LODOS DISPERSOS Y NO DISPERSOSCuestionario 1:1. Lodos dispersos:
Cuando se perfora a grandes profundidades 0 en formaciones alta
mente problematicas, pueden ser muy utiles estos lodos que
presentan como caracteristica principal la dispersion de las
arcillas constitutivas (10 que adelgaza el lodo), lograda
usualmente con lignosulfonatos. Estos u otros aditivos similares
reducen las perdidas de filtrado del lodo, a la vez que lo
adelgazan.
2. Los siguientes factores son importantes cuando se considera
el uso de lodo con lignosulfonato. EI caracter adelgazante del
lignosulfonato se degrada termicamente de 230 a 250 of. Se puede
estabilizar temporalmente tal caracter con adiciones de 0.1 a 0.2
Ibm/bbl de cromato 0 bicromato de sodio. EI caracter de reductor de
filtrado del lignosulfonato se degrada a 350 of. Los lodos con
lignosulfonato tratados intensamente pueden parecer estables
termicamente a temperaturas mayores de 350F; sin embargo, gran
parte de esa Ilamada estabilidad es simplemente una indicacion de
que hay tanto lignosulfonato presente en el lodo que debe ocurrir
una degradacion considerable antes de poder ver los efectos. La
viscosidad de los lodos con lignosulfonato se reduce
considerablemente con el aumento de temperatura. Pruebas de
laboratorio y de campo han mostrado que tal reduccion excesiva de
viscosidad Ileva a asentamiento de los densificantes y a una
capacidad muy pobre para transportar recortes . Debido a dicha
reduccion, un programa hidraulico disenado para mantener el flujo
laminar en el anular puede fracasar porque el flujo en el fondo del
pozo lIega a ser turbulento (con este flujo pueden presentarse
problemas de erosion). Los lodos con lignosulfonato no son
efectivos para estabilizar la mayoria de "shales". Observaciones
realizadas en una celda de alta temperatura yalta presi6n indicaban
que estos lodos desestabilizaban "shales" que contienen arcillas de
montmorillonita e incluso "shales" que contienen arcillas
illiticas, cloriticas y caoliniticas . Esto se ha verificado muchas
veces en operaciones de campo. EI filtrado de los lodos con
lignosulfonato puede ser responsable de danos de formacion
(reduccion de la permeabilidad) altamente sign ificativos , en
formaciones potencialmente productoras. La valiosa propiedad del
lignosulfonato en el fluido de perforacion -su capacidad para
deflocular y dispersar arcillas- se convierte en un factor
perjudicial a medida que el filtrado invade zonas potencialmente
productoras que contienen arcillas . La dispersion y desalojamiento
de particulas de arcillas en las zonas permeables permiten que las
arcillas se desplacen y finalmente taponen los poros -tal vez con
un efecto parecido al de una valvula de cheque-. Las
permeabilidades se pueden reducir tan seriamente por esta accion
que intervalos potencial mente productores pueden inicialmente
pasarse por alto 0, despues de probar para mirar el potencial de
productividad, dejarlos abandonados . Los lodos con lignosulfonato
que se han usado para perforar cementa 0 que han sido tratados con
cal apagada pueden sufrir cementacion por alta temperatura, al
combinarse los iones de calcio y los hidroxilos de la cal apagada.
Tal situacion se ha experimentado en varios pozos. Los lodos con
lignosulfonato pueden no ser bien representados por el modelo
reol6gico Bingham (ver la secci6n seis). Por ello, para estimar
mejor sus puntos de cedencia, es aconsejable establecer bien las
curvas de consistencia correspondientes.Compuestos por bentonita,
slidos perforados y bajas concentraciones de agentes dispersantes,
tales como los lignosulfonatos y lignitos; el PH de este lodo est
entre 8.5 y 10.5 para mantener estable el NaOH que es requerido
para activar el agente dispersante usado.Estos lodos pueden ser
similares en aplicabilidad a los lodos con fosfato, pero pueden ser
usados a mayores profundidades gracias a la estabilidad del agente
dispersante.FOSFATOS:Los fosfatos complejos son el tetrafosfato de
sodio (comnmentellamado STP) y el pirofosfato cido de sodio (SAPP).
Actan como reductoresaltamente eficientes de la viscosidad siempre
que las temperaturas del lodopermanezcan por debajo de 180 F (82C).
A temperaturas por encima de 180F,dichos fosfatos se convierten en
ortofosfatos, que ejercen un efecto floculante, demodo que el lodo
se espesa en vez de hacerse ms fluido.Un efecto independiente de la
adicin de estos fosfatos al lodo es el secuestro deiones calcio. La
temperatura no es un factor en la capacidad de los fosfatos
pararemover los iones calcio.3. LODOS NO DISPERSOSUtilizados para
perforar pozos poco profundos o los primeros metros de pozos
profundos (lodos primarios), en la mayora de casos compuesto de
agua dulce, bentonita y cal apagada (hidrxido de calcio), donde
primero se hidrata la bentonita y luego se agrega cal para aumentar
el valor real de punto de cedencia, que le da la capacidad de
transportar recortes, a bajas ratas de corte (shear rate). Las
cantidades requeridas de bentonita y cal dependen del punto de
cedencia deseado (en muchos pozos se puede usar entre 15 y 25
lbm/bbl de la primera y entre 0.1 y 1 lbm/bbl de la segunda). El
objetivo de este sistema es reducir la cantidad total de slidos
arcillosos, resultando en una rata de penetracin alta. No son muy
estables a altas temperaturas, aproximadamente 400F.Para el control
de prdidas de filtrado en estos lodos se recomienda agregar a la
mezcla, un polmero no inico tal como el almidn o el XC que respeten
el punto de cedencia logrado por la cal. Su concentracin comn vara
entre 0.5 y 0.75 lbm/bbl. No toleran contaminaciones salinas de
10,000 ppm y superiores o contaminaciones de calcio que excedan las
100 ppm. No es recomendado el uso de CMC que acta como adelgazante
a ratas de corte bajas. Pero a altas velocidades de corte (comn en
la tubera de perforacin y en las boquillas de la broca) aumenta la
viscosidad efectiva del lodo, elevando la resistencia friccional
requirindose mayores presiones de bombeo. No contienen
adelgazantes.- LODOS DE CALCIOAltamente tratados con compuestos de
calcio, catin divalente que inhibe el hinchamiento de las arcillas
de las formaciones perforadas, muy utilizados para controlar shales
fcilmente desmoronables. Tambin aplicados en la perforacin de
secciones de anhidrita de considerable espesor y en estratos con
flujos de agua salada. Estos lodos difieren de los otros base agua,
en que las arcillas base sodio de cualquier bentonita comercial o
la bentonita que aporta la formacin es convertida a arcillas base
calcio mediante la adicin de cal o yeso, tolerando altas
concentraciones de slidos arcillosos con bajas viscosidades a
comparacin de los otros fluidos base agua fresca.Estos sistemas son
referidos como lodos base cal o base yeso dependiendo cual de estos
qumicos es usado para convertir el sistema a base calcio.
Normalmente se obtienen por la adicin de cal apagada, de tal forma
que la arcilla sdica (bentonita), se convierta en arcilla clcica,
mantenindose usualmente concentraciones en exceso de cal: de 1 a 2
lbm/bbl (en lodos bajos en cal) o de 5 a15 lbm/bbl (en lodos altos
en cal) y en los sistemas de yeso un exceso de 2 a 4 lbm/bbl, para
no aceptar los que puedan aportar las formaciones, inalterndolas,
previniendo formar cavernas.LODOS DISPERSOSMuy tiles cuando se
perfora a grandes profundidades o en formaciones altamente
problemticas, pues presentan como caracterstica principal la
dispersin de arcillas constitutivas, adelgazando el lodo.
Compuestos por bentonita, slidos perforados y bajas concentraciones
de agentes dispersantes, tales como los lignosulfonatos y lignitos;
el PH de este lodo est entre 8.5 y 10.5 para mantener estable el
NaOH que es requerido para activar el agente dispersante
usado.Estos lodos pueden ser similares en aplicabilidad a los lodos
con fosfato, pero pueden ser usados a mayores profundidades gracias
a la estabilidad del agente dispersante, los lignitos son ms
estables que los lignosulfonatos a temperaturas elevadas y son ms
efectivos como agente de control de prdida de circulacin, aunque
los lignosulfonatos son mejores agentes dispersantes, el carcter
reductor de filtrado para el lignosulfonato se degrada a 350F. Esta
combinacin de aditivos ha sido una de las mayores razones para
perforar a altas presiones y por lo tanto a altas temperaturas
mediante observaciones realizadas en una celda de alta temperatura
y presin; no obstante indican que estos lodos desestabilizan shales
que contienen arcillas de montmorillonita e incluso en arcillas
illticas, clorticas y caolinticas; esto tambin se ha verificado en
numerosas operaciones de campo. La valiosa propiedad del
lignosulfonato, para deflocular y dispersar arcillas, se convierte
en responsable de daos en la formacin (reduccin en la
permeabilidad) altamente significativos a medida que invade zonas
potencialmente productoras que contengan arcillas, estas
permeabilidades pueden reducirse de tal manera, que intervalos
potencialmente productores pueden inicialmente pasarse por alto o
incluso despus de probar para mirar el potencial de productividad,
dejarlos abandonados.
CUESTIONARIO 2
1. La inestabilidad de un lodo aumenta a medida que el
porcentaje de slidos (en volumen) se eleva. El tratamiento qumico
puede incrementar la capacidad de un lodo para tolerar slidos, pero
slo hasta cierto punto. Muchos problemas de lodos son causados por
el fracaso en controlar los slidos en forma adecuada.Los slidos que
se hidratan o que tienen numerosas cargas elctricas de superficie
expuestas, se denominan slidos activos en los lodos de base
agua.Otros slidos, como por ejemplo la barita, son comparativamente
inertes. La mayora de los slidos (con la excepcin de algunos
aditivos especializados de lodos de base petrleo) son inertes en
lodos de base petrleo. Un lodo cuyo nivel total de slidos no es
excesivo puede, sin embargo, contener un exceso de slidos
activos.El tamao de las partculas slidas en el lodo tiene tambin
importancia. Laspartculas de menos de 2 micrones se clasifican como
coloides (un micrn es unmillonsimo de metro; hay aproximadamente
25400 micrones en una pulgada).Su pequeo tamao hace que sean muy
sensibles a sus cargas elctricas desuperficie, y por lo tanto, las
partculas coloidales tienden a parecer como losslidos ms activos.
Las partculas cuyo tamao es superior a 74 micrones sonclasificadas
como arena API. La abrasividad de esas partculas da por resultadoel
desgaste de las bombas, de las brocas y de las herramientas. El
trmino limose emplea habitualmente para describir las partculas que
miden ms de 2micrones pero menos de 74.La velocidad de penetracin
decrece a medida que aumenta el nmero departculas slidas en un
lodo. El efecto de los slidos sobre la estabilidad del lodoya se ha
mencionado. Por consiguiente, un slido es deseable solamente en
elcaso de que su contribucin positiva a las propiedades del lodo
sea tan grandecomo para justificar su presencia. Esto significa que
el slido debe ser extraordinariamente eficiente en la contribucin
que hace al proceso. La barita yla bentonita, si se usan en forma
apropiada, satisfacen ese criterio. Los slidos deperforacin
generalmente no lo satisfacen. Por consiguiente, los slidos
deperforacin son indeseables y deben ser eliminados del lodo.
La concentracin de slidos en un lodo puede controlarse por el
empleo apropiado de los diferentes mtodos de control de slidos.
Estos son: disolucin, Desplazamiento, piscina de asentamiento y
separacin mecnica. Disolucin: La dilucin como mtodo de control no
remueve solidos si no que disminuye su concentracin por el aumento
de la fase liquida. El agua dispersa los slidos facilitando remocin
a travs de los equipos mecnicos. Desplazamiento: Es la remocin o
descarte de grandes cantidades de lodo por lodo nuevo con optimas
propiedades geolgicas. Piscina de asentamiento: Es la separacin de
partculas slidas por efecto de gravedad, debido a la diferencia en
la gravedad especfica de los slidos y el lquido. Separacin mecnica:
La separacin mecnica bsicamente es la separacin selectiva de los
slidos perforados del lodo por diferencia de tamao y masa. La
remocin mecnica es sin lugar a dudas, el medio ms eficiente y
econmico para solucionar un problema de solidosLa remocin mecnica
es sin lugar a dudas, el medio ms eficiente y econmico para
solucionar un problema de solidos. Esta se puede realizar mediante
diferentes equipos como lo son: Zarandas: Las zarandas es el nico
aparato removedor de solidos que hace una separacin basado en el
tamao fsico de las partculas. Hidrociclones: Son recipientes de
formas cnicas en los cuales la energa de presin es transformada en
fuerza centrfuga. Existen dos tipos: Desarenadores y
desarcilladores. Mud-cleaner: Es una adaptacin de los tres equipos
(zaranda, desarenador, desarcillador). Se usa cuando hay poca
disponibilidad de espacio. Centrfuga: Se da el proceso de separacin
de los slidos de la fase lquida que no han sido removidos por las
zarandas o los hidrociclones.
2. BARITALa barita, un mineral de sulfato de bario (BaSO4) que
se encuentra en lanaturaleza como tal, es el agente densificante
que se emplea ms comnmentepara lodos. Su peso especfico de 4,2 a
4,3 lo hace mucho ms denso que lamayora de los slidos de
perforacin. (Los slidos de perforacin tienengeneralmente un peso
especfico cercano a 2,6). Tiene adems la ventaja de ser inerte y no
abrasivo. La densidad de los lodos puede ser aumentada hasta 20
ppgo ms con barita.El mineral de barita se tritura y se muele para
su uso en lodos. El tamao departcula es importante. Las partculas
grandes requieren un lodo espeso paraquedar en suspensin y, adems,
sern removidas en la zaranda vibratoria. Por otra parte, las
partculas muy finas son tambin indeseables porque determinan
laformacin de una gran superficie total de slidos, la que queda
expuesta a la faselquida, lo que a su vez puede causar viscosidad y
resistencia de gel excesivas. Las especificaciones del API para la
barita requieren un peso especfico no inferior a 4,20. Los metales
alcalino-trreos solubles no deben exceder de 250 ppm en laprueba de
dureza total. Al menos 5% debe quedar retenida en un cedazo demalla
325 y no ms del 3% debe quedar retenida en el cedazo de malla 200
en elensayo de granulometra hmeda.
AGENTES DENSIFICANTESEl agente densificante de lodos de mayor
importancia es la barita. Una alternativapara la barita (u otro
material densificante slido insoluble) es en algunos casos elempleo
de sales solubles. La saturacin con cloruro de sodio (sal
comn)aumenta la densidad del agua a 10.0 ppg; si la saturacin es
con cloruro de calciola densidad lograda ser de 11,8 ppg. Pueden
alcanzarse densidades de 16,0ppg con cloruro de zinc o con bromuro
de calcio, pero esos materiales son muycaros para su utilizacin en
lodos. La ventaja de las sales solubles como agentesdensificantes
es que los aumentos de densidad se logran sin aumentar el contenido
de slidos del lodo. Sin embargo, debe tenerse en cuenta el efecto
delas adiciones de sales sobre otras propiedades. A veces la
densidad deseada seconsigue mediante una combinacin de sales y
otros agentes densificantes.
GALENAEn casos raros se necesitan densidades superiores a las
que se pueden obtener con barita. La galena, que es un sulfuro de
plomo nativo, tiene un peso especficode 6,5 a 6,7. Su empleo reduce
el volumen total de slidos requeridos en lodosdensos y permite la
obtencin de lodos con densidades hasta 35 ppg. Lamagnetita, un xido
de hierro con un peso especfico de 5,1 es otro slido de
altadensidad que se utiliza a veces cuando se necesitan
densidadesexcepcionalmente altas en el lodo.
CARBONATO DE CALCIOLas partculas slidas en un lodo pueden
reducir la permeabilidad de las zonasproductivas por alojarse
dentro de ellas. Esto afecta adversamente la eventualproduccin del
pozo. El carbonato de calcio (CaCO3) es un slido inactivocuando
estn en un lodo, pero se disuelve en cidos. Las partculas de
carbonatode calcio alojadas en los poros de las zonas productivas
pueden ser removidaspor medio de tratamiento con cido, para lograr
una mejor produccin. Otracaracterstica deseable del carbonato de
calcio es que el revoque formado por lse remueve bastante fcilmente
de la superficie de las formaciones productivas en el momento de
iniciarse el flujo desde las formaciones.La aplicacin principal del
carbonato de calcio en los lodos es como agentedensificante; sin
embargo, su eficacia es limitada debido a su baja densidad. Elpeso
especfico del carbonato de calcio es 2,7. El carbonato de hierro,
con unpeso especfico de 3,8, es ms pesado que el carbonato de
calcio y tienepropiedades similares; sin embargo se emplea
raramente por su elevado costo.3. Lodos dispersos: Muy tiles cuando
se perfora a grandes profundidades o en formaciones altamente
problemticas, pues presentan como caracterstica principal la
dispersin de arcillas constitutivas, adelgazando el lodo.Lodos no
dispersos: Utilizados para perforar pozos poco profundos o los
primeros metros de pozos profundos (lodos primarios), el objetivo
de este sistema es reducir la cantidad total de slidos arcillosos,
resultando en una rata de penetracin alta.Lodos base aceite: Estos
lodos han sido empleados con xito para muchas tareas de perforacin
con: pozos profundos con condiciones extremas de presin y
temperatura; problemas de pega de tubera y de estabilidad de pozo;
necesidad de atravesar zonas que contienen sales, yeso o anhidrita;
presencia de sulfuro de hidrgeno hallazgo de formaciones
potencialmente productoras; gran necesidad de minimizar la friccin
y los torques (en pozos altamente desviados.
4. Tienen una gran importancia debido a su aplicabilidad. Los
lodos de aceite Uno de sus principales usos es eliminar el riesgo
de contaminacin de las zonas productoras. Los contaminantes como la
sal o la anhidrita no pueden afectarlos y tiene gran aplicacin en
profundidad y altas temperaturas, tambin son especiales para las
operaciones de corazonamiento.5. Medicin estabilidad:
http://www.firp.ula.ve/archivos/tesis/0r_DR_Marfisi_S.pdf
