Diapositivas con propósitos de investigación.

1. UNEFA
FLUIDOS DE PERFORACIÓN
ING. DE PETRÓLEO: YULIANA LUGO

2. DEFINICIÓN:
Es un fluido de características físico-químicas
apropiadas. Puede ser aire, gas, agua,
petróleo y combinaciones de agua y
aceite, con diferente contenido de sólidos.
No debe ser tóxico, corrosivo, ni inflamable,
pero sí inerte a contaminaciones de sales
solubles o minerales y estable a cambios de
temperaturas. Debe mantener sus
propiedades según las exigencias de las
operaciones y ser inmune al desarrollo de
bacterias.

3.  FUNCIONES
1. Remover los sólidos del
fondo del hoyo y
transportarlos hasta la
superficie.
• Densidad y viscosidad
• Velocidad de circulación

4.  FUNCIONES
2. Enfriar y lubricar mecha
y sarta de perforación.
• Fricción con formaciones
• Gasoil y químicos
(lubricantes)

5.  FUNCIONES
3. Cubrir las paredes del hoyo con un
revoque liso, delgado, flexible e
impermeable.
• Concentración y dispersión de sólidos arcillosos
comerciales.

6.  FUNCIONES
4. Controlar las presiones de las
formaciones.
• Uso de densificantes (barita,
hematita, siderita, magnetita,
etc).
• Ph = 0.052 x ρ (lbs/gal) x D (pie)
• Ph = 0.00695 x ρ (lbs/pie3
) x D(pie)
re
rrw
Ph > Py

7.  FUNCIONES (Cont.)
5. Suspender sólidos y material densificante,
cuando es detenida temporalmente la
circulación.
• Tixotropía.
• Resistencia de Gel evita precipitación del material
densificante.

8.  FUNCIONES (Cont.)
7. Mantener en sitio y
estabilizada la pared del
hoyo, evitando derrumbes.
• Estabilidad en paredes del
hoyo.
• Minimizar daño.
K
o
rd
KdK
re
rrw
hh
Ph > Py
Kd < K

9.  FUNCIONES (Cont.)
8. Facilitar la máxima obtención de información sobre
las formaciones perforadas.
• Información geológica.
• Registros eléctricos.
• Toma de núcleos.
UNIDAD COMPACTA DE PERFILAJEUNIDAD COMPACTA DE PERFILAJE

10.  FUNCIONES
(Cont.)
9. Transmitir potencia
hidráulica a la
mecha.
• Lodo es el medio
de transmisión de
potencia.
• Diseño de
programa
hidráulico.
Hoyo Abierto
Revestimiento
Revestimiento
Salida del fluido
Unión Giratoria
Vertical
Kelly
Porta Mecha

11.  FUNCIONES (Cont.)
10. Facilitar la separación de arena y demás
sólidos en la superficie.

12. Fluidos de PerforaciónFluidos de Perforación
 REQUISITOS MÍNIMOS
1. Extraer del hoyo los pedazos de formación que
la barrena va cortando.
2. Proteger las paredes del pozo para que no se
derrumben.
3. Mantener ocluidos a los fluidos de las
formaciones atravesadas.
PARA ESTO, SE DEBE TENER CONTROL
SOBRE LAS PROPIEDADES FISICAS

13. Propiedades FísicasPropiedades Físicas
 DENSIDAD
1. Debe ser tal que la presión hidrostática
originada en cualquier punto del hoyo, sea
mayor que la presión de la formación en el
mismo punto.
2. Puede variar de acuerdo a las necesidades del
pozo.
3. En perforación, generalmente se expresa en
lbs/gal.

14. Propiedades FísicasPropiedades Físicas
 DENSIDAD (cont.)
Se puede determinar utilizando una balanza
de lodo.

15. Propiedades FísicasPropiedades Físicas
 VISCOSIDAD
1. Debe ser tal que el F.P. sea capaz,
a una mínima velocidad de
ascenso, de arrastrar los cortes de
la barrena hacia la superficie.
2. No muy alta, ya que disminuiría la
tasa de penetración y requeriría
grandes niveles de energía.
3. No muy baja, porque se necesitaría
una gran velocidad de ascenso de
fluido para arrastrar los cortes.

16. Propiedades FísicasPropiedades Físicas
 VISCOSIDAD (cont.)
Se puede determinar con un
embudo Marsh, o con un
viscosímetro.

17. Propiedades FísicasPropiedades Físicas
 FILTRACIÓN
1. Sobre balance promedio de 200 a 400 lpc.
2. Esto produce una invasión del fluido del pozo
hacia la formación, conocido como filtración.
3. En el laboratorio se utiliza el Filtroprensa para
determinar la filtración que produce el lodo bajo
ciertas condiciones.

18. Propiedades FísicasPropiedades Físicas
 REVOQUE
1. Siendo el lodo una suspensión coloidal, la filtración
del pozo hacia la formación producirá en las paredes
del hoyo acumulación de los sólidos arcillosos y
formarán una costra que quedará adherida a la
formación.
2. Debe ser impermeable, resistente flexible y delgado.

19.  Una amplia clasificación de fluidos de
perforación se observa a continuación:
Líquidos
Base agua Gas naturalBase aceite Aire
Mezclas gas-líquido
Espuma Agua aireada
Gases

20. Los principales factores que determinan la selección de
fluidos de perforación son:
1. Tipos de formaciones a ser perforadas.
2. Rango de temperaturas, esfuerzos, permeabilidad y
presiones exhibidas por las formaciones.
3. Procedimiento de evaluación de formaciones usado.
4. Calidad de agua disponible.
5. Consideraciones ecológicas y ambientales.
Sin embargo, muchas veces impera el ensayo y error

21. Los lodos base agua son los más comúnmente
usados. Los lodos base aceite son generalmente
más costosos y requieren más procedimientos
de control de contaminación que los base agua.
Su uso normalmente se limita a perforación de
formaciones de muy altas temperaturas, o
formaciones adversamente afectadas por lodos
base agua.

22. 1. Consisten en una mezcla de sólidos, líquidos y
químicos, con agua siendo la fase continua.
2. Algunos de los sólidos reaccionan con la fase
agua y químicos disueltos, por lo tanto son
llamados ‘sólidos reactivos’. La mayoría son
arcillas hidratables.
3. Los químicos agregados al lodo restringen la
actividad de estos, permitiendo que ciertas
propiedades del F.P. se mantengan dentro de
límites deseados.

23. 4. Los otros sólidos en un lodo no
reaccionan con el agua y químicos
de manera significativa, siendo
llamados ‘sólidos inertes’.
5. Cualquier aceite que se agregue a un
lodo base agua es emulsificado
dentro de la fase agua,
manteniéndose como pequeñas y
discontinuas gotas (emulsión aceite
en agua).
Lodos base agua – ComentariosLodos base agua – Comentarios

24. 1. Son similares en composición a los lodos base
agua, excepto que la fase continua es aceite en
lugar de agua, y gotas de agua están
emulsificadas en la fase aceite.
2. Otra diferencia importante es que todos los
sólidos son considerados inertes, debido a que
no reaccionan con el aceite.

25. Un F.P. base agua se compone de varias fases, cada
una con propiedades particulares y todas en
conjunto trabajan para mantener las propiedades
del fluido en óptimas condiciones. Estas fases son:
Componentes de un F.P.Componentes de un F.P.
1. Fase Líquida.
2. Fase Sólida Reactiva.
3. Fase Sólida Inerte.
4. Fase Química.

26. Componentes de un F.P.Componentes de un F.P.
 FASE LÍQUIDA
1. Es la fase continua o elemento que mantendrá en
suspensión los diferentes aditivos o
componentes de las otras fases.
2. Generalmente, agua dulce, agua salada, aceites.

27. Componentes de un F.P.Componentes de un F.P.
 FASE SÓLIDA REACTIVA
1. Constituida por la arcilla, elemento que le dará
cuerpo y gelatinosidad al fluido. En agua dulce,
es la bentonita y su principal mineral es la
montmorillonita. En agua salada, atapulguita.
2. La arcilla tiene una gravedad específica de 2.5 y
su calidad se mide por el Rendimiento de la
misma.

28. Componentes de un F.P.Componentes de un F.P.
 FASE SÓLIDA REACTIVA (bentonita)

29. Componentes de un F.P.Componentes de un F.P.
 FASE SÓLIDA INERTE
1. Es el elemento más pesado en el fluido. Se usa
para aumentar la densidad del mismo,
comúnmente es barita, cuya gravedad específica
es 4.3. También están la hematita, galena, etc.
2. Existen otros sólidos inertes no deseables, los
cuales son producto de la perforación. Su
gravedad específica no es alta: arena, caliza,
dolomita.

30. Componentes de un F.P.Componentes de un F.P.
 FASE QUÍMICA
1. Grupo de aditivos que se encargan de mantener
el fluido dentro de parámetros deseados.
2. Dispersantes, emulsificantes, reductores de
viscosidad, controladores de filtrado,
neutralizadores de pH, etc.

31. Para esto, se deben hacer las siguientes
consideraciones:
1. Peso final igual a la suma del peso de sus
componentes.
2. Volumen final igual a la suma de volúmenes de sus
componentes.
La densidad final será la relación entre el peso final y el
volumen final, por ejemplo:

32. f
f
V
W
=ρ abowf WWWWW +++= abowf VVVVV +++=
Donde r es la densidad final, y:
Wf: Peso final del fluido. Ww: Peso del agua
Vf: Volumen final. Wo: Peso del petróleo
Wb: Peso de la barita Wa: Peso de arcilla

33. El peso de cualquier componente del fluido será:
)('..350. lbsVGVW == ρ
Donde G’ es la gravedad específica y V el volumen
en bls.
……densidad final de un F.P.densidad final de un F.P.

34. Una vista esquemática del ciclo del fluido de
perforación:
El sistema de
circulación del fluido de
perforación es parte
esencial del taladro.
Sus dos componentes
principales son: el
equipo que forma el
circuito de circulación y
el fluido propiamente.

35. En guía
La presión de formación debe ser controlada por la
presión hidrostática del fluido de perforación. La
densidad del F.P. debe ser tal que la presión frente a
cualquier estrato sea mayor a la presión de la formación.
La presión de la formación aumenta con profundidad a
un gradiente normal de 0.465 lpc/pie; esto no se cumple
en todos los casos. Se requiere que se pueda variar la
densidad del fluido para ejercer el control deseado.
El peso final de un fluido será igual al peso inicial, más
el peso del material densificante usado.

36. La función principal de la(s)
bomba(s) de circulación es
enviar determinado volumen del
fluido a presión, hasta el fondo
del hoyo, vía el circuito
descendente formado por
tubería de descarga de la
bomba, tubo de paral,
manguera, junta rotatoria, junta
kelly, sarta de perforación
(compuesta por tubería de
perforación y sarta lastra
barrena) y barrena para
ascender a la superficie por el
espacio anular creado por la
pared del hoyo y perímetro
exterior de la sarta de
perforación.

37. Bombas para fluidos deBombas para fluidos de
perforaciónperforación
Generalmente, dos bombas de lodo están
instaladas en el taladro. Para los grandes
diámetros de hoyo utilizados en las
porciones someras del hoyo, ambas bombas
pueden ser operadas en paralelo para
suministrar los altos caudales requeridos.
En las porciones más profundas, sólo se
necesita una bomba, y la otra sirve de apoyo
cuando se realice mantenimiento a una.

38. Bombas para fluidos deBombas para fluidos de
perforaciónperforación
Pueden haber dos tipos de bombas a usar:
– Duplex: dos pistones de doble acción.
– Triplex: tres pistones de acción simple.

39. Bombas para fluidos deBombas para fluidos de
perforaciónperforación

40. Bombas…Bombas…
Las bombas se identifican por sus
características y su capacidad de operación.
De cada bomba se debe conocer:
– Potencia max. de operación: HP.
– Presión de descarga: Ps.
– Longitud de la embolada: E.
– Emboladas por unidad de tiempo: N (EPM).
– Diámetro max. del cilindro: dcl (pulg).
– Diámetro del vástago: dva (pulg).

41. Bombas…Bombas…
El gasto o caudal de la bomba (volumen que
puede impulsar la bomba por unidad de
tiempo, en gpm), es ajustable a los
requerimientos del pozo, variando:
– Emboladas por minuto.
– Diámetro del cilindro
Partes de la bomba de
un fluido de
perforación

42. Bombas…Bombas…
Durante la perforación se trabajará con un
gasto óptimo, diseñado para alcanzar la
mejor efectividad de penetración de la
barrena. Limitado por:
– Gasto mínimo, función de velocidad min. de
ascenso del fluido.
– Gasto máximo, dado por condiciones de
operación de la bomba.