHES INTEQ - BIO-MUL LAB - SYNTEQB. W. MUD - Ecomul
ster
IO Mezcla LAO / PAO
Costos Relativos de los Fluidos Sintticos
steres teres Olefinas: w IO w LAO Parafinas Lineales
100% 95% 70% 60% 50%
Parafinas aptas para el consumo humano Aceites altamente refinados No son sintticos!
FLUIDOS SINTTICOS
Composicin Bsica de los Fluidos Sintticos
Qumica Nomenclatura Ventajas y Desventajas debido a la Composicin Qumica y a la Estructura Variaciones
FLUIDOS SINTTICOS
TERMINOLOGA: Monmero, Dmero, Trmero, Oligmero, Polmero.MERO Parte Mono, Di, Tri 1, 2, 3 Oligo Pocos Poli Muchos
Ismero Cuando dos o ms molculas tienen la misma composicin oel mismo peso molecular pero diferentes estructuras, se dice que son ismeros.
FLUIDOS SINTTICOSTERMINOLOGA: Olefina - Un hidrocarburo de cadena abierta (lineal) que tiene un doble enlace de Carbono = Carbono en alguna parte de su estructura. - LAO---------- IO ----------- PAO -------Alfaolefina Lineal Olefina Interna (Isomerizada) Polialfaolefina
FLUIDOS SINTTICOSTERMINOLOGA: ster - Un compuesto formado por la reaccin de un Alcohol y un cido Graso de alto peso molecular. (cido CarboxlicoCOOH) - Grupo Funcional O -C OH
Metano a Etileno
Metano H H C H H
Etileno H H C H C H
Relacin de Etileno, LAO, IO y PAO
(isomerizado)
IO PAO
Etileno
( oligomeriz ) ado
LAO
(dimerizado y trimerizado)
Alfaolefina C-6
H
C H
C H
H C H
H C H
H C H
H C H
H
Alfaolefina Lineal C-10
Doble enlace en el carbono alfa
H H C H C H C H
H C H
H C H
H C H
H C H
H C H
H C H
H C H H
Alfaolefina C-8, dimrica
No hidrogenadaH H C H H H C H C H H H H H H H C C H H H H H H H H C H H C H H C H H C H H H
HidrogenadaH H C H H C H H H H H H H C H C H H C H H H H H H H H C H H C H H C H H C H H
C C C C C C H
C C C C C C H
Alfaolefina C-8, trimrica, no hidrogenada
H H H C H C H C H H H C H H H H H C H C H C H H H H C C C C C C C C H H H C H H H H C H H H H H C H H C H H
H C H
H C H
H C H H
Olefina Interna o Isomerizada
H
H C H
H C H
H C H
H H C
H C C
H H C H
H C H
H C H
H
El doble enlace de carbono es interno
Componentes del ster
AlcoholH H H H C H H C H H C H H C H
H C C C H H H H C H OH
ster formado por dehidratacin con prdida de molcula de agua
cido GrasoOH O C H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H
ster
La reaccin de Alcohol + cido Graso en presencia de un catalizador cido produce ster + Agua
H H H H H C H H C H H C H H C H C H C C H H H C H O O C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H C H H
+ H2O
Estructura del ter
H H C H
H C H O
H C H
H C H H
Estructura del Acetal (diter)
H C H H H H C H H C H C H C H O O H C H H
H C H C H C H
H C H H
H C H
H C H
H C H
H
H
H C H C H C H
H C H H
H C H
H C H
H C H
H
PROBLEMASCON EL LODO BASE ACEITE
Problemas: Aceite / Sintticos
Viscosidad Insuficiente Viscosidad Excesiva Contaminacin de Slidos Flujos de Agua Salada Slidos Humectados por Agua Dixido de Carbono CO2 Sulfuro de Hidrgeno H2S Sales Masivas y Filones de Sal Asentamiento / Sedimentacin de Barita Prdida de Circulacin
Viscosidad Insuficiente
Sedimentacin de Barita Limpieza Inadecuada del Pozo Tratamiento: - Aadir Viscosificadores Arcilla, Polmeros, Mod. - Aadir Agua (Salmuera) - Someter la Salmuera al Esfuerzo de Corte
Viscosidad Excesiva Slidos Alto Contenido, Finos, Humectados por Agua Alto Contenido de Agua Inestabilidad a las Temperaturas Elevadas Gases cidos Slidos Humectados por Agua Sobretratamiento con Viscosificadores Tratamiento:del lodo
- Eliminar / Diluir Slidos, Reducir el Contenido de Agua - Aadir Emulsificante, Agente Humectante, Versathin, Cal, Aumentar el peso
Contaminacin de Slidos
Alta viscosidad Revoque grueso Tratamiento: - Zaranda de malla ms fina - Centrfugas en tndem - Diluir con fluidos base y aadir emulsificante - Agente humectante
Flujos de Agua Salada Aumento del % agua, disminucin de la relacin aceite:agua Alta viscosidad Slidos humectados por agua Estabilidad Elctrica Ms Baja Agua en el filtrado ATAP Tratamiento:- Emulsificante y cal - Agente humectante para densificar o slidos humectados por agua - Barita para ajustar el peso y parar el influjo
Slidos Humectados por Agua
Mayor viscosidad Menor Estabilidad Elctrica Aspecto granuloso Sedimentacin Taponamiento de la malla de la zaranda Prueba Tratamiento:
- Si la fase de salmuera est saturada con sal, aadir agua dulce - Agente humectante
Dixido de Carbono CO2
Disminucin de PSM Disminucin del contenido de cal Disminucin de la Estabilidad Elctrica Tratamiento: - Aadir cal para mantener un exceso, tener cuidado paracontrolar el exceso de cal en fluidos a base de ster - Aumentar el peso del lodo para controlar el influjo
Sulfuro de Hidrgeno, H2S Sulfuros detectados con el Tren de Gas de Garrett Disminucin de PSM Disminucin del contenido de cal Disminucin de la Estabilidad Elctrica El lodo puede volverse negroTratamiento: Secuestrante de zinc inorgnico (SULF-X) Mantener el exceso de cal Aumentar el peso del lodo para controlar el influjo
Sales Masivas y Filones de Sal
Las sales son insolubles, pueden resultar en un problema de slidos de baja gravedad especfica CaCl2 y MgCl2 de la formacin pueden causar la humectacin por agua de los slidos Pegadura del flujo plstico (no diferencial) - Desplazar el espacio anular desde la barrena hasta el puntolibre con agua dulce
Asentamiento / Sedimentacin de Barita
Asentamiento, pesos desiguales de lodo durante la circulacin desde el fondo hacia arriba despus de los viajes Tratamiento: Sedimentacin, condiciones estticas y tanques- Aumentar la Viscosidad a Muy Baja Velocidad de Corte - Normal, aumentar la Viscosidad a Muy Baja Velocidad de Corte - Exceso de agente humectante (empaquetamiento duro), aadir arcilla organoflica ypolmero. No aadir agente humectante. Presencia de barita humectada por agua indicada por las pruebas aadir agente humectante
Prdida de Circulacin
La compresibilidad aumenta la densidad con la profundidad y la posibilidad de fracturacin de la formacin Los materiales de prdida de circulacin (LCM) tales como Celofn y fibras de caa pueden romper la emulsin Tratamiento: - Mica, MIX-II, cscaras de nueces - Inyeccin inversa de arcilla organoflica (arcilla organoflica enagua Sin Cemento)
DESPLAZAMIENTOS Reunirse, comunicar, organizar. Acondicionar el lodo desplazado a la viscosidad ms baja y el fluido desplazador a la viscosidad ms alta. No comenzar el desplazamiento hasta que todo el fluido desplazador est en el sitio. El espaciador debera cubrir 500 a 1.000 de espacio anular. Bombear a una velocidad cerca de la turbulencia. No Parar la circulacin una vez que se ha iniciado el desplazamiento. Hacer Girar / Reciprocar la Tubera
DESPLAZAMIENTOS (Cont.) Colocar la barrena cerca del fondo cuando el lodo base aceite se separa de la barrena. Cambiar las mallas. Aadir agente humectante. Monitorear con el medidor de Estabilidad.
Resumen
Fluidos Sistemas Productos y Funciones Propiedades y Pruebas de las Formulaciones Problemas