SISTEMA DE FLUIDO DE PERFORACIÓN EMULCIONADO (INTERFLOW 1000)

INFORME Nº _INFORME Nº _6_6_SISTEMA DE FLUIDO DESISTEMA DE FLUIDO DE

PERFORACIÓN EMULCIONADOPERFORACIÓN EMULCIONADO(INTERFLOW (INTERFLOW 10001000))

Profesores: Elaborado por:Jesús Meneses Cordido, Natalia C.I: 14.763.927Pedro Malavé Lárez, Ana Mª C.I: 15.202.668 Preparadora: Rondón, Albayhary C.I: 15.663.493 Marielis Gómez Sánchez, Eduardo C.I: 15.036.941

Sec: 20 Grupo # 6

Puerto La Cruz, 21 de Abril de 2003.

1

UNIVERSIDAD DE ORIENTENÚCLEO DE ANZOÁTEGUI

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADASDEPARTAMENTO DE PETRÓLEO

LABORATORIO DE PERFORACIÓN

INDICE Pág.

Sumario……………………………………………………………………. II

Introducción……………………………………………………………….. III

Fundamentos Teóricos…………………………………………………….. 4

Aparatos y Procedimientos………………………………………………… 14

Datos y Resultados………………………………………………………… 15

Discusiones, conclusiones y recomendaciones de Alida Gómez ...………. 17

Discusiones, conclusiones y recomendaciones de José P. Rojas D.……… 23

Discusiones, conclusiones y recomendaciones de Tomas Rodríguez......… 29

Aplicación del Tema en la Industria………………………………………. 36

Bibliografía………………………………………………………………... 37

2

SUMARIO

Dentro de la amplia gama de tipos de fluidos existe además de los base agua y los base aceite una innovación que son los fluidos base sintética. Dentro de esta categoría existe el fluido Inte-Flow que es un fluido base agua ecológicamente biodegradable con poco porcentaje de sólidos y totalmente amistoso con el medio ambiente

Durante el desarrollo de la experiencia se preparó precisamente este tipo de fluido. Por poseer gasoil este sistema se convierte en una emulsión a la cual se le midieron todas sus propiedades reológicas a temperatura ambiente así como también a altas temperaturas para comprobar la incidencia de esta sobre las propiedades del mismo. El filtrado API a condiciones Standard y adicionalmente, se midió la lubricidad del sistema.

Como resultado de todo lo anterior se pudo comprobar que la cantidad de filtrado es baja y a veces hasta nula, la reología se ve elevada y se ve poco afectada por el incremento de la temperatura disminuyendo solo un poco. El revoque es muy fino y flexible lo que asegura un bajo índice de permeabilidad, que protege a la formación del nocivo gasoil.

III

INTRODUCCIÓN

A través de las últimas décadas se ha estado en busca de un sistema de perforación que proporcione la mayor cantidad de beneficios posibles disminuyendo el efecto nocivo que esto podría conllevar, además de tener en cuenta el impacto ambiental generado al colocarlo en la naturaleza para su posterior disposición.

En búsqueda de la perfección PDVSA INTEVEP tomaron cartas en el asunto llevando a cabo una investigación de un sistema que generara un revoque fino y eficiente para evitar el filtrado a la formación, considerando además los demás valores reológicos para obtener resultados óptimos en las labres de perforación, tomando en cuenta el impacto ambiental.

El fluido creado que cumple con estas condiciones es el INTE-FLOW 1000, es un fluido de perforación bastante importante en el éxito del ingeniero de petróleo. Estudiar en esta práctica sus propiedades reológicas, su densidad y su capacidad de filtrado es un hecho relevante.

A pesar de que este sistema posee gasoil en su composición se puede considerar un sistema Drill-in, ya que este tiene buenas propiedades reológicas y de filtrado, posee buena estabilidad térmica, es un fluido libre de sólidos y sobre todo es un sistema ecológico que causa mínimo impacto ambiental ya que la cantidad de gasoil que posee es mínima comparada con la cantidad de fluido en general

IV

V

VI

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

EMULSIÓN: mezcla líquida heterogénea básicamente permanente, de dos líquidos que normalmente que no se disuelven uno en el otro, pero que son mantenidos en suspensión o dispersión por agitación mecánica o mediante la agregación de pequeñas cantidades de sustancias conocidas como emulsificantes. Las emulsiones pueden ser: agua en aceite ó aceite en agua.

SISTEMA INTERFLOW 1000: fue desarrollado por PDVSA INTEVEP siendo una tecnología nueva de fluidos de perforación y terminación de pozos, con densidades menores a la del agua. INTERFLOW 1000 es una emulsión de aproximadamente 70% de una base orgánica, dispersa en una fase externa de agua.

Este sistema ha sido usado para perforar y reparar pozos en zonas productoras en formaciones silicioclásticas. En el caso de trabajos de reparación de pozos, se ha demostrado que tiene gran desempeño en la limpieza del espacio anular y acarreo de partes metálicas. Se ha utilizado como fluido de perforación para controlar las presiones de las zonas de interés sin causar daño a la permeabilidad.

Este sistema es capaz de contrarrestar los efectos dañinos que causan los lodos base aceite al medio ambiente, esto lo realiza por medio de las bacterias que rompen la estructura parafínica ayudando a recobrar el petróleo derramado para así generar los desechos orgánicos, tratando de procesar y eliminar la toxicidad, rejuveneciendo el suelo. Sin embargo para este sistema los electrolitos pueden causarle a estos sistemas una inestabilidad en la emulsión ya que puede ocurrir una electrolisis.

El sistema INTERFLOW 1000 es muy aceptable para minimizar el daño a las formaciones, ya que estudios de pruebas de datos realizados mediante permeámetros de desplazamiento positivo, semidinámicos y de estudios de ángulos de humectabilidad líquido-sólidos han reportado una disminución de las permeabilidades de las formaciones silicioclásticas entre 10 y 5%. Se han reportado bajos volúmenes de filtrado inicial y sellos eficientes que soportan hasta diferenciales de 2000 [Lpc].

El sistema INTERFLOW 1000 se puede considerar un sistema DRILL-IN, ya que este tiene buenas propiedades reológicas y de filtrado, posee buena estabilidad térmica, es un fluido libre de sólidos y sobre todo es un sistema ecológico que causa mínimo impacto ambiental.

5

FORMULACIÓN PARA UN SISTEMA INTERFLOW 1000: para realizar un barril de un INTERFLOW 1000 se necesitan los siguientes componentes a la concentración dada y con un tiempo de agitación establecido para lograr un fluido adecuado. Si se desea aumentar la cantidad de barriles se debe multiplicar las concentraciones para cada elemento por el número de barriles deseados:

QUIMICA/ELEMENTO CONCENTRACIÓN TIEMPO DE AGITACIÓN [min.]

AGUA FRESCA 0,28 [Bl] 0INTERFLOW 20 [cc/Bl] 30

GASOIL 0,64 [/Bl] 15M.E.A. 0,23 [Bl] 10

KCl 0,5 [Lbs/Bl] 10FL-7 PLUS 2 [Lbs/Bl] 15

PAC-UL 0,75 [Lbs/Bl] 15CaCO3 20 [Lbs/Bl] 10

AGUA: Es la fase continua, actúa como dispersante.

INTE-FLOW 1000: Es un surfactante biodegradable y no tóxico, se usa para estabilizar la emulsión.

GAS-OIL: Es una base orgánica o aceite. Es utilizado para preparar emulsiones, su uso esta restringido debido a su toxicidad por su alto contenido de aromáticos.

M.E.A (MONOETANOLAMINA): Es el alcalinizante de la mezcla, controlador de PH.

KCl: es cloruro de potasio, se usa para inhibir las arcillas hasta un 3%.

FL-7 PLUS: se usa para incrementar la viscosidad y reducir el filtrado de la mezcla.

PAC-UL: es un almidón modificado se usa para incrementar la viscosidad y reducir el filtrado de la mezcla.

CaCO3: Es un densificante. Material pesante que actúa como reductor de filtrado y material de pérdida de circulación.

6

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA INTERFLOW 1000:

Densidad entre 6,0 y 9,0 [Lpg]. Tiene buen desempeño en la limpieza del espacio anular, acarreo de partes

metálicas. Tolerante a la contaminación. Libre de sólidos. Fácil manejo. Bajo costo. Cubren el rango de gravedad específica entre 1,0 y 0,612. Consiste en una emulsión de aceite en agua. No causa ningún impacto ambiental. Térmicamente estable hasta 300 [ºF]. Presenta un buen control del filtrado. Sus propiedades se pueden adaptar a situaciones diversas.

APLICACIONES DEL SISTEMA:

Han sido extensamente usados para perforar y reparar pozos en zonas productoras en formaciones silicioclásticas.

Se utiliza como fluido de control de presiones de la formación de interés sin causar daño a la permeabilidad de las formaciones de interés.

En yacimientos cuya presión sea equivalente al rango de densidades antes expresados: Gravedades Específicas: 0,612 hasta 1,0.

Usado en pozos costa afuera y tierra firme.

Puede ser utilizado como fluido de perforación o como fluido de completación de pozos.

VENTAJAS DEL SISTEMA INTERFLOW 1000:

Puede ser utilizado en yacimientos con baja presión en sustitución de fluidos aireados, espumados o neumáticos, que requiere el uso de equipos de gran volumen y peso en la superficie aumentando los costos y haciendo más complejo el proceso (compresores y multiplicadores de presión, separadores de gas y líquidos)

Estabilidad de la emulsión frente a moderadas contaminaciones con sólidos y aceite, provenientes de las formaciones, lo que garantiza un mínimo de problemas durante las operaciones. Mantiene su estabilidad en intercalaciones de arcillas.

7

Buenas propiedades reológicas y baja presencia de sólidos que garantizan altas tasas de penetración y buena limpieza del hoyo.

Mínima alteración de la permeabilidad de las formaciones permeables de interés lo que implica que se produce un daño mínimo y por ende mayor productividad de los pozos.

Minimizan los costos de operación debido a que el fluido puede ser reciclado.

DIFERENCIAS EXISTENTES ENTRE LOS SISTEMAS DE AGUA TRADICIONALES Y EL INTE-FLOW:

Este sistema opera donde los fluidos base agua tradicionales no lo hacen.

El fluido INTERFLOW 1000 se usa para perforar formaciones de baja presión (5,1– 8,33 [Lpg]), mientras que el sistema de agua tradicional tiene una densidad mínima de 8,33 [Lpg] la cual no se puede usar para perforar dicha formación.

En este tipo de fluidos la alteración de la permeabilidad de la formación de interés es mínima, mientras que el sistema de agua tradicional presenta una mayor invasión de fluidos, alterando la permeabilidad.

El sistema de agua tradicional es un lodo de inicio y el sistema INTERFLOW 1000 se puede usar a mayores profundidades.

Los fluidos base agua tradicional no resisten altas temperaturas y presiones en cambio estos fluidos son térmicamente estables hasta más o menos 300 [ºF].

Estos fluidos son tolerantes a la contaminación caso contrario al de agua tradicional.

CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA INTERFLOW 1000 DE ACUERDO A SUS APLICACIONES:

Podemos encontrar diferentes formulaciones de sistemas INTER FLOW y estas se clasifican:

SISTEMA INTERFLOW 1000: Este es el producto original cuya fase dispersa es Diesel.

SISTEMA INTERFLOW 2000: Esta es la segunda generación, en la cual la fase continua es el aceite mineral con bajo contenido de aromáticos.

8

SISTEMA INTE-FLOW 3000: Esta es la última versión que se ha lanzado al mercado, cuya fase continua es aceite de palma eterificado y estabilizado, denominado Biodoil.

VALORES PERMISIBLES DE REOLOGÍA Y FILTRADOS EN EL SISTEMA INTE-FLOW:

Densidad [Lpg]: 6,0 – 9,0

Viscosidad Plástica [cps]: 20 – 35

Punto Cedente [Lbs/100Pies2]: 17 – 23

Filtrado API [cc/30min.]: 1 - 3

MANTENIMIENTO PREVENTIVO SE LE APLICA AL SISTEMA INTE-FLOW:

Agregar el emulsionante primario despacio, al agregar agentes densificantes, para contribuir a humectar de aceite los sólidos adicionales.

Usar equipos de control de sólidos para evitar la acumulación de sólidos de bajo peso específico.

No usar obsturantes celulósicos.

Mantener las relaciones aceite / agua dentro de los límites establecidos según la densidad del lodo.

No saturar la fase continua con cloruro de calcio, debido a que puede ocurrir inestabilidad de la emulsión y humectabilidad de sólidos por agua.

Usar “imidas poliméricas” cuando se requiera adelgazantes.

Mantener la cantidad de iones Calcio menor de 0,5 [Lbs/Bls]

APARATOS Y PROCEDIMIENTOS

9

En el laboratorio de perforación utilizamos diferentes aparatos entre los cuales tenemos:

Balanza Simple. Agitadores eléctricos y magnéticos. Envases plásticos. Cronómetros. Espátulas. Cinta Colorimétrica. Balanza Analítica. Balanza Baroid. Viscosímetro Fann. Retorta Kit. Filtro Prensa API y HT-HP. Reactivos para titulación. Probador de Lubricidad. Therma-Cup.

Therma-Cup: es un instrumento utilizado para determinar las propiedades reológicas a una temperatura dada (120 [°F]). El instrumento consta de un regulador de temperatura y puede se ajustado al Viscosímetro Fann, donde se procede a trabajar como normalmente se hace.

DATOS Y RESULTADOS

Tabla.-1 Valores obtenidos del Ph y la densidad del lodo base preparado.

10

GRUPOS G - 1 G - 2 G - 3 G - 4 G - 5 G - 6 G - 7 G - 8

PH 10,5 10,5 10,5 10,5 11 11 10,5 10,5

DENSIDAD [LPG] 7,6 7,3 7,6 7,4 7,8 7,3 7,2 7,7

Tabla.-2 Valores obtenidos para las propiedades reológicas a temperatura ambiente en el Sistema INTERFLOW 1000.

PROPIEDADES G - 2 G - 4 G - 5 G - 7

VISCOSIDAD PLASTICA [cps] 50 104 94 105

VISCOSIDAD APARENTE [cps] 61,5 121,5 106 120,5

PUNTO CEDENTE [Lbs/100Pies2] 23 35 26 31

FUERZA GEL A 10 SEG [Lbs/100Pies2] 4 5 7 9

FUERZA GEL A 10 MIN [Lbs/100Pies2] 5 8 7 7

Tabla.-3 Valores obtenidos para las propiedades reológicas a temperatura de 120 [ºF] en el Sistema INTERFLOW 1000.

PROPIEDADES G - 2 G - 4 G - 5 G - 7

VISCOSIDAD PLASTICA [cps] 32 --- --- ---

VISCOSIDAD APARENTE [cps] 37 --- --- ---

PUNTO CEDENTE [Lbs/100Pies2] 10 --- --- ---

FUERZA GEL A 10 SEG [Lbs/100Pies2] 3 --- --- ---

FUERZA GEL A 10 MIN [Lbs/100Pies2] 3 --- --- ---

Tabla.-4 Valores obtenidos para el Filtrado API en el Sistema INTERFLOW 1000 a una presión de 100 [Psi].

TIEMPO VOLUMEN DEL FILTRADO [cc]

11

G - 1 G - 3 G - 6 G - 85 min. --- --- --- 0,5

7,5 min. --- --- --- 0,810 min. 0,1 --- --- 115 min. 0,5 --- --- 1,420 min. 0,8 --- --- 1,625 min. 0,9 --- 0,15 1,830 min. 1 --- 0,30 1,9

Tabla.-5 Valores obtenidos para el Filtrado HT-HP en el Sistema INTERFLOW 1000

FILTRADO G - 2 G - 7

VOLUMEN [cc] 1,9 2,2

Tabla.-6 Valores obtenidos para revoque con el Sistema INTERFLOW 1000.

REVOQUE G - 1 G - 8

ESPESOR [mm] --- 0,3

Tabla.-7 Valores obtenidos del % de agua, % sólidos y % de aceite con el Sistema INTERFLOW 1000.

PORCENTAJES G - 2 G - 4 G - 5

% AGUA 43 47,72 29% ACEITE 51 52,28 71

12

% SÓLIDOS 6 12 ---

Tabla.-8 Valores obtenidos para el índice de Lubricidad con el Sistema INTERFLOW 1000.

SISTEMA G - 2 G - 3 G - 6

INDICE DE LUBRICIDAD 0,11 0,1131 0,1305

DISCUSIONES

En la experiencia efectuada se realizaron estudios del las propiedades del Sistema INTERFLOW 1000, en los cuales se obtuvieron los siguientes resultados:

Primeramente se realizó la prueba para calcular el pH de la muestra, esta prueba se había realizado en experiencias posteriores con Peachímetro Digital pero en esta práctica presento problemas y por ello se utilizo la Cinta Colorimétrica, obteniendo

13

que los valores obtenidos fueran entre 10,5-11; encontrándose en su mayoría dentro el rango teórico esperado (9-10,5). Las pruebas que indicaron un pH de 11 no pueden ser consideradas malas ya que por haber realizado la prueba con el método colorimétrico los resultados pueden verse un poco alterados por la apreciación de la persona que tomo la prueba. Para alcalinizar este sistema se utilizo M.E.A (Monoetanolamina).En esta experiencia se obtuvo valores altos indicando un pH muy básico y que permitiría aumentar la vida útil de los equipos ya que no se verían afectados grandemente por efectos de corrosión, especialmente frente a formaciones con alto porcentaje de H2S.

Las densidades alcanzadas por este sistema se encuentran entre 7,2 y 7,8 [Lbs/gal], esperando un valor aproximado entre 7,6 y 7,8 [Lbs/gal] de acuerdo con la formulación utilizada, como se puede observar en algunos de estos sistemas se presentan densidades bajas las cuales son originadas por la presencia de espuma en el sistema, esta espuma se formo al agregar el INTERFLOW, que presenta el mismo comportamiento que un jabón en presencia de agua y permite lograr una mejor emulsión. La densidad tuvo que ser calculada dos veces primeramente se obtuvo un valor de 6,5 [Lbs/gal] y por estar muy por debajo de lo requerido se agregaron 5 gotas de un antiespumante LD-8 y se dejo en agitación a baja velocidad durante siete minutos. Posteriormente se volvió a medir la densidad y se logro aumentar hasta 7,3 [Lbs/gal]; a pesar de agregar el antiespumante la cantidad de espuma era tal que no se logro disminuir totalmente para alcanzar la densidad deseada. Es importante acotar que la formación de espuma se incrementa debido a que los agitadores utilizados poseen altas revoluciones en sus velocidades mínimas.

Para lograr las densidades se utilizo en la formulación Carbonato de Calcio, es por ello que en algunos casos estos sistemas han podido ser utilizados para zonas donde la densidad requerida es de 11,6 [Lbs/gal] aproximadamente, esto quiere decir, que a pesar de que este sistema esta diseñado para zonas de presiones sub-normales (menores a las presiones esperadas a esa profundidad), o para zonas ya depletadas puede adaptarse para áreas con mayores presiones. Es necesario mantener muy bajos los niveles de espuma ya que se observa como puede variar considerablemente la densidad del lodo, pudiendo ocasionar arremetidas de los fluidos que se encuentran en las formaciones.

El cálculo de las propiedades reológicas se realizo tanto a temperatura ambiente como a 120 [ºF], siendo muy particulares los resultados obtenidos ya que las Viscosidades Plásticas y Aparentes a temperatura ambiente arrojan valores muy altos a los esperados mientras que los Puntos Cedentes son los deseados para estos sistemas. Sin embargo, el comportamiento obtenido a 120 [ºF] solo pudo ser estudiado para un sistema ya que para los demás sistemas se produjeron degradaciones de los lodos.

14

Comparando los resultados del sistema (Grupo 2) al cual se le pudieron realizar ambas pruebas se obtiene que a temperatura ambiente y a 120 [ºF] las Viscosidades Plásticas fueron de 50 y 32 [Cps] respectivamente y la Viscosidad Aparente de 61,5 y 37 [Cps]; estos valores indican la importancia de medir las propiedades del fluido a ambientes similares a los encontrados en la formación ya que así se obtiene el verdadero comportamiento del mismo. Los valores esperados para la Viscosidad Plástica eran entre 20 y 35 [Cps], por lo tanto a 120 [ºF] es sistema es apto para su utilización. Para lograr las viscosidades alcanzadas se utilizo FL-7 PLUS y PAC-UL, ya que estos sistemas son libres de sólidos.

En el caso del Punto Cedente el aumento de la temperatura resulto desfavorable para las mediciones debido a disminuyo de 23 [Lbs/100Pies2] a temperatura ambiente hasta 10 [Lbs/100Pies2] a 120 [ºF]; esperándose un valor entre 17 y 23 [Lbs/100Pies2]. Esta disminución indica que a temperaturas mayores el sistema perdió su capacidad de acarreo de ripios debido al bajo valor del Punto Cedente fuera del rango requerido.

Los valores de Fuerza Gel obtenidos a los 10 segundos y a los 10 minutos, tanto a temperatura ambiente y a 120 [ºF] fueron muy bajos (4-5 y 3-3 [Lbs/100Pies2]) señalando que el sistema preparado posee poca capacidad para la suspensión.

Al analizar las características que definen a estos sistemas notamos que tiene buen desempeño en la limpieza del espacio anular, acarreo de partes metálicas y que también se mantienen estables hasta 300 [ºF], y los resultados de esta práctica nos están objetando dichas características, entonces podemos decir que durante la realización del sistema se produjo algún error que altero significativamente a las propiedades del lodo.

En las pruebas de filtrado API realizadas se obtuvo que el sistema no permitió grandes pérdidas de la fase continua, de hecho el valor del sistema preparado por el grupo 6 fue muy pequeño (0,30 [cc]), casi insignificantes y por debajo del filtrado permitido (1-3 [cc]). En la gráfica de Filtrado [cc] vs. Tiempo [min.] se observa este comportamiento donde es casi nula la filtración y muchos puntos se encuentran sobre el eje x, es decir, son cero y no hubo filtración a ese tiempo.

La razón que pudo ocasionar una pérdida de filtrado menor a la deseada es que el agente puenteante (CaCO3) utilizado es de arreglo malla 100 a diferencia del utilizado con anterioridad que era CaCO3 Dolomítico de arreglo 75. El arreglo 100 permite mejor y mayor unión entre las moléculas por lo tanto una mayor efectividad en el control del filtrado, este presenta el aspecto de un talco.

En el filtrado HT-HP se presenta la misma situación las pérdidas de filtrado son muy bajas de 1,9 y 2,2 [cc], y aunque como es de esperarse deben ser mayores a las del

15

filtrado API la diferencia entre uno y otro es muy pequeña. Los resultados de filtración nos revelan que el daño a la formación que se produce por filtración es mínimo por ello no será afectada la permeabilidad de la zona productora y permitirá una mejor productividad. En los filtrados se obtuvo agua, ya que a pesar de que el lodo posee Gasoil sigue siendo el agua la fase continua.

El Revoque obtenido de las pruebas de filtración API es muy pequeño y en uno de los casos inmedible, pero a pesar de ser tan delgado es compacto porque no permite la filtración pero muy frágil y de fácil remoción, lo cual, es muy importante frente a formaciones de interés.

La prueba Retorta Kit arroja un nuevo resultado no obtenido anteriormente el % de aceite, en ella se puede observar que la cantidad de aceite obtenido es mayor a la de agua, lo cual, es muy lógico ya que la cantidad de gasoil agregada es mayor a la de agua. En donde si se producen errores es en la cantidad de sólidos que son muy altas de hasta 12 %, algo muy absurdo ya que este sistema se considera libre de sólidos esto pudo ser originado debido a que el tiempo en que se corrió la prueba no fue suficiente para obtener los líquidos totales. Solo en una de las mediciones se encontró un resultado que corresponde al esperado y fue la del sistema realizado por el grupo 2, donde el % de aceite fue de 71 y el % de agua fue de 29, confirmando que es un sistema libre de sólidos.

La prueba de Lubricidad produjo resultados entre 0,11 y 0,13 indicando que el sistema proporciona bastante lubricidad a los equipos de subsuelo (mecha, tuberías, etc.) y permite disminuir los riesgos de pegas y atascamiento de tuberías, así como el torque. La Lubricidad adquirida se debe a la presencia de gasoil en el sistema.

Natalia Cordido M. CI: 14.763.927.

CONCLUSIONES

1. El pH calculado es bastante básico.

2. Los valores del pH pudieron ser un poco afectados por la utilización de la Cinta Colorimétrica para su medición.

16

3. Las densidades fueron muy aproximadas a las deseadas, las variaciones obtenidas fueron originadas por la presencia de espuma.

4. Para obtener la densidad deseada fue necesario agregar 5 gotas de LD-8.

5. Las densidades obtenidas son bajas comprobando que el sistema esta diseñado para zonas de bajas presiones.

6. Las propiedades reológicas que deben ser tomadas en cuenta son las obtenidas a 120 [ºF] ya que demuestran el verdadero comportamiento del lodo.

7. Las Viscosidades obtenidas a temperatura ambiente son muy altas, no son las deseadas.

8. Los Valores de Viscosidad a 120 [ºF] son las requeridas para el sistema.

9. El Punto Cedente ideal se obtuvo a temperatura ambiente. 10. El Punto Cedente obtenido a 120 [ºF] no cumple con los valores requeridos para estos sistemas.

11. Los Geles obtenidos fueron muy pequeños y no aportan mucha suspensión de ripios.

12. El filtrado API y HT-HP recogido fue muy poco.

13. El sistema provoca poco daño a la formación.

14. El revoque obtenido fue muy delgado, compacto y frágil.

15. El porcentaje de sólidos obtenido en estos sistemas es aproximadamente cero.

16. La lubricidad obtenida es muy buena y favorece al proceso de perforación.


RECOMENDACIONES

1. En la prueba Retorta Kit se debe indicar a los estudiantes que es necesario aumentar el tiempo de realización de la misma, ya que los mismos no tenían conocimiento de ello y ocasionaron errores en los resultados.

17

2. Se debe explicar a los alumnos la importancia de realizar las pruebas con cuidado ya que en casi todas las experiencias existen resultados que no son reportados debido a que los mismos son muy ilógicos o porque no se logro realizar la prueba por daño al sistema, originando que no se pueda lograr una buena discusión de los resultados. Seria conveniente indicarles que deben colocar en las observaciones de los reportes el porque no pudieron realizar una prueba si ese fuese el caso.


18

DISCUSIONES.

El objetivo de esta práctica fue diseñar y estudiar las propiedades del sistema INTEFLOW 1000. Para la agregación de los aditivos se debe tomar en cuenta la velocidad de agitación, ya que de ésta depende la activación del elemento. Es importante mencionar que la temperatura del ambiente estaba muy alta (90°F = 32.2°C), por lo que algunos de los valores obtenidos se van afectados.

Densidad: la densidad obtenida fue baja (7.3lpg) pero aceptable, esto se debió a la gran presencia de espuma formada por el INTERFLOW. Esto se debe a que carecen de sólidos en suspensión, además que los aditivos incorporados poseen bajo peso específico. Esta densidad había resultado más baja aun, por lo que fue necesario añadir un antiespumante: LD- 8 (5 gotas) alcanzándose luego el valor antes mencionado. Esta propiedad es proporcionada por el Carbonato de Calcio. Sin embargo, para otros grupos la densidad alcanzada estuvo entre 7.6 y 7.8lpg, se presume que sus sistemas no presentaban gran formación de espumas. Una de las características principales de este sistema es su valor de densidad, que permite la perforación en formaciones con presiones sub-normales o arenas prospectivas, ya que disminuyen la presión hidrostática de la columna, con un lodo de densidad menor al agua. Para una óptima aplicación de este sistema la densidad debe estar entre 7.2 y 8.0lpg, de no ser así pueden ocurrir problemas en el proceso de perforación.

pH: el pH medido estuvo entre 10.5 y 11. El rango para estos sistemas se encuentra entre 9 y 10.5, lo que indica que este sistema es muy alcalino y tiende a reducir los problemas de corrosión y que el aditivo controlador de esta propiedad (M.E.A.) se activo completamente.

Fuerza gel: La fuerza gel arrojada por este sistema es 4/5 y 3/3 Lb/100pies2 para el lodo a temperatura ambiente y para una temperatura de 120°F respectivamente. Esto se debe a que mientras mayor es la temperatura, las partículas sólidas se separan más, por cuanto la energía cinética se hace mayor, trayendo como consecuencia la disminución de la fuerza gel. Se observa que las lecturas de los geles a los diferentes tiempos son prácticamente iguales para el sistema a temperatura ambiente e iguales a 120°F. Es importante tener en cuenta que para este sistema esta propiedad es sumamente importante, debido a que este fluido se utiliza en pozos que tienen cierta inclinación, es por ello que se esperan valores acordes para mantener en buenas condiciones las operaciones de perforación de los pozos.

Viscosidad plástica: en teoría la viscosidad plástica para el sistema Inte-Flow 1000 varía en un rango de 20 a 35cps. El resultado obtenido para el sistema a temperatura ambiente fue muy alto (50cps). Una vez aumentado la temperatura del sistema con el uso de la Termo- Cup se registró un valor de viscosidad plástica de 32cps, el cual está dentro del rango aceptable para este lodo, además de ser coherente ya que al

19

aumentar la temperatura la viscosidad del aceite tiende a disminuir. Los aditivos encargados de proporcionarle esta propiedad al sistema son el PAC- UL y el FL- 7PLUS. Es importante mantener un buen valor de viscosidad pues esta aunada a otras propiedades va ha depender la eficiente limpieza del hoyo.

Viscosidad aparente: al igual que la viscosidad plástica, ésta resultó se alta a temperatura ambiente (61.5cps) y disminuyó cuando el sistema fue calentado a 120°F por la misma razón. Es importante mencionar que si en el momento de perforar zonas productoras, estas propiedades (viscosidad aparente y viscosidad plástica) son muy altas, podría ocasionar una disminución de la tasa de penetración debido a un embolamiento de la mecha, seguido de una pega de tubería, y si esto no es controlado a tiempo se producirá un pescado, proporcionado por la difícil remoción de ripios. Por eso es importante mantener un control de estas propiedades.

Punto Cedente: el rango para estos sistemas se encuentra entre 17 y 23lb/100pie2. Los valores obtenidos fueron 23 y 10lb/100pie2 a temperatura ambiente y 120°F respectivamente. Se observa que cuando la temperatura aumenta el punto cedente disminuyó considerablemente, alejándose del rango regular de estos sistemas. Para este sistema es muy importante que se tenga un control de la estabilidad térmica de esta propiedad, ya que es un fluido que se utiliza en perforaciones de zonas productoras localizadas a altas profundidades donde tanto la presión como la temperatura son elevadas. Si esta propiedad es muy baja entonces no se produce una buena limpieza del hoyo, porque no tiene la suficiente fuerza y consistencia para sostener los ripios y luego transportarlos.

Filtrado API: este filtrado fue bastante bajo (0.30cc/30min), lo que indica que este sistema prácticamente no daña la formación a pesar de la presencia del Gasoil que es un compuesto que desprende gases aromáticos cuando está expuesto a elevadas temperaturas. Esto se debe al excelente control de filtrado por la presencia de componentes tales como lo son el FL-7 PLUS, el PAC-UL y el CaCO3. Por esta razón es que estos sistemas se utilizan en la perforación de zonas productoras.

Filtrado HT- HP: a pesar de que el filtrado HT- HP siempre es mayor que el API, el valor que se obtuvo tampoco fue muy elevado (1.9cc/30min). Estos filtrados tan bajos se deben a que el carbonato de calcio usado es de arreglo 100, lo que significa un arreglo perfecto (talco), esta característica proporciona que el filtrado sea mínimo, optimizando de esta forma el control del filtrado, proporcionando daños mínimos a la formación.

Revoque: a pesar del excelente control de filtrado que mostró el revoque formado, éste no se pudo medir ya que era muy delgado (película). De esto se puede decir que del espesor del revoque no depende la pérdida de filtrado sino de cómo se dispongan

20

los granos para formarlo, en este caso por el uso de carbonato de calcio con arreglo 100 se obtuvo un revoque sello.

% de sólidos: el porcentaje de sólidos recogido fue nulo, ya que se obtuvo una relación de 29% de agua y 71% de aceite. Esto corrobora la teoría, la cual indica que este sistema es libre de sólidos. Sin embargo, otro grupo encargado de realizar esta prueba obtuvo los siguientes resultados: 51% aceite, 43% agua y 6% sólidos, esto se debe a errores en el manejo del equipo, ya que antes de realizar la prueba la retorta no se limpió como regularmente se hace cada vez que este ensayo se hace.

Índice de lubricidad: Debido a la presencia en el sistema de gasoil, el índice de lubricidad arrojó un resultado muy bajo (0.1305), indicando que este fluido posee una lubricidad bastante alta, permitiendo así la reducción del torque y arrastre durante la perforación, además de disminuir el desgaste y la fricción en las mechas de perforación y reducir la tendencia a la pega de tubería.

Ana María Lárez C.C.I. 15.202.668

21

CONCLUSIONES:

1. El aditivo INTEFLOW produce gran cantidad de espuma incluso a bajas velocidades.

2. La densidad obtenida de estos sistemas fue baja (7.3lpg), ideales para zonas de interés o de presiones sub.-normales.

3. La presencia de espuma reduce la densidad del lodo.

4. Las propiedades reológicas disminuyen con el aumento de la temperatura.

5. El pH obtenido fue el máximo valor del rango establecido para estos sistemas.

6. Los revoques de los sistemas Inte-Flow son películas que controlan al máximo las pérdidas de filtrado.

7. El revoque resultó ser una película inmedible.

8. Estos sistemas reducen en gran proporción la cantidad de pérdidas de filtrado.

9. Por ser una emulsión provee excelentes valores de lubricidad.

10. El sistema es libre de sólidos.

11. El filtrado fue bastante bajo, tanto el API como el HT- HP.


22

RECOMENDACIONES:

1. Controlar las velocidades de agitación para cada componente.

2. En caso de formación de excesiva espuma, se recomienda el uso de un antiespumante, que evite o regule la formación de espuma, de manera tal que las propiedades del lodo no se vean afectadas.

3. Mantener un control de las propiedades del sistema ya que éste es usado en formaciones productoras.

4. Usar otro tipo de aceite, ya que el gasoil resulta tóxico cuando está expuesto a elevadas temperaturas.


23

DISCUSIONES

Para la preparación de este sistema se tuvo con cuidado principal la velocidad de agitación de cada uno de los componentes ya que una velocidad muy elevada produciría por ejemplo en el Inte-flow generación de espuma y inestabilidad en la reología del fluido. Luego de preparado cuidadosamente el lodo se procede a medir sus características reológicas a temperatura ambiente y a 120ºF para comprobar la variación de estas características con un aumento de la temperatura y que tan resistente es.

El pH arrojó un valor de 10.5, lo cual nos dice que este sistema es muy alcalino debido a la presencia de iones oxidrilo, favoreciendo a una poca corrosión en la tubería.

La densidad obtenida luego de agregar 5 gotas de antiespumante ya que el sistema estaba aireado fue de 7.3 Lpg, siendo un valor aceptable al considerar el rango teórico (6-9 Lpg). Este rango de densidad permite usarlo en formaciones prospectivas ya que poseen pocos sólidos y por lo tanto un menor peso reduciendo así el daño a la formación, por lo tanto, es preciso antes de realizar cualquier otra medición que el rango de densidad sea el adecuado. En cuanto a la resistencia gel era de esperarse que fuera baja ya que con un valor de 5/8 lb/ft2 es suficiente para mantener estos pocos sólidos en suspensión. Sin embargo con el incremento de la temperatura se observa que estos valores disminuyen 3/3lb/ft2, esto es lógico ya que con un incremento de la temperatura las fuerzas de atracción ente las moléculas del sistema disminuyen con lo que hay un mayor desorden originando una reducción de la fuerza gel

Los valores de viscosidad plástica son exageradamente altos Vp =94 cp, Vapa = 106 cp en comparación a los teóricos conocidos. Aunque estos valores se consideran fuera de rango es perfectamente explicable: estos sistemas poseen en su preparación dos poderosos viscosificantes como son el FL-7 plus y el PAC- UL. Igualmente al incrementar la temperatura este valor disminuye a so cps y 61.5 cps respectivamente esto debido al desorden que sufren las partículas en presencia de altas temperaturas con lo que disminuye su fuerza de atracción y por lo tanto los valores de las viscosidades. También se pudo observar que los valores de punto cedente están fuera del rango y que se ven afectado directamente por la temperatura ya que la fuerza de atracción dinámica disminuye en presencia de altas temperaturas. Además este sistema tiene buenas propiedades reológicas que garantizan altas tasas de penetración y buena limpieza del hoyo.

24

En cuanto a los valores de filtrado API se puede notar que estos sistemas presentan poco o nula cantidad de filtrado, es por esta razón que es altamente usado en formaciones productoras ya que no afecta las características del crudo contenidas en ellas y mas aun si este sistema posee gasoil en su composición. Los valores obtenidos se consideran aceptables y se puede obtener un revoque compresible y muy flexible, que puede removerse con gran facilidad. En cuanto al grupo # 1 la película inmedible puede deberse a un mal manejo del filtro-prensa o de la aguja vicat ya que a lo mas probable es que hayan erosionado demasiado el revoque obtenido.

Se puede notar que este sistema posee en su composición gasoil, lo que se transforma en una alta lubricidad 0.1305 disminuyendo así el roce y el torque lo que constituye característica indispensable para no tener problemas operacionales durante la perforación.

Rondón S, Albayhary C.I: 15.663.493

25

CONCLUSIONES

1. El aditivo Inte-Flow produce gran cantidad de espuma incluso a bajas velocidades.

2. La densidad obtenida de estos sistemas es baja ideales para zonas de interés.

3. El pH de este es bastante alcalino disminuyendo problemas de corrosión.

4. Los valores de son bastantes altos lo que garantiza gran capacidad de limpieza del hoyo.

5. La presencia del FL-7 PLUS y el PAC-UL aumentan considerablemente la viscosidad en el sistema.

6. El Inte-Flow presenta poca o nula pérdida de filtrado.

7. Revoque es muy fino, compresible, flexible y de fácil remoción.

8. El Inte-flow provee excelentes valores de lubricidad por poseer gasoil en su composición


26

RECOMENDACIONES

1. La agitación del fluido debe ser lenta para cuando se agrega Inte-Flow para evitar la presencia de alta espuma

2. Respetar el tiempo de agitación de los componentes

3. A la hora de medir la reología verificar que no haya presencia de espuma de ser así agregar un antiespumante


27

DISCUSIONES

Para la realización de la práctica se preparo 1 barril del sistema INTE-FLOW 1000, el cual viene a ser una emulsión de agua en aceite, donde la fase continua es el agua. El fluido contiene entre sus componentes gasoil, cuyo uso esta limitado por su alto contenido de aromáticos por su toxicidad y alto grado de contaminación al ambiente.

En la preparación del sistema, tomamos muy en cuenta la velocidad de agitación, ya que de acuerdo a experiencias anteriores, agitaciones indebidas pueden ocasionar la perdida total del fluido. La agitación utilizada al agregar el INTE-FLOW, fue la mínima, ya que con gran facilidad producía espumas y desestabilizaba las condiciones del fluido que apenas comenzaba su preparación.

La primera propiedad que se le determinó al sistema fue la densidad, esta fue obtenida con la balanza de lodos, la cual nos dio 7.48 Lpg, como valor promedio entre todos los grupos que realizaron esta practica, esto fue gracias a la adición de 5 gotas de LD-8, siendo este un antiespumante para poder conseguir un valor aceptable que entrara en consideración con el rango teórico (7.2 - 8 Lpg); teniendo el sistema una densidad relativamente baja en comparación con los sistemas viscoelásticos, lo cual nos dice que podemos trabajar en zonas con bajo gradientes de presión.

El pH arrojó un valor de 10.75, obtenido por una cinta medidora del pH, ya que el Peachímetro presento problemas de funcionamiento. Este valor obtenido nos dice que este sistema, debido a la alta concentración de iones oxidrilos, es muy alcalino, lo cual nos favorece porque la corrosión a la tubería por parte del fluido es muy baja o nula.

Para la determinación de la fuerza gel se utilizó el viscosímetro FANN; aunque no todos los grupos realizaron esta experiencia, para los que la realizaron pudieron observar gran similitud entre valores obtenidos de gel a 10seg (instantáneo) y 10min (final), es decir, poca diferencia entre los mismos, inclusive algunos arrojaron valores iguales. Esto nos indica que el fluido en comparación con otros, tiene poca capacidad de suspensión y que sus geles son instantáneos. Sin embargo, esta resistencia gel garantiza una eficiente suspensión de los ripios durante los procesos de perforación.

Los valores de viscosidad plástica y aparente son bastante altos, en comparación a los teóricos conocidos, aproximadamente 90 cps y 110 cps respectivamente. Esto posiblemente se deba al uso de dos viscosificantes como el FL-7 PLUS y el PAC-UL que actúan con eficiencia, lo que le da al fluido una gran capacidad de limpieza del pozo, gran capacidad de acarreo de ripios, esto se debe a la viscosidad de la fase continua del lodo y a los sólidos en suspensión. Cabe destacar que este valor teórico de viscosidad plástica está formulado para un sistema que no contiene FL-7 PLUS ni

28

PAC-UL, lo que indica que es normal observar que el valor obtenido en la práctica sea mucho mayor al teórico.

Al igual que la viscosidad plástica, el punto cedente se muestra más alto que los valores teóricos (entre 17-23 Lbs/100ft2), aunque el aumento no es tan elevado como el observado en el resto de las propiedades reológicas. De igual forma, los valores de punto cedente también son afectados por la temperatura. El sistema INTE-FLOW es más sensible a los cambios de temperatura que los sistemas viscoelásticos estudiados.

El sistema INTE-FLOW es un excelente controlador de la pérdida de filtrado, por esta razón estos sistemas causan un menor impacto ambiental. Esto representa una invasión mínima a la formación que disminuye el daño con el tan nocivo gasoil. Una vez realizada esta prueba podemos apreciar que los grupos encargados de la misma arrojaron datos de filtración dentro del rango establecido de 1.0 a 3.0 cc/ 30min. Sin embargo, el grupo 6 arrojo un valor ideal de 0.30 cc/30min de filtración demostrando que para este fluido la pérdida de filtrado es muy pequeña, esto se debe a la presencia componentes como lo son el FL-7 PLUS, el PAC-UL y el CaCO3.

En cuanto al revoque formado podemos decir, que es prácticamente una película compresible, no quebradiza y muy flexible, que puede removerse con gran facilidad, lo cual indica la poca filtración; siendo esto lo que se esperaba, ya que esta es una de las características principales de este fluido de perforación.

Al realizar la prueba de la retorta, para determinar los porcentajes de agua, aceite y sólidos, se observó en el cilindro un 43% de agua y un 51% de aceite, el resto es el porcentaje de sólidos que se queda en el filtro, dentro de la retorta. Después de repetir la prueba de retorta para asegurar un resultado más optimo, el porcentaje de sólidos se aproximó al 5%.

La lubricidad obtenida del INTE- FLOW-1000 fue de 0.12, valor bastante bajo que asegura el hecho de no tener problemas con fricción, permitiendo así la reducción del torque y arrastre durante la perforación, además de disminuir el desgaste y la fricción en las barras de perforación y reducir la tendencia a la pega de tubería.

EDUARDO SÁNCHEZ 15.036.941

29

CONCLUSIONES

1. El aditivo INTE-FLOW produce gran cantidad de espuma incluso a bajas velocidades.

2. La densidad obtenida de estos sistemas es baja (aprox. 7.48 Lpg), ideales para zonas de interés o de presiones sub-normales.

3. El pH arrojó un valor de 10.75, indicando que este sistema es bastante alcalino.

4. La presencia del FL-7 PLUS y el PAC-UL aumentan considerablemente la viscosidad en el sistema.

5. El sistema presenta buenas propiedades reológicas, garantizando una eficiente limpieza del hoyo y suspensión de ripios.

6. El hecho de preparar una emulsión implica la intervención de un aceite que disminuye el torque o roce.

7. Este sistema se puede utilizar para la perforación de zonas de bajo gradiente de presión.

8. De todos los fluidos estudiados en el laboratorio este ha sido el de menor pérdida de filtrado. esto es muy ventajoso ya que las propiedades de la formación no se alterarán por este hecho, además es lo ideal para la corrida de los registros eléctricos.

9. Este sistema es muy ventajoso a la hora de la cementación del pozo, ya que el revoque será removido fácilmente por ser compresible y muy flexible, teniéndose entonces una adhesión total del cemento con la formación y la tubería.

10. Por ser una emulsión provee excelentes valores de lubricidad.


30

RECOMENDACIONES

1. Durante la preparación del sistema se recomienda mantener una baja velocidad de agitación para evitar las espumas.

2. Es necesario agitar el sistema el tiempo necesario al agregar cada aditivo, para que estos reaccionen y tener un fluido con propiedades optimas.

3. Revisar constantemente las cámaras de la prueba de filtrado API, ya que pueden tener fugas y distorsionar los resultados.

4. Planificar bien el desarrollo de la práctica para evitar que en falte volumen de fluido para alguna de las pruebas a realizar, ya que se dispone de solo 1 barril que impide los errores por despilfarro.

5. Los valores de %aceite podían incrementarse si se dejaba por más de 30 min la prueba, pero esto refutaría los principios básicos de la misma.

6. Sustituir el gasoil por un aceite mineral, para que el sistema sea realmente ecológico, y así disminuir al mínimo la contaminación a la formación.

7. Manipular con cuidado el calentador para elevar la temperatura del sistema, para evitar sobrepasar la deseada y no prolongar el tiempo de la práctica.

8. Al agregar KCl se debe aumentar la velocidad de agitación para que los componentes estén bien mezclados.


31

APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA

Las perforación representa grandes retos para la industria petrolera debido a la diversidad de situaciones presentadas en cada uno de los pozos en los que se ha o se están realizando este proceso, una de estas situaciones es la presencia de zonas de presiones sub-normales, donde la presión de la formación es menor a la esperada. Para esta zona se deben utilizar fluidos especiales de bajas densidades como los INTERFLOW 1000 que permiten ser utilizados a altas temperaturas encontradas a esas profundidades pero con bajas densidades para disminuir al mínimo el daño a la formación por filtración. Este tipo de sistema abarata los costos de operación ya que evita la utilización de fluidos neumáticos.

Otra aplicación de estos sistemas es que presenta las características de un sistema base aceite pero no lo es ya que su fase continua es el agua por lo tanto es utilizado para disminuir la contaminación que producen los sistemas base aceite.

32

BIBLIOGRAFÍA

SALAS, Roberto. “GUIA DE LABORATORIO DE PERFORACIÓN”, Ingeniería de Petróleo, UDO.2002.

Iguarán J. José V, “GUÍA PARA LAS PRACTICAS SOBRE LODOS DE PERFORACIÓN”, Ingeniería de Petróleo, UDO. 1989.

SALAS, Roberto. “FLUIDOS DE PERFORACIÓN”, Fondo Editorial UDO. 2000.

IMCO Services. “TECNOLOGÍA DE LODOS”. Halliburton Company.

33

APENDICE APENDICE

34

35

Documents

SISTEMA DE FLUIDO DE PERFORACIÓN EMULCIONADO (INTERFLOW 1000)