Fluidos de Perforación: Tipos, Aditivos y Manejo de Contaminantes

Tipos de Fluidos de Perforación

Fluidos Base Agua

No Inhibido

• Usados para iniciar la perforación de un pozo.
• Se pueden convertir en otro sistema para iniciar la perforación de otra fase.
• No poseen aditivos para la inhibición ni dispersión de las arcillas reactivas.

Disperso

• Económico y de alta tolerancia a sólidos de formación.
• Dispersan las arcillas de formación por neutralización de sus cargas.
• El lignosulfonato es un ácido orgánico que aporta al fluido iones negativos.

Inhibido

• Inhibe la capacidad de hinchamiento de las arcillas reactivas de formación.
• La inhibición de las arcillas se logra con acetato de potasio, glicol, aminas.
• La viscosidad y el control de filtrado se logran con polímeros.

Viscoelástico

• Aplicados en la perforación de zonas productoras.
• Viscosos como un líquido y elásticos como un sólido (visco-elasticidad).
• Baja resistencia al flujo y exhiben un punto cedente muy elevado.

Fluidos Base Aceite

100% Aceite

• Ofrecen mayor estabilidad de la formación que los fluidos base agua.
• Ideales para pozos con temperaturas mayores o iguales a 300°F.
• Toleran cantidades de agua.

Emulsión Inversa

• Aceite como fase continua y agua (salmuera) como fase interna de la emulsión.
• Son más tolerantes a la incorporación de agua.
• Formulados con menor cantidad de material densificante respecto a fluidos 100% aceite.

Drill In

• Diseñados para la perforación de zonas productoras.
• Usan controladores de filtrado a base de polímeros o lignitos organofílicos.
• Usan como agente densificante carbonato de calcio y barita.

Principales Aditivos para Fluidos

Componentes Sólidos

Sólidos Inertes

No reaccionan químicamente con el resto de los componentes que forman parte del fluido (Material densificante, Arcillas No reactivas, Arena, Limo, Aditivos adicionados).

Sólidos Reactivos

Capaces de reaccionar con la fase líquida del fluido o con los demás componentes o aditivos (Arcillas Nativas o Comerciales, Lutitas, Ácidos orgánicos).

Agentes Viscosificantes

• Bentonita: Arcilla coloidal aplicada en la formulación de fluidos base agua, compuesta principalmente por Montmorillonita de sodio y un silicato de aluminio hidratado. Su estructura de capas le confiere las propiedades características de hincharse en presencia de agua.
• Goma Xántica: Biopolímero hidrosoluble, ligeramente aniónico y altamente ramificado utilizado como agente viscosificante de gran efecto en fluidos de perforación base agua, capaz de suspender los sólidos en el espacio anular y aumentar la capacidad de limpieza del fluido.
• Arcilla Organofílica: Aditivo viscosificante y gelificante aplicado en la formulación de los fluidos base aceite. Es una bentonita tratada con aminas para proporcionarle afinidad al aceite. Capaz de aumentar la capacidad de acarreo y la suspensión de sólidos de formación y del material densificante.

Agentes Densificantes

• Barita: Mineral no metálico compuesto de sulfato de bario natural. Se puede conseguir en diferentes colores que van desde blanco o crema hasta grisáceo. Debido a su alta gravedad específica, se utiliza principalmente en la industria petrolera para incrementar la densidad de los fluidos de perforación.
• Orimatita: La Orimatita es un óxido de hierro pulverizado (hematina) con gravedad específica de 5 o más alta. A causa de la elevada gravedad específica, los fluidos que se densifican con orimatita contienen menos sólidos y frecuentemente rinden regímenes de penetración más altos que los de barita.
• Carbonato de Calcio: Densificante para fluidos de perforación disponible en tamaños de partícula finas a gruesas, capaz de proveer tamaños de partículas necesarias para un puenteo efectivo pero soluble en ácido hidroclorhídrico, y de esta manera se puede minimizar a gran escala el taponamiento de las formaciones productoras.

Controladores de Filtrado

Fluidos a base de agua

• Lignito puro: Compuesto de ácidos húmicos. Excelente controlador de filtrado a altas y bajas temperaturas. Reductor de viscosidad en fluidos dispersos de alto y bajo pH.
• Almidón modificado: Almidón modificado bioquímicamente capaz de controlar el filtrado y de aumentar la viscosidad en todos los fluidos de perforación base agua.
• Celulosa polianiónica: Polímero celuloso polianiónico resistente a microorganismos aplicado en el control de filtrado en fluidos de perforación base agua fresca o agua salada.

Fluidos base Aceite

• Gilsonita: Asfalto o betún comercial que se adiciona para controlar la pérdida de filtrado en fluidos de perforación base aceite. Aplicado en estratos con alta temperatura y alta presión.
• Lignito organofílico: Lignito o Leonardina químicamente modificados, diseñado para el control efectivo del filtrado en sistemas de fluidos de perforación con base en aceite y emulsiones.

Agentes Alcalinos

• Potasa Cáustica: El Hidróxido de Potasio es una base fuerte usada para controlar la alcalinidad de fluidos base agua, cuando el potasio "K" es elegido como inhibidor de arcillas de formación.
• Soda Cáustica: El Hidróxido de Sodio es el químico más usado para controlar el pH y alcalinidad de fluidos base agua. Permite solubilizar y activar el lignito y el lignosulfonato.
• Cal Hidratada: Hidróxido de calcio usado como fuente de OH- en el control de alcalinidad en fluidos base agua y base aceite. Permite la activación de humectantes y emulsificantes en fluidos base aceite.

Dispersantes

• Lignosulfonato De Sodio y Lignosulfonato De Calcio: Son ácidos orgánicos que le proporcionan aniones (iones negativos) al fluido de perforación. Estos aniones reducen el punto cedente y los esfuerzos de gel al neutralizar los cationes (iones positivos) en las partículas de arcilla, haciendo que las partículas se repelan. Cuando se usan en grandes cantidades, reducen la pérdida de filtrado y proporcionan un ambiente inhibidor.

Aditivos Líquidos

Base Agua

• Detergentes: Surfactante no iónico, que se utiliza en fluidos base agua para reducir la tensión superficial y eliminar la adherencia de las partículas de arcilla sobre las superficies metálicas.
• Lubricantes: Es aplicado cuando se tiene alto riesgo por problemas de pegas de tubería por presión diferencial, torsión, arrastre, como ocurre en pozos muy desviados o de alta presión diferencial.
• Inhibidores: Utilizados especialmente para la inhibición de arcillas de formación, impidiendo el hinchamiento de las arcillas reactivas al tener contacto con fluidos base en agua.

Base Aceite

• Humectantes: Es aplicado cuando se tiene alto riesgo por problemas de pegas de tubería por presión diferencial, torsión, arrastre, como ocurre en pozos muy desviados o de alta presión diferencial.
• Emulsificante: Emulsificante aniónico usado con cal hidratada para generar emulsiones estables de agua o salmuera en aceite. También puede ser usado para tratar contaminación con agua.

Aditivos Especiales

•Liberadores de Tubería: solventes, lubricantes •Agentes Antiespumantes: gasoil, aceite mineral •Reductores de Abrasividad: copolimeros, lubricantes. •Reductores de Acreción: detergentes, lubricantes. •Bactericidas. •Lubricantes Mecánicos: micro esferas. •Agente Puenteante: carbonato de calcio •Materiales para Pérdidas de Circulación: fibra, mica, celulosa, carbonato de calcio, cáscaras de semilla. PRINCIPALES FUNCIONES. Conducir los cortes desde el fondo del hoyo hasta la superficie, Suspender los cortes cuando se interrumpe la circulación, Controlar las presiones de la formación durante la perforación de cada fase, Dar soporte a las paredes del hoyo durante la perforación, Transmitir potencia hidráulica y limpiar la mecha, Proteger las formaciones productoras durante la perforación, Soportar parte del peso de la sarta de perforación PRINCIPALES CONTAMINANTES Contaminación con Sólidos Reactivos Efecto Sobre las Propiedades de los Fluidos de Perforación: Incremento del porcentaje de sólidos de la retorta, Incremento del MBT, Incremento de las propiedades reológicas. 

Tratamiento: Usar dispersantes químicos, Mejorar la eficiencia de los equipos de control de sólidos (diseño con mallas más finas, limpiador de fluidos, centrífuga), Descartar fluido y remplazar con fluido fresco. Contaminación con Sólidos no Reactivos Efecto Sobre las Propiedades de los Fluidos de Perforación: Incremento de la viscosidad de embudo, Incremento del contenido de sólidos de la retorta, Incremento de la viscosidad plástica. Tratamiento: Mejorar la eficiencia de los equipos de control de sólidos (diseño de mallas más finas, uso del limpiador de fluidos , centrífuga), Aplicar dilución (sólo en caso de ser necesario). Contaminación por cemento: Producto de las cementaciones de los revestidores, bombeo de tapones de cemento o limpieza de cemento. Es controlable y puede prevenirse con antelación. efecto: aumenta mucho el Ph  y la dureza. Tratamientos: Añadir compuestos químicos que reaccionen con el ion Calcio y puedan removerlo como un precipitado insoluble. contaminacion por sales: efecto: disminucion del Ph y aumento de cloruros.