Ingeniería de Fluidos de Perforación: Propiedades Esenciales y Control Operacional
Emulsión Inversa: Conceptos y Aplicaciones en Perforación
La emulsión inversa se denomina así porque se emulsiona agua en aceite. Su uso principal es como estabilizador de lutitas en ambientes severos. Utiliza la técnica de control de actividad del agua mediante el fenómeno de ósmosis.
Propiedades Fundamentales de los Fluidos de Perforación
Los fluidos de perforación son esenciales en la industria petrolera, y sus propiedades deben ser cuidadosamente controladas para asegurar operaciones eficientes y seguras. A continuación, se detallan las principales propiedades:
1. Densidad (Peso del Lodo)
La densidad es la medida del peso de un volumen dado de fluido, expresada generalmente en campo en lb/gal. Se mide con la balanza de lodo, que consta de una copa de volumen constante y una regla calibrada para determinar directamente la densidad del fluido.
2. Reología de los Fluidos de Perforación
La reología es el estudio de la materia bajo una fuerza aplicada o cómo los fluidos de perforación se mueven bajo una presión aplicada. En el estudio de los fluidos de perforación, la reología está estrechamente relacionada con la hidráulica anular y de la mecha de perforación para determinar la limpieza efectiva del hoyo y la eficiencia de la mecha. El flujo de los fluidos de perforación se describe mediante los modelos reológicos.
Viscosidad Plástica
La viscosidad plástica es la resistencia al flujo causada por la fricción mecánica entre las partículas suspendidas y por la viscosidad de la fase líquida continua. En términos prácticos, depende de: tamaño, forma y cantidad de partículas.
Punto Cedente
El punto cedente mide la interrelación de fuerzas positivas y negativas (electrostáticas) dentro del fluido. Está influenciado por la concentración, cargas eléctricas y tratamiento químico de los sólidos. En el viscosímetro de lectura directa, el punto cedente (PC) se calcula como Ø 300 rpm – VP. Se expresa en lb/100 pies2.
Tixotropía
La tixotropía describe cómo el tiempo afecta el comportamiento del flujo de los fluidos. Aunque el tiempo no se incluye en ninguno de los modelos reológicos, afecta las propiedades de los fluidos de perforación y debe ser considerado.
Viscosidad Cinemática
La viscosidad cinemática es la resistencia del lodo a fluir como líquido. A nivel de campo, se puede medir mediante la viscosidad de embudo, es decir, la relación entre la viscosidad de un fluido y su densidad.
3. Filtrado API (Baja Temperatura)
La filtración y la construcción de revoque son acciones que el fluido de perforación efectúa a través y sobre las paredes del hoyo. Algunas formaciones permiten que el líquido del fluido de perforación penetre en ellas, dejando una capa de sólidos sobre las paredes del hoyo. Este revoque construye una barrera y reduce la cantidad de líquido que pueda invadir la formación.
4. Porcentaje de Sólidos
Se utiliza una retorta para determinar la cantidad de sólidos y líquidos presentes en el fluido de perforación. Una cantidad conocida de fluido se calienta hasta la evaporación total de la fase líquida y se procesa a través de un condensador. El porcentaje de líquidos se recupera y se mide en un cilindro graduado, y se sustrae del 100% para obtener el porcentaje de sólidos por volumen contenido en el fluido. Debe corregirse por salinidad si se requiere.
5. Contenido de Arena
El contenido de arena se refiere a la cantidad de sólidos demasiado grandes para pasar a través de un tamiz de 200 mesh (> 74 micrones). Se realiza con el kit para determinación de arena, simplemente lavando (con agua o aceite, dependiendo del tipo de lodo) una cantidad determinada de fluido a través de una malla de 200 mesh y recolectándolo en un tubo de vidrio graduado desde 0% hasta 20%.