Fluidos de perforación

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Introducción 
 
Los fluidos de perforación surgieron debido a las fallas presentadas por un 
método de perforación llamado “perforación a percusión”, este método aplicaba 
básicamente un principio en el que una barrena puntiaguda se enroscaban barras 
de acero para que tuviera mayor peso, rigidez y estabilidad, pero a día de hoy se 
sabe con propiedad que este método no tenía forma de controlar las presiones y en 
forma general presentaba muchos inconvenientes, Para esto la industria petrolera 
tuvo que evolucionar hacia el método de perforación rotatoria. Este nuevo método 
se pudo definir como el único método eficiente empleado en las operaciones de 
perforación. 
Dentro del sistema de circulación existen componentes por donde circula el fluido 
de perforación, históricamente comparando los dos métodos de perforación 
pudiéramos decir que el método de perforación rotatoria no tuviera el éxito que ha 
tenido sin darle el principal papel de importancia al fluido de perforación, ya que en 
los inicios de la perforación a percusión se carecía de un control de presiones a 
medida que se profundizaba, mientras que con la incorporación de la técnica 
rotatoria se puede incorporar un fluido de perforación que circule dentro del pozo 
con una alta densidad para poder crear una contra presión que aguante los fluidos 
de la formación, a parte de esta principal función se pueden mencionar numerosas 
funciones entre las que destacan: el poder sacar del hoyo los pedazos de formación 
que la mecha va cortando a medida que se profundiza en el pozo hasta incluso 
proteger las paredes del pozo para que éstas no se derrumben. 
Es por esto que en este trabajo explicaré y desarrollaré diferentes temas y 
contenidos para explicar la importancia que tienen los fluidos de perforación; 
además se desarrollarán los siguientes puntos: 
 ¿Qué es un fluido de perforación? 
 Tipos de fluidos de perforación 
 El comportamiento de arcillas en lodos 
 Comportamientos de bentonita en lodos. 
 
 
 
¿Qué es un fluido de perforación? 
Para iniciar, ¿qué es un fluido de perforación?, El fluido de perforación o lodo como 
comúnmente se le conoce, puede ser cualquier sustancia o mezcla de sustancias 
con características físicas y químicas apropiadas, como, por ejemplo: aire o gas, 
agua, petróleo o combinaciones de agua y aceite con determinado porcentaje de 
sólidos. El fluido no debe ser tóxico, corrosivo, ni inflamable, pero sí inerte a las 
contaminaciones de sales solubles o minerales y estable a las altas temperaturas. 
Además, debe mantener sus propiedades según las exigencias de las operaciones. 
Los fluidos de perforación tienen varias características, además de que cumplen 
muchas funciones como: controlan las presiones de formación, remueven los 
recortes del pozo, sellan las formaciones permeables encontradas durante la 
perforación, enfrían y lubrican la barrena, transmiten la energía hidráulica a las 
herramientas de fondo de pozo y a la barrena y, quizás lo más importante, 
mantienen la estabilidad y el control del pozo. 
Si bien, es importante mencionar que cualquier fluido que pueda cumplir con los 
requisitos mínimos de eficiencia y seguridad durante la perforación de un pozo, 
podrá entrar en el rango de fluido de perforación, a su vez cualquier fluido que 
cuente con una composición básica y que posteriormente con la ayuda de ciertos 
aditivos químicos pueda acondicionarse para la perforación de un pozo, puede 
fácilmente ajustarse a las exigencias del diseño en la perforación y construcción de 
un pozo. Las composiciones de los fluidos de perforación varían según las 
exigencias del pozo, las capacidades de los equipos de perforación y los asuntos 
ambientales. 
 Debido a que en la perforación de un pozo depende de los fluidos de perforación, 
el que se pueda cumplir con las funciones de los fluidos de perforación será de la 
preocupación de los ingenieros de lodo en una locación donde se lleven a cabo las 
actividades de perforación de un pozo de petróleo. 
Tipos de fluidos de perforación. 
Existen muchos tipos de lodos de perforación, tanto de base agua como de base 
aceite (diésel): niebla, espuma, aireado, bentonítico, fosfático, cálcico, polimérico, 
salados, lodos CLS, CLS emulsionados y lodos de emulsión inversa. (Los fluidos se 
programan de acuerdo con las características de las rocas a perforar). Pero en este 
caso solo hablaremos de los tipos base agua y base aceite. 
Fluidos base agua: Cuando se le agrega el agua a los productos químicos 
orgánicos se les denomina lodos base agua con dispersantes orgánicos, y cuando 
se les agrega aceite se denominan emulsionados. Los primeros son los más 
utilizados y se clasifican de acuerdo con el dispersante usado en su control. Los 
lodos base agua emulsionados requieren en su preparación aceite, diesel o crudo 
en cantidad de 5 a 10% del volumen total del lodo. Las ventajas de este tipo de lodo 
son: 
• Aumentan el avance de la perforación. 
• Prolongar la vida de la barrena. 
• Reducen la torsión y embolamiento de la barrena. 
• Prevenir pegaduras por presión diferencial. 
• Mejorar el enjarre. 
• Incrementar la lubricidad de la barrena. 
Sin embargo, los lodos base agua pueden provocar no sólo disminución de la 
densidad y el filtrado, sino que se tiene un aumento de la viscosidad. 
Fluidos base aceite: El mismo principio lo cumple los lodos base aceite con la única 
diferencia de los lodos base agua que estos se caracterizan por no poseer agua en 
su composición, sino que este se sustituye por aceite mineral o convencional. 
También hay sistemas de lodos base aceite que son 50/50 eso quiere decir que 
contiene 50% agua y 50% aceite, lo cual constituye una emulsión de agua en aceite, 
esto se conoce como emulsión inversa en el que la fase dispersa es el agua y la 
fase continua es aceite. El agua dispersa en forma de gotas tiende a actuar como 
un sólido, por lo tanto, cuando aumenta la cantidad de agua emulsionada en el lodo, 
aumenta su viscosidad. 
Características de los lodos base aceite: 
 La fase continua es el aceite. 
 Son lodos más costosos que los base agua. 
 Son ideales en presencia de lutitas, no causan hinchamiento de estas arcillas. 
 Pueden ser usados en perforaciones profundas sin problemas. 
 Son estables a altas temperaturas. 
 Gracias al aceite tiene alta lubricidad por lo tanto minimiza los problemas de 
torque y arrastre durante las operaciones. 
Los lodos base aceite están diseñados para perforar formaciones hidratables como 
es el caso de las arcillas y formaciones lutíticas, o en áreas donde los desgastes de 
los ripios sea un problema. También son aplicables en formaciones con presiones 
sub-normales, ya que se puede perforar bajo balance sin problemas operacionales 
relacionados con la invasión de fluidos. 
 
Comportamiento de arcilla en lodos. 
Uno de los mayores problemas durante la perforación es el atravesar formaciones 
de arcilla. Estas lutitas reaccionan en contacto con el agua, dando lugar a la 
expansión de su estructura y consecuentemente provocando un hinchamiento de 
las mismas. Cuando las arcillas se hinchan, el diámetro del hueco perforado 
disminuye y las paredes del hueco se desmoronan provocando graves 
complicaciones durante la perforación. Por esta razón, se ha tratado de implementar 
un lodo que pueda minimizar las reacciones de las arcillas cuando estas tienen 
contacto con el agua, inhibiéndolas. Después de largos estudios sobre la química 
de las arcillas se llegó a la conclusión que se puede evitar el hinchamiento de estas 
utilizando sus propias características. La propiedad más importante para inhibir 
arcillas es la: “Propiedad de Intercambio Catiónico”; la cual consiste en intercambiar 
un catión de mayor radio iónico por un catión de menor radio iónico. Cuando ocurra 
este intercambio en la estructura de las arcillas, se logrará minimizarel 
hinchamiento. 
También existen los lodos de arcilla, esto consisten en arcillas diluidas en agua, es 
importante señalar que dada la naturaleza de la arcilla puede que el lodo no resulte 
con las propiedades convenientes, como es el caso de la caolinita que producen 
una costra muy gruesa y gran volumen de agua libre. Su preparación consiste en 
extraer, moler, desmenuzar, cernir y mezclar con agua, bien sea en un tanque con 
agitador mecánico, bien con la ayuda de chorros de vapor que proporcionan una 
mejor calidad del lodo o bien después de una hidratación preliminar obtenida con la 
circulación bajo presión de las bombas del sondeo. 
 
 
Comportamiento de bentonita en lodos. 
Las arcillas han sido tradicionalmente los viscosifícantes más usados en lodos de 
perforación. Entre ellos sobresalen la bentonita, rica en montmorillonita, que 
presenta gran capacidad de intercambio catiónico (80-150 miliequivalente. /lOO g), 
capacidad que es altamente responsable de la enorme facilidad de hidratación de 
la bentonita en agua dulce- y la atapulgita (silicato hidro magnésicoalumínico), 
usada para dar viscosidad a lodos con agua salada, en donde no es efectiva la 
bentonita (salvo que se haya prehidratado en agua dulce). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resultados y conclusiones 
 
En conclusión, los fluidos de perforación se definen como la suspensión 
acuosa de una arcilla que se considera especial, en este caso la bentonita; este lodo 
de perforación es colocado en las paredes del pozo y sirve para evitar o reducir los 
derrumbes del terreno. Es de gran importancia controlar algunas características del 
lodo durante su utilización. También se pueden definir como una serie de fluidos 
líquidos, gaseosos y mezclas de fluidos y sólidos en forma de suspensiones de 
sólidos, mezclas y emulsiones (sólidos, líquidos y gases, que son utilizados en 
operaciones de perforación de pozos petroleros. Los lodos de perforación se dividen 
en grandes grupos generales (base agua, base aceite, etc.), que son los más 
utilizados en la industria petrolera, siendo los lodos base agua y los lodos base 
aceite los que se emplean mayoritariamente a la hora de perforar los pozos 
petroleros; Los lodos base agua, son lodos de perforación en donde el agua dulce 
o el agua salada son la fase líquida principal; además de la presencia de la fase 
mojante o externa. Las categorías generales de los lodos base agua son: agua 
dulce, agua de mar, cal, potasio y el silicato. Los componentes principales de estos 
lodos son el agua, la barita y la bentonita. Los lodos base aceite son aquellos cuya 
fase continua o externa corresponde a petróleo crudo o sustancias relacionadas a 
este. Sus propiedades se encuentran influenciadas por la relación aceite/agua, el 
tipo de emulsificador, la concentración y el contenido de los sólidos. Estos lodos 
constituyen una emulsión de agua en aceite, es decir, una emulsión inversa donde 
la fase dispersa es el agua y la fase continua al igual que el filtrado es el aceite. 
 
 
 
 
 
 
Bibliografía 
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6 
112774-2018-1-IQ.pdf 
https://es.slideshare.net/Tqmfreddy/fluidos-de-perforacin 
http://tangara.uis.edu.co/biblioweb/tesis/2006/121946.pdf 
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de- 
perforacion/ 
https://www.monografias.com/docs/Tipos-de-fluidos-de-perforacion- 
FKHRGSUFCDU2Y 
 
 
 
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6112774-2018-1-IQ.pdf
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6112774-2018-1-IQ.pdf
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6112774-2018-1-IQ.pdf
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6112774-2018-1-IQ.pdf
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6112774-2018-1-IQ.pdf
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6112774-2018-1-IQ.pdf
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6112774-2018-1-IQ.pdf
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6112774-2018-1-IQ.pdf
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6721/1/6112774-2018-1-IQ.pdf
https://es.slideshare.net/Tqmfreddy/fluidos-de-perforacin
https://es.slideshare.net/Tqmfreddy/fluidos-de-perforacin
https://es.slideshare.net/Tqmfreddy/fluidos-de-perforacin
https://es.slideshare.net/Tqmfreddy/fluidos-de-perforacin
https://es.slideshare.net/Tqmfreddy/fluidos-de-perforacin
https://es.slideshare.net/Tqmfreddy/fluidos-de-perforacin
https://es.slideshare.net/Tqmfreddy/fluidos-de-perforacin
http://tangara.uis.edu.co/biblioweb/tesis/2006/121946.pdf
http://tangara.uis.edu.co/biblioweb/tesis/2006/121946.pdf
http://tangara.uis.edu.co/biblioweb/tesis/2006/121946.pdf
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
https://perforador20.wordpress.com/2017/11/14/tipos-de-fluidos-de-perforacion/
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https://www.monografias.com/docs/Tipos-de-fluidos-de-perforacion-FKHRGSUFCDU2Y
https://www.monografias.com/docs/Tipos-de-fluidos-de-perforacion-FKHRGSUFCDU2Y
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https://www.monografias.com/docs/Tipos-de-fluidos-de-perforacion-FKHRGSUFCDU2Y
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