Fluidos de Perforación: Clasificación, Propiedades y Formaciones Rocosas

Diámetro y Forma del Agujero de Perforación

El pozo se construye perforando un agujero de 127 a 914,4 mm de diámetro en el suelo mediante una torre de perforación que hace girar una línea o sarta con una broca en su extremo.

Lodos de Perforación: Tipos y Funciones

Los lodos de perforación son fluidos que circulan en los pozos de petróleo y gas con múltiples propósitos: limpiar y acondicionar la perforación, lubricar la broca y equilibrar la presión de formación. Típicamente, estos lodos usan agua o petróleo como fluido base.

Lodos Espumosos

Se fabrican mediante la inyección de agua y agentes espumantes dentro de una corriente de aire o gas, creando una espuma estable y viscosa, o mediante la inyección de una base de gel que contiene un agente espumante.

Lodos Base Agua

La bentonita se usa para tratar lodos de agua fresca para satisfacer las necesidades geológicas y controlar las pérdidas de fluido. Obtiene su mejor desempeño en lodos que contengan menos de 10,000 ppm (partes por millón) de salinidad.

Tipos de Lodos Base Agua

• Lodos no dispersos: Utilizados para perforar pozos poco profundos o los primeros metros de pozos profundos (lodos primarios).
• Lodos de calcio: Altamente tratados con compuestos de calcio, un catión divalente que inhibe el hinchamiento de las arcillas de las formaciones perforadas. Son muy utilizados para controlar shales fácilmente desmoronables.
• Lodos dispersos: Muy útiles cuando se perfora a grandes profundidades o en formaciones altamente problemáticas, pues presentan como característica principal la dispersión de arcillas constitutivas, adelgazando el lodo.
• Lodos bajos en sólidos: Son aquellos lodos en los cuales la cantidad y tipos de sólidos son estrictamente controlados.
• Lodos saturados con sal: Nombre común para un lodo de perforación en el que la fase acuosa está saturada (mínimo 189,000 ppm) de cloruro de sodio (inclusive 315,000 ppm a 68°F).
• Lodos con materiales poliméricos: Son aquellos de base agua dulce o salada que tienen incorporados compuestos químicos de cadena larga y alto peso molecular. Estos pueden contribuir a:
  1. El control de pérdidas de filtrado y de propiedades reológicas.
  2. La estabilidad térmica.
  3. La resistencia ante contaminantes.

Lodos Base Aceite

Existen dos tipos principales de sistemas:

a) Lodos de Aceite

Contienen menos del 5% de agua y están compuestos por mezclas de álcalis, ácidos orgánicos, agentes estabilizantes, asfaltos oxidados y diésel de alto punto de llama o aceites minerales no tóxicos. Uno de sus principales usos es eliminar el riesgo de contaminación de las zonas productoras. Los contaminantes como la sal o la anhidrita no los afectan, y tienen gran aplicación en perforaciones profundas y a altas temperaturas. También son especiales para las operaciones de corazonamiento.

b) Emulsiones Invertidas

Estos sistemas contienen más del 50% de agua, la cual se encuentra contenida dentro del aceite mediante emulsificantes especiales. Este tipo de lodo es estable a diferentes temperaturas.

Propiedades y Funciones Clave del Fluido de Perforación

Creación de Enjarre y Control de Presión

Una de las funciones principales del fluido de perforación es crear un enjarre (o revoque) en la pared del pozo y controlar las presiones que se puedan encontrar conforme avanza la perforación.

Filtrado del Lodo

Durante el proceso de filtración, las partículas sólidas del lodo se depositan en la pared del pozo, dando origen a la formación de una película de lodo llamada "enjarre" o "revoque".

Zonas de Invasión del Filtrado

La interacción del lodo con la formación crea diferentes zonas, identificadas por su resistividad:

• Rm: Lodo de perforación.
• Rmc: Enjarre o revoque.
• Rxo: Zona barrida o lavada.
• Ri: Zona invadida (transicional).
• Ro: Zona no invadida (virgen o no contaminada por el filtrado).

Rocas Comunes en la Perforación

Las formaciones geológicas que se encuentran comúnmente incluyen arenas, areniscas, calizas, lutitas, rocas ígneas, anhidritas y sal. A continuación, se detallan algunas de las más importantes.

Areniscas

Son rocas compuestas por granos de cuarzo. El material cementante generalmente es el sílice.

Carbonatos

Son rocas de origen marino, formadas directa o indirectamente a partir de restos de animales y plantas como corales, crinoides, moluscos, algas y protozoarios.

Los tipos de porosidad que se pueden encontrar en rocas carbonatadas son:

• Interparticular
• Intraparticular
• Transparticular

Rocas Ígneas

Este tipo de rocas comprende un rango muy amplio de variaciones, como pueden ser: basaltos, andesitas, riolitas y tobas con diferentes composiciones y estructuras.