Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ciencias de la Tierra

Ingeniería Petrolera

Lodos de Perforación

Maestro(a):

M.C. Jorge Alberto Briones Carrillo

Alumnos:

Aarón González García

Gerardo Romo de la Cruz

Luis Leonardo González Rosales

Adrián Ramírez González

03 de mayo de 2017

Lodos de perforación, Ingeniería petrolera, Segundo semestre

Contenido

Tabla de ilustraciones............................................................................................................................3

Introducción..........................................................................................................................................5

Lodos de Perforación.............................................................................................................................6

Funciones del lodo de perforación........................................................................................................6

Enfriamiento y lubricación de la barrena...........................................................................................6

Estabilidad en las paredes del agujero..............................................................................................6

Soporte del peso de la barrena de perforación.................................................................................7

Propiedades de los lodos de perforación..............................................................................................7

Tipos de Lodos.......................................................................................................................................8

A base de Agua..................................................................................................................................8

Lodos Dispersos.............................................................................................................................8

A base de Aceite................................................................................................................................8

Lodo de Aceite...............................................................................................................................8

Contaminación de los lodos de perforación..........................................................................................9

Contaminación por Anhidrita o Yeso.................................................................................................9

Contaminación por Cemento...........................................................................................................10

Contaminación por Sal.....................................................................................................................10

Conclusión...........................................................................................................................................11

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Lodos de perforación, Ingeniería petrolera, Segundo semestre

Tabla de ilustraciones.

Ilustración 1. Lodo de perforación.........................................................................................................5Ilustración 2. Sistema de Circulación de un pozo petrolero...................................................................5Ilustración 3. Lodo de perforación con alta densidad............................................................................6Ilustración 4. Lodo de perforación a basa de agua................................................................................7Ilustración 5. Lodo de perforación a base de aceite..............................................................................7Ilustración 6. Ciclo del lodo de perforación en un pozo petrolero.........................................................8Ilustración 7. Anhidrita..........................................................................................................................8Ilustración 8. Barrena de perforación con flujo por el espacio anular...................................................9Ilustración 9. Sal (NaCl)..........................................................................................................................9

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Introducción.

En la Ingeniera Petrolera existen diversas áreas. Todas ellas son de suma importancia para que la industria trabaje correctamente. En este caso nos enfocaremos al área de perforación.

En el área de perforación se encuentra una amplia variedad de aspectos que las compañías deben tomar en cuenta para lograr una buena perforación.

En cuanto a la perforación de pozos petroleros, hay un proceso clave de gran importancia para lograr que el programa de perforación tenga éxito, a este proceso se le llama ‘‘fluido de perforación’’, o como comúnmente lo llamamos, ‘‘lodo de perforación’’.

En el presente trabajo se tomarán en cuenta todos los aspectos importantes respecto a los lodos de perforación. Mencionaremos las principales características de los lodos de perforación, y que es lo que necesita saber un ingeniero petrolero para hacer uso de este fluido de perforación. Así mismo, se mostrarán los tipos de lodos que existen y cómo se comportan al momento de ser expuestos a la perforación.

Al finalizarse dará a conocer una breve conclusión de lo que se aprendió investigando sobre este tema dentro de la Ingeniería Petrolera, y cuán importante es dentro de la industria.

Lodos de perforación, Ingeniería petrolera, Segundo semestre

Lodos de PerforaciónSon una mezcla de arcillas, agua y productos químicos utilizados en las operaciones de perforación para lubricar y enfriar la barrena, para elevar hasta la superficie el material que va cortando la barrena, para evitar el colapso de las paredes del pozo y para mantener bajo control el flujo ascendente del aceite ó del gas. Es circulado en forma continua hacia abajo por la tubería de perforación y hacia arriba hasta la superficie por el espacio entre la tubería de perforación y la pared del pozo.

Funciones del lodo de perforación

Enfriamiento y lubricación de la barrena

Durante la perforación se va produciendo un calor considerable debido a la fricción de la barrena y herramienta con la formación que tiene una temperatura natural llamada gradiente geotérmico, la relación que existe entre la temperatura y la profundidad del pozo; donde dicho gradiente promedio es de 1° centígrado por cada 30 metros de profundidad.

Estabilidad en las paredes del agujeroSe refiere a la propiedad que tiene el lodo para formar un enjarre que se forma en las paredes del agujero que sea liso, delgado, flexible y de baja permeabilidad; lo cual ayuda a minimizar los problemas de derrumbes y atascamiento de la tubería

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Ilustración 1. Lodo de perforación.

Ilustración 2. Sistema de Circulación de un pozo petrolero.

Lodos de perforación, Ingeniería petrolera, Segundo semestre

Soporte del peso de la barrena de perforación.Con el incremento de las profundidades perforadas, el peso que soporta el equipo de perforación se hace cada vez mayor, y con base en el Principio de Arquímedes la tubería recibe un empuje ascendente al estar sumergida en el fluido de perforación.

Propiedades de los lodos de perforación.

El lodo de perforación es uno de los componentes más importante durante la perforación de un pozo, es de suma importancia el control de sus propiedades físicas y químicas, de tal forma que el fluido proporcione un trabajo eficiente durante la etapa de perforación.

Y como ya sabemos el lodo es un fluido preparado con materiales químicos, que se encuentra circulando dentro del agujero por el interior de la tubería, impulsado por bombas y finalmente, devuelto a la superficie por el espacio anular. Por esta razón, el operador de registro debe de conocer las características geológicas de los fluidos de perforación, refiriéndose a los análisis necesarios que hay que efectuar al lodo para conocer las condiciones del mismo. Dichas condiciones son propuestas de antemano en el programa de perforación de cada pozo dependiendo del tipo de roca que se va a perforar y de las posibles presiones del yacimiento que pudiera cortarse con la barrena.

Las principales características geológicas de un lodo de perforación son: densidad, viscosidad, viscosidad plástica, viscosidad aparente, gelatinización, punto cedente, filtrado, enjarre, pH y cloruros.

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Ilustración 3. Lodo de perforación con alta densidad.

Lodos de perforación, Ingeniería petrolera, Segundo semestre

Tipos de Lodos

A base de AguaConsisten en una mezcla de sólidos, líquidos y químicos, con agua siendo la fase continua sus químicos agregados al lodo restringen la actividad de estos, permitiendo que ciertas propiedades se mantengan dentro de límites deseados y 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 DispersosSon muy útiles cuando se perfora a grandes profundidades o en formaciones altamente problemáticas, pues presentan como característica principal la dispersión de arcillas constitutivas, adelgazando el lodo. Están compuestos por Bentonita.

A base de AceiteSon 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.

Evitan la corrosión a la broca y la sarta Evitan problemas de arcillas sensibles Desventaja: alto costo inicial y

mantenimiento

Lodo de Aceite Contienen menos del 5% en agua y contiene mezclas de álcalis o aceites

minerales no tóxicos. Uno de sus principales usos es eliminar el riesgo de contaminación de las

zonas productoras. Tiene gran aplicación en profundidad y altas temperaturas.

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Ilustración 4. Lodo de perforación a basa de agua.

Ilustración 5. Lodo de perforación a base de aceite

Lodos de perforación, Ingeniería petrolera, Segundo semestre

Contaminación de los lodos de perforación.

Un contaminante es cualquier tipo de material que tiene un efecto perjudicial sobre las características físicas o químicas de un fluido de perforación. Lo que en un tipo de fluido de perforación constituye un contaminante, en otro no será necesariamente un contaminante.

Los sólidos reactivos de baja densidad son contaminantes comunes en todos los fluidos de perforación. Estos sólidos se componen de sólidos perforados que se han incorporado dentro del sistema o que resultan del tratamiento excesivo con arcillas comerciales. Desde el punto de vista económico, los sólidos perforados y los problemas relacionados con su control tienen un mayor impacto sobre el costo del lodo que los otros tipos de contaminación.

Sin embargo, existen diversos tipos de contaminación de lodos, los cuales se mencionan a continuación.

Contaminación por Anhidrita o Yeso

Ambas sustancias están compuestas de sulfato de calcio y tienen composiciones químicas casi idénticas. El ion calcio el cual es el principal contaminante de los lodos base agua, se puede derivar del yeso o durante la perforación en anhidrita. La primera indicación de contaminación de anhidrita o yeso sobre un sistema de lodo a base de bentonita es la disminución del pH y el aumento de las propiedades físicas. La severidad de este contaminante depende principalmente de los metros perforados. Cuando se perforan grandes secciones de anhidrita o yeso, la magnitud de la contaminación hace que sea prácticamente imposible mantener las propiedades de flujo y el control de filtrado deseables.

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Ilustración 6. Ciclo del lodo de perforación en un pozo petrolero.

Ilustración 7. Anhidrita.

Lodos de perforación, Ingeniería petrolera, Segundo semestre

Contaminación por Cemento.

La contaminación con cemento ocurre una o más veces cuando se cementa la tubería de revestimiento o al perforar los tapones de cemento. La indicación principal de la contaminación del lodo por cemento es un aumento importante del pH, debido a la disminución de la solubilidad por ser un silicato de cal además del aumento del filtrado. Las únicas circunstancias donde el cemento no es un contaminante son cuando se usa agua clara, salmueras, lodos a base de calcio o lodos base aceite.

Contaminación por Sal.

La contaminación con sal se da por su contenido de iones de magnesio y iones de calcio, ambos perjudiciales para los lodos base agua.

El flujo de agua salada puede ser mucho más perjudicial en las propiedades de lodo que en la perforación de domos salinos porque las sales contenidas están solubilizadas y reaccionan más rápidamente con las arcillas. La base de estas sales está directamente relacionada con su origen en sedimentos marinos depositados en agua salada, que, al ser expulsada de los sedimentos durante el proceso de compactación, su concentración de sales se vuelve considerablemente alta. Como los efectos por contaminación de sal o de flujo de agua salada en un lodo base agua no se pueden precipitar por medios químicos, la concentración sólo se puede reducir por medio de dilución con agua dulce.

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Ilustración 8. Barrena de perforación con flujo por el espacio anular.

Ilustración 9. Sal (NaCl)

Lodos de perforación, Ingeniería petrolera, Segundo semestre

Conclusión.

A lo largo de esta investigación se aprendió que, dentro de la ingeniería petrolera, existen varias áreas importantes para una producción rentable. Y una de ellas es la de la utilización de un buen lodo de perforación o fluido de perforación ya que circula a través de la sarta de perforación hasta la barrena y de regreso a la superficie por el espacio anular, por lo que está presente en toda la estructura del pozo. Cabe mencionar que, hasta la fecha, no se ha podido perforar un pozo sin la utilización de un lodo o fluido de perforación.

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