Hola comunidad científica, bienvenidos una vez más a mi blog de ingeniería, hoy estaremos conversando nuevamente sobre los lodos de perforación enfocándonos especialmente en los lodos base aceite.
Recordemos que la principal aplicación de los lodos de perforación es controlar las presiones de la formación y la invasión de los fluidos hacia el pozo, tal como ya habíamos hecho mención en un post anterior "estudio de un lodo de perforación densificado". 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.
Equipos de laboratorio para preparación de lodos de perforación. Imagen propiedad de
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.
¿Cuándo son usados los lodos base aceite?
- Es usado para perforar formaciones lutíticas y no presentar el problema de hinchamiento.
- Es usado para perforar bajo balance y de ese modo prevenir pérdidas de circulación en formaciones con bajo gradiente de presión.
- Es usado para perforar pozos de gran profundidad y alta temperatura.
- Es usado para perforar domos salinos, anhidrita, yeso sin presentar los problemas típicos que presentan los lodos base agua por ser solubles en estas formaciones.
Tipos de lodo base aceite
El diesel o aceite no es soluble en agua. Fuente: Wikipedia
- Lodo base aceite con control de filtrado
Es el convencional de los lodos base aceite, son usados en áreas donde ocurre pérdida de circulación. Estos tipos de lodos son bastante estables térmicamente, por lo que son usados en perforaciones profundas donde las temperaturas son elevadas y esto no afectará la composición del lodo. Entre sus desventajas es que es un lodo de alto costo puesto que para su preparación se utiliza aceite diesel o aceite mineral.
- Lodo base aceite con relación 50/50
Este tipo de lodo es usado en zonas productoras más someras con el fin de proteger la zona de impacto ambiental, por esta razón la cantidad de aceite se reduce 50%. El lodo representa una emulsión entre el agua y el aceite por lo que es necesario el uso de emulsificantes para mantener la estabilidad del fluido.
- Lodo 100% aceite
Este tipo de lodo se caracteriza por no poseer agua en su composición, sino sólo aceite. Este tipo de lodo es ideal usarlo para la toma de núcleos sin que se altere su estructura y composición. Utiliza un emulsificante débil, así que el agua de formación puede ser absorbida y emulsionada en el lodo, pero en cantidades controladas porque un alto volumen de agua puede alterar las propiedades reológicas del lodo y su características, sólo puede tolerar 5% de agua. Por esta razón es usado en pozos bastante profundos donde los niveles freáticos no interferirán en el proceso.
¿En qué tipo de formaciones es recomendable el uso de los lodos base aceite?
Formación lutítica. Fuente: Pixabay
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.
¿Qué problemas se pueden presentar si se llega a romper la emulsión en un sistema base aceite?
Lodo base aceite. Fuente: Blog de ingeniería
Una de las formas de romper con la emulsión en los lodos base aceite es por una intrusión excesiva de agua en la composición del lodo, al aumentar el contenido de agua aumentaría el tamaño de las gotas formada en la emulsión aumentando la probabilidad de que estas gotas de unan y formen gotas de mayor tamaño, esto se conoce como coalescencia, ocasionado desestabilización en el sistema.
Si la emulsión se rompe entonces ocasionaría problemas relacionados con la pérdida de circulación, ya que el lodo no tendría control durante la formación del revoque, es decir no tendría control de la pérdida de filtrado, además que las propiedades reológicas del lodo se verían afectadas, si la emulsión se rompió por exceso de agua aumentaría la viscosidad y geles lo cual dificultaría la rata de perforación, el transporte de ripios y otros problemas durante la perforación.
¿Se pueden usar los lodos base aceite a profundidades someras?
Los sistemas base aceite no son usados para profundidades someras con el fin de proteger los mantos freáticos y acumulaciones de agua usadas por el hombre, además que los lodos base aceite son bastante costosos para ser usados en formaciones y áreas donde sin problemas se pudiera emplear lodos base agua, más económicos y no impacta el equilibrio natural. Los lodos base aceite son usados especialmente en pozos donde se debe alcanzar una gran profundidad, donde las altas temperaturas no alterarán la estabilidad del lodo, donde hay problemas con presiones sub-normales, en fin pozos problemáticos donde se requiere el uso de este tipo de fluidos y su producción recompensará la inversión del elevado costo de su aplicación.
¿Cuáles son los adelantos para ofrecer un sistema base aceite menos contaminante al medio ambiente?
Los sistemas sintéticos representan la última tecnología para suministrar alta calidad con el mínimo impacto ambiental. Son sistemas que utilizan en su preparación bien sea un aceite sintético, un aceite a base de ester o un aceite farmaceútico. Están formulados principalmente con una poli-alfa-oleofina (PAO) y una salmuera. La PAO es un lubricante sintético que no contiene componentes aromáticos lo que hace que este lodo no sea agresivo con el medio ambiente. Se caracteriza por su buena estabilidad térmica, viscosidad y capacidad de resistir altas presiones sin alterar su composición. A pesar que posee estas buenas características son sistemas de costos muy elevados, por lo cual se requiere realizar un estudio de factibilidad económica para su aplicación.
Evaluaciones en el laboratorio y campo realizados con este tipo de lodo de base sintéticos indican que los mismos son técnicamente equivalentes a los sistemas base aceite convencionales para perforar lutitas y zonas problemáticas de baja presión y alta temperatura. Además que las pruebas de biodegradabilidad y toxicidad demuestran que los sistemas sintéticos son ambientalmente seguros y, en consecuencia, constituyen una excelente alternativa al problema de la contaminación del medio ambiente causado por los lodos base aceite tradicionales.
Comparaciones entre el sistema de lodo base aceite y lodo base agua
Importancia para la industria
Los principales beneficios presentados por estos sistemas se basan en permitir operaciones en muchos yacimientos problemáticos con presencia de arcilla, altas temperaturas, con sales y yeso, sin presentar alteraciones en la formación ni en la composición del lodo.
La creciente preocupación por el medio ambiente, reflejado en leyes cada vez más estrictas, han obligado al desarrollo de fluidos de perforación de bajo impacto ambiental, es decir, de baja toxicidad y con mayor capacidad de biodegradación. La industria ha invertido mucho en mejorar el rendimiento de los sistemas base agua, sin embargo los fluidos base aceite continúan siendo superiores en su desempeño.
Sin embargo, la aplicación de los sistemas en la industria, se ha visto limitada por el alto costo de su preparación; por consiguiente su uso se ha restringido para perforar zonas altamente protegidas por las autoridades del Ministerio del ambiente y zonas sensibles, es decir, donde la gran variedad de flora y fauna que la habitan pueden ser afectados por los efectos tóxicos de los lodos tradicionales base aceite.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CIED. Tecnología aplicada a los fluidos de perforación. Febrero 1997.
IMCO SERVICE. Tecnología aplicada de lodo. Editorial HALLIBURTON COMPANY. USA. Capítulo 11.
SALAS, ROBERTO. Fluidos de perforación. Editorial UDO-Anzoátegui. Primera Edición, año 2000. Anzoátegui, Venezuela.
Mi SWACO. Sistemas de lodo base aceite. [Documento en línea]. Disponible en: https://es.slideshare.net/soniakicanoflores/sistemas-de-lodo-base-de-aceite