DefinicinSe denomina fluido a un tipo de medio continuo formado
por alguna sustancia entre cuyas molculas solo hay una fuerza de
atraccin dbil. La propiedad definitoria es que los fluidos pueden
cambiar de forma sin que aparezcan en su seno fuerzas restitutivas
tendentes a recuperar la forma original (lo cual constituye la
principal diferencia con un slido deformable, donde si hay fuerzas
restitutivas).Un fluido es un conjunto de partculas que se
mantienen unidas entre s por fuerzas cohesivas dbiles y las paredes
de un recipiente; el trmino engloba a los lquidos y los gases. En
el cambio de forma de un fluido la posicin que toman sus molculas
varia, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues justamente
fluyen. Los lquidos toman la forma de recipiente que los aloja,
manteniendo su propio volumen, mientras que los gases carecen tanto
de volumen como de formas propias. Las molculas no cohesionadas se
deslizan en los lquidos, y se mueven con libertad en los gases. Los
fluidos estn conformados por los lquidos y los gases. Los fluidos
estn conformados por los lquidos y los gases, siendo los segundos
mucho menos viscosos (casi fluidos ideales).
Caractersticas Movimiento no acotado de las molculas. Son
infinitamente deformables, los desplazamientos que un punto
material omolcula puede alcanzar en el seno del fluido no estn
acotados (esto contrasta con los slidos deformables, donde los
desplazamientos estn mucho ms limitados). Esto se debe a que sus
molculas no tienen una posicin de equilibrio, como sucede en los
slidos donde la mayora de molculas ejecutan pequeos movimientos
alrededor de sus posiciones de equilibrio. Compresibilidad. Todos
los fluidos soncompresiblesen cierto grado. No obstante, los
lquidos son altamente incompresibles a diferencia de los gases que
son altamente compresibles. Sin embargo, la compresibilidad no
diferencia a los fluidos de los slidos, ya que la compresibilidad
de los slidos es similar a la de los lquidos. Viscosidad, aunque la
viscosidad en los gases es mucho menor que en los lquidos. La
viscosidad hace que la velocidad de deformacin puede aumentar las
tensiones en el seno del medio continuo. Esta propiedad acerca a
los fluidos viscosos a losslidos viscoelsticos. Distancia Molecular
Grande: Esta es una de las caractersticas de los fluidos en la cual
sus molculas se encuentran separadas a una gran distancia en
comparacin con los slidos y esto le permite cambiar muy fcilmente
su velocidad debido a fuerzas externas y facilita su compresin.
Fuerzas de Van der Waals: Esta fuerza fue descubierta por el fsico
holands Johannes Van der Waals, el fsico encontr la importancia de
considerar el volumen de las molculas y las fuerzas
intermoleculares y en la distribucin de cargas positivas y
negativas en las molculas estableciendo la relacin entre presin,
volumen, y temperatura de los fluidos. Ausencia de memoria de
forma, es decir, toman la forma del recipiente que lo contenga, sin
que existan fuerzas de recuperacin elstica como en los slidos.
Debido a su separacin molecular los fluidos no poseen una forma
definida por tanto no se puede calcular su volumen o densidad a
simple vista, para esto se introduce el fluido en un recipiente en
el cual toma su forma y as podemos calcular su volumen y densidad,
esto facilita su estudio. Esta ltima propiedad es la que diferencia
ms claramente a fluidos (lquidos y gases) deslidos deformables.Para
el estudio de los fluidos es indispensable referirnos a la mecnica
de fluidos que es la ciencia que estudia los movimientos de los
fluidos y una rama de la mecnica de medios continuos. Tambin
estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo
limita.
Propiedades
Las propiedades de un fluido son las que definen el
comportamiento y caractersticas del mismo tanto en reposo como en
movimiento. Existen propiedades primarias y propiedades secundarias
del fluido.
Propiedades primariasPropiedades primarias o termodinmicas:
Presin Densidad Temperatura Energa interna Entalpa Entropa Calores
especficos Viscosidad Peso y volumen especficosPropiedades
secundariasCaracterizan el comportamiento especfico de los fluidos.
Viscosidad Conductividad trmica Tensin superficial Compresibilidad
Capilaridad
Clasificacin
Los fluidos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes
caractersticas, de acuerdo con su Comportamientos viscosos que
presentan en: Fluidos perfectos o superfluidos Fluidos newtonianos
Fluidos no newtonianosRespecto a su densidad y tipo de movimiento
de las molculas y el estado fsico un fluido puede ser clasificado
en: Lquido Vapor GasIncluso el plasma puede llegar a modelarse como
un fluido, aunque este contenga cargas elctricas.
Clasificacin de los fluidosEl movimiento de los fluidos puede
clasificarse de muchas maneras, segn diferentes criterios y segn
sus diferentes caractersticas, este puede ser:Flujo turbulento:
Este tipo de flujo es el que ms se presenta en la prctica de
ingeniera. En este tipo de flujo las partculas del fluido se mueven
en trayectorias errticas, es decir, en trayectorias muy irregulares
sin seguir un orden establecido, ocasionando la transferencia de
cantidad de movimiento de una porcin de fluido a otra, de modo
similar a la transferencia de cantidad de movimiento molecular pero
a una escala mayor.En este tipo de flujo, las partculas del fluido
pueden tener tamaos que van desde muy pequeas, del orden de unos
cuantos millares de molculas, hasta las muy grandes, del orden de
millares de pies cbicos en un gran remolino dentro de un ro o en
una rfaga de viento.Cuando se compara un flujo turbulento con uno
que no lo es, en igualdad de condiciones, se puede encontrar que en
la turbulencia se desarrollan mayores esfuerzos cortantes en los
fluidos, al igual que las prdidas de energa mecnica, que a su vez
varan con la primera potencia de la velocidad.La ecuacin para el
flujo turbulento se puede escribir de una forma anloga a la ley de
Newton de la viscosidad:
Donde:n : viscosidad aparente, es factor que depende del
movimiento del fluido y de su densidad.En situaciones reales, tanto
la viscosidad como la turbulencia contribuyen al esfuerzo cortante:
En donde se necesita recurrir a la experimentacin para determinar
este tipo de escurrimiento.
FLUJO TURBULENTOFactores que hacen que un flujo se torne
turbulento: La alta rugosidad superficial de la superficie de
contacto con el flujo, sobre todo cerca del borde de ataque y a
altas velocidades, irrumpe en la zona laminar de flujo y lo vuelve
turbulento. Alta turbulencia en el flujo de entrada. En particular
para pruebas en tneles de viento, hace que los resultados nunca
sean iguales entre dos tneles diferentes. Gradientes de presin
adversos como los que se generan en cuerpos gruesos, penetran por
atrs el flujo y a medida que se desplazan hacia delante lo
"arrancan". Calentamiento de la superficie por el fluido, asociado
y derivado del concepto de entropa, si la superficie de contacto
est muy caliente, transmitir esa energa al fluido y si esta
transferencia es lo suficientemente grande se pasar a flujo
turbulento.Flujo laminar: Se caracteriza porque el movimiento de
las partculas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante
regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresin de
que se tratara de laminas o capas ms o menos paralelas entre si,
las cuales se deslizan suavemente unas sobre otras, sin que exista
mezcla macroscpica o intercambio transversal entre ellas.La ley de
Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar:
Esta ley establece la relacin existente entre el esfuerzo
cortante y la rapidez de deformacin angular. La accin de la
viscosidad puede amortiguar cualquier tendencia turbulenta que
pueda ocurrir en el flujo laminar.En situaciones que involucren
combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes
caudales, el flujo laminar no es estable, lo que hace que se
transforme en flujo turbulento.
FLUJO LAMINAR
Flujo incompresible: Es aquel en los cuales los cambios de
densidad de un punto a otro son despreciables, mientras se examinan
puntos dentro del campo de flujo, es decir:
Lo anterior no exige que la densidad sea constante en todos los
puntos. Si la densidad es constante, obviamente el flujo es
incompresible, pero sera una condicin ms restrictiva.Flujo
compresible: Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un
punto a otro no son despreciables.Flujo permanente: Llamado tambin
flujo estacionario.Este tipo de flujo se caracteriza porque las
condiciones de velocidad de escurrimiento en cualquier punto no
cambian con el tiempo, o sea que permanecen constantes con el
tiempo o bien, si las variaciones en ellas son tan pequeas con
respecto a los valores medios. As mismo en cualquier punto de un
flujo permanente, no existen cambios en la densidad, presin o
temperatura con el tiempo, es decir:
Dado al movimiento errtico de las partculas de un fluido,
siempre existen pequeas fluctuaciones en las propiedades de un
fluido en un punto, cuando se tiene flujo turbulento. Para tener en
cuenta estas fluctuaciones se debe generalizar la definicin de
flujo permanente segn el parmetro de inters, as:
donde:Nt: es el parmetro velocidad, densidad, temperatura,
etc.El flujo permanente es ms simple de analizar que l no
permanente, por la complejidad que le adiciona el tiempo como
variable independiente.Flujo no permanente: Llamado tambin flujo no
estacionario.En este tipo de flujo en general las propiedades de un
fluido y las caractersticas mecnicas del mismo sern diferentes de
un punto a otro dentro de su campo, adems si las caractersticas en
un punto determinado varan de un instante a otro se dice que es un
flujo no permanente, es decir:
Donde:N: parmetro a analizar.El flujo puede ser permanente o no,
de acuerdo con el observador.Flujo uniforme: Este tipo de flujos
son poco comunes y ocurren cuando el vector velocidad en todos los
puntos del escurrimiento es idntico tanto en magnitud como en
direccin para un instante dado o expresado matemticamente:
Donde el tiempo se mantiene constante y s es un desplazamiento
en cualquier direccin.Flujo no uniforme: Es el caso contrario al
flujo uniforme, este tipo de flujo se encuentra cerca de fronteras
slidas por efecto de la viscosidadFlujo unidimensional: Es un flujo
en el que el vector de velocidad slo depende de una variable
espacial, es decir que se desprecian los cambios de velocidad
transversales a la direccin principal del escurrimiento. Dichos
flujos se dan en tuberas largas y rectas o entre placas
paralelas.Flujo bidimensional: Es un flujo en el que el vector
velocidad slo depende de dos variables espaciales.En este tipo de
flujo se supone que todas las partculas fluyen sobre planos
paralelos a lo largo de trayectorias que resultan idnticas si se
comparan los planos entre si, no existiendo, por tanto, cambio
alguno en direccin perpendicular a los planos.Flujo
tridimensional:El vector velocidad depende de tres coordenadas
espaciales, es el caso ms general en que las componentes de la
velocidad en tres direcciones mutuamente perpendiculares son funcin
de las coordenadas espaciales x, y, z, y del tiempo t.Este es uno
de los flujos ms complicados de manejar desde el punto de vista
matemtico y slo se pueden expresar fcilmente aquellos
escurrimientos con fronteras de geometra sencilla.Flujo
rotacional:Es aquel en el cual el campo rot v adquiere en algunos
de sus puntos valores distintos de cero, para cualquier
instante.Flujo irrotacional:Al contrario que el flujo rotacional,
este tipo de flujo se caracteriza porque dentro de un campo de
flujo el vector rot v es igual a cero para cualquier punto e
instante.En el flujo irrotacional se excepta la presencia de
singularidades vorticosas, las cuales son causadas por los efectos
de viscosidad del fluido en movimiento.Flujo ideal:Es aquel flujo
incompresible y carente de friccin. La hiptesis de un flujo ideal
es de gran utilidad al analizar problemas que tengan grandes gastos
de fluido, como en el movimiento de un aeroplano o de un submarino.
Un fluido que no presente friccin resulta no viscoso y los procesos
en que se tenga en cuenta su escurrimiento son reversibles
Funciones de los fluidos
1.Control de presiones de formacin.2. Levantar los recortes del
pozo.3. Suspensin y descarga de recortes.4. Obturacin de las
formaciones permeables.5. Mantenimiento de la estabilidad del
agujero.6. Minimizar los daos a la formacin.7. Enfra, lubrica y
soporta la barrena y el conjunto de perforacin (flotacin).8.
Alivianar el peso de la herramienta9. Transmisin de energa
hidrulica a herramientas y a la barrena.10. Asegurar la evaluacin
adecuada de la formacin.11. Facilitar la cementacin y la
completacin.12. Control de la corrosin.13. Minimiza el impacto
ambiental.
Fluidos de perforacin: Tambin conocidos como lodos de
perforacin, cumplen funciones vitales durante la perforacin del
pozo
Las tres principales categoras de fluidos de perforacin son: (1)
lodos de base de agua (que pueden ser dispersos o no dispersos);
(2) lodos no acuosos o generalmente llamados de base de aceite, y
(3) fluidos de perforacin gaseosos, en los que se usa una gran
variedad de gases.
Las principales funciones de los fluidos de perforacin incluyen
suministrar la presin hidrosttica para evitar que los fluidos de
las formaciones entren al recinto del pozo; mantener la barrena fra
y limpia durante la perforacin; acarrear el ripio (cortes de
perforacin) y mantenerlo en suspensin cuando se detiene laoperacin
y cuando el conjunto de perforacin se mete y saca del pozo. El
fluido de perforacin usado en una tarea particular se escoge para
evitar daos a la formacin productora y limitar la corrosin.
Controla presiones de la formacin
El lodo est diseado para prevenir accidentes, ya que
contrarresta la presin natural de los fluidos en las formaciones
rocosas. Se debe alcanzar un equilibrio justo, en el que la presin
que ejerce el fluido de perforacin contra las paredes del pozo sea
suficiente para contrarrestar la presin que ejercen las formaciones
rocosas y el petrleo o gas, pero que no sea tan fuerte como para
daar el pozo. Si el peso del fluido de perforacin fuese muy grande,
podra provocar la fractura de la roca y el fluido de perforacin se
perdera en la tierra.
La presin de un lquido depende de su densidad. Se pueden agregar
ciertos qumicos al fluido de perforacin para aumentar su densidad
y, por lo tanto, la presin que ejerce sobre las paredes del pozo.
Es decir que la densidad del lquido puede regularse para satisfacer
las condiciones del pozo
Si la presin de la formacin aumenta, la densidad del lodo tambin
debe aumentarse, a menudo con barita (u otro material densificante)
para equilibrar la presin y mantener estable el recinto del pozo.
Las presiones de la formacin bajoequilibradas causarn un inesperado
influjo de presin en el pozo.
Siendo que la Presin hidrosttica = Peso del Fluido de Perforacin
xProfundidad Vertical Real x Aceleracin de la Gravedad (m/s2), si
esta es mayor o igual a la presin de la formacin, los fluidos de la
formacin no fluirn hacia dentro del recinto del pozo. As, el
control del pozo significa que no hay flujo incontrolable de
fluidos de la formacin hacia dentro del recinto del pozo. La presin
hidrosttica tambin controla los esfuerzos causados por las fuerzas
tectnicas que pueden tornar inestable el recinto del pozo, incluso
cuando la presin de los fluidos de la formacin est equilibrada. Si
la presin de la formacin est debajo de lo normal, puede usarse
aire, gas, niebla, espuma rgida o lodo de baja densidad (de base de
aceite). En la prctica, el peso del lodo debe limitarse al mnimo
necesario para el control del pozo y la estabilidad del recinto. Si
es muy alto, podra fracturar la formacin.
Suspende y retira el ripio
El paso de los fluidos de perforacin a travs de la tubera y
luego hacia la superficie algunas veces se interrumpe, ya sea por
un problema o a fin de extraer la tubera del pozo para cambiar la
barrena. Cuando la perforacin se detiene, los detritos suspendidos
en el fluido pueden descender al fondo del pozo y obstruir la
perforacin. Es por eso que los fluidos de perforacin estn diseados
con una propiedad muy interesante que permite resolver este
problema. El espesor o la viscosidad del fluido se incrementan a
medida que el movimiento del fluido se hace ms lento. Cuando el
fluido sedetiene, se forma un gel espeso que mantiene los detritos
de la roca en suspensin y evita que desciendan al fondo del pozo.
Cuando el fluido comienza a moverse nuevamente, se torna cada vez
menos espeso y vuelve a su estado anterior, es decir, se transforma
en un fluido liviano y lquido.
El lodo debe mantener en suspensin el ripio, los materiales
densificantes y los aditivos en una gran variedad de
condiciones:
El ripio que se asienta puede causar obturaciones y rellenos,
que a su vez causan tubera trabada y prdida de circulacin. El
material densificante que se asienta causa una gran variacin en la
densidad del fluido en el pozo. Esto ocurre con ms frecuencia en
pozos de gran ngulo y pozos calientes. Las concentraciones altas de
slidos de la perforacin son perjudiciales para: la eficiencia de la
perforacin, pues causan aumento del peso y la viscosidad del lodo,
que a su vez incrementa los costos de mantenimiento y origina mayor
dilucin; la tasa de penetracin (ROP), al aumentar la potencia
requerida para circular, y las propiedades de suspensin del lodo,
que deben ser equilibradas con las propiedades de remocin del ripio
mediante equipo de control de slidos. Para el control efectivo de
slidos, el ripio debe retirarse del lodo en la primera circulacin
desde el pozo. Si se recirculan, el ripio se quiebra en pedazos ms
pequeos que son ms difciles de retirar. Efectuar una prueba para
comparar el contenido de arena del lodo enla lnea de flujo y la
presa del lodo (para determinar si se estn retirando los
cortes).
Sella formaciones permeables
Cuando la presin de la columna del lodo excede la presin de la
formacin, el filtrado del lodo invade la formacin y sobre la pared
del pozo se deposita una costra de lodo. El lodo est diseado para
depositar una costra ligera de baja permeabilidad para limitar la
invasin de la formacin. El problema surge si se forma una costra
gruesa de lodo, pues causa condiciones estrechas del hoyo,
registros de mala calidad, tubera atorada, prdida de circulacin y
dao de la formacin.
En formaciones sumamente permeables con aberturas de poros
grandes, el lodo entero puede invadir la formacin, dependiendo del
tamao de los slidos del lodo: usar agentes obturadores para
bloquear las aberturas grandes, para que luego los slidos del lodo
puedan formar un sello. Para ser efectivos, los agentes obturadores
deben tener ms de la mitad del tamao de los espacios de los poros o
fracturas. Dos agentes obturadores son el carbonato de calcio y la
celulosa molida.
Dependiendo del sistema del lodo en uso, varios aditivos pueden
mejorar la costra de lodo, como bentonita, polmeros naturales y
sintticos, polmeros, asfalto y gilsonita.
Mantiene la estabilidad del recinto del pozo
El proceso de perforacin consta de dos fases. Primero, la
perforacin se realiza a travs de las rocas que no contienen
petrleo. El objetivo es moverse lo ms rpido posible y llegar a las
rocas que contienen petrleo, es decir, al yacimiento. La prioridad
es mantener estable la formacin rocosa expuesta en el pozo,
mientras se evita la prdida de fluido de perforacin. Al mantener la
presin del fluido de perforacin por encima de la presin del fluido
de los poros de la formacin rocosa, existe una tendencia natural a
que el fluido de perforacin penetre en la roca permeable de la
formacin. El uso de aditivos especiales en el fluido de perforacin
evita que esto suceda.
En lutitas, el peso del lodo es por lo general suficiente para
equilibrar las fuerzas de la formacin, pues estos pozos son
usualmente estables. Con los lodos de base de agua, las diferencias
qumicas pueden causar interacciones entre el lodo y las lutitas que
resultan en ablandamiento de la roca nativa. Las lutitas altamente
fracturadas, secas y quebradizas pueden ser extremadamente
inestables y llevar a problemas mecnico.. Por ejemplo, si la roca
est cargada de sal, el agua disolver la sal y provocar
inestabilidad en las paredes del pozo. En este caso, sera ms
conveniente utilizar un fluido a base de petrleo. Tambin es posible
que las formaciones rocosas con un alto contenido de arcilla
tiendan a ser arrastradas por el agua. Estas formaciones necesitan
un fluido inhibidor para mantener el pozo estable y evitar
ensanchamientos o hundimientos. A medida que la perforacin avanza,
el pozo se reviste con un entubado de acero para darle estabilidad
y crear una ruta para que el petrleo pueda salir a la superficie.
Una vez que se llega al yacimiento, es posible que la composicin
del fluido de perforacin deba cambiarse para evitar que se
obstruyan los poros de la roca. Al mantener los poros abiertos el
petrleo podr fluir ms fcilmente en el pozo y subir a la superficie
con menos dificultad.
La estabilidad del pozo quiere decir que el hoyo mantiene su
tamao y forma cilndrica. Si el hoyo se agranda, se torna dbil y
difcil de estabilizar, resultando en problemas como velocidades
anulares bajas, limpieza deficiente del pozo, carga de slidos y
evaluacin deficiente de la formacin. En formaciones de arenas y
areniscas, el agrandamiento del hoyo puede lograrse por acciones
mecnicas (fuerzas hidrulicas y velocidades de boquillas).
El dao de la formacin se reduce con un sistema hidrulico
conservador. El agrandamiento del hoyo se limita con una costra de
lodo de buena calidad que contenga bentonita.
Minimiza los daos de la formacin
El dao superficial o cualquier reduccin de la porosidad y
permeabilidad natural de la formacin constituyen daos de la
formacin. Los daos ms comunes son: invasin de la matriz de la
formacin por lodo o slidos de perforacin; hinchamiento de las
arcillas de la formacin dentro del yacimiento con la consecuente
reduccin de permeabilidad; precipitacin de slidos debido a la
mezcla del lodo y los fluidos de la formacin que resulta en la
precipitacin de sales insolubles; el lodo y los fluidos de la
formacin forman una emulsin que reduce la porosidad del yacimiento.
Los fluidos especialmente diseados para perforacin o reparacin de
pozos y los fluidos de completacin minimizan los daos de la
formacin.
Enfra, lubrica y soporta la barrena y el conjunto de perforacin
(flotacin)
Las fuerzas mecnicas e hidrulicas en la barrena, y cuando la
sarta gira y roza la tubera revestidora y la pared del pozo,
generan calor. El fluido de perforacin enfra y trasfiere el calor
desde la fuente y reduce la temperatura del fondo del pozo. Si esto
no se hiciera, la sarta de perforacin y los motores del lodo
fallaran ms rpidamente.
Los lodos de base de aceite y aceite sinttico generalmente
lubrican mejor que los lodos de base de agua, pero la lubricidad en
base al coeficiente de friccin puede mejorarse con la adicin de
lubricantes. La lubricacin suministrada por el fluido de perforacin
depende del tipo y cantidad de slidos y materiales densificantes ms
la composicin del sistema. La mala lubricacin causa torsin y
arrastre elevados. Hay que verificar el calor de la sarta de
perforacin, teniendo presente que estos problemas tambin pueden ser
causados por enchavetamiento de la sarta, mala limpieza del hoyo y
diseo incorrecto de los conjuntos de fondo de pozo.
Los fluidos de perforacin tambin soportan parte de la sarta de
perforacin o de revestimiento a travs de la flotacin, suspendida en
el fluido de perforacin por una fuerza de flotacin igual al peso (o
densidad) del lodo, reduciendo as la carga sobre el gancho en la
torre de perforacin. El peso que la torre puede soportar est
limitado por su capacidad mecnica, al aumentar la profundidad del
pozo aumenta el peso de la sarta de perforacin y de la revestidora.
Al trabajar con sartas largas y pesadas, la flotacin posibilita
bajar sartas de revestimiento cuyo peso excede la capacidad al
gancho del taladro.
Transmite energa hidrulica a herramientas y a la barrena
La energa hidrulica suministra potencia para la rotacin de la
barrena y para las herramientas de medir al perforar (LWD) y
registrar al perforar (LWD). Los programas hidrulicos se basan en
el tamao de las boquillas de la barrena para la potencia de la
bomba del lodo disponible a fin de optimizar el impacto de los
chorros en el fondo del pozo. Esta energa est limitada por: la
potencia de la bomba, la prdida de presin dentro de la sarta de
perforacin, la mxima presin superficial permisible, la tasa ptima
de flujo.
Las prdidas de presin de la sarta de perforacin son mayores en
fluidos de densidades, viscosidades y contenido de slidos mayores.
El fluido de perforacin transfiere informacin de las herramientas
MWD y LWD a la superficie a travs de pulsaciones de presin.
Asegura evaluacin adecuada de la formacin
Las propiedades qumicas y fsicas del lodo y las condiciones del
recinto del pozo despus de la perforacin afectan la evaluacin de la
formacin. Los registradores del lodo examinan el ripio de
perforacin para determinar su composicin mineral, seales visibles
de hidrocarburos y los registros almacenados de la litologa, la
tasa de penetracin, deteccin de gas y parmetros geolgicos. Las
zonas potencialmente productivas son aisladas y se realizan pruebas
de la formacin y por la sarta de perforacin. El lodo ayuda a no
dispersar el ripio y tambin mejora el transporte de los cortes para
que los registradores del lodo determinen la profundidad a la que
los cortes se originaron.
El lodo de base de aceite, los lubricantes y los asfaltos
mascaran las indicaciones de hidrocarburos. Por eso, los lodos para
extraer ncleos o testigos se escogen con base en el tipo de
evaluacin a efectuarse. Muchas operaciones de extraccin de ncleos
especifican una mezcla de lodo con un mnimo de aditivos.
Control de la corrosin
La sarta de perforacin y la revestidora en contacto continuo con
el fluido de perforacin puede causar una forma de corrosin. Los
gases disueltos (oxgeno, dixido de carbono, cido sulfhdrico)
producen problemas graves de corrosin: causan fallas catastrficas y
rpidas y pueden ser letales para humanos en poco tiempo. Las
condiciones de bajo pH (cidas) agravan la corrosin, por eso se
deben usar testigos de corrosin para monitoreo del tipo y la tasa
de corrosin, y para determinar que el inhibidor qumico correcto se
utilice en la cantidad correcta.
La aireacin del lodo, la formacin de espuma y otras condiciones
de O2 atrapado causan daos por corrosin en poco tiempo. Al perforar
en condiciones de H2S, se debe elevar el pH de los fluidos de
perforacin y aadir productos qumicos neutralizadores de sulfuros
(zinc).
Facilita la cementacin y completacin
La cementacin es crtica para el aislamiento efectivo de la zona
productora y la completacin del pozo. Durante los viajes de la
revestidora, el lodo debe permanecer fluido y minimizar los
aumentos sbitos de presin para que no tenga lugar la prdida de
circulacin inducida por las fracturas. El lodo debe tener una
costra delgada y resbaladiza, y el recinto del pozo no debe tener
socavamientos.
Minimiza el impacto ambiental
El lodo de perforacin es, en varios grados, txico. Tambin
resulta difcil y costoso de descartar de una manera ecolgica.
Los fluidos que se emplean en la perforacin de un pozo se
administran mediante el llamado sistema de circulacin y tratamiento
de inyeccin. El sistema est compuesto por tanques intercomunicados
entre s que contienen mecanismos tales como:
* Zaranda: dispositivo mecnico, primero en la lnea de limpieza
del fluido de perforacin, que se emplea para separar los recortes
de la barrena u otros slidos que se encuentren en el mismo en su
retorno del pozo. El fluido pasa a travs de uno o varios coladores
vibratorios de distinta malla o tamao de orificios que separan los
slidos mayores.* Desgasificador: separador del gas que pueda
contener el fluido de perforacin.* Desarenador/desarcillador
(hidrociclon): dispositivos empleados para la separacin de granos
de arena y partculas de arcilla del fluido de perforacin durante el
proceso de limpieza del mismo. El fluido es bombeado
tangencialmente por el interior de uno o varios ciclones, conos,
dentro de los cuales la rotacin del fluido provee una fuerza
centrfuga suficiente para separar las partculas densas por efecto
de su peso.* Centrfuga: instrumento usado para la separacin mecnica
de slidos de elevado peso especfico suspendidos en el fluido de
perforacin. La centrfuga logra esa separacin por medio de la
rotacin mecnica a alta velocidad.* Removedores de fluido
hidrulicos/mecnicos; Embudo de mezcla: tolva que se emplea para
agregar aditivos polvorientos al fluido de perforacin.* Bombas
centrfugas y bombas a pistn (2 o 3): son las encargadas de recibir
la inyeccin preparada o reacondicionada desde los tanques e
impulsarla por dentro de la columna de perforacin a travs del
pasaje o pasajes del y devolverla a la superficie por el espacio
anular resultante entre la columna de perforacin y la pared del
pozo, cargada con los recortes del, y contaminada por los
componentes de las formaciones atravesadas.
El ciclo circulacin del lodo en el pozo
La mayor parte del lodo que se utiliza en una operacin de
perforacin se recircula en un ciclo continuo:
* El lodo se mezcla y guarda en el tanque de lodo.
* Una bomba extrae el lodo del tanque y lo enva a travs de la
tubera de perforacin directo hacia el pozo
* Entonces el lodo comienza el viaje de regreso a la superficie,
arrastrando los fragmentos de roca, denominados detritos, que se
han desprendido de la formacin por accin de la broca de
perforacin.
* El lodo sube a travs del anular, el espacio que existe entre
la tubera de perforacin y las paredes del pozo. El dimetro tpico de
una tubera de perforacin es de aproximadamente 4 pulgadas (10
centmetros). En el fondo de una excavacin profunda, el pozo puede
llegar a tener 8 pulgadas (20 centmetros) de dimetro.
* En la superficie, el lodo viaja a travs de la lnea de retorno
de lodo, una tubera que conduce a la zaranda vibratoria.
* Las zarandas vibratorias son una serie de rejillas de metal
que vibran y se utilizan para separar el lodo de los detritos. El
lodo cae a travs de las rejillas y regresa al tanque de lodo.
* Los detritos de las rocas se deslizan por la deslizadora de
detritos que se encarga de desecharlos. Segn los factores
medioambientales y otras consideraciones, los detritos debern
lavarse antes de desecharse. Algunos de los detritos son examinados
por gelogos que buscan indicios sobre qu es lo que est sucediendo
en la profundidad del pozo.
Repblica Bolivariana De VenezuelaUniversidad Del ZuliaFacultad
De Ingeniera Escuela De PetrleoLaboratorio de Perforacin
Bachiller. Godoy JohnCI: 19.392.448
Maracaibo, 09 de febrero de 2015
