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Fluidos de Perforación de Yacimiento Fluidos de Perforación de Yacimiento 21A.1 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21A Los fluidos de perforación de yacimiento son fluidos de perforación no dañinos, especialmente diseñados para ser usados en los intervalos del yacimiento. Están formulados para maximizar la eficiencia de la perforación al minimizar los daños a la formación, conservando así la productividad potencial del pozo. En general, los fluidos de perforación convencionales no pueden ser convertidos a fluidos de perforación de yacimiento. Los fluidos de perforación convencionales pueden causar daños graves a los yacimientos productivos. Este impacto se puede minimizar en cierta medida reduciendo el filtrado y controlando los esfuerzos de gel progresivos. Estas prácticas reducen la invasión de fluido dentro de la formación y ayudan a obtener el aislamiento zonal durante la cementación de las tuberías de revestimiento. Para las completaciones convencionales de pozo entubado o de tubería perforada, las perforaciones suelen penetrar más allá de cualesquier daños cerca del pozo. Los altos diferenciales de presión del yacimiento al pozo y las perforaciones de diámetro más grande pueden ayudar a reducir los efectos de los daños causados a la formación por los fluidos de perforación convencionales. En las completaciones en pozo abierto (pozos completados sin cementar la tubería de revestimiento a través de la formación productiva), debe ser posible extraer el fluido y el revoque sin recurrir a tratamientos de limpieza. Los fluidos de perforación de yacimiento están especialmente diseñados para reducir los daños a la formación y mejorar la limpieza en estos pozos. Los fluidos de perforación de yacimiento son sumamente importantes en los pozos horizontales, donde los bajos diferenciales de presión del yacimiento al pozo hacen que las operaciones de limpieza sean más difíciles. Los filtros de grava y las mallas preempacadas limitan el tamaño de los sólidos que pueden ser producidos desde el pozo; por lo tanto, los fluidos de perforación convencionales cargados de sólidos deberían ser evitados durante la perforación de intervalos horizontales a través de zonas productivas. En vez de eso, deberían usarse fluidos de perforación de yacimiento no dañinos. Muchos fluidos pueden ser usados como fluidos de perforación de yacimiento, incluyendo los fluidos base agua, aceite y sintético. La selección del fluido depende del tipo de formación, de la composición de los fluidos de la formación, del mecanismo de daños a la formación y del método de completación. La mayoría de los pozos perforados con fluidos de perforación de yacimiento son completados sin cementar y perforar una tubería de revestimiento o tubería de revestimiento corta a través de la zona productiva. Los siguientes pasos constituyen el proceso de selección recomendado para un fluido adecuado de perforación de yacimiento (ver la Figura 1): 1. Identificar el tipo y la permeabilidad de la formación. 2. Seleccionar el tipo de completación. 3. Seleccionar el fluido de perforación de yacimiento. 4. Seleccionar el método de limpieza. Los daños a la formación se pueden cuantificar de varias maneras. En el laboratorio, se usan mediciones relativas tales como la permeabilidad del retorno, la solubilidad del revoque y la presión de despegue, para determinar si un fluido es adecuado para perforar una formación específica. En el campo se usan los factores superficiales y los índices de Introducción Los fluidos de perforación de yacimiento son fluidos de perforación no dañinos, especialmente diseñados para ser usados en los intervalos del yacimiento. Los fluidos de perforación de yacimiento son sumamente importantes en los pozos horizontales... Fluidos de Perforación de Yacimiento CAPÍTULO 21A Fluidos de Perforación de Yacimiento 21A.2 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 Figura 1: Guía para la selección de fluidos de perforación de yacimiento no dañinos. Completación de pozo entubado, cementación y de tubería perforada Claves: Para obtener una buena cementación, el pozo debe tener un calibre uniforme y estar limpio. En general las perforaciones pueden penetrar cerca de los daños al pozo. Las dificultades encontradas para cementar y perforar largos intervalos horizontales hacen que esta opción no sea muy práctica. Fluido de perforación de yacimiento: Se recomienda el uso de fluidos de perforación de yacimiento base aceite o agua con una alta reología a baja velocidad de corte, para obtener una limpieza del pozo excelente sin causar el socavamiento de la formación. the formation. Limpieza/estimulación: El aislamiento zonal permite la estimulación por ácido o fracturación. Lutitas Claves: Impedir la adsorción del agua por las lutitas y el hinchamiento resultante que sella las fracturas. Fluido de perforación de yacimiento: La inhibición es necesaria y se prefiere lodo base aceite. Lodos base agua inhibidos de bajo contenido de sólidos pueden ser usados. Completación con tuberías de revestimiento cortas o mallas preempacadas Claves: Las tuberías de revestimiento cortas o mallas preempacadas se usan para el control de arena cuando la producción comienza. Los materiales densificantes y agentes puenteantes de los fluidos de perforación convencionales pueden bloquear estos dispositivos. Usar agentes puenteantes ultrafinos (suficientemente pequeños para pasar a través de la malla) o solubles. Fluido de perforación de yacimiento: El fluido a base de biopolímero proporciona una alta reología a baja velocidad de corte para la limpieza del pozo. El control de filtrado se logra con aditivos poliméricos o de almidón. Los agentes puenteantes de carbonato de calcio o sal de granulometría determinada producen un filtrado soluble. También se pueden usar partículas puenteantes ultrafinas. Limpieza/estimulación: El ácido disolverá el carbonato de calcio o el revoque de sal de granulometría determinada. La sal de granulometría determinada puede ser limpiada con salmuera subsaturada. Los ruptores poliméricos ayudarán a eliminar los viscosificadores y agentes de control de filtrado. Tipo de permeabilidad Aislamiento zonal Tipo de roca Formación competente Matriz Necesario No se necesitaFracturado Altamente Puede colapsar Producción de arena No (consolidada) Sí (no consolidada) Completación con tubería de revestimiento corta preabierta Claves: Las tuberías de revestimiento cortas preabiertas incluyen las tuberías ranuradas, preperforadas, etc. Se requiere el puenteo de las aberturas de poro por las partículas y un revoque de calidad, como en la completación en pozo abierto. Es importante que sea fácil eliminar el revoque porque no se puede usar ninguna herramienta raspante. Fluido de perforación de yacimiento: Se requiere el uso de partículas puenteantes para asegurar un revoque de buena calidad, cualquiera que sea el tipo de fluido. Los aditivos de polímeros solubles en ácido o degradables por ruptores para la reología pueden facilitar la remoción del revoque. Los agentes puenteantes de carbonato de calcio o sal de granulometría determinada son fáciles de limpiar. Limpieza/estimulación: Lavado con ácido o salmuera con ruptores poliméricos. Completación en pozo abierto Claves: Se requiere puentes y revoques de buena calidad para impedir que los sólidos entren en la red de poros. La remoción del revoque durante la limpieza puede ser facilitada por herramientas que rayan y raspan el revoque. Fluido de perforación de yacimiento: Se requieren partículas puenteantes para asegurar la calidad del revoque, cualquiera que sea el tipo de fluido. Se usan aditivos de polímeros en fluidos base agua para la reología y el control de filtración. La limpieza del pozo se puede lograr mediante un flujo turbulento con fluido de baja viscosidad o mediante un flujo laminar con fluido de alta viscosidad. Limpieza/estimulación: Lavado con ácido o salmuera con ruptores poliméricos. Tiza o caliza Claves: Impedir que el lodo gelificadoo el revoque obturen las fracturas. La “perforación con flujo” desbalanceado ha sido usada en la Tiza de Austin. Fluido de perforación de yacimiento: La inhibición no es necesaria. Fluidos de perforación de agua clara, polímero/sal/agua y bajo contenidos de sólidos. Limpieza/estimulación: Tratamiento ácido. Fluidos de Perforación de Yacimiento Fluidos de Perforación de Yacimiento 21A.3 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21A productividad calculados para medir los daños a la formación. Un fluido de perforación de yacimiento debería tener las siguientes características: 1. Control de daños a la formación: a) El fluido de perforación de yacimiento no debería contener arcillas o materiales densificantes insolubles en ácido que pueden migrar dentro de la formación y taponar los poros. b) Debería estar formulado con viscosificadores rompibles o solubles en ácido, materiales de filtrado y agentes de taponamiento de tamaño apropiado, todos los cuales limitan el filtrado hacia la formación y aseguran una buena limpieza. c) El filtrado debería estar formulado para impedir que las arcillas en la zona productiva se hinchen, migren o taponen la formación. d) El filtrado debería ser compatible con los fluidos de la formación, de manera que no cause la precipitación de las incrustaciones minerales. e) El fluido y el filtrado no deberían modificar las características de la formación de humectado por agua a humectado por aceite, o viceversa. f) El filtrado no debería formar emulsiones con los fluidos de la formación, causando el taponamiento de la formación. 2. Perforabilidad: a) El fluido de perforación de yacimiento debería proporcionar buena limpieza del pozo, lubricidad e inhibición. b) Debería minimizar el ensanchamiento del pozo y proporcionar la estabilidad del pozo. 3. Compatibilidad con los equipos y procedimientos de completación: a) Las partículas deberían tener una granulometría apropiada para puentear las gargantas de los poros de la formación, pero deben ser suficientemente pequeñas para pasar a través del equipo de completación. b) El fluido debería ser formulado con materiales solubles en ácido, agua, oxidantes o solventes que no causen precipitados ni emulsiones. c) Los ruptores deberían ser compatibles con los fluidos de la formación y el filtrado del fluido de perforación de yacimiento. La vulnerabilidad frente a los diferentes tipos de daños a la formación varía considerablemente y depende del tipo de formación y de las condiciones del pozo. Algunas formaciones toleran una variedad de composiciones de fluido de perforación de yacimiento más amplia que otras. Cuando la producción proviene de fracturas de carbonato, como en la formación de Tiza de Austin, grandes cantidades de materiales insolubles pueden ser toleradas sin causar una disminución considerable de la productividad. En general, los fluidos que invaden estos tipos de formaciones pueden ser producidos de nuevo desde el pozo. Las areniscas de permeabilidad más baja y los yacimientos de areniscas agotadas o no consolidadas no toleran la invasión de fluido o partículas sin causar grandes daños. Por lo tanto se requiere un conocimiento detallado de la formación, permeabilidad, presión poral, mineralogía y composición de los fluidos de la formación para seleccionar el fluido de perforación de yacimiento apropiado. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Fluidos de Perforación de Yacimiento CAPÍTULO 21A Fluidos de Perforación de Yacimiento 21A.4 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 Varios mecanismos perjudiciales limitan la producción y reducen la cantidad de reservas recuperables. Algunos de los más comunes están descritos a continuación, indicando las posibles técnicas preventivas. Taponamiento causado por sólidos. Las gargantas de poro de la formación pueden ser taponadas por los sólidos contenidos en un fluido de perforación y causar daños a la formación. Estos sólidos pueden ser materiales añadidos, tal como las arcillas comerciales, productos químicos para fluidos de perforación o sólidos perforados que se han incorporado en el fluido de perforación. Los sólidos comprimibles y deformables, como las arcillas hidratadas, son los más difíciles (o imposibles) de eliminar. Además, los sólidos pueden taponar el conjunto de completación, limitando la producción. Para impedir el taponamiento, los sólidos añadidos a un fluido de perforación de yacimiento deberían tener una granulometría apropiada para puentear las gargantas de poro de la formación, y deberían usarse exclusivamente materiales que son solubles en ácido (ver la Figura 2). Una granulometría D90 igual a los diámetros de garganta de poro más grandes y una concentración de agente puenteante superior a 2% en volumen proporcionarán un taponamiento excelente y una buena base para la deposición del revoque. El revoque del fluido de perforación de yacimiento entrampa los sólidos finos – los cuales pueden causar considerables daños – e impiden que éstos entren en la formación. Si los sólidos contenidos en el fluido de perforación de yacimiento son demasiado finos para puentear e iniciar un revoque en la cara del pozo, invadirán la matriz del yacimiento y pueden formar un revoque interno, resultando en daños a la formación. Es mucho más fácil eliminar un revoque en la cara de la formación que dentro de la formación. Para reducir las posibilidades de invasión de partículas, se debe usar un programa agresivo de control de sólidos para eliminar los sólidos perforados durante la primera circulación desde el pozo. Si se permite que los sólidos perforados circulen de nuevo, éstos disminuirán de tamaño y se dispersarán, creando una acumulación de sólidos finos. Minimizando el sobrebalance se puede reducir la profundidad de la invasión de sólidos, y por lo tanto, la cantidad de daños a la formación. Hidratación y/o migración de las arcillas de la formación. Las formaciones de arenisca varían de limpias (conteniendo sólo arena) a muy sucias (conteniendo cantidades considerables de arcillas). Estas arcillas intersticiales pueden hidratarse, deformarse o migrar, causando daños a la formación al ser expuestas al filtrado del fluido de perforación, cemento u otros fluidos como ácidos y espaciadores. Esto impide el flujo de los fluidos del yacimiento durante la producción. Varios fluidos inhibidores pueden prevenir el hinchamiento y la migración de las arcillas de la formación. Estos incluyen los fluidos base aceite y sintético, así como los fluidos que son compatibles con las arcillas de la formación. Los fluidos de completación pueden incluir salmueras producidas, salmueras de alta salinidad y fluidos base agua que usan cloruro de potasio o otros aditivos químicos estabilizadores de arcillas. Bloqueo de emulsión. Puede producirse una emulsión de filtrado de fluido de perforación de yacimiento y fluido de la formación, causando daños a la formación y limitando el flujo de fluidos de yacimiento durante la Mecanismos de los Daños a la Formación Figura 2: Comparación de puenteo. Los sólidos comprimibles y deformables... son los más difíciles...de eliminar. Puenteo malo Invasión de lodo Ningún revoque Partículas de lodo Filtrado Revoque Puenteo bueno Ninguna invasión de lodo Fluidos de Perforación de Yacimiento Fluidos de Perforación de Yacimiento21A.5 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21A producción. El bloqueo de emulsión puede ser causado por sólidos finos en el filtrado de fluido, unidos a asfaltinas en el aceite, por agentes tensioactivos o emulsificantes en el fluido que emulsifica a los fluidos de la formación, o por la exposición de ciertos crudos a un ambiente químico que reacciona para formar emulsificantes. Los fluidos base aceite y sintético pueden modificar la humectabilidad de la formación, liberando agua para la emulsión. En los fluidos base agua, se puede probar y ajustar la compatibilidad del filtrado con otras formulaciones y no emulsificantes. Al reducir el filtrado del fluido de perforación de yacimiento, también se puede minimizar la profundidad de los daños potenciales a la formación. Formación de incrustaciones. La incompatibilidad química entre el fluido de perforación de yacimiento y la formación o los fluidos de la formación puede causar la formación de un precipitado (incrustación), resultando en daños a la formación. El ejemplo más común de esto es un filtrado con calcio que reacciona con carbonatos o sulfatos solubles en los fluidos de la formación, para formar una incrustación de carbonato de calcio o calcio (“yeso”). Conociendo la composición de los fluidos de la formación y diseñando un fluido de perforación de yacimiento compatible, se puede eliminar este problema potencial. Tipos y Aplicaciones de Fluidos de Perforación de Yacimiento Hay una gran variedad de opciones para seleccionar los fluidos de perforación de yacimiento. La selección del fluido de perforación de yacimiento más apropiado depende no solamente de los mecanismos de daños potenciales a la formación, sino también del tipo de formación a perforar y del método de completación a usar. La temperatura, la densidad y los problemas conocidos de perforación también deben ser considerados. A continuación se describen algunas de las posibles opciones para fluidos de perforación de yacimiento y las principales aplicaciones de cada uno. Fluidos claros con píldoras de barrido viscosas. Los fluidos de perforación de yacimiento a base de agua clara o salmuera pueden ser usados para las formaciones mecánicamente competentes que no son afectadas adversamente por la intrusión de grandes volúmenes de fluido dentro del yacimiento. Estos fluidos no viscosificados suelen ser usados en calizas y dolomitas fracturadas, así como en formaciones arrecifales, areniscas fracturadas y areniscas limpias de baja permeabilidad. Estos fluidos requieren un fluido turbulento y píldoras de barrido de alta viscosidad para limpiar correctamente el pozo. Las píldoras de barrido de alta viscosidad no deberían contener arcillas y deben componerse de Hidroxietilcelulosa (HEC) o goma xantana (DUO-VIS®, FLO-VIS®). Se pueden usar floculantes para precipitar los sólidos perforados en el sistema de superficie y mantener un fluido claro. Estos pozos, perforados en formaciones competentes, son generalmente completados en pozo abierto o con una tubería de revestimiento corta ranurada o perforada. Fluidos de HEC. Los fluidos a base de hidroxietilcelulosa pueden ser usados en condiciones similares a las condiciones en que se usan los fluidos claros descritos anteriormente, i.e. en formaciones competentes. La HEC proporciona la capacidad de transporte, pero tiene una estructura de gel mínima y malas características de suspensión. La reología a baja velocidad de corte y las características de suspensión pueden ser mejoradas mediante la adición de goma xantana (DUO-VIS o FLO-VIS). La HEC viscosificará varios fluidos, desde los fluidos a base de agua dulce hasta los fluidos saturados de sal, tal como los fluidos que contienen cloruros de sodio, potasio y calcio, así como bromuros de sodio, calcio y cinc. Sin embargo, la HEC sólo proporciona un control de filtrado limitado. Para obtener un mayor control de filtrado, será necesario usar aditivos a base de almidón como FLO- TROL® o POLY-SAL™. De nuevo, los pozos ubicados en formaciones competentes son generalmente completados como pozos Los sistemas FLO-PRO son...diseñados para la perforación sin problemas... Se puede usar ácido u oxidantes para limpiar... Fluidos de Perforación de Yacimiento CAPÍTULO 21A Fluidos de Perforación de Yacimiento 21A.6 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 abiertos o con una tubería de revestimiento corta ranurada o perforada. Se puede usar ácido u oxidantes para limpiar la HEC, la goma xantana y los polímeros de almidón antes de realizar la producción, si es necesario. FLO-PRO.® Los sistemas FLO-PRO son fluidos de perforación de yacimiento no dañinos, con un contenido mínimo de sólidos, desarrollados reológicamente, diseñados para la perforación sin problemas de las formaciones productivas que sufren daños causados por los fluidos de perforación convencionales. Este sistema es especialmente aplicable en pozos horizontales perforados en yacimientos no consolidados. Los pozos verticales y otros tipos de formación también se benefician del nivel de eficiencia y del grado de protección proporcionados por FLO-PRO. Para minimizar los daños a la formación causados por las arcillas, los sistemas FLO-PRO usan polímeros para la reología y el control de filtración. Los sistemas FLO-PRO a base de polímeros tienen una Viscosidad a Muy Baja Velocidad de Corte (LSRV) ultra- alta, en comparación con otros sistemas o fluidos de perforación típicos a base de arcillas. La alta LSRV proporciona una excelente suspensión de los recortes en pozos de alto ángulo y horizontales, y reduce la erosión del pozo. La alta LSRV es crítica, no sólo para optimizar la limpieza del pozo y la eficiencia de la perforación, sino también para minimizar la invasión de filtrado y la invasión de fluido entero dentro de la formación. La LSRV se mide con un viscosímetro Brookfield a 0,0636 seg-1 (equivalente a 0,037 RPM con un viscosímetro VG). Los sistemas FLO-PRO sólo contienen una cantidad mínima de sólidos. Los sistemas FLO-PRO son formulados a partir de una salmuera de densidad apropiada, usando solamente una cantidad suficiente de carbonato de calcio soluble en ácido de granulometría determinada (mármol molido) o sal de granulometría determinada para lograr un buen puenteo de las gargantas de poro. Estas salmueras no sólo proporcionan una buena densidad, sino también inhiben el hinchamiento de las Molienda Fina Mediana Gruesa Más fina que malla 40 — — >99% Más fina que malla 200 — 70 - 80% <20% Más fina que malla 325 >99% — — Mediana (µ) 6 - 9 35 - 45 100 - 125 Figura 3: Moliendas de STAR-CARB®. Los sistemas FLO-PRO a base de polímeros tienen una LSRV ultra- alta... Figura 4: Selección de salmuera para el rango de densidades de FLO-PRO. Densidad (lb/gal) 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Agua dulce Cloruro de potasio K-52™ Cloruro de sodio Salmuera típica de campo Cloruro de calcio Formiato de sodio Bromuro de sodio Formiato de potasio Bromuro de calcio Cloruro de calcio/ bromuro de calcio Bromuro de calcio/ bromuro de cinc Formiato de cesio Densidad (lb/gal) 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Fluidos de Perforación de Yacimiento Fluidos de Perforación de Yacimiento 21A.7 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21A arcillas de la formación. FLO-VIS®,una goma xantana clarificada de primera calidad, es el viscosificador primario. Flo-Trol, un derivado de almidón, es el agente principal de control de filtrado. Flo-Trol se combina sinergéticamente con Flo-Vis® para proporcionar una mayor viscosidad. STAR-CARB®, un carbonato de calcio de granulometría determinada (mármol molido) se usa como agente puenteante y es soluble en ácido a más de 98% en HCl al 15% a 76ºF (24,5ºC) (ver la Figura 3). Las formulaciones de FLO-PRO son flexibles y pueden ser adaptadas a los yacimientos específicos. Las formulaciones estándar de FLO-PRO usan varias salmueras para proporcionar un rango de densidades de 8,4 a 14,7 lb/gal sin la adición de sólidos para aumentar la densidad (ver la Figura 4). La pérdida de fluido entero hacia la formación se controla mediante el puenteo rápido y eficaz de las gargantas de poro con carbonato de calcio de granulometría determinada y/o contando con que la LSRV proporcionada por FLO-PRO controle la pérdida. La LSRV ha prevenido la invasión importante de arenas de hasta 2 darcys con una presión de sobrebalance de más de 1.000 psi. El puenteo eficaz ha sellado yacimientos de caliza acidificada y arenas de hasta 6 darcys. Para los requisitos de filtrado ultra-bajo, o para las formaciones que son sensibles a la invasión de filtrado, FLO-PRO puede ser formulado con menos FLO-VIS® y más FLO-TROL, u otros aditivos reductores de filtración. Todos los productos usados en los sistemas FLO-PRO son solubles en ácido, oxidantes o agua. Después de instalar el conjunto de completación, el procedimiento recomendado consiste en desplazar con una píldora sin sólidos, luego romper y degradar el revoque con un oxidante o ruptor de enzimas y ácido, si es posible, antes de realizar la producción, para minimizar los daños potenciales no sólo a la formación, sino también al conjunto de completación. FLO-PRO es compatible con todas las técnicas de completación, incluyendo las tuberías de revestimiento cortas ranuradas, las mallas preempacadas y los filtros de grava en pozo abierto. Sistemas de sal de granulometría determinada. Los sistemas de sal de granulometría determinada (NaCl) se usan para perforar yacimientos de arena no consolidada. Estos sistemas se basan en una salmuera saturada de sal, usando goma xantana para la viscosidad y una combinación de almidón y partículas de sal de granulometría determinada para el control de filtrado. La elevada concentración de almidón y los agentes puenteantes de sal proporcionan un excelente control de filtrado. Para mantener el puenteo, el sistema debe estar saturado de sal. Estos sistemas tienen un limitado rango de densidades de 10 a 12 lb/gal. Los sistemas de sal de granulometría determinada proporcionan generalmente una estabilidad aceptable del pozo y de las temperaturas. Estos sistemas pueden ser usados con cualquier tipo de conjunto de completación. En general se limpian mediante un procedimiento de dos pasos: • Una imbibición en ácido para destruir los polímeros, seguido por, • Un lavado con agua no saturada para eliminar las partículas de sal. VERSADRIL®/VERSACLEAN®/Sistemas VERSAMejorados Reológicamente. Éstos son sistemas base aceite que pueden ser formulados para tener características no dañinas a fin de ser aplicados en la perforación de yacimiento. VERSADRIL tiene una base de aceite diesel. VERSACLEAN tiene una base de aceite mineral. Los sistemas VERSA mejorados reológicamente están formulados para tener una LSRV alta usando VERSAMOD™ o HRP® (en aceite diesel o mineral), para mejorar la limpieza en pozos de alto ángulo. Una de las aplicaciones importantes de los fluidos base aceite de perforación de yacimiento es en arenas muy sucias. Si estas arenas son perforadas con fluidos base agua, desarrollan un bloque de agua o son dañadas por el hinchamiento de las arcillas. Estas condiciones no se producen en el filtrado base aceite. Los fluidos base aceite también proporcionan una estabilidad de lutitas considerablemente mejor para los intervalos productivos FLO-PRO es compatible con todas las técnicas de completación... _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Fluidos de Perforación de Yacimiento CAPÍTULO 21A Fluidos de Perforación de Yacimiento 21A.8 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 donde las secciones de lutitas están intercaladas con la formación productiva. Los fluidos base aceite tienen revoques finos, excelente inhibición y buena lubricidad. Estas cualidades simplifican muchos aspectos de los pozos horizontales que son especialmente problemáticos. Por ejemplo, la mejor lubricidad de los fluidos base aceite permite la perforación de un pozo de geometría compleja o un largo intervalo horizontal. Estos pozos no pueden ser perforados con un fluido base agua. Las relaciones aceite/agua para estos fluidos pueden variar de 100/0 a 50/50. En general, el carbonato de calcio de granulometría determinada soluble en ácido, tal como STAR-CARB®, es usado como agente densificante para los pozos completados con mallas preempacadas. Los fluidos de perforación de yacimiento con carbonato de calcio pueden pesar hasta 12,5 lb/gal. Para densidades más elevadas, se debe usar barita, hematita u otros materiales densificantes (para formulaciones y aplicaciones especiales), y el pozo debe generalmente ser completado con un conjunto que permita el regreso del material densificante a través de la tubería de revestimiento corta ranurada o de la malla de alambre. Un desplazamiento de fluido de completación limpio es crítico para lograr una remoción eficaz del revoque producido por un fluido base aceite. Se requieren agentes tensioactivos y solventes mutuos para invertir la humectabilidad del revoque de manera que pueda ser disuelto por el ácido. Además, la estimulación por ácido debe estar diseñada para disolver el revoque de manera uniforme. NOVADRIL®/NOVAPLUS®/NOVATEC™. Éstos son sistemas de lodo base sintético que pueden ser formulados con características no dañinas. NOVADRIL es un sistema a base de polialfaolefina. Novaplus es un sistema a base de olefina isomerizada y NOVATEC es un sistema a base de alfaolefina lineal. Cada uno de estos sistemas puede ser modificado reológicamente para tener una LSRV alta usando NOVAMOD™ o HRP para mejorar la limpieza en los pozos de alto ángulo. Los fluidos sintéticos de perforación de yacimiento proporcionan ventajas similares a las que son proporcionadas por los fluidos base aceite descritos anteriormente. Sin embargo, son considerablemente más costosos que los sistemas base aceite comparables. Estos fluidos están aprobados para la descarga de recortes costafuera en muchas regiones alrededor del mundo – dependiendo de los reglamentos locales. Los fluidos sintéticos son aplicados en áreas sensibles desde el punto de vista ambiental, especialmente cuando la zona productiva es una arenisca fácilmente dañada con un alto contenido de arcillas. El filtrado de los fluidos base sintético generalmente no perturba las arcillas intersticiales. Además, los fluidos base sintético proporcionan una estabilidad mucho más alta de las lutitas para los intervalos productivos donde las secciones de lutitas están intercaladas con la formación productiva. Las relaciones de sintético/agua para estos fluidos pueden variar de 100/0 a 50/50. En general, se usa carbonato de calcio de granulometría determinada,como SAFE-CARB®, como agente densificante para los pozos completados con mallas preempacadas. Estos fluidos de perforación de yacimiento con carbonato de calcio pueden pesar hasta 12,5 lb/gal. Para mayores densidades, se debe usar barita, hematita u otros materiales densificantes (para formulaciones y aplicaciones especiales), y el pozo debe generalmente ser completado con un conjunto que permita el regreso del material densificante a través de la tubería de revestimiento corta ranurada o de la malla de alambre. Como con los fluidos base aceite, un desplazamiento de fluido de completación limpio es crítico para lograr una remoción eficaz del revoque producido por los fluidos sintéticos. También se requieren agentes tensioactivos y solventes mutuos para invertir la humectabilidad del revoque de manera que pueda ser disuelto por el ácido. Además, la disolución uniforme del revoque depende del diseño correcto de la estimulación con ácido. Los fluidos sintéticos son aplicados en áreas sensibles desde el punto de vista ambiental... Los fluidos sintéticos de perforación de yacimiento proporcionan ventajas similares a las que son proporcionadas por los fluidos base aceite... Fluidos de Completación y Rehabilitación Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.1 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21B Los fluidos de completación y rehabilitación son fluidos especializados que se usan durante las operaciones de completación de pozo y los procedimientos de rehabilitación remediadores. Además de controlar la presión subsuperficial con la densidad, estos fluidos también deben minimizar los daños a la formación durante las operaciones de completación y rehabilitación. El uso de fluidos que causan daños mínimos a la formación puede resultar en una producción dramáticamente mejorada. La mayoría de los yacimientos son sensibles a cualesquier fluidos que no sean los fluidos contenidos naturalmente en ellos. Por lo tanto, cualquier fluido introducido que sea químicamente y/o físicamente diferente de los fluidos naturales de la formación puede causar daños al yacimiento. Todos los pozos son vulnerables en cierta medida a los daños causados a la formación, desde una reducción ligera de la velocidad de producción al taponamiento completo de zonas específicas. El objetivo es usar un fluido que cause la menor cantidad posible de daños a la zona productiva, ya que las posibilidades de daños permanentes son mayores durante las operaciones de completación y rehabilitación que durante la perforación. Los fluidos de completación son colocados a través de la zona productiva seleccionada una vez que el pozo ha sido perforado, pero antes de ponerlo en producción. Los fluidos de rehabilitación son usados durante las operaciones remediadoras realizadas en pozos productivos, generalmente para tratar de aumentar o extender la vida económica del pozo. Las funciones de los fluidos de completación y rehabilitación son las siguientes: • Controlar las presiones subsuperficiales. • Minimizar los daños a la formación. • Mantener la estabilidad del pozo. • Controlar el filtrado hacia la formación. • Transportar los sólidos. • Mantener propiedades estables del fluido. Los tipos de fluidos de completación y rehabilitación pueden ser clasificados de la siguiente manera: • Salmueras claras sin sólidos. • Salmueras viscosificadas por polímeros con agentes puenteantes/densificantes. • Otros fluidos: base aceite, base agua, lodos convertidos, espuma. Las salmueras claras sin sólidos son los fluidos más usados en las operaciones de completación y rehabilitación. Las salmueras también son viscosificadas con polímeros y pueden incorporar sólidos que pueden ser disueltos más tarde, tal como carbonato de calcio soluble en ácido (SAFE-CARB®) o sal de cloruro de sodio de granulometría determinada, para aumentar la densidad o el puenteo a fin de limitar las fugas (filtrados e invasión del yacimiento). Las salmueras inorgánicas a base de cloruros y bromuros son las salmueras de completación y rehabilitación más usadas. Recientemente se han introducido salmueras orgánicas a base de formiato como alternativas. Los otros fluidos que pueden ser usados están generalmente relacionados con lodos más convencionales, aunque éstos también pueden ser formulados con agentes puenteantes/densificantes solubles en ácido. El criterio de selección principal para un fluido de completación o rehabilitación adecuado es la densidad. La temperatura de la salmuera siempre debe ser medida y registrada cuando se verifica la densidad del fluido, y la densidad debe ser corregida para la temperatura estándar de 70ºF que se usa para reportar los valores medidos. Las densidades de las salmueras claras comunes están indicadas en la Figura 1. Introducción Figura 1: Rango de densidades para salmueras claras. NH4Cl KCl NaCl NaCOOH CaCl2 NaBr KCOOH CaBr2 CsCOOH ZnBr2/ CaBr2 Solución de base Máximo 8 10 12 14 16 18 20 22 Densidad (lb/gal) Las salmueras claras sin sólidos son los fluidos más usados... El objetivo es usar un fluido que cause la menor cantidad posible de daños a la zona productiva... Fluidos de Completación y Rehabilitación CAPÍTULO 21B Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.2 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 OBSERVACIÓN: Las temperaturas altas causan la expansión térmica de las salmueras, produciendo una reducción de la densidad y presión hidrostática. Los efectos de la temperatura y de la presión deben ser considerados durante la selección de una salmuera con una densidad apropiada para los fluidos de completación y rehabilitación. Los fluidos de perforación de yacimiento constituyen una categoría relacionada de fluidos, los cuales se usan para perforar y completar secciones especiales del yacimiento, tal como los pozos horizontales (descritos detalladamente en el capítulo sobre Fluidos de Perforación de Yacimiento). Los fluidos de perforación de yacimiento deben proporcionar los requisitos multifuncionales de los fluidos de perforación; sin embargo, también deben minimizar los daños a la formación y ser compatibles con la formación y los métodos de completación usados. Los fluidos de empaque son colocados dentro del espacio anular de un pozo y permanecen encima del empaque durante toda la vida del pozo. Los fluidos de empaque son generalmente salmueras de completación modificadas o lodos de perforación acondicionados. Éstos son seleccionados y formulados por varias razones: (1) para que no sean corrosivos para la tubería de revestimiento o los materiales tubulares de producción, (2) para que los materiales densificantes (u otros sólidos) no se sedimenten encima del empaque, y (3) para que permanezcan estables y no se solidifiquen después de largos periodos. Aunque la producción exitosa de petróleo y gas desde un yacimiento de petróleo suponga muchos procedimientos importantes, quizás ninguno sea más importante que la completación propiamente dicha del pozo. Una vez que un pozo ha sido perforado, sólo hay una oportunidad para completarlo correctamente. La completación afecta todos los eventos subsiguientes durante toda la vida productiva del pozo. El fluido usado durante la completación de un pozo tiene un gran impacto sobre la conservación del potencial para lograr una producción satisfactoria. Es crítico que el método de completación y los requisitos del fluido coincidan con las características de la formación. Completar un pozo consiste básicamente en prepararlo para producir petróleo y/o gas. El método de completación más común consta de los siguientes pasos: 1. Meter y cementar la tubería de revestimiento de producción dentro del pozo. 2. Instalar válvulas de control de flujo en el cabezal del pozo y meter la tubería de producción en el pozo, sellándola dentro de la tubería de revestimiento con un empaque. 3. Perforar el pozo frente a la zona productiva y comenzar la producción. Una completación típica de pozo incluye los siguientes subcomponentes (ver la Figura 2): 1.Un conjunto de cabezal de pozo que sella y controla la presión del pozo y los flujos en la superficie (válvulas, carretes y bridas). 2. Una disposición de la tubería de revestimiento y de la tubería de producción que proporcione un aislamiento zonal y permita que los fluidos fluyan desde la zona productiva hasta la superficie. 3. Un conjunto de completación de fondo que selle y proporcione el control sobre la zona productiva. Perspectiva General de la Completación del Pozo Es crítico que el método de completación y los requisitos del fluido coincidan con las características de la formación. Fluidos de Completación y Rehabilitación Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.3 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21B Figura 2: Varias opciones de completación de pozo (modificado según Petroleum Production Operations). Cabezal del pozo Materiales tubulares Fondo del pozo Tubería de producción Tubería de revestimiento perforada con empaque Tubería de revestimiento corta ranurada/control de arena en pozo abierto Pozo abierto Tubería de revestimiento perforada Tubería de revestimiento perforada con empaque Tubería de revestimiento Tubería de revestimiento Tubería de revestimiento Tubería de revestimiento Tubería de revestimiento Tubería de producción Serie de varillas Tubería de producción Cable eléctrico Tubería de producción Bomba de varilla Válvulas de extracción artificial por gas Bomba de fondo Pozo entubado Flujo natural Bombeo artificial Petróleo Gas Bomba de varilla de succión Extracción artificial por gas Bomba de fondo _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Fluidos de Completación y Rehabilitación CAPÍTULO 21B Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.4 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 Minimizar la reducción de la permeabilidad cerca del pozo es imprescindible para el éxito de cualquier completación de pozo, así como para mantener la productividad del pozo. Cualquier actividad, material o circunstancia que reduzca la permeabilidad de un yacimiento productivo respecto al flujo de hidrocarburos se puede clasificar como daño a la formación. Los pozos que requieren el control de arena son especialmente vulnerables a daños cerca del pozo, ya que la técnica principal para controlar la producción de arena – filtro de grava – requiere que los fluidos potencialmente dañinos y la arena del filtro de grava hagan contacto con el yacimiento. La mejor manera de lograr una completación exitosa es minimizando los daños a la formación– desde el momento en que la barrena entra en la zona productiva hasta que el pozo comienza a producir. Los mecanismos de daños se pueden clasificar en las siguientes categorías generales: • Hinchamiento de arcillas o migración de finos • Invasión de sólidos. • Cambios de humectabilidad. • Reacciones químicas – precipitación de incrustaciones. • Emulsión o bloques de agua. La magnitud de los daños causados por estos mecanismos depende de la formación y del fluido usado durante las operaciones de rehabilitación o completación. Para determinar el tipo de fluido más eficaz o más conveniente a usar en un pozo, se debe tomar en cuenta su vulnerabilidad frente a los daños a la formación. Para la mayoría de los yacimientos, los costos adicionales relacionados con el uso de un fluido de completación a base de salmuera clara serían compensados por la reducción de los daños a la formación y el aumento de la producción. Los daños a la formación suelen expresarse numéricamente mediante un Factor de “Piel” (S) sin unidad. S es positivo para una formación dañada y negativo para una formación mejorada. Este valor se calcula a partir de las pruebas de producción que miden los cambios de permeabilidad y la profundidad radial de la zona alterada. Otra medida de la productividad y de los daños a la formación es el Índice de Productividad (PI). Daños a la Formación En muchos casos, la remoción completa de todos los sólidos del fluido de completación y/o rehabilitación reducirá los daños a la formación. Las salmueras claras sin sólidos son los fluidos de completación y rehabilitación no dañinos más comunes. Las salmueras usadas en aplicaciones de completación/ rehabilitación son mezclas de dos o tres compuestos de sal diferentes. Las salmueras son soluciones absolutas, o sea que sólo contienen agua y sales disueltas (iones), sin sólidos no disueltos. Las soluciones absolutas pueden ser filtradas sin eliminar la sal disuelta o los sólidos disueltos. Las sales usadas comúnmente incluyen: mezclas de cloruro de sodio (NaCl), bromuro de sodio (NaBr), cloruro de amonio NH4Cl), cloruro de potasio (KCl), cloruro de calcio (CaCl2), bromuro de calcio (CaBr2) y bromuro de cinc (ZnBr2). Estas sales pueden ser usadas solas o mezcladas en combinaciones específicas para formar una salmuera con las propiedades requeridas. Cada sal es soluble en agua y produce una salmuera clara al disolverse – siempre y cuando esté por debajo del punto de saturación. Las mezclas de la solución de sal deben ser seleccionadas de manera que sean químicamente compatibles unas con otras. Las ventajas del uso de salmueras claras son que estas soluciones: • No contienen sólidos. • Son inhibidoras. Salmueras Claras Minimizar la reducción de la permeabilidad cerca del pozo es imprescindible para el éxito de cualquier completación de pozo... Las mezclas de la solución de sal deben ser seleccionadas de manera que sean químicamente compatibles unas con otras. Fluidos de Completación y Rehabilitación Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.5 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21B • Están disponibles en un amplio rango de densidades. • Con capacidad de ser Recuperadas para reutilizarlas. • Son muy usadas y muy conocidas. Los factores que deben ser considerados para la selección de una salmuera clara adecuada para las operaciones de completación y rehabilitación incluyen: • Densidad del fluido. • Temperatura del pozo. • Temperatura de cristalización. • Compatibilidad de los fluidos de la formación. • Control de corrosión. • Características relacionadas con la Salud, la Seguridad y el Medio Ambiente (HSE). • Aspectos económicos. DENSIDAD Como se mencionó anteriormente, el criterio principal para la selección del fluido es la densidad. La presión y la temperatura de la formación deben ser determinadas o calculadas antes de seleccionar un fluido o cualquier otro producto químico para el mantenimiento del pozo. La densidad del fluido suele ser seleccionada de manera que exceda la presión del yacimiento más un margen de seguridad predeterminado. Los niveles de sobrebalance que suelen ser usados son 200 psi (13,6 bar) para pozos de petróleo y 300 psi (20,4 bar) para pozos de gas. Esto debería ser suficiente para impedir que los fluidos de la formación entren en el pozo debido a la presión de pistoneo creada por el movimiento de la barrena. En algunos casos, los pozos son perforados en condiciones de desbalance de presión. El nivel de presión diferencial es importante para crear perforaciones abiertas sin daños. La experiencia de campo anterior constituye la mejor guía para seleccionar el balance óptimo de densidades. Si la completación está desbalanceada, no es necesario que el fluido controle toda la presión subsuperficial, sino solamentela que sea necesaria para permitir que el equipo de superficie controle la porción desbalanceada de la presión del yacimiento. Si la completación está balanceada o sobrebalanceada, entonces la densidad del fluido debe ser igual o mayor que la presión de la formación. Si se ha tomado la decisión de perforar con un desbalance de presión, se recomienda usar los criterios de Bell (1984). Para seleccionar un nivel apropiado de desbalance de presión, ver la Tabla 1. Desbalance Requerido Permeabilidad (psi [bar]) (md) Petróleo Gas >100 200 - 500 1.000 - 2.000 (13,6 - 34) (68 - 136) <100 1.000 - 2.000 2.000 - 5.000 (68 - 136) (136 - 340) Tabla 1: Nivel recomendado de desbalance de presión (según Bell). ...el criterio principal para la selección del fluido es la densidad. Fluidos de Completación y Rehabilitación CAPÍTULO 21B Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.6 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 TEMPERATURA La temperatura de fondo, durante condiciones estáticas y de circulación, es un factor importante durante la selección de un fluido y productos químicos para el mantenimiento del pozo. Todos los fluidos de mantenimiento del pozo serán afectados por la temperatura. La densidad de una salmuera disminuye cuando la temperatura aumenta, debido a la expansión volumétrica térmica del fluido. Como soluciones absolutas, las salmueras son especialmente vulnerables a los cambios de densidad con la temperatura. Si la presión hidrostática de una columna de fluido disminuye debido a la expansión térmica, puede que sea difícil controlar el pozo. La densidad de la salmuera debe ser corregida para tomar en cuenta la temperatura y la presión. La temperatura también afecta la estabilidad de varios aditivos, así como la velocidad de corrosión. Puede que sea necesario cambiar los aditivos o inhibidores de corrosión estándar, según la temperatura de fondo y el periodo de exposición anticipado. A fines de ilustración, la Figura 3 muestra el efecto de la temperatura sobre la densidad de CaCl2 a la presión atmosférica. TEMPERATURA DE CRISTALIZACIÓN La temperatura ambiente estacional debe ser considerada cuando se selecciona un fluido de completación o rehabilitación. Si la temperatura disminuye demasiado para el fluido seleccionado, éste se cristalizará o congelará. Cada solución de salmuera tiene un punto de cristalización o congelación. Se usan tres métodos de prueba y medidas diferentes del punto de cristalización diferentes (ver la Figura 4). • Primer Cristal que Aparece (FCTA). Temperatura a la cual los primeros cristales visibles empiezan a formarse a medida que la solución se enfría. Se trata del punto más bajo de la curva de cristalización. Esto incluye generalmente el “sobreenfriamiento” o enfriamiento por debajo de la temperatura de cristalización efectiva. • Temperatura Absoluta de Cristalización (TCT). Cuando se produce la cristalización, la temperatura de la solución aumenta bruscamente, estabilizándose a un valor constante antes de seguir enfriándose (mostrando un cambio en la pendiente de la curva de cristalización). Esta mayor temperatura “más plana” que ocurre una vez que los cristales se han formado durante el ciclo de enfriamiento, está relacionada con la termodinámica de la cristalización. Este “salto” de la temperatura es más marcado en las sales de calcio. • Último Cristal Que Se Disuelve (LCTD). Después de que los cristales se hayan formado, si se permite que la solución se caliente, la curva de calentamiento mostrará un cambio de pendiente cuando los últimos cristales absorbentes de calor desaparecen a la temperatura de Figura 4: Designaciones del punto de cristalización. 60 55 50 45 40 35 Tiempo G ra do s (° F) Enfriamiento Calentamiento Temperatura Absoluta de Cristalización (TCT) Primer Cristal que Aparece (FCTA) Último Cristal Que Se Disuelve (LCTD) Cada solución de salmuera tiene un punto de cristalización o congelación. Todos los fluidos de mantenimiento del pozo serán afectados por la temperatura. Figura 3: Reducción de la densidad debido a la expansión térmica (CaCl2). 12,0 11,5 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 Densidad @ 60°F 11,6 11,2 10,8 10,4 10,0 9,6 9,2 8,8 8,34 60 100 150 200 250 300 350 Temperatura (°F) D en si da d (l b/ ga l) Fluidos de Completación y Rehabilitación Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.7 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21B LCTD. La temperatura de LCTD es fuertemente afectada por la contaminación con trazas de otras sales. Una vez que se ha determinado el punto de cristalización de un fluido, es razonable suponer que el fluido no se cristalizará o congelará a una temperatura más alta que la temperatura de LCTD. Muchos operadores especifican una TCT de 15 a 20ºF por debajo de la temperatura más baja a la cual una salmuera estará expuesta. Como los cristales de sal tienen un volumen específico más pequeño que la salmuera, las salmueras no se expanden durante la cristalización. Por lo tanto, las líneas de fluido, las válvulas o los cabezales de las bombas no se romperán, como pueden hacerlo cuando el agua se congela. Varias mezclas de sal pueden ser formuladas para una densidad en particular, cada una teniendo una temperatura de cristalización diferente. En general, las salmueras de temperatura de cristalización más baja serán más costosas. La salmuera más económica suele ser la formulación que tiene el punto de cristalización seguro más alto. La Figura 5 ilustra la temperatura de cristalización del cloruro de calcio con respecto al aumento de la densidad o de la concentración (% en peso) de sal. Cuando la concentración de sal aumenta, la temperatura de cristalización disminuye hasta el punto eutéctico. En este intervalo, la temperatura de cristalización indica el punto por debajo del cual los cristales de hielo de agua dulce se forman, produciendo una salmuera con una mayor concentración de sal. El punto eutéctico es la temperatura de cristalización más baja posible, y está indicada por un punto de inflexión. A concentraciones de sal por encima del punto eutéctico, la temperatura de cristalización indica la precipitación de los cristales de sal (no el hielo). Se usan formulaciones especiales de salmuera para tomar en cuenta los cambios estacionales de la temperatura. Las mezclas de verano son fluidos que pueden ser usados en climas más cálidos. Sus puntos de cristalización varían de aproximadamente 45 a 68ºF (7 a 20ºC). Las mezclas de invierno se usan en climas más fríos y tienen puntos de cristalización que varían desde aproximadamente 20º a menos de 0ºF (-7 a -18ºC). A veces se requieren formulaciones especiales para proporcionar una mezcla intermedia con un punto de cristalización comprendido entre los puntos de cristalización de las mezclas de verano y de invierno. La Figura 6 indica las temperaturas de cristalización para varias salmueras, a diferentes temperaturas. Figura 5: Efecto de la densidad sobre la temperatura de cristalización (CaCl2). 50 45 30 15 0 -15 -30 -45 -50 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 Cristales de hielo y salmuera Punto eutécticoSalmuera clara 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 Densidad (lb/gal) Te m pe ra tu ra ( °F ) Te m pe ra tu ra ( °C ) Cristales de sal y salmuera El punto eutéctico es la temperatura de cristalización más baja posible... Fluidos de Completación y Rehabilitación CAPÍTULO 21B Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.8 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 Las salmueras preparadas correctamente están esencialmente libres de sólidos y su densidad depende exclusivamente de las sales disueltas. Una medida de la limpieza (falta de sólidos) de una salmuera es su turbidez (lo contrario de claridad). La turbidez se mide con instrumentos fotodispersores llamados turbidímetros, y la unidad de medición de la turbidez es la Unidad de Turbidez Nefelométrica (NTU). Incluso el pozo y la columna de perforación más limpios introducirán sólidos dentro de unfluido de completación y rehabilitación, lo cual puede causar daños a la formación. Por este motivo, estos fluidos claros son generalmente filtrados durante el proceso de completación y durante el reacondicionamiento para eliminar los sólidos y mejorar la claridad (reducir las NTUs). Ver también la sección sobre Filtración, más adelante en este capítulo. COMPATIBILIDAD CON LA FORMACIÓN La compatibilidad química del fluido de completación con la formación constituye un criterio importante de su selección. Formación se refiere a las rocas, el agua y los hidrocarburos de la formación. La incompatibilidad puede causar daños a la formación que resultan en la pérdida de productividad o la necesidad de tratamientos remediadores. Figura 6: Temperaturas de cristalización de las salmueras claras. +80 +60 +40 +20 0 -20 -40 -60 KCl NaCl CaCl2 CaBr2 - CaCl2 Salmueras CaBr2 - CaCl2 Salmueras ZnBr2 - CaBr2 - CaCl2 M ez cl as d e 14 .2 C aB r 2 + 19 .2 Z nB r 2 C aB r 2 C aC l 2 C aC l2 N aB r Sal + solución NaBr N aC l KCl ZnBr2 - CaBr2 - CaCl2 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Densidad (lb/gal) Te m pe ra tu ra ( °F ) C aBr 2 La incompatibilidad puede causar daños a la formación... Fluidos de Completación y Rehabilitación Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.9 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21B COMPATIBILIDAD CON LAS ARCILLAS DE LA FORMACIÓN La preocupación principal es determinar si una salmuera de completación causará el hinchamiento, la desfloculación y/o la migración de las arcillas de la formación, especialmente en arenisca “compacta” de alto contenido de arcillas. El hinchamiento y la migración de arcillas pueden bloquear las aberturas de poro. Ambos mecanismos pueden hacer que las partículas de arcilla se separen unas de otras y de las paredes de poro, y bloqueen las aberturas de poro. El taponamiento de la garganta de poro causado por la migración de arcillas es el mecanismo de daños a la formación más común relacionado con las arcillas. Para prevenir el hinchamiento de las arcillas, la salmuera de completación debe tener una composición y una concentración de sales que sean compatibles con la formación en particular. Algunas sales son mejores estabilizadores de arcillas que otras, y pueden prevenir el hinchamiento y la migración de las arcillas. Dos sales inhibidoras que son frecuentemente usadas en agua salada para las completaciones son NH4Cl al 3% o KCl al 3%. COMPATIBILIDAD CON EL AGUA DE LA FORMACIÓN Aquí, la preocupación principal es la formación de incrustaciones debido a las reacciones químicas entre las salmueras de completación y el agua de la formación. Las incrustaciones son depósitos de minerales inorgánicos. Las incrustaciones pueden formarse debido a la mezcla de aguas incompatibles, cambios de solubilidad con la temperatura, cambios de solubilidad con la presión y la evaporación del agua. Las incrustaciones son generalmente causadas por la precipitación de cationes multivalentes como el calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+) e hierro (Fe3+). Estos cationes pueden reaccionar con los aniones sulfato (SO42 –) y carbonato (CO32 –) para afectar la permeabilidad. COMPATIBILIDAD CON EL CRUDO Y EL GAS NATURAL DE LA FORMACIÓN En este caso, la preocupación principal es la formación de emulsiones de aceite/agua y/o cieno, los cuales pueden bloquear los poros y causar daños a la formación. Las emulsiones, cuando se permite que se formen, también pueden causar problemas en el procesamiento de la producción en la superficie. La incompatibilidad de la salmuera/crudo es especialmente importante cuando se usan salmueras pesadas (pH bajo) y durante la estimulación con ácido. El gas natural puede contener considerables cantidades de CO2 que causan la precipitación de carbonato de calcio al ser mezcladas con una salmuera de pH alto que contiene calcio. El hinchamiento y la migración de arcillas pueden bloquear las aberturas de poro. Las incrustaciones son generalmente causadas por la precipitación de cationes multivalentes... Fluidos de Completación y Rehabilitación CAPÍTULO 21B Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.10 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 Las soluciones de sal suelen ser muy corrosivas. El oxígeno disuelto es el agente corrosivo principal en fluidos de completación a base de salmueras de cloruro o bromuro de sodio, potasio o calcio. La solubilidad del oxígeno en estas salmueras disminuye a medida que la concentración de sal se acerca al punto de saturación. Aunque la salmuera pueda contener oxígeno disuelto inicialmente, si ésta no circula durante la completación de una manera que permita reponer el oxígeno disuelto, la velocidad de corrosión disminuirá a medida que se agota el oxígeno. Normalmente, los secuestrantes de oxígeno no son necesarios para los fluidos de salmuera que no serán puestos en circulación. Para las salmueras puestas en circulación, se sugiere inyectar un secuestrante de oxígeno tal como SAFE-SCAV® Na o SAFE- SCAV® Ca dentro de la corriente de flujo, usando una bomba contadora, y aumentar el pH a 8,5, si es posible. Las mezclas de bromuro de zinc de alta densidad son usadas en situaciones de presión muy alta para lograr el control del pozo. Estas salmueras tienen un pH bajo. Aumentar el pH sería perjudicial, causando la precipitación. La acidez del zinc puede causar una corrosión grave, a menos que se proporcione una protección adecuada con un inhibidor de corrosión apropiado. La mayoría de las salmueras de completación con bromuro de zinc usadas en el campo petrolífero contienen un inhibidor de corrosión a base de tiocianato (u otra base de azufre) que forma una película protectora sobre la superficie del acero. Además de los costos relacionados con la corrosión propiamente dicha, el hierro soluble producido por el proceso de corrosión puede causar daños a la formación y contaminará una salmuera sin sólidos. Si el hierro soluble hace contacto con el agua irreductible de la formación, un precipitado puede formarse, reduciendo la permeabilidad efectiva. El tratamiento de un fluido de completación para la contaminación de hierro durante el proceso de recuperación supone generalmente la adición de una fuente de hidróxido (soda cáustica o cal) para iniciar la precipitación, flocular los sólidos, y luego filtrar el precipitado. También se pueden usar ciertos productos químicos oxidantes. Este proceso de recuperación es difícil de realizar y requiere mucho tiempo, y normalmente no se lleva a cabo en el equipo de perforación. Corrosión CLORURO DE AMONIO (NH4Cl) El cloruro de amonio en polvo es una sal inorgánica, cristalina, seca, de alta pureza, usada ocasionalmente debido a sus capacidades de estabilización e inhibición de hinchamiento de arcillas, durante las operaciones de rehabilitación y completación. Está disponible comercialmente como material seco en sacos, y puede formular fluidos claros con una densidad de hasta 9,0 lb/gal (SG 1,08). Se usa con mayor frecuencia (de 2 a 7%) en otros fluidos de completación de agua clara, como estabilizador de arcillas y lutitas en filtros de grava y operaciones de acidificación, donde su compatibilidad con el ácido fluorhídrico es beneficiosa. CLORURO DE POTASIO (KCl) El cloruro de potasio es de uso extendido, debido a su capacidad para inhibir las lutitas. Está disponible comercialmente como sal inorgánica cristalina, seca, de alta pureza. Puede ser usado para formular fluidos claros con una densidad de hasta 9,7 lb/gal (SG 1,16). Se usa frecuentemente (de 2 a 7%) en otros fluidos de completación de agua clara tales como los fluidos de agua salada o de cloruro Sistemas de Salmuera El oxígeno disuelto es el agente corrosivo principal... ...el hierro soluble...puede causar daños a la formación y contaminará una salmuera sin sólidos. Fluidos de Completación y Rehabilitación Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.11 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21B de sodio,como estabilizador de arcillas y lutitas. CLORURO DE SODIO (NaCl) El cloruro de sodio, o sal de cocina, un producto químico comercial fácil de conseguir, es un producto económico para la formulación de fluidos claros de rehabilitación y completación con densidades de hasta 10 lb/gal (1,20 SG). Las salmueras de cloruro de sal y la sal en sacos son fáciles de conseguir por todo el mundo. En general se puede obtener una salmuera líquida básica de cloruro de sodio con una densidad de 10 lg/gal (SG 1,20) y una TCT de aproximadamente 23ºF. En áreas donde las soluciones de salmuera no son fáciles de conseguir, éstas pueden ser preparadas a partir de sal de cloruro de sodio seca en sacos, de alta calidad. Las aplicaciones del cloruro de sodio en los fluidos de perforación incluyen: aumentar la densidad, aumentar la inhibición de lutitas reduciendo la actividad del agua, reducir la disolución de sal durante la perforación de secciones de sal de halita, reducir el punto de congelación de los fluidos base agua y reducir el potencial de formación de hidratos de gas. FORMIATO DE SODIO (NaCOOH) El formiato de sodio es un producto químico comercial que ha logrado ser aceptado como alternativa a las salmueras de cloruro. Puede ser usado en operaciones de rehabilitación y completación que requieren fluidos claros con una densidad de hasta 11,0 lb/gal (1,32 SG) y como líquido de base para los fluidos de perforación. Para muchas aplicaciones, se considera que las salmueras a base de formiato tienen mejores características de HSE (Salud, Seguridad y Medio Ambiente) que las salmueras de cloruro y bromuro. Las salmueras de formiato también proporcionan una excelente estabilización térmica a los polímeros naturales usados como viscosificadores. El formiato de sodio está disponible como material seco en sacos y como líquido de base. CLORURO DE CALCIO (CaCl2) El cloruro de calcio puede ser usado para preparar fluidos claros con una densidad de hasta 11,8 lb/gal (SG 1,41) o puede ser mezclado con salmueras más pesadas para aplicaciones de mayor densidad. La salmuera líquida de cloruro de calcio está disponible a 11,6 lb/gal (SG 1,39) con una TCT de aproximadamente 34ºF, o puede ser formulada a partir de granos o polvo seco en sacos. En general debería usarse cloruro de calcio anhidro (94 a 97% de granos o 95% de polvo). Estos productos secos deberían ser seleccionados con esmero, para asegurarse de que no contienen contaminantes como el hierro u otros metales pesados. El cloruro de calcio tiene un calor de solución positivo; esto significa que se produce calor cuando se agrega cloruro de calcio seco al agua. En realidad, el calor producido puede ser suficiente para hacer hervir el agua. Por lo tanto, la cantidad de cloruro de calcio requerida para obtener la densidad deseada debería ser determinada antes de preparar la solución, ya que la densidad resultante será inferior a temperaturas altas. Durante la preparación de salmueras de cloruro de calcio con sal seca, la sal seca debe ser añadida muy lentamente para evitar la ebullición. Además, se debe proteger la piel contra el contacto y la deshidratación que puede causar quemaduras graves. Las soluciones de cloruro de calcio recién preparadas son ligeramente alcalinas y son consideradas ligeramente corrosivas. Un inhibidor de corrosión ayudará a reducir la velocidad de corrosión. Debido al calcio divalente, deberían tomarse medidas para asegurar la compatibilidad con los fluidos del yacimiento. BROMURO DE SODIO (NaBr) La salmuera de bromuro de sodio se usa como salmuera clara de completación y rehabilitación para una densidad de hasta 12,8 lb/gal (SG 1,53). Aunque sea más costosa, se usa como alternativa a las salmueras a base de calcio cuando las aguas de la formación tiene altas concentraciones de iones bicarbonato y sulfato. Se puede obtener una amplia gama de densidades _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Fluidos de Completación y Rehabilitación CAPÍTULO 21B Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.12 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 mezclando la salmuera de bromuro de sodio con otras salmueras. El bromuro de sodio suele ser mezclado con cloruro de sodio para producir salmueras de densidad intermedia (10 a 12,5 lb/gal). Está disponible como líquido de base a 12,5 lb/gal (SG 1,50) y como sal en polvo seco en sacos. FORMIATO DE POTASIO (KCOOH) El formiato de potasio está disponible como fluido claro de base que puede ser usado en operaciones de rehabilitación y completación que requieren una densidad de hasta 13,2 lb/gal (SG 1,58), y como líquido de base para los fluidos de perforación. El formiato de potasio es un producto de disponibilidad limitada que fue introducido como alternativa a las salmueras de cloruro o bromuro. Se considera que las salmueras a base de formiato tienen mejores características de Salud, Seguridad y Medio Ambiente (HSE) que las salmueras de cloruro y bromuro, para muchas aplicaciones. Aunque sean más costosas que otras salmueras, las salmueras de formiato de potasio tienen excelentes efectos de estabilización térmica sobre los polímeros naturales, y el ion potasio proporciona excelentes características de estabilización de las arcillas e inhibición del hinchamiento de las lutitas. BROMURO DE CALCIO (CaBr2) Las soluciones de bromuro de calcio pueden ser preparadas hasta una densidad de 15,5 lb/gal (SG 1,85). El bromuro de calcio está generalmente disponible como producto líquido de base de 14,2 lb/gal (SG 1,40), con una TCT de aproximadamente 0ºF (-18ºC). También está disponible como sal en polvo en sacos. El bromuro de calcio suele ser mezclado con líquido de cloruro de calcio, o se le agrega sal de cloruro de calcio seco para mejorar su flexibilidad y sus características económicas. Como el cloruro de calcio, el bromuro de calcio tiene un calor de solución positivo y es hidroscópico. Deberían tomarse precauciones similares. FORMIATO DE CESIO (CsCOOH) Se está produciendo formiato de cesio como líquido de base de 19,7 lb/gal (SG 2,36). Se considera que las salmueras a base de formiato tienen mejores características de Salud, Seguridad y Medio Ambiente (HSE) que las salmueras de cloruro, bromuro y zinc, para muchas aplicaciones. Aunque sean muy costosas, las salmueras de formiato de cesio presentan ciertas ventajas con respecto al bromuro de zinc, tal como la reducción de la corrosión. El formiato de cesio también produce excelentes efectos de estabilización térmica en los polímeros naturales, y produce la estabilización de las arcillas y la inhibición del hinchamiento de las lutitas. El cesio se puede considerar como producto tóxico para las descargas marinas. BROMURO DE ZINC (ZnBr2/CaBr2) La salmuera de bromuro de zinc/bromuro de calcio, generalmente llamada bromuro de zinc, está disponible como líquido de base con un peso de 19,2 lb/gal (SG 2,29). Se compone al 54,5% de bromuro de zinc y al 19,5% de bromuro de calcio, con una TCT de aproximadamente 10ºF. Es muy costosa y se mezcla frecuentemente con cantidades adicionales de bromuro de calcio o cloruro de calcio para mejorar su flexibilidad y sus características económicas. La densidad máxima para las mezclas de bromuro de zinc es de 20,5 lb/gal (SG 2,46). El bromuro de zinc tiene un pH muy bajo – de 4,5 para una mezcla de 16,0 lb/gal (SG 1,92) a aproximadamente 1,5 para la mezcla debase de 19,2 lb/gal (SG 2,29); por lo tanto debe ser manejada con mucho cuidado. También es muy corrosiva. La descarga de zinc al medio ambiente suele estar limitada, de acuerdo con los reglamentos locales sobre el medio ambiente. Debido a la alta concentración de sales disueltas y al pH bajo, las salmueras de bromuro de zinc deben ser manejadas con muchísimo cuidado, usando los mismos equipos de protección personal que son requeridos para los productos químicos corrosivos. Fluidos de Completación y Rehabilitación Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.13 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 CAPÍTULO 21B Es imprescindible adquirir un conocimiento profundo de los usos y límites de cada producto usado como aditivo. AGENTES DENSIFICANTES El mármol molido SAFE-CARB® es un carbonato de calcio de alta pureza soluble en ácido que se usa como agente puenteante y densificante en los fluidos de perforación, perforación de yacimiento y rehabilitación/ completación. Se prefiere a la caliza porque es generalmente más puro y tiene una dureza más alta. La alta pureza proporciona una mejor solubilidad en ácido y la alta dureza proporciona una mayor resistencia a la degradación del tamaño de las partículas. SAFE-CARB® está disponible en tres tamaños estándar de molienda: Fina (F), Mediana (M) y Gruesa (C). INHIBIDORES DE CORROSIÓN El inhibidor de corrosión SAFE-COR® es un aditivo de tipo amínico diseñado para proteger todos los materiales tubulares del campo petrolífero. Ayuda a prevenir el ataque de corrosión general sobre la tubería de revestimiento, la tubería de producción y las herramienta de fondo que hacen contacto con salmueras claras de completación. El inhibidor de corrosión SAFE-COR® C es un aditivo de tipo amínico diseñado para proteger todos los materiales tubulares del campo petrolífero. Ayuda a prevenir el ataque de corrosión general sobre la tubería de revestimiento, la tubería de producción y las herramienta de fondo que hacen contacto con salmueras claras de completación. SAFE-COR® C es un producto muy concentrado, diseñado y envasado para ser usado en salmueras claras de rehabilitación y completación. El inhibidor de corrosión SAFE-COR® HT (Alta Temperatura) es un aditivo inorgánico a base de tiocianato, diseñado para proteger todos los materiales tubulares del campo petrolífero. Ayuda a prevenir el ataque de corrosión general sobre la tubería de revestimiento, la tubería de producción y las herramienta de fondo que hacen contacto con salmueras claras de rehabilitación o completación. Aunque SAFE-COR® HT fue desarrollado para ser usado en fluidos con un rango de temperaturas comprendidas entre la temperatura ambiente y 450ºF (232ºC), es más eficaz en aplicaciones para temperaturas comprendidas en el rango de 250 a 400ºF (121º a 204ºC). SAFE-COR® HT es especialmente eficaz en los fluidos de completación a base de bromuro de zinc. BACTERICIDA El bactericida líquido X-Cide® 102 es un glutaraldehído activo al 25% y es un producto de Petrolite Corporation. El biocida líquido Green-Cide® 25G es un glutaraldehído al 25% y es un producto de Special Products. MODIFICADORES DE PH La soda cáustica es el hidróxido de sodio (NaOH) que se puede usar en salmueras monovalentes como fuente de iones hidroxilo para controlar el pH. Otros nombres comunes para el hidróxido de sodio son cáustica, álcali y lejía. Se trata de una base fuerte que es extremadamente soluble en agua y se disocia formando iones sodio (Na+) e hidroxilo (OH-) en solución. El ácido cítrico (H3C6H5O7) es un producto químico comercial usado para reducir el pH y eliminar el calcio durante la perforación del cemento, para reducir el potencial de entrecruzamiento de polímeros (goma xantana y otros) del hierro y prevenir la formación de “ojos de pescado” cuando se mezclan polímeros secos con salmueras claras. El ácido cítrico es un ácido orgánico en polvo y es menos reactivo que el ácido sulfúrico o clorhídrico; por consiguiente, es un tanto más seguro de manejar. El MagOx (óxido de magnesio) se usa para aumentar el pH en salmueras divalentes o complejas. Este producto químico moderadamente soluble forma un pH amortiguado de 8,5 a 10,0, según el ambiente iónico. Aditivos El inhibidor de corrosión SAFE-COR es un aditivo de tipo amínico diseñado para proteger todos los materiales tubulares del campo petrolífero. Fluidos de Completación y Rehabilitación CAPÍTULO 21B Fluidos de Completación y Rehabilitación 21B.14 N° de Revisión: A-1 / Fecha de Revisión: 14-02-01 La cal (Ca(OH)2) se puede usar para aumentar el pH en ciertas salmueras divalentes o de calcio. INHIBIDORES DE INCRUSTACIÓN El inhibidor de incrustación SI-1000™ es un producto mezclado que contiene un compuesto de fósforo orgánico soluble en agua. El SI-1000 limita la deposición de incrustaciones minerales, tales como CaCO3 y CaSO4, sobre los materiales tubulares de fondo y los equipos de superficie relacionados. SECUESTRANTES DE OXÍGENO El secuestrante de oxígeno SAFE-SCAV es un aditivo orgánico sin azufre usado en salmueras a base de calcio. Se trata de un material de acción rápida que es eficaz incluso a temperaturas bajas. El secuestrante de oxígeno SAFE-SCAV Na es un aditivo líquido a base de bilsulfito diseñado para ser usado en salmueras a base de sodio y potasio. Reacciona con el oxígeno disuelto para eliminarlo como fuente potencial de corrosión en los fluidos de rehabilitación y completación, así como en los fluidos de empaque y de perforación. Además de reducir la corrosión por oxígeno, los secuestrantes de oxígeno son imprescindibles para extender el límite de temperatura de los polímeros como FLO-VIS® (goma xantana) y FLO- TROL® (almidón modificado), que son usados en el sistema de fluido de perforación de yacimiento FLO-PRO®. ANTIESPUMANTES SAFE-DEFOAM™ es un aditivo mezclado a base de alcohol, diseñado para reducir la formación de espuma y prevenir el aire entrampado en todos los fluidos. Es especialmente eficaz en fluidos de rehabilitación y completación que abarcan desde las salmueras de agua salada inhibidas con KCl al 3% hasta las salmueras saturadas. VISCOSIFICADORES El viscosificador de hidroxietilcelulosa (HEC) SAFE-VIS™ es un polímero natural no iónico, modificado, de alto peso molecular. Este polímero no fermentante, fácil de romper, aumentará la viscosidad y la capacidad de transporte de los fluidos y las salmueras pesadas de rehabilitación y completación, y no será afectado negativamente por compuestos polares o cationes divalentes como el calcio y el magnesio, o por la contaminación de cemento. SAFE-VIS es un polvo dispersable de alta pureza que puede ser usado en todas las salmueras estándar de completación. El viscosificador líquido SAFE-VIS E es una suspensión de polímero HEC de alta calidad en un portador sintético. El portador sintético de baja toxicidad facilita la dispersión del polímero HEC y ayuda a prevenir la formación de terrones u ojos de pescado, de manera que el polímero se viscosifica rápida y suavemente sin requerir un alto esfuerzo de corte. La goma xantana clarificada de primera calidad FLO-VIS es el viscosificador primario para los sistemas de fluido de perforación de yacimiento Flo-Pro, y puede ser usada en la mayoría de las salmueras de densidad baja a media. Produce una alta Viscosidad a Muy Baja Velocidad de Corte (LSRV) y esfuerzos de gel altos, pero frágiles. Estas propiedades proporcionan excelentes características de limpieza del pozo y suspensión, mejoran la hidráulica, reducen el torque y el arrastre, y ayudan a minimizar la invasión de filtrado. La goma xantana DUO-VIS® es un biopolímero de alto peso molecular usado para aumentar la reología en los sistemas base agua. Pequeñas cantidades proporcionan características de viscosidad y suspensión para la mayoría de las salmueras de densidad baja a media. DUO-VIS tiene la capacidad exclusiva de producir un fluido que tiene una gran capacidad de disminución de la viscosidad con el esfuerzo de corte y que desarrolla una estructura
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