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acidificacion de pozos
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ACIDIFICACION DE POZOS
Los ácidos tienen su utilidad en la estimulación de pozos por su eficacia en la
disolución de minerales de la formación y también de materiales extraños a la
misma, tales como lodos de inyección, arcillas y carbonatos que pueden haber
sido introducidos durante las operaciones de perforación y/o completación.
De la eficacia en la disolución de esos minerales y materiales dependerá el
incremento logrado en la productividad del pozo.
La acidificación se refiere a la estimulación de un depósito de petróleo con una
solución que contiene ácido reactivo para mejorar la permeabilidad y la
producción de un pozo. En formaciones de piedra arenisca, los ácidos ayudan
a ampliar los poros, mientras que en formaciones de carbonato, los ácidos
disuelven la matriz entera. La acidificación puede dividirse en dos categorías:
Para la gran mayoría de aplicaciones, la acidificación se usa en yacimientos de
areniscas con el objetivo de remover el daño de la formación. En formaciones
donde el contenido de cuarzo es de aproximadamente el 95%, es posible
estimular la formación por disolución de cuarzo. Sin embargo se puede llegar a
estimular en yacimientos de tipo carbonático, llegando a obtener un valor de
daño de -2.
La acidificación generalmente ocurre en pozos que se encuentran en las
etapas finales de producción. Utiliza principalmente ácido hidroclorhídrico y
fluorhídrico en concentraciones diluidas, entre el 1 y el 15%.
Métodos de acidificación de pozos petroleros
Se clasifican en 3 principalmente:
1. Lavados ácidos
2. Acidificaciones de matriz
3. Fracturas acidificadas
LAVADO ACIDO
El lavado ácido, que tiene como propósito remover los depósitos de las
paredes del pozo o para abrir los intervalos perforados obturados,
generalmente tapados con escalas.
Es una operación destinada a remover depósitos solubles en ácidos en las
paredes del pozo o para abrir perforaciones obturadas.
Se coloca una pequeña cantidad de ácido frente a la zona a tratar, permitiendo
que ésta reaccione sin agitación externa.
A veces, por presión el ácido ingresa 1 pie o algo más para acelerar el proceso
de disolución.
ACIDIFICACION DE MATRIZ
Acidificación de Matriz – utilizado en formaciones de arenisca, ácidos son
bombeados a un pozo a bajas presiones, disolviendo sedimentos y sólidos de
lodo, aumentando la permeabilidad de la roca, el tamaño de los poros naturales
y estimulando el flujo de petróleo y gas.
Es la inyección de un ácido a la formación a una presión menor a la de fractura
de la misma.
El éxito del tratamiento depende de que el ácido se expanda en forma radial
dentro de la formación .Es de uso generalizado cuando no se puede arriesgar
una fractura hidráulica debido a las intercalaciones de arcillas u otras barreras
que deban protegerse con el objeto de minimizar la entrada de agua o gas.
FRACTURAS ACIDAS
El objetivo de este tipo de tratamientos es inyectar ácido dentro de la fractura
creada en la formación a una presión lo suficientemente alta para abrir
fracturas naturales o para fracturar –romper– la formación. El método es
ampliamente utilizado en dolomitas.
Inicialmente, un colchón de fluido es inyectado a un caudal superior al que la
matriz puede aceptar de manera que se causa un incremento en la presión lo
suficientemente alta para sobrepasar los esfuerzos compresivos de la tierra y
los esfuerzos tensionales de la roca. En este punto, la formación falla por
ruptura y se forma una fractura.
El caudal de inyección tiene que ser lo suficientemente alto y la permeabilidad
de la formación lo suficientemente baja para que la pérdida de fluido no sea
excesiva de manera que la presión pueda incrementar lo suficiente para
fracturar la formación o para abrir fracturas naturales existentes.
Se utilizan ácidos para grabar las caras de las fracturas promoviendo que ellas
no sean parejas mediante la creación de canales o “worm-holes” para prevenir
que se cierren completamente en las formaciones carbonáticas. La fractura
grabada actuará como un canal de alta conductividad para mover los fluidos
hacia las cercanías del pozo con mayor facilidad.
En pozos de baja a mediana temperatura, el control de la pérdida de fluido del
ácido es la consideración más importante. En pozos de alta temperatura, la
distancia de penetración efectiva del ácido está limitada por un rápido
consumo, por tanto, se deberá utilizar ácidos retardados (gelificados
y/oreticulados).
ACIDIFICACION EN CARBONATOS
El ácido utilizado es HCl. La alta reacción de este ácido con las calizas y
dolomitas da como resultado la formación de grandes canales de flujo,
llamados “huecos de gusanos” (worm holes). La penetración va desde unas
pocas pulgadas hasta algunos pies.
REQUISITOS DE LOS ACIDOS
Un ácido para ser apropiado en las estimulaciones deberá:
Reaccionar dando productos solubles
Ser posible de inhibirlo ante reacciones con materiales férricos
Ser posible de transportarlo sin peligro
Ser de bajo costo y fácil obtención
TIPOS DE ACIDOS EMPLEADOS EN LA ACIDIFICACION DE POZOS
Los ácidos de uso corriente pueden ser clasificados en:
•Minerales
• Orgánicos diluidos
• Orgánicos en polvo
• Híbridos o mezclados
• Retardados
ACIDOS MINERALES: Clorhídrico, Fluorhídrico, Clorhídrico – fluorhídrico
ACIDO CLORHIDRICO
Ioniza completamente y es considerado un ácido fuerte.
La principal desventaja del HCl es su alto poder de corrosión en el pozo y en
las tuberías y su alta toxicidad en los humanos. En la mayor parte de los
tratamientos en formaciones con carbonatos se usa HCl en una solución de 15
% por peso en agua. Esta concentración se la denomina ácido regular y fue
usada principalmente por la falta de inhibidores de corrosión y la dificultad en
prevenirla.
Actualmente, con el desarrollo de los inhibidores de corrosión, se están usando
concentraciones más elevadas de ácido
ACIDO FLUORHIDRICO
El ácido fluorhídrico (HF) puede corroer el vidrio, el acero y la roca. Con el fin
de evitar que disuelva el entubado del pozo, el cual es diseñado para evitar la
contaminación del suelo o las aguas subterráneas por el petróleo o quimicos, la
industria mezcla el ácido en otras sustancias - las mismas que se utilizan
durante trabajos de fracturamiento hidráulico. Después del trabajo de
fracturamiento, los productos químicos, petróleo y cualquier sedimento que son
utilizados y producidos, son bombeados hacia la superficie en un proceso
llamado backflush. El HF es creado en el sitio del proyecto por la mezcla de
ácido clorhídrico y fluoruro de amonio, y luego inyectado inmediatamente en un
pozo.
• El HF disminuye las partículas de bentonita que contienen los lodos de
perforación.
• Presenta, además, la habilidad de disolver las arcillas (silicatos) y la arena
(sílice).
• Las arcillas son disueltas más rápidamente que las arenas bajo las
condiciones generales de uso.
ACIDO CLORHIDRICO-FLUORHIDRICO
Esta mezcla de 2 ácidos es usada casi exclusivamente en estimulación
de areniscas.
La concentración más adecuada de HF es la de 3 %, concentraciones
mayores han demostrado que en el bombeo hacia el pozo la presión se
incrementa y disminuye la permeabilidad de la formación.
Las características de corrosión en las mezclas HF-HCl son
comparables a aquellas que produce el HCl, siendo por esta razón que
se usan inhibidores de corrosión similares.
El HCl mezclado con HF tiene, de acuerdo a lo ya visto, los siguientes
propósitos:
– Convertir HF a partir del bifluoruro de amonio
– Disolver los materiales de la formación solubles en el HCl y prevenir que el
HF se gaste demasiado rápido
– Prevenir la precipitación de fluoruro de calcio al mantener un pH bajo
ACIDIFICACION EN ARENISCAS
La acidificación en las areniscas tienen como finalidad restaurar la
permeabilidad original de las mismas.
El principal daño está dado por el hinchamiento de las arcillas
Las arcillas como la montmorillonita se hinchan en contacto con el agua
dulce o con bajos contenidos de sales en solución.
El contacto de las arcillas con el agua puede deberse a:
Filtrados de lodo
Pérdida de agua durante la terminación
Contacto con agua de formación por conificación
Tratamiento del pozo con fluidos acuosos incompatibles
La mezcla de estos 2 ácidos (HlL-HFl)se debe a su habilidad para
disolver arcillas contenidas en los lodos de perforación. Además ambos
reaccionan con la mayoría de los componentes de las areniscas: sílice,
feldespatos y materiales calcáreos.
La penetración del ácido en la formación se supone que es radial y
contacta con una gran superficie de la roca. El mayor consumo del
mismo se realiza a poca distancia del pozo, como resultado de su alta
reacción con las arcillas.
De acuerdo a Morris Muskat, la relación entre el índice de productividad
dañado y sin daño, para un sistema radial es igual a:
Otros usos
La acidificación sirve muchas veces como colchón de fracturamiento
hidráulicos, para disolver finos y partículas formadas en el proceso de cañoneo.
Rompe las emulsiones en las formaciones que son sensibles a pH bajos o que
están estabilizadas por partículas que el ácido pueda disolver. Es usado
también para romper fluidos del tipo gel viscoso sensibles al ácido en los
tratamientos defracturas hidráulicas, que no se hayan roto después de finalizar
un tratamiento. En las operaciones de cementación se utiliza antes del proceso
como preflush.
Los pasos básicos para el diseño de una acidificación son básicamente los
siguientes:
a) Seleccionar los candidatos de pozos más adecuados, evaluando la
severidad del daño, su localización, radio de penetración del daño y si un ácido
puede remover el mencionado daño.
b) Diseñar el tratamiento más adecuado de acuerdo a: el tipo de ácido que
puede remover el daño de la formación y su compatibilidad con la formación y
los fluidos contenidos en ella, caudal máximo de operación.
c) Control de calidad.
d) Monitoreo del tratamiento.
e) Evaluación de resultados.
Entre los daños removibles por el ácido tenemos: sólidos y filtrado de lodo
durante la perforación, invasión de filtrado durante el proceso de cementación
(a causa del efecto del pH),compactación de la zona cañoneada y formación de
de bris, taponamiento de depósitos orgánicos,carbonato de calcio, migración de
fluidos y óxidos de hierro durante la producción; invasión desólidos,
hinchamiento de arcillas durante trabajos de reacondicionamiento;
desprendimiento de arcillas y finos, precipitación de sólidos formados por las
reacciones químicas entre los fluidos tratamiento-formación y cambio de
mojabilidad durante un trabajo de estimulación.
El procedimiento operacional en un trabajo de acidificación es el
siguiente:
a) Pickling: consiste en inyectar agentes de control de hierro tanto en la tubería
de producción, casing y coiled tubing, para evitar posible contaminación del
tratamiento principal.
b) Desplazamiento del crudo (solvente) 10-75 gal/pie
c) Desplazamiento del agua de formación 12-25 gal/pie
d) Preflujo de ácido acético para limpieza 25-100 gal/pie
e) Preflujo de HCl con el objetivo de evitar reacciones secundarias 25-200
gal/pie
f) Tratamiento principal (HCl-HF, ácido orgánico, HF de acuerdo al tipo de
formación) 25-200gal/pie.
g) Overflush (que debe ser el mismo ácido para mantener el equilibrio del
sistema.
h) Desplazamiento.
El tratamiento principal va a depender de la solubilidad que tenga este con los
minerales presentes. Generalmente las concentraciones a usar (esto no se
debe usar como una receta de cocina) son las siguientes.
