Fundamentos y Funciones de los Fluidos de Perforación en Pozos Petroleros

Fluidos de Perforación: Conceptos Fundamentales

El lodo de perforación es un fluido circulante, generalmente a base de agua o aceite, cuyas propiedades han sido modificadas y controladas por sólidos y líquidos disueltos o mantenidos en suspensión. Es utilizado principalmente para extraer los recortes de la mecha hacia la superficie durante las actividades de perforación de pozos.

Funciones Esenciales de los Fluidos de Perforación

Los fluidos de perforación cumplen múltiples funciones críticas para el éxito y la seguridad de las operaciones. A continuación, se detallan las principales:

• Conducir los cortes desde el fondo del hoyo a la superficie.
• Controlar las presiones de la formación.
• Dar soporte a las paredes del hoyo.
• Suspender los cortes cuando se interrumpe la circulación.
• Proteger las formaciones productoras.
• Soportar parte del peso de la sarta de perforación.
• Transmitir potencia hidráulica y limpiar la mecha.
• Transmitir información desde el pozo (muestras de cortes, registros eléctricos).
• Enfriar la mecha y lubricar la sarta.
• Existen otras funciones del fluido de perforación, catalogadas como menores, en su mayoría, relacionadas con la prevención de problemas operacionales.

Conducción de Cortes y Limpieza del Hoyo

Los cortes de perforación deben ser retirados del pozo a medida que son generados por la mecha. Para ello, se hace circular el fluido de perforación dentro de la sarta y a través de la mecha, arrastrando o acarreando los cortes hasta la superficie, subiendo por el espacio anular. La remoción de los recortes (limpieza del hoyo) depende del tamaño, forma y densidad de los cortes, de la velocidad o rata de penetración (ROP) y de la rotación.

Control de las Presiones de la Formación

Una función básica del fluido de perforación es controlar las presiones de la formación para garantizar una operación de perforación segura. Por lo general, a medida que la presión de la formación aumenta, se debe incrementar la densidad del fluido de perforación agregando material densificante, como barita o carbonato de calcio, con la finalidad de equilibrar las presiones y mantener la estabilidad del hoyo, impidiendo que los fluidos de formación fluyan hacia el pozo y puedan causar una arremetida.

Soporte y Estabilidad de las Paredes del Hoyo

La presión hidrostática también controla los esfuerzos adyacentes al pozo que no son ejercidos por los fluidos de la formación. En las regiones geológicamente activas, las fuerzas tectónicas imponen esfuerzos sobre las formaciones y pueden causar la inestabilidad de los pozos, que generalmente se manifiesta como una reducción en el volumen del hoyo perforado y, en casos extremos, puede causar derrumbes y pérdida del hoyo.

Soporte del Peso de la Sarta de Perforación

El fluido de perforación ayuda a soportar una porción del peso de la columna de perforación o tubería de revestimiento mediante la flotabilidad. La flotabilidad está directamente relacionada con el peso del lodo; cuanto más denso es el fluido, mayor será su efecto sobre la flotación.

Enfriamiento y Lubricación de la Sarta

Las fuerzas mecánicas e hidráulicas generan una cantidad considerable de calor por fricción en la mecha y en las zonas donde la sarta de perforación roza contra la tubería de revestimiento y el pozo. La circulación del fluido de perforación enfría la mecha y la sarta de perforación hasta temperaturas más bajas que la temperatura de fondo.