Fluidos de perforación

El sistema de fluido de perforación, comúnmente conocido como el «sistema de lodo», es el componente único del proceso de construcción del pozo que permanece en contacto con el pozo durante toda la operación de perforación. Los sistemas de fluido de perforación están diseñados y formulados para funcionar de manera eficiente en las condiciones esperadas del pozo. Los avances en la tecnología de fluidos de perforación han hecho posible implementar un sistema rentable y adecuado para cada intervalo en el proceso de construcción de pozos.

Descripción General

El sistema activo de fluido de perforación comprende un volumen de fluido que se bombea con bombas de lodo especialmente diseñadas desde los pozos superficiales, a través de la cuerda de perforación que sale de la broca, hasta el espacio anular en el pozo y de regreso a la superficie para los tratamientos de eliminación de sólidos y mantenimiento según sea necesario. La capacidad del sistema de superficie generalmente está determinada por el tamaño de la plataforma, y la selección de la plataforma está determinada por el diseño del pozo. Por ejemplo, el volumen activo del fluido de perforación en un pozo de aguas profundas puede ser de varios miles de barriles. Gran parte de ese volumen se requiere para llenar el elevador de perforación largo que conecta el piso de la plataforma con el fondo marino. Por el contrario, un pozo poco profundo en tierra solo podría requerir unos pocos cientos de barriles de fluido para alcanzar su objetivo.

Funciones de fluidos de perforación

Algunas de las funciones básicas de un fluido de perforación son las siguientes:

• Limpia el orificio transportando los esquejes perforados a la superficie, donde se pueden extraer mecánicamente del fluido antes de que se recircule en el fondo del pozo.

• Equilibra o supera las presiones de formación en el pozo para minimizar el riesgo de problemas de control del pozo.

• Soporta y estabiliza las paredes del pozo hasta que la carcasa se pueda fijar y cementar o se pueda instalar un equipo de terminación de agujero abierto.

• Previene o minimiza el daño a la(s) formación (es) productora (es).

• Enfría y lubrica la cuerda de perforación y la broca.

• Transmite caballos de fuerza hidráulicos a la broca.

• Permite recuperar información sobre la formación o formaciones de producción a través del análisis de esquejes, datos de registro durante la perforación y registros de cable fijo.

Tipos de fluidos de perforación

La clasificación anual de sistemas de fluidos de World Oil enumera nueve categorías distintas de fluidos de perforación, que incluyen:

• Sistemas de agua dulce
• Sistemas de agua salada
• Sistemas a base de aceite o sintéticos
• Sistemas de «fluidos» neumáticos (aire, niebla, espuma, gas)

Tres factores clave generalmente determinan el tipo de fluido seleccionado para un pozo específico:

• Costo
• Rendimiento técnico
• Impacto ambiental

Los fluidos a base de agua (WBF) son los sistemas más utilizados y se consideran menos costosos que los fluidos a base de aceite (OBF) o los fluidos a base de Los OBF y SBF, también conocidos como sistemas de emulsión invertida, tienen un fluido de base oleosa o sintética como fase continua (o externa), y salmuera como fase interna. Los sistemas de emulsión invertida tienen un costo por unidad más alto que la mayoría de los fluidos a base de agua, por lo que a menudo se seleccionan cuando las condiciones del pozo requieren una inhibición confiable de la pizarra y/o una excelente lubricidad. Los sistemas a base de agua y los sistemas de emulsión invertida se pueden formular para tolerar temperaturas relativamente altas en el fondo del pozo. Los sistemas neumáticos más comúnmente se implementan en áreas donde las presiones de formación son relativamente bajas y el riesgo de pérdida de circulación o daño de formación es relativamente alto. El uso de estos sistemas requiere equipos especializados de gestión de la presión para ayudar a prevenir el desarrollo de condiciones peligrosas cuando se encuentran hidrocarburos.

Consideraciones sobre el fluido de perforación

La selección del fluido de perforación sigue siendo uno de los componentes más importantes de una operación exitosa de construcción de pozos. Las compañías de servicios de fluidos de perforación ayudan a los operadores a superar los problemas familiares (p. ej. ej., pérdida de circulación), así como los desafíos que plantea la perforación en aguas ultradepidas, formaciones extremas de HP / HT o áreas remotas sensibles al medio ambiente, proporcionando:

• Herramientas analíticas
• Equipo de prueba
• Instalaciones de punto de almacenamiento
• Materiales innovadores

La capacidad de simular las condiciones de fondo de pozo y optimizar el diseño de fluidos continuará ayudando a reducir el tiempo no productivo, y la gestión en tiempo real de las condiciones de los orificios a través de la alimentación de ajuste los parámetros de perforación.

La demanda de servicios de gestión de residuos de perforación dedicados a reducir, recuperar y reciclar el volumen de fluidos gastados y esquejes perforados continúa creciendo rápidamente. Estos servicios y los equipos relacionados han demostrado su valor al ayudar a los operadores a lograr el cumplimiento ambiental, reducir los costos de eliminación y devolver más fluidos y agua para su reutilización en múltiples aplicaciones.

Se requieren servicios de fluidos de perforación de algún tipo en cada pozo. Abarcan un amplio espectro de sistemas, productos, software, especializaciones de personal y apoyo logístico. A medida que los pozos se vuelven más complejos, los costos totales de perforación pueden aumentar drásticamente. Debido a que el sistema de fluido de perforación entra en contacto con casi todos los aspectos de la operación de perforación, la selección adecuada del fluido de perforación puede ayudar al operador a minimizar los costos durante todo el proceso de construcción del pozo.

Nota: Los proveedores de fluidos de perforación (Baker Hughes, Halliburton (Baroid), Schlumberger (M-I SWACO), Newpark, Scomi y otros mantienen materiales de referencia específicos de la compañía, como Manuales de Fluidos de Perforación y Manuales de Ingeniería de Fluidos de Perforación. Estos son excelentes recursos técnicos y pueden estar disponibles en esas empresas.

Artículos destacados en OnePetro

Smith, T. R., Shell Canada Ltd.; Ravi, K. M., Halliburton Services: Investigación de las Propiedades de los Fluidos de Perforación Para Maximizar la Eficiencia de Desplazamiento del Cemento, 22775-MS, http://dx.doi.org/10.2118/22775-MS

Warren, B. K., Smith, T. R., Shell Canada Ltd.,; Ravi, K. M., Halliburton Servicios: Características Estáticas y Dinámicas de Pérdida de Fluidos de Fluidos de Perforación en un Pozo a Gran Escala, 26069-MS, http://dx.doi.org/10.2118/26069-MS

Libros notables

Caenn, R., Darley, H. C. H., Gray, G. R. et al. 2011. Composición y propiedades de fluidos de perforación y terminación, 6a. Amsterdam; Boston, MA: Gulf Professional Pub. 2011293568

Serie de reimpresión SPE No. 44: Drilling Fluids, 1997, Editado por: Tom S. Carter, ISBN:978-1-55563-069-0

https://www.osha.gov/SLTC/etools/oilandgas/drilling/drillingfluid.html

Ver también

Consideraciones ambientales de fluidos de perforación

Desafíos de fluidos de perforación

PEH: Fluidos de perforación