apuntes de lodos - dhv - tema 5

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Semestre I, MMXIII Dyguel Alejandro Hoentsch V. FLUIDOS DE PERFORACIÓN Ing. DENIS H. EGUEZ VERICOCHEA - 1 - U.A.G.R.M. INGENIERÍA PETROLERA CLASIFICACION Y APLICACIÓN DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION Todos los lodos de perforación son diseñados en base a los siguientes datos a.- Formaciones a atravesar, b.- litología de las formaciones c.- presiones y temperaturas a encontrar en las profundidades del pozo. d.- geometría del pozo e.- capacidad del equipo de perforación. f.- economía. Demás en la economía de un lodo a parte de los factores de la ubicación del pozo a perforar, de diámetro y profundidad, geología y litología del pozo, inciden también la disponibilidad de la fase fluida, y del rendimiento de los productos a usar. Dependiendo de estos factores mencionados, se debe escoger entre los distintos fluidos que se encuentran disponibles en la industria petrolera; cuyo diseño siempre está dirigido al cumplimiento de las funciones de los lodos. Todos los fluidos de perforación se pueden clasificar de las siguientes maneras 1. DESDE EL PUNTO DE VISTA DE SU FASE CONTINUA. Es decir, la fase que contendrá todos los aditivos que se le agregan al fluido A.- FLUIDO BASE AGUA B.- FLUIDO BASE ACEITE C.- FLUIDOS NEUMATICOS O BASE AIRE Entre los fluidos base agua están los siguientes Lodo base agua dulce.- aquellos que tienen una dureza total no mayor de 120 mg/lt de iones calcio y magnesio y una salinidad no mayor a 5000 mg/lt como ClNa Lodo base agua salada que puede contener en solución sales como ser ClNa, ClK, Cl2Ca, bromuros etc, como también mezclas de ellas. Entre los lodos base aceites están: Lodo base aceite puro, que pueden ser, aceites minerales o vegetal; entre el aceite mineral más utilizados están los derivados del petróleo como ser diesel y petróleo propiamente; productos de impactos negativos en el medio ambiente. En la actualidad se tiende a usar en los lodos una base continua aceite de origen vegetal Lodo de emulsión inversa, son aquellos que tienen como fase continua el aceite; estando el agua dispersa y emulsionada en él Los lodos neumáticos son aquellos cuya fase continua es el aire, pueden ser de aire puro, lodos aireados, espumas. Nuestro estudio se centrará en los lodos base agua y los base aceite.

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    FLUIDOS DE PERFORACIN Ing. DENIS H. EGUEZ VERICOCHEA

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    U.A.G.R.M.

    INGENIERA PETROLERA

    CLASIFICACION Y APLICACIN DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION

    Todos los lodos de perforacin son diseados en base a los siguientes datos a.- Formaciones a atravesar, b.- litologa de las formaciones c.- presiones y temperaturas a encontrar en las profundidades del pozo. d.- geometra del pozo e.- capacidad del equipo de perforacin. f.- economa. Dems en la economa de un lodo a parte de los factores de la ubicacin del pozo a perforar, de dimetro y profundidad, geologa y litologa del pozo, inciden tambin la disponibilidad de la fase fluida, y del rendimiento de los productos a usar. Dependiendo de estos factores mencionados, se debe escoger entre los distintos fluidos que se encuentran disponibles en la industria petrolera; cuyo diseo siempre est dirigido al cumplimiento de las funciones de los lodos. Todos los fluidos de perforacin se pueden clasificar de las siguientes maneras

    1. DESDE EL PUNTO DE VISTA DE SU FASE CONTINUA. Es decir, la fase que contendr todos los aditivos que se le agregan al fluido A.- FLUIDO BASE AGUA B.- FLUIDO BASE ACEITE C.- FLUIDOS NEUMATICOS O BASE AIRE

    Entre los fluidos base agua estn los siguientes Lodo base agua dulce.- aquellos que tienen una dureza total no mayor de 120 mg/lt de iones calcio y magnesio y una salinidad no mayor a 5000 mg/lt como ClNa Lodo base agua salada que puede contener en solucin sales como ser ClNa, ClK, Cl2Ca, bromuros etc, como tambin mezclas de ellas.

    Entre los lodos base aceites estn:

    Lodo base aceite puro, que pueden ser, aceites minerales o vegetal; entre el aceite mineral ms utilizados estn los derivados del petrleo como ser diesel y petrleo propiamente; productos de impactos negativos en el medio ambiente. En la actualidad se tiende a usar en los lodos una base continua aceite de origen vegetal Lodo de emulsin inversa, son aquellos que tienen como fase continua el aceite; estando el agua dispersa y emulsionada en l Los lodos neumticos son aquellos cuya fase continua es el aire, pueden ser de aire puro, lodos aireados, espumas.

    Nuestro estudio se centrar en los lodos base agua y los base aceite.

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    2.- DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA INHIBICION Donde la inhibicin est relacionada con la hidratacin de las arcillas de formacin; se los clasifica:

    Lodos no inhibidos Lodos inhibidos .3. - DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA DISPERSION Lodo disperso Lodo no disperso La dispersin se refiere a como se encuentran los slidos en el seno del lodo base agua. Existen otras clasificaciones menos importantes como ser desde el punto de vista de la densidad, (lodos livianos y lodos pesados) como as tambin lodos de bajo contenido slidos, otras como veremos ms adelante. De esta manera un determinado lodo se lo puede clasificar de la siguiente forma: LODO BASE AGUA INHBIDO NO DISPERSO, o bien LODO BASE AGUA INHIBIDO NO DISPERSO Y BAJO CONTENIDO SLIDOS Todo lodo base agua que contenga algn Ion en apreciable cantidad en solucin puede ser clasificado como lodo que dan una inhibicin qumica a los lodos. Los lodos base aceite son lodos con inhibicin mecnica, ya que ellos no hidratan las arcillas de formacin En la industria petrolera se acostumbra a denominar a los lodos segn sea el nombre comercial del producto que causa una funcin importante en el. As tambin es costumbre nombrar a los lodos simples como lodos bentoniticos o bien la de lodos polmeros. En el desarrollo del tema veremos algunas denominaciones especiales utilizadas. De acuerdo a la definicin de un lodo, ste, es fabricado con la mezcla de una fase continua y una serie de aditivos slidos y/o lquidos que pueden estar disueltos o dispersos en el medio continuo Estos aditivos bsicos pueden ser: Aditivos para dar viscosidad al fluido (Bentonita para lodos base agua, bentona para lodo base aceites); en el caso de la Bentonita en agua, la mezcla se forma por la dispersin de la bentonita en el agua dando a la mezcla ciertas caractersticas coloidales; podemos decir que con este nico producto ya hemos fabricado un lodo, que en cierto modo es correcto como veremos mas adelante. Otros aditivos pueden ser los siguientes: Aditivo para controlar el filtrado Aditivos que controlan el PH y la alcalinidad del lodo Aditivo para aumentar la densidad. De esta forma, ya podemos contar con una mezcla que es la base de un lodo que cumple con las funciones bsicas, es decir se tiene viscosidad, control de filtrado, control de la estabilidad del pozo a travs de su interaccin qumica, controlamos las presiones del pozo y por ultimo, controlar o no daar ni las zonas productoras ni el medio ambiente.

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    Cualquier otra situacin que se pueda presentarse en el pozo es solucionada con el agregado de algn aditivo en especial como por ejemplo; todas las formaciones varan en su textura, abrasividad etc, que obliga muchas veces a utilizar algunos aditivos especiales para minimizar sus efectos negativos del desplazamiento y rotacin de la herramienta durante las operaciones de perforacin. Es decir que un lodo se lo puede fabricar de la siguiente manera (lodo base agua) a)- Fase continua, en este caso es el agua en sus distintas concentraciones de sal b)- un viscosificante, el ms importante es la bentonita, en algunos casos aumentada en su rendimiento. Hasta aqu podemos decir que ya tenemos un lodo, ya que tenemos un fluido no newtoniano, tiene viscosidad y geles, un control de filtrado muy pobre; pero adoleces de algunas funciones que un buen lodo debe cumplir (estos lodos as formado son muy usados para iniciar la perforacin de un pozo). A medida que contina la profundizacin del pozo van apareciendo una serie de problemas, como por ejemplo, arcillas muy hidratables, formaciones muy abrasivas, formaciones de altas presiones y temperaturas, inestabilidad de algunas formaciones por alguna incompatibilidad con el lodo, que obligan agregar otros productos qumicos al lodo para adecuarlo a las distintas situaciones que se presentan; el lodo a medida que va perforando sufre una serie de cambios en sus propiedades por interaccin de las formaciones con el lodo, modificando sus propiedades logrando sacar al lodo de un rango de trabajo en cuanto a sus propiedades. De esta manera se puede agregar al lodo productos qumicos como ser: Reductor de filtrado. Controlador de alcalinidades Dispersantes. Encapsuladotes. Viscosificantes especificos. Densificantes. Otros. Con la finalidad de encuadrarnos en un programa de lodos. En toda perforacin de un pozo petrolero generalmente se tiene la conformacin geomtrica de un hueco telescpico que va desde la superficie es decir metro cero, hasta miles de metros bajo la superficie terrestre; con dimetros iniciales grandes (desde 26 o mas) para terminar en fondo del pozo con dimetros muy pequeos (de hasta 4"). Para perforar estos huecos, es necesario fabricar lodos de distintas naturalezas que se adecuen a los tramos o formaciones atravesadas. En este sentido iremos desarrollando los distintos tipos de fluidos que se pueden usar en la perforacin de un pozo hipottico.

    Las formaciones a atravesar en Bolivia en forma general sobre todo en el departamento de Santa Cruz, en forma general son

    El cuaternario que es lo que esta a flor de tierra. El terciario con sus formaciones CHACO SUPERIOR, CHACO INFERIOR y YECUA El CHACO INFERIOR se caracteriza por sus intercalaciones de paquetes arenosos de

    distintos espesores, arenas gruesas de alta permeabilidad muy deleznables, con paquetes arcillosos muy reactivo; la formacin YECUA con paquetes gruesos, en el orden del 70- 90 % de arcilla muy reactiva.

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    El CARBONICO de caractersticas arenoso compuesto por areniscas ms compactadas y de permeabilidad variable.

    El DEVONICO con formaciones tales como Los Monos de caractersticas lutiicas que dependiendo de cmo se encuentren variara la facilidad de su penetracin; la formacin Huamampampa generalmente bastante arenoso, otras En anexo se tiene un detalle mejor en cuanto a las caractersticas de las formaciones.

    Anteriormente dijimos que la configuracin de un pozo terminado tiene forma telescpica, de mayor a menor dimetro; as, para iniciar la perforacin de un pozo (Dependiendo la profundidad y arreglo final de produccin) se usan dimetros de trepano grande, esto implica manejar grande volmenes de recorte a transportar hacia la superficie; la ventaja de este primer tramo es que su perforacin es relativamente rpida, y se trata de formaciones que no tienen ningn inters productivo; luego, se continua perforando el siguiente tramo con trpanos de dimetros mas pequeos, atravesando formaciones cada vez mas problemticas por sus caractersticas propias de las rocas encontradas y que necesitan un ajuste de las propiedades del lodo que se tiene o bien el concurso de un nuevo lodo. Sintetizando podemos decir: Que desde el momento que se agrega bentonita (lodos base agua); al agua, la transformamos de un fluido newtoniano, en un fluido no newtoniano y a medida que mas bentonita se agrega al agua, esta mezcla adquiere propiedades caracterstica haciendo que se encuadre dentro de la definicin de lodos. Este fluido as formado, que ya tiene viscosidad aparente, puede ser utilizado para perforar los primeros tramos: Pero a medida que se profundiza el pozo se pueden encontrar niveles arcillosos muy hidratables, por lo que es necesario agregar al lodo, un material que controle la cantidad de fluido que migrara horizontes alejados del pozo; esta hidratacin causar problemas de hinchamientos de las arcillas. As podemos continuar la perforacin de los distintos tramos; y conforme avanzamos en profundidad, van surgiendo problemas en el lodo y pozo que hacen necesario hacer ajuste en las propiedades, ya sea con el agregado de otros productos o mayor cantidad de un dado producto, cambiando el tipo de producto o en su defecto cambiar de lodo. Los recortes de formacin que genera el trpano, pueden incorporarse al lodo a cada momento, haciendo variar sus propiedades con respecto a un rango de trabajo Durante el viaje de los recortes en el espacio anular pueden disminuir de tamao por choque que se producen entre ellos o con la herramienta de perforacin, disminuyendo a tal grado de no poder ser eliminados con los mtodos tradicionales de eliminacin, su incorporacin al lodo har aumentar su concentracin causando una serie de problemas en las propiedades del fluido; se incrementar por un lado la densidad, como as tambin la viscosidad a niveles crticos lo que hace necesario agregar al lodo material dispersante que controlar su incremento; es decir pasar de un fluido no disperso a otro fluido disperso; tambin aumentar el espesor de la pelcula causando arrastre y resistencias. La fermentacin de los fluidos es un problema muy comn en los pozos siendo ms crtico en pozos calientes, esto hace necesario que se trabaje con lodos que tengan en su composicin global materiales que controlen esa fermentacin. La abrasibidad de los slidos del lodo es controlada con materiales lubricantes disminuyendo de esta manera los efectos de torque y arrastre en las maniobras.

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    Existen otros problemas que se presentan en el trabajo de perforacin y que estn ntimamente relacionados con el lodo, problemas que analizaremos en su debido momento. Estos problemas presentados pueden ser ms o menos crticos, y harn que los lodos varen sustancialmente en sus propiedades, obligando a hacer los ajustes necesarios para encuadrar al lodo segn un programa. Veremos un anlisis en forma general del porque de la variacin de las propiedades y algunas posibles soluciones que se le puede dar: Incidencia de la incorporacin de los slidos y fluidos de formacin en las propiedades del lodo La densidad de trabajo del lodo puede aumentar o bajar:

    - La bajada de densidad puede deberse a la entrando de un fluido de formacin ms liviano que el lodo; la solucin se lleva acabo con el agregado de densinficante para aumentar la densidad.

    - Un incremento de la densidad se debe a la incorporacin de los slidos de formacin al lodo, La solucin puede venir desde los siguientes puntos de vista: a) si es un lodo con inhibicin qumica de la hidratacin de las arcillas, este no tiene

    la concentracin adecuada del inhibidor, el recorte (la arcilla quedara sin convertir , reaccionando con el lodo e incorporndose en su seno) la solucin es incrementar la concertacin del producto inhibidor, manteniendo la estabilidad del recorte

    b) si es un lodo con inhibicin mecnica de la hidratacin de las arcillas, el material encapsulador protector de las arcillas para que no se hidraten, esta en defecto; como en el caso anterior se tendra los mismos efectos. Solucionamos el problema, aumentando la concentracin del encapsulador

    c) El equipo de control de slidos no esta trabajando en forma apropiada. Hacer ajuste en el equipo de control de slidos para que trabaje en forma ptima

    d) Una dilucin con agua soluciona el problema, pero es una solucin muy cara porque se tendra que agregar tambin polmeros para que su concentracin no disminuya

    La viscosidad de trabajo del lodo puede aumentar o bajar: - La bajada de la viscosidad se puede dar por una entrada de fluido gas o agua, o por

    disminucin de los viscosificantes que se estn eliminando con los recortes de formacin por el equipo de control de slidos. La solucin puede venir con un tratamiento con baches de bentonita prehidratada y estabilizada con la finalidad de aumentar el contenido coloidal del fluido, o por el agregado de un polmero viscosificador especfico.

    Un aumento de la viscosidad se puede deber a: - no tener una buena concertacin del polmero encapsulador y/o de material

    convertidor de arcilla. La solucin puede venir con el aumento de la concentracin del encapsulador o del convertidor

    - y por un incremento de la concertacin de los slidos de formacin en el lodo; la solucin viene por la optimizacin del equipo de control de slidos y por el uso de un dispersante; como as tambin con una adecuada dilucin con agua o con lodo de baja de viscosidad

    El PH del lodo tiende a bajar, la incorporacin de fluidos cidos o de agua como as tambin de slidos que se pueden disolver en el agua del lodo pueden causar una disminucin del PH;

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    la solucin viene a travs de una densificacin del lodo para controlar la entrada del fluido invasor, como tambin del agregado de un alcalinizante. La temperatura puede afectar a la estabilidad de los polmeros causando el quemado y disgregacin del polmero con generacin de iones Hidrogniones que son sinnimos de acidez, como consecuencia se tiene una cada del PH. El filtrado API y HTHP tiende a subir por efecto de la temperatura la cual disminuye la viscosidad del filtrado el cual puede fluir con mayor facilidad a travs de los poros de la formacin. La solucin seria dada por el agregado de un producto que trabaje adecuadamente con la temperatura. La concentracin del reductor de filtrado esta constantemente disminuyendo debido a material que se esta yendo a la fosa de residuos junto con los recortes, como consecuencia, aumenta el filtrado, se soluciona el problema, agregando mas material para mantener la concentracin constante. Mas adelante y cuando analicemos cada tipo de lodo veremos las soluciones a dar para cada tipo especfico. Dijimos anteriormente que en el diseo de los lodos se debe tener en cuenta factores como ser formacionales, geomtricas, de equipo, de calidad de productos y econmicos que definen las propiedades que deben tener los fluidos mas adecuados. Es de hacer notar que una formulacin de un determinado lodo tendr un rango de propiedades que depender mucho de la calidad de los productos, de la concentracin de sus componentes de la presin y temperatura que si algunos de estos parmetros se varan, cambiaran ligeramente o sustancialmente sus propiedades. En este sentido, las formulaciones y propiedades de los lodos que se dan en este capitulo ya sean extrada de algunos de los manuales de las distintas compaa que prestan servicios de lodos en Bolivia, como formulaciones aportadas por el autor en funcin de la experiencia de correr los lodos en pozos de perforacin; esta recopilacin de datos pueden servir como una gua aproximada de los lodos propuestos. De todas maneras en anexos se dan curvas de que expresan el rango de trabajo del MBT, la viscosidad plstica y del punto cedente frente a la densidad del lodo, como as tambin del % de slidos totales frente a la densidad. Estas curvas son el resultado de la acumulacin de datos de todo el trabajo realizado con los fluidos de perforacin que se ha perforado en todo el mundo; esas curvas nos dan el rango de trabajo aceptable para perforar pozos con mnimos problemas.

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    LODOS MS USADO PARA INNICIAR LA PERFORACION DE UN POZO Los lodos mas usado para perforar los tramos iniciales son bastante simples y cuya base de su diseo, esta en la funcin de tener bastante capacidad de acarreo de los recortes de formacin, es decir lodos que tengan alta viscosidad, ya que son lodos que tienen que acarrear grandes cantidades de recortes a la superficie. Para este fin, se tienen los siguientes tipos de lodos. a. -bentonita floculada b. -bentonita activada c. -bentonita extendida d.- mezcla de lodo de agua dulce floculado con agua de mar Analicemos cada uno de ellos. El lodo bentonita floculado. hace uso de la propiedad que tienen las arcillas de Intercambio de base, es decir, el desplazamiento del ion Sodio de la base de la arcilla por el ion Calcio que tiene valencia +2, este proceso involucra un fenmeno de floculacin que se caracteriza por su alta viscosidad antes de la conversin total de la arcilla sdica a arcilla clcica Una composicin tpica y sus propiedades aproximadas de estos lodos son:

    La bentonita cumple la funcin principal de dar viscosidad al agua y como funcin secundaria, controlar el filtrado; la cal, es un floculante de bentonita y controla el PH. Mantenimiento: Si la viscosidad baja, agregar lodo bentonitico prehidratado de alta concentracin de bentonita (35- 40 lb./bbl). Si la viscosidad aumenta, ser necesario hacer dilucin con agua al sistema El agregado de cal y soda custica mantiene tanto la viscosidad como el PH El lodo Bentonita activado adquiere alta viscosidad debido al poder que tiene la soda custica que es la dispersar a la arcilla en medio acuosa, este proceso hace que se entrampe mayor cantidad de agua entre las placas de arcillas aumentando de esta manera la viscosidad. La composicin tpica y sus propiedades de este tipo de lodo son. COMPOSICION CONC lb/bbl PROPIEDADES Agua 1 bbl densidad mnima Bentonita 18- 22 VM > 60seg Soda acstica 0.75- 1 PH 10.5 - 11

    COMPOSICION CONC lb/bbl PROPIEDADES agua 1 bbl Bentonita 20-25 VM> a 60 seg/qt gal Cal 0.5-0.75 Ph = 11.5 - 12

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    Mantenimiento: El agregado de soda custica puede mantener el Ph entre 10.5 y 11 como tambin aumentara la viscosidad; si la viscosidad del lodo es alta se aconseja la dilucin. El lodo Bentonita Extendido, la propiedad de viscosidad que da la bentonita al agua es aumentada por el uso de algunos polmeros tipo acrilo nitrilos que tienen la propiedad de formar soluciones viscosas con el agua, en otras palabras, estos productos extienden la viscosidad de las soluciones coloidales de bentonita.

    Mantenimiento: La viscosidad de estos lodos se la puede mantener con el agregado del entendedor de bentonita que puede ser lquido o slido; viene en envase de dos libras. Si la viscosidad disminuye por la entrada de agua, agregar lodo prehidratado y entendedor de bentonita. LODO DE AGUA DULCE MEZCLADO CON AGUA DE MAR. Son muy usados en operaciones de costa afuera, es decir cuando se perfora en el mar; por la disponibilidad del agua de mar. En estos lodos, el lodo de agua dulce es mezclado con agua de mar para su flocuulacin, es decir para que adquiera grandes valores de viscosidad. COMPOSICION CONC LB/BBL PROPIEDADES Lodo de agua dulce: BENTONITA: 20 22 VM > 60 seg/qt gal SODA CAUSTICA 0.5 0.75 PH 10.5 - 11 Por lo general la mezcla del lodo base agua a agua del mar se la hace en la relacin volumtrica 1:1 Como se puede observar en cada uno de ellos, estos, tienen altos valores de viscosidad de embudo lo que garantiza la buena limpieza. Son lodos bastante sencillos de fcil mantenimiento y costos barato

    En estos tramos cortos y penetracin rpida, tambin es costumbre usar el agua como fluido de perforacin, si bien este fluido tiene viscosidades muy bajas, la capacidad de

    COMPOSICION CONC lb/bbl PROPIEDADES Agua 1 bbl Bentonita 16-18 VM > 60 seg/qt gal Extendedor de bentonita 0.02-0.05 PH 8.5 9.5

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    acarreo es obtenida a travs del caudal de bombeo; el uso de este fluido tiene sus limitaciones como veremos ms adelante. Estos tramos iniciales por lo general son pocos profundos y van a profundidad desde 20 hasta 400 m, o mas y de dimetros grandes, que luego de perforados son recubiertos con una caera la cual es cementada Posteriormente se tiene que continuar la perforacin de un nuevo tramo con trpano de dimetro inferior al anterior y que siempre refirindonos a la actividad de perforacin en Bolivia. , el nuevo tramo a perforar tiene que atravesar formaciones que si bien no son productoras, son bastante arcillosos y muy reactivo qumica como son las formaciones Chaco y Yecua Entre los distintos lodos a usar para esta fase se tienen los diseados en base a una inhibicin mecnica de hidratacin de las arcillas activas y que pueden ser disperso o no disperso despendiendo si contienen o no un dispersante en su composicin; por lo general son lodos bentoniticos como el anterior mencionado bentonita extendido, o el activado con un aditivo de control de filtrado. El nombre de estos nuevos lodos, en forma general es; lodos base agua con control de filtrado o bien, LODOS BASE AGUA INHIBIDOS MECNICAMENTE Y NO DISPERSOS; por lo general son de bajo contenido de slidos lo que favorece a una mejor velocidad de perforacin. Una forma particular de llamarlo, en el caso del extendido, seria Bentonita extendido no disperso y con control de filtrado. Son utilizados para perforar formaciones someras que tienen aportes de arcillas plsticas y arenas deleznables. La base de diseo de estos lodos, es: Lodo base agua dulce Lodos de bajo contenido de slidos livianos. Son lodos que por lo general tienen el punto cedente mayor que el valor de la viscosidad plstica Son lodos que no contiene ningn dispersante en su composicin. Sus ventajas de estos lodos son: Por ser de bajo contenido de slidos livianos, imparten una mejor velocidad de penetracin, tienen buena capacidad de limpieza de agujero, producen un revoque efectivo en las paredes del pozo, minimiza la perdida por permeabilidad. Su composicin para un lodo base agua dulce (1 bbl), en forma aproximada es La Bentonita, de 14-18 la/bbl Externdedor de bentonita 0.02- 0.05 lb./bbl Soda custica 0.25-0.35 lb./bbl Productos reductores de filtrado entre los cuales citamos Almidn pregelatinizado 3-8 lb/bbl. Dextrina 2-4 lb/bbl CMC 0.5- 3 lb/bbl CPA 0.5 3 lb/bbl SPA 0.3-0.75 lb/bbl Baritina segn densidad

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    Dependiendo del reductor de filtrado utilizado se los denomina como bentonita almidn, bentonita dextrina, bentonita CMC, etc. En anexos se puede ver la composicin de un lodo para el reductor de filtrado dextrina, cuya composicin y propiedades no difiere mucho de un lodo con almidn, o CMC. Todos estos lodos pueden ser preparados con agua salada* en su distinta concentracin de sal, solo que la concentracin de los reductores de filtrado debe aumentar en un 30 a 50%; y adems ya es necesario el uso de un dispersante El almidn, el cual tiene un mejor rendimiento en los lodos salados, es necesario que tenga un proceso de pregelatinizacin para que sea soluble en agua. Debido a que este producto tiene tendencia a fermentar con el incremento de la temperatura, su uso trae aparejado agregar al lodo algn aditivo que preserve la fermentacin, estos aditivos se los conoce con el nombre de preservativos de fermentacin como ser el aldacide en concentracin promedio de 0.15 a 0.3 lb/bbl. . Las dextrinas son productos derivados de los almidones que han sufrido algn tratamiento con lcalis fuertes ms temperaturas, son productos tambin fermentables pero aceptan

    mayores temperaturas de trabajo (200-250 F)

    La CMC (CARBOXI-METIL-CELULOSA) es un polmero basados en celulosa que puede ser fabricado en distintos grados, refirindose al tamao de la cadena del polmero. Se utilizan tanto en agua salada como en agua dulce. El SPA (POLIACRILATO DE SODIO) es un polmero que dependiendo de su peso molecular (10.000 300.000) es un copolmero compuesto por el 70% de acrilatos y 30% de acrilamidas; estos polmeros, si son de alto peso molecular son utilizado como reductores de filtrado, los de bajo peso molecular se los utilizan como defloculantes. Ambos productos son muy sensibles al calcio y las aguas saladas. En esta formulacin en vez de la bentonita puede ir la atapulguita, de 10 a 20 lpb Muchos sistemas se pueden formular como lodos salados sin dispersante y caer dentro de los lodos no dispersos; as tenemos los lodos salados a saturacin de ClNa con atapulguita de 10 a25 lpb con CPA y gomas xanticas. Otro sistema seria el de agua fresca o agua de mar o soluciones de ClNa o ClK con XC polmero entre 0.25 a 0.5 lpb con atapulguita o bentonita prehidratada, generalmente el controlador del PH es la potasa custica. Con el agregado del producto XC polmero, un poderoso viscosificante, en concentraciones de 0.25 a 0.5 lb. /bbl se pueden alcanzar valores del punto cedente que superen a la viscosidad plstica. Los productos reductores de filtrado, imparten al lodo una inhibicin de la hidratacin en forma mecnica, por encapsulamiento de los recortes; pero en realidad la inhibicin que se tiene por este proceso no es muy buena. Esta es una de las razones de que los recortes puedan hidratarse disgregarse e incorporarse al lodo dando problemas de viscosidades alta, lo que hace necesario muchas veces, en estos casos, disear estos lodos con el complemento de un dispersante como ser un lignosulfonato en concentracin de 1 a 3 lb/bbl con la finalidad de dispersar, es decir disminuir los valores de viscosidad. Mas adelante haremos un anlisis de

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    estos lodos. (El agregado de un dispersante a estos lodos no dispersos, les cambia la base de su diseo como veremos a continuacin). LODOS DISPERSOS CON INHIBICIN MECNICA DEL FILTRADO. Es unos de los lodos ms verstiles, y mas utilizado en la perforacin de pozos, debido a su facilidad de control de la viscosidad con un dispersante, son alta resistencia a los contaminantes, y acepta en su seno mayor cantidad de slidos y puede trabajar a altas temperaturas. La base de su diseo es: Lodos base agua (dulce o salada). Aceptan mayor concertacin de slidos livianos en su composicin. Son lodos en que la viscosidad plstica es mucho mayor que el punto cedente. Tiene en su composicin un dispersante (lignosulfonatos). Son prcticamente los mismos lodos no dispersos a los cuales se les ha agregado algn material dispersante con la finalidad de disminuir las altas viscosidades causadas por la incorporacin de slidos de formacin. Son lodos de agua dulce o agua salada. Los dispersantes pueden ser: Quebracho, producto derivado de la madera, se usa en concentracin de 5 a 8 lb/bbl; en la actualidad este producto se lo usa muy poco. Lignosulfonatos que pueden ser de Hierro, cromo, de calcio o los modificados; se usan en concentracin que van de 1 a 8 lb/bbl. Son productos ms estables a temperaturas aun mayores a 350 F Otros productos muy utilizados en la dispersin en lodos que perforan pozos de altas temperaturas son los lignitos custicos; se usan en concentraciones de 1 a 3+, lb/bbl. Muchas veces, en el diseo de estos lodos ya sean dispersos o no dispersos, se les agrega tambin algn floculador selectivo de las arcillas de formacin con la finalidad de flocularlas es decir agruparlas en Flculos (pequeos agrupamientos) para que puedan ser eliminadas por las zarandas. Su composicin aproximada es: Agua fresca 1bbl Bentonita 15 20 lb/bbl Soda custica a ph 9.5 a 10 Lignosulfonato 3 a 8 lb//bbl Reductores de filtrado (almidn dextrina CMC, CPA, otros) Baritina segn densidad, Cal para control del pf, Entre sus propiedades aproximadas de los lodos no dispersos y lodos dispersos, en lodos de baja densidades, (Las cantidades a usar y las propiedades que se obtienen, dependern de la calidad de los productos se tienen)

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    LODO NO DISPERSO LODO DISPERSO Densidad 1.03 - 1.08 gr/cc 1.03 1.08 GR/CC

    V Plstica 4 --- 12 cps 8 - 12 CPS. P cedente 4 - 14 lb/100pie2 4 - 8 LB/100 PIE2 Ph 8.5 -- 9.5 9.5 - 10.5 Filtrado API 6 ---10 cc/30min 5 - 7 CC/30 MIN. Los lodos dispersos, o los que tienen dispersantes, por lo general tiene mayor viscosidad plstica que los lodos no dispersos y la VP > PC causada por la dispersin de los slidos. Los lodos dispersos tambin tienen un menor filtrado debido a que los dispersantes en altas concentraciones, ayudan a controlar la hidratacin de las arcillas. Como todo lodo, la temperatura incide sobre su estabilidad a temperaturas superior a 375F, es necesario utilizar en este caso productos que tengan mayor aceptacin a la temperatura; se pueden usar algunas resinas de 1 a 3 lpb o asfaltos de 2 a 12 lpb, lignitos en concentraciones altas y ayudados con lignosulfonatos ayuda a corregir el filtrado: otros materiales Todos estos lodos base agua ya sean agua dulce o agua salada pueden llevar en su composicin una cierta cantidad de aceite (diesel) con la finalidad de darle mayor lubricidad que adems puede ayudar al control del filtrado; el aspecto negativo es que con el agregado del diesel aumenta la viscosidad plstica, ya que al estar el diesel en el lodo en forma de partculas diminutas formando una emulsin homognea, estas se comportan como si fuesen un slido inerte. El mantenimiento de estos lodos ya sea no dispersos, o dispersos, se lo puede realizar de acuerdo a lo que se dijo anteriormente, en la incidencia de los slidos y fluidos de formacin en el lodo LODOS INHIBIDOS PHPA Otro tipo de lodo muy utilizado es el lodo a base de poliacrilamida, siendo el ms conocido como PHPA (poliacrilamida parcialmente hidrolizada) Este producto es un polmero aninico de alto peso molecular (3000000 15000000) cuya relacin poliacrilamida a poliacrillato de 70/30 le da al producto una gran actividad de encapsuladora de las arcillas para minimizar la hidratacin provee inhibicin a las arcillas por medio de la fijacin de su grupo aninico de la molcula en las posiciones catinicas de los recortes generados. La base de su diseo, son lodos base agua con control de filtrado mecnico para inhibir la hidratacin de las arcillas, y que tiene su elasticidad en cuanto a la dispersin, por lo general se los conoce como lodos de bajo contenido slidos. Una composicin por barril de agua (promedio) es la siguiente: Bentonita 16-18 lb/bbl Poliacrilamida liquida 0.5. 2.5 lb/bbl Potasa custica (0.15-0.35 lb/bbl) para proveer el PH control de alcalinidad e inhibicin Reductor de filtrado tipo SPA de alto PM, o CPA de alta o baja viscosidad segn las necesidades

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    Dispersante orgnico para control de viscosidad; es un poliacrilato de sodio de bajo peso molecular, es un desfloculante del sistema en concentracin de 0.1 a 0.5 lb/bbl. Las propiedades obtenidas son similares al lodo bentonitico extendido con control de filtrado. Si el sistema se lo va a emplear en un pozo con temperaturas altas, se puede agregar algn lignito (1 a 4 lb./bbl) y alguna resina o asfalto (1 a 4 lb/bbl) para el control de reologa y filtrado HPHT (APAT) (alta presione alta temperaturas) respectivamente . Cuando se debe trabajar con agua de mar se debe utilizar una mezcla de 50% agua fresca para prehidratacin de la bentonita y 50% de agua de mar; en este caso el lodo por lo general necesita algo ms de dispersin. Algunas recetas se dan anexos.

    Propiedades guas de un lodo PHPA. Densidad VP PC FILT %sol Lpg cps lb/100pie3 cc % 9 - 11 15 20 20 25 6 10 8 13 12 - 14 18 30 22 - 30 6 ---10 13 24 15 17 25 50 15 20 5 - 8 25 - 35 Para lodo de baja densidades se tiene un PC >VP luego conforme crece la densidad la VP crecer hasta tener VP >PC. Mantenimiento del sistema: En estos lodos, el incremento de la densidad como de la viscosidad se puede deber a la falta del material encapsulador (PHPA) haciendo que la arcilla de formacin se hidrate, se hinche y se disgregue. Como tambin un equipo de control de slidos no adecuado

    Para preparar lodo nuevo se tiene que analizar el agua para ver el nivel del calcio, si es mayor a 160 ppm, tratar con Soda Ash o bicarbonato (La Soda Ash incrementar el PH en cambio el bicarbonato, n). En caso de tener viscosidades bajas se puede agregar bentonita prehidratada y estabilizada, pero siempre teniendo en cuenta que el MBT no pase de 25 lb. /bbl. Un valor alto de viscosidad puede ser indicativo de que la concentracin de la poliacrilamida es baja; esta situacin dara lugar a que los slidos de formacin puedan reaccionar con el lodo y causarnos problemas. Este sistema se caracteriza por trabajar en un estado de semi-floculacin, de relativa alta viscosidad. El uso de poliacrilato de sodio, de bajo peso molecular en concentraciones bajas disminuye las viscosidades sobre todo en los lodos pesados Un sobretratamiento qumico con poliacrilato de sodio de bajo peso molecular puede crear una reversin del sistema, es decir un incremento en la viscosidad, lo ms aconsejable es hacer dilucin con agua o lodo nuevo de baja viscosidad. Es muy importante evitar el uso de lignosulfonatos en este sistema. Para controlar el PH se debe usar el KOH que adems ayuda a la inhibicin por el aporte de ion potasio. El sistema trabaja adecuadamente con un valor de Pf entre 0.1 a 0.25 y un PH de 8 a 9.5 El filtrado se lo controla con el agregado SPA de alto peso molecular, este producto tiene sus limitaciones en cuanto a altos contenidos de slidos y el calcio soluble. Otro producto controlador del filtrado es la PAC- R (Celulosa polianionica regular) si es que es necesario tambin incrementar la viscosidad; en caso contrario agregar PAC - L (Celulosa polianionica de baja viscosidad)

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    Por lo general, los lodos para baja densidad, son no dispersos con un valor de punto cedente mayor que el de la viscosidad plstica. La contaminacin con carbonato puede ser tratada con yeso o cal. Hay que tener mucho cuidado con no sobre tratar el lodo con ion calcio ya que se puede invertir el problema y tener una floculacin con calcio. En caso de tener contaminacin con sulfato, es necesario agregar KOH y cal. LODOS CON INHIBICION QUIMICA

    Son lodos que contienen algn electrolito que influye en la actividad qumica de la arcilla Entre ellos tenemos los siguientes.

    Lodo base calcio Lodo salado (ppm de cloruros mayor a 5000) donde el inhibidor es un ion monovalente o bivalente. Entre los lodos base calcio se tiene los siguientes Lodo de cal

    Lodo de yeso

    Entre los lodos salados se tiene. Lodo salado de ClNa hasta densidad mxima de 1,20 gr/cc Lodo salado de ClK hasta densidad mxima 1.16 gr/cc Lodo salado de Cl2Ca hasta densidad mxima 1.40 gr/cc Lodo de agua de mar Generalmente la base del diseo de estos lodos ya sean de base calcio o salados, son lodos base agua, dispersos con inhibicin qumica y mecnica y dispersos que para su preparacin se tiene en cuenta un proceso de floculacin, necesario para llevar a cabo su conversin como veremos ms adelante . Cualquiera que sea el lodo inhibido qumicamente a usar es necesario tener muy en cuenta los siguientes aspectos 1. - La bentonita no se hidrata en un medio calcico o un medio salado. 2. - Los lodos calcicos tienen limitaciones en cuanto a temperatura. 3. - es necesario el uso de un dispersante. 4. - el rendimiento de los polmeros en general es inferior con respecto a su rendimiento en agua dulce. 5, - Son ms exigentes en cuanto a su control. De no contarse con una arcilla comercial que trabaje en forma adecuada con ellos, se debe recurrir al uso de la bentonita. A fin de poder agregar Bentonita a un lodo inhibido es necesario hacer un tratamiento a la bentonita que se conoce con el nombre de

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    HIDRATACION Y ESTABILIZACION La prehidratacin se consigue de la siguiente manera: Agregar 30 a 40 lb/bbl de bentonita al agua ms soda custica 0.3 lb/bbl, para dispersar, mas carbonato de sodio para bajar el in calcio alrededor de 40 ppm, se debe tener gran agitacin del lodo durante todo el proceso. La estabilizacin se consigue de las siguientes maneras: A la solucin anterior se le agrega 2--3 lb/bbl de un dispersante con la finalidad de poder agregar mas bentonita a la solucin sin tener viscosidades altas. De esta manera se obtiene mayor rendimiento de la bentonita y la estabilizacin de la reologa de la mezcla obtenida. As en estas condiciones la bentonita puede ser agregada a un lodo de calcio o a un lodo salado dando ptimos resultados. Cuando se pasa de un lodo de bentonita sdica a un lodo de calcio o a un lodo salado existe un fenmeno muy importante, que consiste en el proceso de conversin del lodo. Veremos este proceso aplicado a la conversin en un lodo de calcio:

    Como sabemos en un lodo de bentonita, las lminas de la arcilla contienen iones de sodio en la base de intercambio de ella; este ion sodio el cual tiene valencia +1, mantiene dbilmente unidas esas lminas del microcristal (la esmctica que es el mineral arcilloso que en mayor proporcin compone la arcilla). El ion Calcio el cual tiene valencia +2 al entrar en la solucin comienza a desplazar de su posicin al ion sodio empezando un proceso de cambio de cation entre el sodio y el calcio, al entrar el ion calcio, que tiene mayor fuerza de atraccin entre las plaquetas de arcillas, estas empiezan a agruparse en forma desordenada encerrando es esa estructura floculada, gran cantidad de agua; es a este proceso que se lo conoce con el nombre de floculacin del sistema; durante este proceso existe un descontrol de las propiedades del lodo, aumentando tanto la viscosidad como el filtrado en forma considerable.

    Al agregar el ion calcio al lodo base sodio, la viscosidad del medio aumenta inicialmente en forma lenta hasta que a pequeas adicciones del in este incremento es ms rpido, para llegar con mas agregado a un valor de mxima viscosidad cuyo valor es conocido como PUNTO DE QUIEBRE o punto de conversin a partir del cual a mayor agregado del material de conversin, la viscosidad empieza a disminuir y llegar a estabilizarse en valores bajos de viscosidad. (Ver fig N 1) En esta grafica se puede observar la variacin de la viscosidad con el agregado de cal. (el anlisis es similar si el material usado para la conversin es el Yeso) En el caso del ClNa, (que se disocia en aniones cloruros Cl.- y cationes sodios Na+) en el proceso de conversin, al agregar la sal, se aumenta las cargas negativas de las partculas de arcillas como las positivas. Las fuerzas de atraccin entre partculas, aumenta dando lugar a la floculacin con entrampamiento de grandes volmenes de agua y aumento del filtrado; despus de este proceso de conversin, el Ion sodio, por efecto masa comprime el potencial Z de las partcula expeliendo agua de la estructura floculadas con la consecuente disminucin de la viscosidad del sistema. Los factores que afectan al proceso de conversin son:

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    MBT del lodo inicial. A mayor contenido de arcilla ms severa es la conversin. Contenido total de slidos a mayor contenido de slidos totales mas critica es la conversin del lodo, tanto los slidos como el contenido de arcilla influyen en las viscosidades altas. PH del lodo, a PH bajos es mas severa la conversin. Contenido de dispersante que tenga el lodo inicial. A mayor contenido de dispersantes, menos crtica es la conversin. Tipo de arcilla a convertir. Cuesta mas convertir una arcilla muy activa que una pobre en actividad qumica. El tipo de electrolito convertidor, influye en el proceso reconversin.

    La mayor altura y amplitud de esta curva nos da una idea de lo drstico que puede resultar la conversin y depender de los factores mencionados. .LODO BASE CAL Es aquel que esta compuesto por el producto cal ya sea como OCa, (cal viva), o bien como Ca (OH)2 (Cal apagada). Este lodo es muy utilizado para perforar formaciones que contienen arcillas muy hidratables tipo GUMBO como tambin tramos de lutitas, se usan tambin para perforar formaciones evaportas, anhidrticas y tapones de cemento. La base de su diseo: lodos base agua dispersos, con inhibicin qumica y mecnica de la hidratacin de las arcillas. Estos lodos se los puede preparar de alto o bajo contenido de cal segn sea la temperatura del pozo. Se los clasifica desde el punto de vista del valor del Pf y del exceso de cal:

    Lodo de alto cal Lodo de bajo cal Pf 5---10 0.8---2 Exceso de cal Lb/bbl 515 1 ---2.5 Por lo general son lodos dispersos de alto PH, que tienen una mayor aceptacin de slidos en su seno, pueden ser livianos o pesados, estos lodos tienen sus limitaciones por las altas temperaturas pudiendo llegar inclusive a la solidificacin del lodo a temperaturas altas.

    Procedimiento para la conversin Hay que tener muy en cuenta los siguientes aspectos: 1. - A menor contenido de slidos totales, menos drstica la conversin 2. - Se debe tener un valor de MBT entre 12 a 16 lb/bbl Lo dicho anteriormente se puede lograr de dos formas, una es con el uso del ECS o bien, diluyendo el lodo entre un 20 a 30% con agua. 3. - Se debe agregar al lodo a convertir soda custica 1 a 2 lb/bbl, y material dispersante (lignosulfonato) 2 a 3 lb/bbl teniendo siempre una buena agitacin en el lodo para hacer ms homognea la mezcla. 4. -Al agregar cal empieza el proceso de conversin, aumentando la viscosidad cada vez ms a medida que se aumenta la cantidad de cal, esta dificultad puede disminuirse si se agrega a la par el dispersante pudiendo llegarse al punto de quiebre con menores valores de la

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    viscosidad para luego con ms agregado de cal el lodo vuelve a fluir inclusive con menor viscosidad del lodo sin convertir. 5. - Una vez convertido el lodo se procede al agregado de los reductores de filtrado y/o viscosificante. Generalmente se tiene que ajustar la viscosidad luego de convertido el lodo; esto se puede hacer a travs del agregado de lodo de alta concentracin de bentonita prehidratada y estabilizada. Se dice que un lodo esta totalmente convertido a un lodo de cal cual su geles de 10 y de 10 son cero. (gel10/gel10 = 0/0). COMPOSICIOON TIPICA Y PROPIEDADES PROMEDIO DE UN LODO CAL Base 1 bbl de agua COMPOSICION LB/BBL PROPIEDADES BENTONITA 18-22 VISC PLASTICA 15 -25 cps SODA CAUSTICA 1-2 PTO CEDENTE 8 -12 lb/100pie2 DISPERSANTE 2-4 FILTRADO API 6 -10 cc/30min CAL 4-8 Pf 1 - 2.5 cc RED FILTRADO (CMC) 1-2 PH 11-12 LIGNITO 1-3 Pm 4 -8 cc RESINAS 1-3 EXCESO CAL 1 -2.5 lb/bbl CALCIO EN FILTRADO 160 -240 ppm

    Se puede observar de la tabla de propiedades que tanto el PH, Pf, el calcio en el filtrado y el exceso de cal son caracterstica propia del lodo de cal (en anexos se dan distintas variaciones de la propiedades)

    MANTENIMIENTO DEL LODO DE CAL: Se debe aplicar lo que se dijo en la incidencia de los slidos y fluidos de formacin en las propiedades del lodo.. El lodo de cal como todo lodo al perforar formaciones sufre un proceso de desajuste de sus propiedades por la incorporacin de los recortes de formacin y fluidos encontrados, que si no se los regula llegan a contaminar en forma severa al lodo As, una contaminacin del lodo con CO2 precipitar al ion calcio como carbonato de calcio, disminuyendo de esta manera el Pm, y el Pf; es decir hay que agregar ms soda custica y cal al sistema. La entrada de agua salada es un contaminante cuando el ion cloruro esta por encima de 50000 ppm Si esto ocurre, el PH tiende a disminuir, se hace ms difcil el control de la reologa. La solucin viene a travs del agregado de soda custica y dispersante. La perforacin de tramos que contienen anhidritas, no es problema, la nica precaucin sera disminuir el agregado de cal, mientras se atraviesa el tramo. La misma situacin se presenta cuando se perfora tapones de cemento.

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    La contaminacin con slidos de formacin es un problema general de todos los lodos, al incorporarse los slidos arcillosos al lodo sufren el proceso de conversin debido al in calcio soluble, esto hace que la cal insoluble en el lodo genere nuevamente iones calcio para mantener el calcio soluble constante en el lodo; este proceso continua a medida que se incorporan los slidos y que si no se repone la cal al sistema llegar un momento en que el Pm empieza a disminuir, haciendo caer el calcio soluble, cae el valor de PH, retrogradando el proceso de conversin; se incrementa la viscosidad y geles. La temperatura tambin contamina a los lodos, pero eso s, en el caso de lodo base calcio se debe tener muy en cuenta el efecto de solidificacin de estos lodos con temperaturas altas. Este fenmeno ocurre ya que la cal en presencia de arcilla y temperatura puede producir cemento; y como es bien conocido, el cemento al mezclarse con agua, fragua. En pozo profundo de altas temperaturas, perforado con lodo densificado de cal se debe disear un lodo de bajo cal, de esta manera se minimiza el efecto de solidificacin. El agregado de lignito y lignosulfonatos le da al sistema estabilidad de su reologa con la temperatura ya que tiende a bajar cualquier incremento de la viscosidad. El sistema para baja temperatura y en pozos somero, el filtrado API es mantenido con el agregado de Dextrina, PAC o almidn; en cambio, para lodos que trabajaran con altas temperaturas, se tiene que agregar resina y/o asfaltos.

    LODO BASE YESO Son lodos que tienen en su composicin al Yeso como producto que aporta calcio. Es muy utilizado para perforar formaciones de arcillas muy activas, para perforar formaciones evaportas y que contienen anhidrita

    Para la base de diseo de estos lodos, son las mismas del lodo de cal y las consideraciones hechas para la conversin a un lodo base cal, son las mismas para obtener un lodo base yeso teniendo en cuenta que para la conversin se debe tratar al lodo con 0.5 a 1 lb/bbl de soda custica y 1 a 2 lb/bbl de dispersante para proseguir con la conversin con el agregado de yeso y los dems materiales. Se debe tener en cuenta que un lodo yeso es llevado a bajo PH entre 8.5 a 9.5. COMPOSICION Y PROPIEDADES PROMEDIO DE UM LODO YESO, Base 1 bbl de agua (lodo liviano) DENSIDAD gr/cc 103.-108 BENTONITA 18-22 lb/bbl VISC PLASTICA cps 14-20 SODA CAUSTICA 0.15-0.35 lb/bbl PTO CEDENTE lb/100pie2 12-18 DISPERSANTE 0.3---0.5 lb/bbl PH 8.5-9.5 YESO 2 - 4 lb/bbl FILTRADO API 610 C M C 1 -- 2 lb/bbl Pf 0.15 0.35 Baritina segn densidad CALCIO EN EL FILT 600-1200. ppm Son lodos de bajo PH, mnima dispersin, y alto contenido de calcio en el filtrado. MANTENIENTO DEL LODO YESO: Al perforar pozos con este tipo de lodo puede ocurrir lo siguiente: La densidad sube: puede se por:

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    Incorporacin de slidos de perforacin; la solucin se la puede dar por: a) optimizar el uso del equipo de control de slidos (ECS). b) Haciendo una dilucin con agua o con lodo liviano.

    Si se hace dilucin con agua, se tendra tambin que agregar el yeso para mantener el nivel del in Calcio. (el calcio proveniente del yeso es el convertidor de las arcillas de formacin que son sdicas a arcillas clcicas). La densidad baja: puede ser, por entrada de algn fluido de formacin. En este caso la solucin vendra por el agregado de un densificante en uso. La viscosidad Sube: la causa por incorporacin de arcilla sdica masiva que no ha sido convertida por deficiencia del in calcio en el lodo. La solucin se la puede dar por el agregado de yeso junto con un dispersante en uso y por una dilucin con lodo liviano o agua. La viscosidad baja. Se la puede solucionar con el agregado de bentonita prehidratada y estabilizada, o bien con el agregado de algn viscosificante especfico (tipo XC polmero). El filtrado sube: por lo general en todos los lodos que estan en perforacin el filtrado tiende a subir, la solucin esta dada por el agregado de una buena concentracin del reductor de filtrado en uso o por algn otro que acepte mas temperatura; si es que fuese el caso. El PH baja, se soluciona con el agregado de un lcalis tipo soda custica o potasa o en su defecto la cal. La contaminacin con CO2 causa una disminucin del PH, del Pf y del calcio soluble; para disminuir sus efectos negativos, se debe agregar Hidrxido de potasio y yeso o cal al sistema. Cuando se atraviesa formaciones de anhidritas, si bien no es un problema, se debe disminuir el agregado de yeso al sistema. Los slidos de formacin como en todo lodo base agua, son los mayores contaminantes, muchas veces para contrarrestarlos, es necesario hacer dilucin y dispersin de l; adems de un adecuado control de slidos. . La diferencia de un lodo base Yeso a un lodo Base cal esta en: 1.- un lodo de yeso tiene menor valor del Ph. y del Pf 2.- el lodo base cal tiene valores altos de Pm. 3.- el lodo base yeso tiene mayor calcio soluble 4.- el lodo de yeso tiene valores altos de ion sulfato.

    LODOS SALADOS

    La base de su diseo, como dijimos anteriormente, son lodos base agua salada,

    inhibidos qumica y mecnicamente y por lo general disperso. Son muy utilizado para

    perforar formaciones jvenes de arcillas muy activas, formaciones evaportas y domos

    salinos: y que pueden ser preparados como lodos salados insaturados, simplemente con

    una concentracin de ion cloruros desde 10000 ppm; y aquellos saturados, es decir que

    la sal ya no se disuelve al agregarla al lodo, permaneciendo como slido a una

    determinada temperatura. Entre estos lodos se tienen el lodo a base cloruro de sodio (ClNa), el cual satura al agua a una concentracin de 189.143 ppm del ion cloro a 20C (densidad 1.199 gr./cc); lodo a base cloruro de calcio (Cl2Ca) que satura a una concentracin de ion cloro de 357.888 ppm (densidad 1.40 gr./cc); y los lodos de cloruro de potasio (ClK) que satura al agua con una

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    concentracin de iones cloro de 132.643 ppm (densidad 1.16 gr./cc). En anexos se tiene las tablas de estas sales. Es muy importante tener en cuenta que la hidratacin de la bentonita es cada vez menor a medida que la concentracin del ion cloro aumenta desde 10000 hasta 50000 ppm, por lo tanto, el beneficio de dar viscosidad y control de filtrado de la bentonita es cada vez menor. De la misma forma se puede decir, del rendimiento de los distintos polmeros existente en los fluidos de perforacin; disminuye a medida que aumenta la concentracin de la sal en el lodo. Por otra parte, las sales utilizadas en los lodos de perforacin pueden contener cantidades variables de iones calcio y magnesio como es el case del agua de mar, lo que hace an ms drstica el control de estos lodos. Un lodos salados, pueden ser preparados ya sea con el agregado de sal al agua dulce, agua salada o agua de mar an a saturacin. El agua de mar tiene una densidad promedio de 1.025-1.05 gr./cc y sus componentes principales son:

    Componente mg/lt Sodio 10400 Potasio 375 Magnesio 1270 Calcio 410

    Cloruros 18970 Sulfatos 2720 CO2 90 LODO SALADO DE CLORURO DE SODIO Haremos un anlisis de preparacin y mantenimiento de estos lodos Para la preparacin de este lodo se puede proceder de dos maneras:

    a) si se tiene que convertir un lodo existente b) si se debe iniciar las actividades con un lodo salado

    Para el caso a), se procede: 1.- a efectuar el anlisis del lodo a convertir. Si contenido de slidos alto y/o MBT alto, hacer una dilucin hasta bajar el MBT alrededor de 12 - 14 lb/bbl. 2.- luego agregar soda custica 1 a 2+ y dispersante 2 a 3+ lb/bbl con la finalidad de hacer menos drstica la conversin y tener un PH entre 10.5 y 11. 3.- se agrega la sal en cantidades segn la salinidad que se quiera obtener y que si los valores de viscosidad son altos, se debe agregar ms soda custica y dispersante para regular la reologa. De esta manera el punto de quiebre o de conversin se hace menos drstico y mas fcil. 4.- una vez. Convertido el lodo a lodo salado, se corrige la viscosidad con lodo bentonita prehidratado y estabilizado o con algn viscosificante especfico (XC polmero). 5.- luego se puede agregar la baritina si es necesario, y el reductor de filtrado segn programa. Para el caso b) Si se quiere preparar un lodo salado, se procede de la siguiente manera:

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    (Se debe temer en los cajones de reserva, un lodo bentonita prehidratado y estabilizado de 30 a 40 lb/bbl.) 1.- En cajones activos del sistema preparar lodo bentonitico de16 a 18 lb/bbl. 2.- en cajones separado se puede preparar la solucin de agua salada segn concentracin de sal deseada.. 3.- mezclar el lodo del paso 1 con la solucin de sal, paso 2. Inicialmente se presentara una floculacin pero con la agitacin y mas agregado de solucin de sal, se logra la conversin a lodo salado; si los valores de viscosidad son muy altos, agregar al sistema soda custica y dispersante para minimizar reologa, (siempre en lo posible agregar solucin de sal al lodo de bentonita); en este caso el ion que flocula a la arcilla es el sodio que proviene de la sal por efecto de accin de masa. 4.- Hacer ajuste de la reologa con lodo bentonita prehidratado y estabilizado o bien con XC polmero. 5.- Agregar baritina si es necesario mayor densidad y hacer ajuste del filtrado con productos segn programa. Si se esta perforando en el mar, el agua salada se reemplaza por el agua de mar que luego con sal slida se hace ajuste de la salinidad deseada. Como dijimos anteriormente muchas veces es necesario el agregado de un precipitante del ion calcio y magnesio que acompaan siempre a las sales Carbonato de sodio precipita al calcio y soda custica precipita al Magnesio como hidrxido de magnesio, y adems regula el valor del Pf. A un valor de 0.5 a 0.7 cc. El proceso de conversin ocurre cuando la sal al entrar en contacto con la bentonita empieza a flocular debido a un desbalance de cargas en la superficie de las arcillas producido por el aumento de las cargas negativas aportadas por ion cloro, a cargas iguales, las partculas se repelen dejando mucho espacio entre ellas; las partculas cargadas negativamente atraen molculas de agua en su carga positiva o Ion H+ es decir atrapan mayor cantidad de agua las que a su vez atraen a mas partculas negativas, as las partculas se pueden agrupar en forma desordenada dando la caractersticas propia de una floculacin; y que luego con la agitacin y el tiempo, por efecto del ion sodio esta configuracin se contrae, haciendo menor la separacin de las plaquetas eliminando el agua entrampada y disminuyendo la viscosidad; es decir se ha llevado a cabo una conversin de un lodo bentonita a lodo salado. Existe una amplia informacin sobre soluciones acuosas saladas y de lodos salados, desde los lodos insaturados hasta los lodos saturados que son muy usados para perforar formaciones masivas de sal con la finalidad de minimizar el ensanchamiento de los agujeros. La base de estos lodos es el agua salada, la sal inhibe la hidratacin de las arcillas; son lodos dispersos e inhibidos mecnicamente y qumicamente. Un producto muy especfico, usados para los lodos salados es la ATAPULGUITA; que es una arcilla que da viscosidad a los lodos salados pero no controla el filtrado. Veamos una receta de un lodo salado no saturado (1 bbl de agua)

    ADITIVOS CONC lb/bbl PROPIEDADES

    Cloruro de sodio hasta 110

    Bentonita 1830 densidad gr/cc 1.03 1.20

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    C M C 1---3 Visc Plstica 1525 cps

    Hidrxido de sodio 0.5 --- 3 punto cedente 10-15 lb/100pie2

    PHPA 0.75 3 cloruros ppm 0 - 325000

    Estearato de aluminio 0.3 0.5 PH 10.5 - 11

    Aldacide (Preservativo) 0.150.3 filtrado API 610 cc

    Lignosulfonato de cromo 2 -. 6 +

    Estos lodos son bastante corrosivos y tienen tendencia a formar espuma. Las soluciones salinas entrampan aire donde el oxigeno es quien causa la corrosin, por lo que en la receta se debe tener en cuenta algn producto que secuestre al oxigeno como los sulfitos de sodio, producto slido o bisulfito de amonio producto lquido. El estearato de aluminio elimina la espuma El mayor contaminante que tiene este lodo es el agua dulce formacin. La contaminacin con slidos de formacin, ser analizada ms adelante.

    Este lodo es ms resistente a los contaminantes comunes como son, CO2 SH2, anhidrita, cemento y a la temperatura. En caso de contaminacin con temperatura y si el reductor de filtrado utilizado es el almidn o dextrina, stos empiezan a degradadarse a temperatura de 180 F; se aconseja cambiar a reductores de filtrado que acepten altas temperatura como ser resina de 1 a3 lb/bbl, asfalto de 2 a 8 lb/bbl y lignitos que a mas de 6 lb//bbl. (En anexos se dan recetas de estos lodos). En el caso de lodo base agua de mar, se prepara de la siguiente forma. El lodo bentonita prehidratado de 30 a 40 lb/bbl es agregado al agua de mar en cantidad segn la viscosidad requerida, para luego hacer ajuste del filtrado, PH, alcalinidad y dems propiedades requeridas. Por lo general esta formulacin (ver anexos), es utilizada par iniciar perforacin en costa afuera. Son lodos con alta capacidad de acarreo. Para los lodos saturados con sal el agua se satura con *110 lb./bbl de ClNa. Tiene formulaciones anteriores o similares, con un viscosificante de agua salada como ser una atapulguita que a 15 lb/bbl ya puede dar una viscosidad aparente de 15 cps, equivaliendo a 140 bbl/ton de arcilla seca; otro material puede ser la goma guar producto que no aguanta un PH encima de 9.5. Tambin el producto fibra de asbesto puede ser usado para dar viscosidad a los lodos salados. Un mtodo de bastante uso, es la de prehidratar y estabilizar la bentonita para aumentar la viscosidad a los lodos salados; el resto de los productos son similares solo que en este caso ya no es necesario el preservativo de fermentacin, adems que la corrosin por oxigeno se minimiza. Una combinacin de lignosulfonato con lignito en relacion 1:1 da mejores resultados en reducir la viscosidad a altas temperaturas El cloruro de potasio (ClK), es una sal muy usada para dar inhibicin de hidratacin de las arcillas de formacin; con esta sal se pueden preparar soluciones saladas hasta una densidad de 1.16 gr. /cc. Tiene similares beneficios que las soluciones de cloruro de sodio, como as tambin sus limitaciones en cuanto a corrosin y formacin de espuma.

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    La ventaja del uso de esta sal se funda en el mayor poder de inhibicin de hidratacin que tiene, debido a su tamao inico y su energa de hidratacin; esto se explica de la siguiente manera.

    - Debido a su dimetro inico, de 2.56 A, puede encajar adecuadamente entre el enrejado cristalino de una estructura de arcilla, ubicndose lo ms cerca de su centro de carga negativas de la arcilla, neutralizndola.

    - La estructura cerrada anterior evita cualquier rehidratacin posterior de la arcilla cuando se la expone al agua.

    - Este ion es menos adepto a ser reemplazado o intercambiado por otros cationes ya que la estructura de la arcilla esta deshidratada y colapsada por in potasio.

    - Por ltimo, la energa de hidratacin de el, es bastante baja, dando lugar a una menor entrada de agua en la arcilla.

    Estos lodos tiene similares a los de cloruro de sodio, solo que se puede reemplazar la soda custica por la potasa. LODOS PESADOS Lodos para pozos de altas presiones y temperaturas. A medida que se hace ms profundo el pozo, se presentan una serie de situaciones que nos pueden causar problemas en el lodo. Estas situaciones pueden ser: Formacionales Las formaciones a atravesar a) son ms compactas, ms abrasivas y pueden tener mayor inclinacin (buzamiento) b) tienen fluidos, ya sean acuferos o hidrocarburos lquidos o gaseosos. c) por lo general estn presionadas y soportan mayores temperaturas. d) los huecos perforados tienen mayor inestabilidad en sus paredes. Estas situaciones obligan a tomar decisiones con respecto al lodo a fin de minimizar algunos de estos efectos negativos

    Los lodos para perforar pozos donde se tienen altas temperaturas y altas presiones deben ser diseados bajo la siguiente premisa: 1) pueden ser lodos de base agua dulce o salada con inhibicin mecnica de la hidratacin con inhibicin qumica. 2). Debido a que son lodos con alta concentracin de densificantes esto lodos deben ser lodos dispersos, de manera de que ellos tengan estabilidad en sus propiedades y dar estabilidad al pozo 3) por lo general, son preparado con baja concentracin de bentonita o bajo contenido de slidos livianos 4) deben ser verstil en su manejo. Ser estables a las altas temperaturas Una gua bastante apropiada para disear estos lodos, debe contemplar los siguientes aspectos: aparte de los puntos anteriores, ser de bajo contenido de Bentonita y si son de cal, diseado de bajo de cal. En cuanto la densidad, el lodo debe proveer bastante presin hidrosttica para controlar los fluidos de formacin (La presin hidrosttica ejercida por el lodo debe ser siempre igual o

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    mayor que la presin de poro, pero siempre menor que la presin de admisin o presin de fractura). Entre los materiales ms usados para elevar el peso al lodo estn los siguientes: Baritina cuya GS esta entre 4.2- 4.35 xidos de hierro (Hematina) con GS 5.3 Carbonato de Calcio con GS promedio 2.6 Cada uno de ellos tiene sus ventajas y desventajas; as por ejemplo la Baritina desde el punto de vista qumico es un material inerte pero causa dao permanente a las formaciones. La hematita es un material de carcter magntico que puede interferir en los registros elctricos, causa dao transitorio a la formacin

    El Carbonato de Calcio tiene el problema de su baja GS y no puede ser usado para densidades muy altas por problema bombeabilidad. (Por experiencia de campo se sabe que existe problema de bombeabilidad del lodo cuando el % vol. de slidos totales supera el 40% en volumen) En cuanto a su dispersin: Los lodos de alta densidad deben contemplar en su composicin algn dispersante para darle mayor fluidez, por otro lado deben contener un % de slidos livianos que est por debajo del 5%; si este nivel es superado se tiene problemas de incrementos continuos de viscosidad y geles que dificultan las operaciones del pozo. En cuanto a su filtrado: En los lodos que trabajan con temperaturas elevadas, tienen por lo general alto valores de filtrado API y APAT, debido a que la viscosidad del filtrado disminuye por el efecto de la temperatura y es mas fcil que un fluido menos viscoso fluya con mas rapidez a travs de los poros de las formaciones. En cuanto a su lubricidad: Las formaciones a mayores profundidades son ms compactas y ms duras y abrasivas; por lo que puede existir mas fraccin entre la formacin y la herramienta de perforacin causando desgaste. Es por esta razn que en estos tipos de lodos se incluyen algunos lubricantes especficos para minimizar fricciones. En cuanto a su viscosidad: el efecto de la temperatura hace que la viscosidad se incremente, ya que las reacciones qumicas que en el pozo lodo se llevan a cabo se aceleran y es mayor el incremento de las interacciones electrosttica entre los slidos. En cuanto a su PH: Como en todo lodo, el PH baja, y mas aun si se tiene un pozo con temperatura; todos los polmeros usados en los lodos de perforacin en su mayora tiene poca estabilidad en la estructura molecular, y por efecto de la temperatura estos se degradan y tienden a fermentar, dando como consecuencia una bajada del PH. Podemos observar, que la temperatura es un parmetro muy deprimente para los lodos por lo que es necesario tener en cuenta productos que trabajen adecuadamente con las temperaturas altas. El material controlador de filtrado como el almidn, la dextrinas e incluso las CMCs no deben incluirse en los lodos que deben implementarse en estos pozos; se pueden usar las resinas o algn asfalto Para control de la viscosidad, se deberan usar polmeros que trabajen muy bien con la temperatura como ser los lignitos que junto con lignosulfonatos bajan la viscosidad; y los biopolmeros tipo goma Xnticas para incrementarla Una formula aproximada de un lodo base agua para pozos de altas presiones y temperaturas, sera: Base 1 bbl de agua

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    BENTONITA 5 --- 10 LB/BBL SODA CAUSTICA 0.25--0.75+ LB/BBL LIGNOSULFONATOS 1 ----8 + LB/BBL LIGNITO 2 ---- 4 + LB/BBL RESINAS (c. Filtrado) 1 ---- 3 LB/ BBL X C POLIMERO 0.5----1 LB/BBL. ASFALTO 2 ---- 8+ LB/BBL BARITINA segn densidad. El signo (+) indica que la concentracin puede ser ligeramente mayor Como puede se puede observar, la concentracin de bentonita es baja para que se pueda agregar la mayor cantidad de densificante (baritina) sin problemas de viscosidades altas. Las Resinas y asfaltos, son controlares de filtrados API y APAT. El XC polmero sirve para aumentar la viscosidad al lodo en forma rpida. (En anexos se darn recetas de lodos de bajo cal, con as tambin los lodos de Yeso, salados o Base aceite (EI)). Los mayores problemas de los lodos base agua en pozos con temperaturas altas es la de mantener una viscosidad y filtrados adecuados, ya que la temperatura puede llegar a degradar los polmeros, rompiendo las cadenas, logrando que el polmero que se agreg para una determinada funcin no la cumpla. Las compaas especializadas en los fluidos de perforacin, han desarrollados sistemas especificos para estos casos, donde usan productos celulsico modificados para que trabajen a alta temperaturas como as tambin algunos lignitos o lignosulfonatos modificados. As, la compaa Baroid tiene su sistemas polimricos thermadrill para media y altas temperaturas. De la compaa INTEQ se tiene los sistemas: Envirotem, Drilplex y otros Estas compaas tiene sus sistemas de productos totalmente biodegradables y sistemas de productos sintticos. En anexos generales se vern algunos de estos sistemas. En cuanto a su mantenimiento en estos lodos pesados que trabajan en pozos calientes y de altas presiones de formacin, se debe hacer hincapi en el buen control del filtrado APAT donde los productos aguante esas alta temperaturas A continuacin veremos algunas recetas de lodos propuestas de los distintos lodos mencionados en puntos anteriores

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    LODOS BASE AGUA DULCE NO DISPERSOS

    E INHIBIDOS*

    BENTONITICO ALMIDON BENTONITICO DEXTRINA BENTONITA CMC

    productos lb/bbl productos lb/bbl productos lb/bbl

    Bentonita 14-18 Bentonita 14-18 Bentonita 14-18 Extend de benton .02-.05 Extend de benton .02-.05 Extend de benton .02-.05

    soda caustica ,15-,35 soda caustica ,15-,35 soda cuastica ,15-,35

    almidon 3 - 8 dextrina 2 -. 4 CMC .5 - 3

    BENTONITA CPA BENTONITA SPA

    productos lb/bbl productos lb/bbl

    Bentonita 14-18 Bentonita 14-18

    Extend de benton .02-.05 Extend de benton .02-.05

    soda caustica ,15-,35 soda caustica ,15-,35

    CPA .5 -1,5 SPA

    0.3 -

    0.75

    son formulaciones mnimas de prouctoos y concentraciones en lodos sin slidos de formacin.

    PROPIEDADES

    PROMEDIOS DE LOS LODOS

    Densidad Gr/cc 1.03 -1.08

    V. Plstica cps 8 . 12

    Pto Cedente 100/lbpie2 12 - 20

    PH 8.5 - 9.5

    Filtrado API cc/30' 6 - 10

    % slidos vl 3 - 7

    * LA INHBICIN EN ESTOS LODOS ES MUY POBRE

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    COMPARACIN DE LOS LODOS NO DISPERSOS CON LOS LODOD DISPERSOS Lodo no disperso lodos dispersos Productos lb/bbl productos lb/bbl Bntonita 20-25 Bentonita 20-25 Soda caustica 0.1- 1.5 soda caustica 0.5-1 CMC* 1-3 CMC* 1-3 Ent de bentonita 0.02-0.05 dispersante 1 .6

    puede ser almidon, destrina,etc Rango de propiedades para los lodos no dispersos y Lodos dispersos Densidad gr/cc 1.03-1.20 1.03- 1.20 Visc Plast cps 8-16 12-15 P cedente Lb/100pie2 8-16 4-12 Fil API cc/30 6-10 6-10 PH 8.5-9.5 9-10 %slidos vol 3-8 3- 10

    FORMULACION Y PROPIEDADES DE UN

    LODO AGUA DULCE: BENTONITICO DEXTRINA

    MATERIALES UNIDAD CONCENTRACION

    AGUA BBL O.98

    BENTONITA LB 20 - 25

    SODA CAUSTICA LB 0.25 - 0.5

    DEXTRINA LB 2--- 4

    DENSIDAD gr/cc VP cps PC lb/100pie" %SOL v VM seg

    1.01 12 ---22 8--- 13 6----10 28 --41

    1.03 12 --- 22 9 --- 14 6 --- 10 28 --- 41

    1.04 12 --- 22 10 --- 14 7 --- 11 29 --- 42

    1.06 13 --- 23 9 --- 14 7 --- 11 29 --- 43

    1.08 13 --- 23 9 --- 14 8 --- 12 29 --- 43

    1.1 13 ---- 23 9 --- 14 8 --- 12 30 --- 44

    1.12 14 --- 24 9 --- 14 8 --- 13 31 --- 44

    1.14 14 ---- 24 10 --- 15 9 --- 13 31 --- 45

    1.16 14 ---24 10 ---15 10 ---14 22 ---46

    1.18 15 ---25 10 ---15 10 ---14 23 --- 46

    1.20 15 ---25 10 ---15 11 ---15 23 ---47

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    AGUA DE MAR BENTONITA DEXTRINA 1 BBL

    MATERIALES UNIDAD CONCENTRACION

    AGUA DULCE BBL 0.49 --- 0.48 PREHIDRATACION

    BENTONITA LB 20 ---25

    SODA CAUSTICA LB 0.25 --- 0.35

    SODA ASH LB 0.15 ---0.25

    AGUA DE MAR BBL 0.49 --- 0.48

    SODA CAUSTICA LB 0.25 ---0.35

    DEXTRINA LB 2 --- 4

    DENSIDAD gr/cc VP cps PC lb/100pie2 % SOL v VM seg

    1.02 12 ---22 9 ---14 6 ---10 28 ---40

    1.05 13 --- 23 9 --- 14 7 --- 11 29 --- 41

    1.08 13 --- 23 9 --- 14 8 --- 12 30 --- 42

    1.12 14 --- 24 10 --- 15 9 --- 13 31 --- 43

    1.16 14 ---- 24 10 --- 15 10 --- 14 33 --- 45

    1.20 15 --- 25 10 --- 15 11 --- 15 24 --- 46

    FORMULACION Y PROPIEDADES DE UN LODO CAL BASE AGUA DULCE BENTONITA POLINOX

    MATERIALES UNIDAD CONCENTRACION densidad VM VP PC % sol

    AGUA BBL gr/cc seg cps lb/100p2 vol

    BENTONITA LB 15 ---20 1.05 29-41 17-27 9-14 7-11

    SODA CAUSTICA LB 1 --- 3 1.1 31-43 18-28 9-14 8-12

    LIGNOX* LB 2 ---- 4 1.15 32-44 19-29 10-15 9-13

    LIGNITO LB 3 --- 8 1.2 34-46 20-30 10-15 11-15

    CAL LB 4 --- 10 1.25 35-48 21-31 10-15 12-16

    BARANEX/DEXTRID LB 2 --- 4 1.3 37-49 22-32 11-16 13-17

    PACL/PACR LB 0.5 --- 2 1.35 39-51 23-33 11-16 15-19

    BARITA LB segn densidad 1.4 41-53 24-34 12-17 16-20

    1.45 42-54 25-35 12-17 17-21

    PROPIEDADES 1.5 44-58 26-36 13-18 19-23

    DENSIDAD gr/cc 1.20 1.55 46-58 27-37 13-18 20-24

    VM seg 34 ---46 1.6 47-59 28-38 13-18 21-25

    VP cps 18 ---22 1.65 49-61 29-39 14-19 23-27

    PC lb/100pie2 6 ---12 1.7 51-61 30-40 14-19 23-27

    GELES 10''/10' lb/100pie2 0/0 ---2/6 1.75 52-64 31-41 15-20 24-28

    PH 11 -- 12 1.8 54-66 32-42 15-20 27-31

    FILTRADO API cc/30' 6 ---12 1.85 56-68 34-44 15-20 28-32

    Pf cc 1 ---2 1.9 57-69 35-45 16-21 29-33

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    Mf cc 2 ---4 1.95 59-71 36-46 16-21 31-35

    Pm cc 5 --- 10 2 61-73 37-47 17-22 32-36

    Ca++ ppm 75 ----240 2.05 62-74 38-48 17-22 33-37

    SOL vol % 11 ---15

    LODO DE CAL CON AGUA DE MAR

    PREHIDRATACION

    AGUA DULCE BBL O.5 1.05 29-41 17-27 9-14 7-11

    BENTONITA LB 15 ---17.5 1.1

    SODA CAUSTICA LB 0.15 ---0.35 1.15

    LIXGNOX* LB 3 ---6 1.2 34-46 20-30 10-15 11-15

    1.25

    AGUA DE MAR BBL 0.5 1.3

    SODA CAUSTICA LB 0.35 ----4 1.35

    CAL LB . 2 - 4 1.4 41-53 24-34 12-17 16-20

    LIGNITO LB 1.5 --- 4 1.45

    BARANEX/DEXTRID LB 2 ---5 1.5

    PAC-R/PAC-L LB 0.5 --- 2 1.55

    BARITA LB LO NECESARIO 1.6 47-53 28-38 13-18 21-25

    1.65

    PROPIEDADES 1.7

    DENSIDAD gr/cc 1.20 1.75

    VM seg 34 ---46 1.8 54-66 33-43 15-20 27-31

    VP cps 20 --- 26 1.85

    PC lb/100pie2 8 -----15 1.9

    GELES 10''/10' lb/100pie2 0/0 ---- 2/6 1.95

    PH 11 ---12 2 61-73 37-47 17-22 32-36

    FILTRADO API cc/30' 8 -----14 2.05

    Pf cc 1 ---2

    Pm cc 6 ----12

    SOL vol % 13 ----16

    Lignox* es un producto polimrico de la lnea Baroid

    usado en los lodos base cal

    estos datos presentados son de lodos virgenes que

    que no han perforado.

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    FORMULACION Y PROPIEDADES DE UN LODO YESO

    LODO AGUA DULCE BENTONITA YESO

    MATERIALES UNIDAD CONCENTRACION

    AGUA BBL 1

    BENTONITA LB 15 --- 17.5

    SODA CAUSTICA LB 0.15 --- 0.5

    LIGNOSULFONATOS LB 0.3 ---0.5

    PACL/PACR LB 0.5 --- 2

    YESO LB 4 --- 10

    DEXTRINA ALTERN

    CMC ALTERN

    BARITA LB segn densidad Ca++ = 600 - 1200

    ph = 8.5 - 9.5

    DENSIDAD gr/cc VP cps PC lb/100pie2 %SOL v VM seg

    1.05 17 --- 27 12 ---16 7 --- 11 28 --41

    1.10 18 --- 22 12 ---16 8 --- 12 31 --- 43

    1.15 19 ---23 12 ---17 9 --- 13 32 --- 4

    1.20 20 --- 25 12 ---17 11 --- 15 34 --- 46

    1.25 21 --- 26 12 ---17 12 --- 16 36 --- 48

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    1.30 22 --- 26 12 ---17 13 --- 17 37 --- 49

    1.35 23 --- 28 12 ---17 15 --- 18 39 --- 51

    1.40 24 --- 28 12 --- 17 16 --- 20 41 --- 53

    1.45 25 --- 29 12 --- 20 17 --- 21 42 --- 54

    1.50 26 --- 34 12 ---22 18 --- 23 44 --- 56

    1.55 27 --- 35 13 --- 24 20 --- 24 48 --- 58

    1.60 28 --- 39 14 --- 24 21 --- 25 48 ---59

    1.65 29 --- 39 14 --- 25 22 --- 26 49 ---60

    AGUA DE MAR BENTONITA YESO 1 BBL

    MATERIALES UNIDAD CONCENTRACION

    AGUA DULCE BBL PREHIDRATACION

    BENTONITA LB 15 --- 20

    SODA CAUSTICA LB 0.25 --0.35

    LIGNOSULFONATOS LB 0.3 -- 0.5

    ph = 8.5 -9.5

    AGUA DE MAR BBL

    SODA CAUSTICA LB 0.25 ---1.5

    YESO LB 2 ---4

    BARANEX/DEXTRID LB 2 --- 4

    PAC LV/PACR LB 0.5 --- 2

    LIGNITO LB 01-Mar

    BARITA LB LO NECESARIO

    Ca++ = 600 - 1200

    DENSIDAD gr/cc VP cps PC lb/100pie2 % SOL v VM seg

    1.05 17 --- 27 9 ---14 7 --- 11 29 --- 41

    1.20 20 --- 30 10 --- 15 11 --- 15 34 --- 46

    1.30 22 --- 32 11 --- 16 13 --- 17 37 --- 49

    1.40 24 --- 34 12 --- 17 16 --- 20 41 --- 53

    1.50 26 --- 35 13 --- 18 19 --- 23 44 --- 56

    1.60 28 --- 38 13 --- 18 21 --- 25 47 --- 60

    1.70 30 --- 40 14 --- 19 24 --- 28 51 --- 63

    1.80 33 --- 43 15 --- 20 27 --- 31 54 --- 66

    Sistema d lodos PHPA (Ez MUD) 1 bbl de lodo final

    Productos concentracin lb/Bbl

    Bentonita 10 -- 15

    Soda custica o potasa Caustia 0.5 1

    PHPA (EZ MUD) 0.5 3

    CPA 1 2

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    SPA- HPM 0.52.5

    Resinas 2 -- 5

    Baritina segn densidad

    SPA - BPM Defloculante (therma Thin) 3.5 - 1

    Propiedades guas de lodos EZ MUD

    Densidad gr/cc Viscos Plast cps PC lb/100pie2 filtrado cc/30 % solidos

    9 - 11 15 -20 20 -25 6 10 8 12 11 - 12 15 - 25 20 30 6 10 13 - 15

    12 13 20 30 20 30 6 10 15 20

    13 14 25 35 20 30 6 8 20 24

    14 15 30 40 15 20 5 8 24 26

    15 16 40 50 12 15 5 8 26 28

    16 17 50 60 10 15 5 8 28 - 32

    LODOS PESADOS PARA ALTA TEMPERATURAS. 1 m3 de lodo

    final

    Bentonita 30 40 Kg Soda caustica 0.75 -- 1.5 Cal 0.75 2.5 Therma thin 1 - 4 Therma check 6 8 Baranex 10 15 Baracrr 95 1 2 lts Aktaflo S 1 2 lts barita lo necesario

    TEMA 6

    EMULSIONES

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    En la vida cotidiana y en la industria nos encontramos con una serie de productos o

    sub. Productos que no son otra cosa que la dispersin de una fase en otra fase en la cual

    no es miscible o parcialmente miscible As por Ej. El humo es la suspensin de

    partculas slidas (carbn) en el aire, la espuma, es la suspensin del aire en un medio

    lquido, los aerosoles son lquidos dispersos en un gas, la leche, la mantequilla, etc.

    donde cada uno de ellos tienen sus caractersticas propias pero existe si, una similitud

    de anlisis En este captulo veremos las mezclas de lquidos no miscibles o parcialmente miscibles para formar un estado que se lo conoce con el nombre de EMULSIONES. Por lo dicho anteriormente, y en nuestro caso, una emulsin es la dispersin de un lquido o fase discontinua en otro lquido que viene a ser la fase continua. As se conocen dos tipos de emulsiones: Emulsin directa si la fase dispersa o discontinua aceite (diesel) se encuentra en el seno de la fase continua, agua, y la emulsin inversa es la cual, en que el agua viene a ser la fase discontinua y se encuentra dispersa en el seno de una fase continua que es el aceite. En el mbito petrolero, particularmente las emulsiones, son utilizadas como fluidos de perforacin y es de ah el inters de su estudio. Cualquiera sea la emulsin obtenida, un factor muy importante, es que, una vez formada la emulsin, esta debe ser lo bastante estable como para realizar el trabajo en condiciones de pozo. Una emulsin se dice que es estable cuando el agua y el aceite permanecen indefinidamente emulsionados sin llegar a separarse aun en las condiciones de presin y temperatura que imperan en el pozo.

    La emulsin se puede lograr con la mezcla del agua con el aceite y bastante agitacin. El tipo de emulsin que se forma es funcin de los volmenes del diesel y del agua, por lo general el de mayor volumen viene a conformar el medio continuo. Si el volumen de los dos lquidos es similar, segn Robinder, pueden llegar a formarse los dos tipos de emulsiones; es decir la emulsin directa y la inversa; pero prevalece aquella que tiene ms estabilidad a la coalescencia de las gotas. Las emulsiones as formadas por lo general tienen baja estabilidad y las fases se separan muy pronto en cuanto cesa la agitacin. Para mejorar la estabilidad de la emulsin se necesita del concurso de un tercer compuesto conocido con el nombre de emulsionantes. Estos emulsionantes; o tan bien. conocidos como surfactantes, son productos que actan sobre la tensin interfacial de los lquidos en contactos, disminuyendo la energa libre de superficie de lquidos. La capacidad del agente emulsionante para estabilizar la emulsin de uno u otro tipo, viene dada por la estructura de la molcula tensa activa y por la energa de interaccin con los medios polares y no polares de la mezcla. Las emulsiones as formada, dan como resultados mezcla con mayor viscosidad y tienen mayor estabilidad frente a los electrolitos. Los surfactantes se clasifican en catinicos aninicos y no inicos Ejemplos de ellos el cloruro de trimetil dodecil amonio; el oleato de sodio, oleato de potasio, oleato de calcio; otro producto es el llamado DMS a base de oxido de etileno.

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    Un jabn sodico; producto emulsionante, compuesto por un sodio llamada cabeza del

    producto, y una cadena hidrocarbonada que viene a ser la cola en una interfase aceite-

    agua; el grupo polar que es el sodio es totalmente soluble en el agua, se orientara hacia

    la fase agua, quedando la cola organofilica o cadena hidrocarbonada del oleato

    orientada hacia la otra fase de la emulsin que es el aceite.

    El mecanismo del poder emulsionante que tienen estos productos se lo puede expresar

    en base a las siguientes teoras:

    Una teora es: si las secciones transversales de las dos partes de la molcula de jabn

    estabilizante, son tales que la del extremo polar es mayor que la del lado aceite, se

    formara una emulsin de aceite en agua, es decir el agua ser la fase exterior o

    continua, y el aceite la fase interna o discontinua o dispersa. Este es el caso de los

    jabones sdicos o sales alcalinas de cidos grasos oleatos.

    Si por el contrario, si la porcin hidrocarbonada del jabn, tiene una sesin transversal

    mayor que la del grupo polar, resultara estabilizada una emulsin inversa, es decir una

    emulsin de agua en aceite. Este es el caso de los jabones polivalente que pueden tener

    dos o ms cadena hidrocarbonadas y una cabeza polar bivalente. Esta teora es conocida

    como la teora de la cua orientada.

    Otra teora mas generalizada, expresa que si la tensin entre el agua y la cabeza del

    jabn, es menor que la tensin entre el aceite y la cadena hidrocarbonada, la primera

    superficie tendera a ser mayor que la otra y resultara una emulsin de aceite en agua,

    por otro lado, si la tensin interfacial entre la pelcula de jabn y el aceite es la menor,

    se obtendr una emulsin de agua en aceite es decir las diminutas gotitas de agua

    quedaran contenida en el seno del aceite. Por otro lado, surfactantes se los puede clasificar de acuerdo al HLB, que es un balance del grado de comp