Introducción
En esta publicación voy a tocar ciertos aspectos técnicos y reflexiones que resaltan la importancia de usar un buen fluido de perforación en la perforación y construcción de un pozo de petróleo. Nosotros los ingenieros de petróleo somos los médicos encargados de dar las mejores prácticas operacionales en la construcción de un pozo, si el pozo sintomáticamente presenta alguna anomalía casi siempre el lugar a donde ir y chequear si algo anda mal es en el fluido de perforación, es como cuando una persona va al médico y le describe una serie de síntomas, lo más probables es que algo en su sangre ande mal, entonces el médico le envíe hacer una serie de exámenes médicos para evaluar ciertos aspectos químicos en la composición de la sangre para descartar si tiene el colesterol alto, la glucemia alta o baja, si de pronto las plaquetas han bajado un poco, chequear a cómo está la hemoglobina. De la misma manera cuando algo en la perforación del pozo anda mal, yo en lo particular soy un ingeniero que lo primero que hago es pensar en el fluido de perforación, por eso lo primero que hago estando en el taladro es mandar a realizar una prueba al fluido de perforación, en esta prueba de laboratorio se le mide su densidad, viscosidad, punto cedente, filtrado y otra series de elementos más que van ayudar a determinar si el problema que presenta la perforación tiene que ver con el fluido de perforación, es por ello que digo en el título del artículo que el fluido de perforación en un pozo es como la sangre para los humanos.
Ahora bien para tratar de entender por qué es tan importante el fluido de perforación en la perforación de un pozo es necesario que conceptualicemos acerca de lo que es un fluido de perforación, llamado también en la industria petrolera como lodo de perforación.
¿Qué es un fluido de perforación?
Un fluido de perforación es un fluido con características especiales, utilizado en la perforación de un pozo de petróleo para que cumpla con una serie de funciones que facilitan la perforación y construcción de un pozo. En la industria petrolera es llamado también lodo de perforación, ya que sus características emulsionantes lo hacen que tenga forma de lodo, son muchos los aditivos que se agregan para preparar esta mezcla, pero siempre se usan unas bases fijas sobre la cual se fabrica el fluido final.
Tipos de fluidos de perforación
Fluidos base aceite: este tipo de fluido utiliza como fluido principal el gasoil, es decir el gasoil es la base de la construcción, a esta base se le añaden aditivos químicos como bentonita, emulsificantes y otros aditivos más para poder controlar las propiedades del fluido como densidad, viscosidad, filtrado, propiedades de los geles, entre otras. Este fluido por mi experiencia en campo, puedo decir que en el campo la ceiba, barúa y motatán al momento de perforar pozos profundos de aproximadamente 16000 pies de profundidad, generalmente utilizamos fluidos base aceite a partir del hoyo intermedio, eso es más o menos a los 5000 pies de profundidad, ya que a esta profundidad ya no existe peligro de que se contaminen los acuíferos de agua superficial, el otro motivo es que a partir de esta profundidad se encuentran lutitas, las cuales se hinchan con el agua y se puede pegar la tubería, por lo que es aconsejable utilizar un fluido base aceite.
Fluido base agua: este fluido utiliza como fluido base el agua, adicionalmente se le agregan otros aditivos químicos como gelificantes, arcilla, y otros químicos que ayudan a que la temperatura en el fondo no haga que se evapore la fase líquida. Como lo mencione en el fluido base aceite, en mi área de trabajo este fluido es utilizado como agua gel desde la superficie hasta los 1000 pies de profundidad, luego a esta agua gel se le agregan otros aditivos más para poder continuar perforando hasta los 5000 pies aproximadamente.
Hay que mencionar que existen muchos más fluidos de perforación, algunos encajan dentro de la clasificación de fluidos sobre balance, como es el caso de los base agua y base aceite, otros son fluidos de perforación bajo balance.
Para poder entender esta parte debo decir que las presiones que se manejan en la perforación de un pozo son muy importante, ya que incluso del manejo de las presiones depende la seguridad de la locación donde se perfora. En el yacimiento, es decir en la roca reservorio donde se encuentra el petróleo y gas natural existen presiones muy altas, en ocasiones mucho de ese gas migra hacia la superficie, todas estas razones hacen de que se tenga que perforar controladamente, es decir encontrar el ambiente propicio para los fluidos de formación (petróleo + gas) no entren al pozo y lleguen hasta la superficie, pudiendo provocar esto una arremetida y un posible reventón. Para ello es aconsejable perforar bajo la técnica de sobre balance con fluidos o lodos en base agua y / o base aceite, lo importante de esto es entender que la presión hidrostática y de circulación que tiene que ejercer el fluido de perforación en la construcción de todo el hoyo es mayor a la presión de los fluidos de formación (petróleo y gas), a esta condición se le conoce como perforación sobre balance. En lo particular en mi experiencia, todas las perforaciones en las que he estado presente han sido sobre balance, a excepción de un pozo exploratorio en donde quería evaluar su productividad, y debido a que su litología se prestaba lo perforamos en bajo balance.
En la condición bajo balance ocurre todo lo contrario, la presión hidrostática y de circulación que ejerce el fluido de perforación tiene que ser menor a la de la formación, pudiendo tener así una producción de petróleo y gas mientras se perfora, para esta técnica es necesario contar con una serie de equipos superficiales de control por cualquier eventualidad.
Finalmente llegó el momento de entrar en las funciones de los fluidos de perforación, ya que con la descripción y entendimiento de estas funciones podemos comprender lo importante del uso de los fluidos en la perforación y construcción de un pozo.
Funciones de los fluidos de perforación
Existen muchas funciones en específico, pero en realidad la función por la que se empezó a pensar en tiempos antiguos en utilizar fluidos de perforación es la de poder remover los cortes que genera la perforación, ya una vez empleada la perforación rotatoria y sustituida por la perforación a percusión donde existía ningún control de la perforación mediante el uso del algún fluido de perforación. Según se ha ido presentando algunas necesidades en los problemas que presenta la perforación se le han ido agregando nuevos aditivos químicos al fluido de perforación, por lo que su gamma de funciones se amplía cada vez más. Voy a explicar detalladamente las siguientes funciones:
1. Refrigerar y lubricar la broca (mecha) y la sarta de perforación.
Una vez ya posicionada la técnica de perforación rotatoria, se necesitaba de ese elemento que sirviera para enfriar el elemento cortante de la perforación, es decir cuando se perfora existe algo denominado broca o mecha de perforación encargado de recortar la formación para poder profundizar a medida que se introducen tubos (sarta de perforación) y también de poder lubricar mientras se perfora, de lo contrario si no se utilizara el fluido la perforación se parara, ya que los recorte se irían acumulando alrededor de la mecha y la sarta de perforación sin que esta pueda seguir dando vueltas y cortando la formación. El calor generado por la fricción de los corte haría que se desgastaran los componentes por lo que el poder enfriar y lubricar los componentes de la sarta incluyendo la mecha es de vital importancia.
2. Limpieza en el fondo del hoyo.
Como mencione en la primera función, es necesario que los cortes que genere la mecha sean transportados desde el fondo del agujero hasta la superficie, para ello tiene que existir la potencia hidráulica necesaria, una vez diseñado el fluido de perforación para la fase del pozo, es necesario diseñar una configuración de los chorros de la mecha, el caudal de flujo, las presiones de bombeo, todo esto interfiere en la limpieza del agujero siendo el fluido de perforación el protagonista del evento.
3. Control de presiones en el fondo.
Al inicio del articulo lo mencione, tiene que existir un control de presiones en la construcción del pozo, es decir el fluido de perforación tiene que aportar presión para que los fluidos de la formación no invadan el pozo y lleguen hasta formación, eso sí esa presión tiene que alcanzar un equilibrio, si la perforación es sobre balance, se tiene que tener un fluido cuya densidad sea capaza de mantener una presión hidrostática y de circulación por encima de la presión de yacimiento, pero siempre teniendo en cuenta que no se debe superar la presión de fractura de la formación, ya que si esto ocurre se perderá todo el fluido de perforación que se irá por la formación fracturada, perdiendo así presión del fluido de perforación, ocasionando problemas operacionales en la perforación, podemos decir entonces que el fluido de perforación puede poseer la destreza de ejercer un control en las presiones del fondo según sea el requerimiento, de si es sobre balance o bajo balance.
4. Crear un revoque en las paredes del hoyo.
Esta es una función de suma importancia ya que a medida que se perfora y dependiendo de una propiedad llamada filtrado, el fluido crea una película o revoque sobre las paredes del pozo que ayuda a qué este se mantenga firme y no se derrumbe el pozo. La propiedad del filtrado tiene que estar controlado, ya que un filtrado muy alto implica que el revoque es muy grueso y existe una pequeña invasión de partículas sólidas del fluido que a futuro pueda alterar la productividad del yacimiento, si el filtrado es muy bajo quiero decir que el revoque es muy fino y las paredes del hoyo se pueden derrumbar, trayendo esto múltiples problemas, entre los más importante está la pega de la tubería de perforación.
Conclusiones
Como buenos médicos del pozo, tenemos que saber interpretar los problemas en la construcción del pozo, examinando una muestra de fluido de perforación cada cierto intervalo de la perforación, eso nos cura de males. Por ejemplo si nos encontramos que cuando apagamos las bombas de lodo, el pozo fluye solo es por qué están entrando fluidos de la formación, lo más probable es que la densidad esté por debajo de lo programado, lo aconsejable es controlar el pozo con el choque de las válvulas hasta sacar esa presión y paulatinamente ir incorporando sólidos y fluido base al fluido de perforación hasta que la densidad aumenta hasta la densidad según programa. Si existe una pega de tubería, puede que exista problemas con la limpieza del agujero, entonces es recomendable mandar hacer una prueba al lodo para descartar que el problema sea por filtrado, o que la gelificación del lodo este fallando y los cortes en suspensión cuando las bombas están pagadas este fallando y ese cortes tapen la mecha. En fin cada problema en la perforación casi siempre está asociada a una de las funciones que tiene el fluido y lo más recomendable, es atacar en corregir la función del fluido que está fallando, para ello es recomendable un monitoreo en las pruebas de laboratorio en sitio, es decir en el taladro, ya después con más calma se pueden mandar a realizar pruebas especiales en donde se saca una muestra de fluido y se envía afuera del taladro.
Nota: Toda la descripción de este artículo es en base a los conocimientos adquiridos en la academia y mi experiencia como ingeniero en operaciones de perforación en la industria petrolera, cualquier duda o pregunta me gustaría que la hicieras en los comentarios, espero que esta publicación sea del gusto de todo aquel que le guste la materia de perforación de pozos, saludos a todos.