SISTEMAS DE LODO BASE DE ACEITE

HISTORIA

• Años 1920 – Origen de los fluidos de perforación no acuosos.• Años 1940 – Desarrollo de lodos A BASE DE DIESEL.• Años 1980 – Preocupaciones ambientales resultan en el uso

de ACEITES MINERALES.• Años 1990 – Reemplazo aceptable desde el punto de vista

ambiental para los aceites minerales. SINTÉTICOS

Aplicaciones de Lodo Base Aceite y Sintético

• Inhibición de lutitas• Pozos de alta temperatura• Lubricidad• Pozos de alto ángulo y de alcance extendido• Contaminantes, minerales evaporíticos y gases ácidos• Fluidos de emplazamiento (spotting)• Fluidos de rehabilitación, completación y empaque

Recortes de 16”

Limitaciones del Lodo Base Aceite y Sintético

• Ambientales

• Costos

• Los cálculos de hidráulica, presión hidrostática y ECD son complicados

• Mayor riesgo de pérdida de circulación

• Detección difícil de amagos (kick) debido a la solubilidad del gas

Lodos de Emulsión Inversa

• SISTEMA DE TRES FASES – Dos fluidos inmiscibles y la fase sólida- ACEITE/FLUIDO SINTÉTICO – fase continua – externa, aditivos de

productos líquidos lipofílicos.- AGUA – gotitas emulsionadas (salmuera CaCl2), como fase interna, cal

soluble.- SÓLIDOS – barita, arcillas organofílicas, sólidos perforados, aditivos

insolubles – productos de control de pérdida de filtrado, LCM (materiales de pérdida de circulación), etc. (aditivos insolubles)

FASE CONTINUA

• ACEITES- DIESEL – Versa Dril- MINERALES – Versa Clean- ACEITE MINERAL MEJORADO (EMO) – Versa Vert

• FLUIDOS SINTÉTICOS- IO – Nova Plus- LAO – Nova Tech- ÉSTER – Eco Green

FASE ACUOSA

SALMUERA DE CLORURO DE CALCIO:- Ca(Cl)2 Reduce la actividad (Aw) de la fase acuosa.

• Agua Dulce (Aw) = 1,0• NaCl (Aw) = 1,0 - 0,75 (26% = saturación) 10 ppg• Ca(Cl)2 (Aw) = 1,0 - 0,39 (40% = saturación) 11.6 ppg

- 25%-30% en Peso Ca(Cl)2 (rango común para lodos base aceite)• (Aw) = 0,74 - 0,637

EMULSIONES

Fase Externa: AceiteSólidos y superficies

humectados por aceiteAconsejable para la Perforación

Agua

Fase de Aceite

Aceite

Fase Acuosa

Fase Externa: AguaSólidos y superficies humectados por agua

Cementación / Estimulación

WBM (lodo base agua)

OBM (lodo base aceite)

FASE SÓLIDA

• Material Densificante – Barita, Fer-Ox, CaCo3

• Arcillas organofílicas – VG-69, VG-Plus, VG-HT

• Sólidos Perforados

• Aditivos Insolubles – Productos de Control de Pérdida de Filtrado (FLC) y Control de Pérdida de Circulación (LCM)

• Aditivos Solubles- Ca(Cl)2, Cal, Versalig, Versatrol

FASE CONTINUA

• Aditivos Líquidos Lipofílicos- Versa mul- Versa coat- Versa wet- Versa Mod- Versa HRP- Versa SWA- Versa thin- Versa trim- EMI-157

SYSTEMASDE LODO BASE ACEITE

SYSTEMAS

BASE ACEITE- VERSADRIL- VERSACLEAN

- VERSAPRO- VERSAVERT

- TRUCORE- TRUDRIL

BASE SINTÉTICO- NOVAPLUS- NOVATEC- NOVAPRO- ECOGREEN - FAZE-PRO

- PARADRIL- PARALAND

SYSTEMAS

CONVENCIONALES- Emulsión Fuerte- Valores Más Bajos de ATAP - Sin agua en el filtrado- Mayor Estab. Térmica- Más Espesos- Jabón de Calcio- Exceso de Cal > 3,0

RELAJADOS- Emulsión Más Débil- Altos Valores de ATAP- Agua en el filtrado- Estab. Térmica ~ 300ºF- Viscosificación de las Arcillas- Agente Tensioactivo- Exceso de Cal < 2,0

PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE

PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE

AGENTES TENSIOACTIVOS - Agentes Activos en la Superficie.- Actúan Reduciendo la Tensión Interfacial Entre Dos Líquidos o

Entre un Líquido y un Sólido.� Emulsificantes� Jabones� Agentes Humectantes

La Diferencia Principal Es: Las Superficies Sobre Las Cuales Están Diseñados Para Actuar Y Su Número HLB.

AGENTES TENSIOACTIVOS - Agentes Activos en la SuperficieTienen una cabeza polar hidrofílica y una cola no polar organofílica.

CABEZA HIDROFÍLICA

(HIDROFÍLICO)

(OLEOFÍLICO)

COLA ORGANOFÍLICACC CC CC C C C C

CC CC CC CC

OO

CC

OHOH

PRODUCTOS DE LODO BASE ACEITE

PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie

Rango HLB, función y Productos

0 3 6 9 12 15 18

EmulsificantesEmulsificantes de de

Agua en AceiteAgua en Aceite

AgentesAgentes

HumectantesHumectantes

DetergentesDetergentes

EmulsificantesEmulsificantes de Aceite en Aguade Aceite en Agua

LipofílicoLipofílico HidrofílicoHidrofílico

Versamul Dril-Kleen

Versacoat Versa SWA

Versawet

PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE

• EMULSIFICANTES:

- VERSAMUL- VERSACOAT

- EMI - 157

PRODUCTOSAGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie

GOTA DEGOTA DE

AGUAAGUA

ACEITEACEITE

GOTA DEGOTA DE

AGUAAGUAGOTA DEGOTA DE

AGUAAGUA

CONCENTRACIÓN INSUFICIENTE DE EMULSIFICANTE

COALESCENCIACOALESCENCIA

DE LAS GOTASDE LAS GOTASPeorPeor dede

Los Los CasosCasos

PRODUCTOSAGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie

SUPERFICIE DEL SÓLIDOSUPERFICIE DEL SÓLIDO

-- Diseñados para Humectar los Diseñados para Humectar los Sólidos por AceiteSólidos por Aceite

PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie

PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE

• AGENTES HUMECTANTES

- VERSAWET- VERSACOAT

- VERSA - SWA

0 3 6 9 12 15 18

EmulsificantesEmulsificantes de de

AguaAgua en en AceiteAceite

AgentesAgentes

HumectantesHumectantes

DetergentesDetergentes

EmulsificantesEmulsificantes de de AceiteAceite en en AguaAgua

LipofílicoLipofílico HidrofílicoHidrofílico

Versamul Dril-Kleen

Versacoat Versa SWA

Versawet

PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie

Rango HLB, función y Productos

Ángulo de Contacto y Humectabilidad

AguaAguaAceiteAceite

SÓLIDOSÓLIDO

“HUMECTADO POR AGUA”“HUMECTADO POR AGUA”

PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie

Ángulo de Contacto y Humectabilidad

AguaAguaAceiteAceite

SÓLIDOSÓLIDO

“ HUMECTADO POR ACEITE”“ HUMECTADO POR ACEITE”

PRODUCTOS AGENTES TENSIOACTIVOS – Agentes Activos en la Superficie

PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE

• VISCOSIFICADORES:- VG -69- VG - PLUS- VG - HT

- VERSA HRP - Necesita sólidos reactivos.- VERSAMOD - Necesita agua y temperatura.

• REDUCTORES DE VISCOSIDAD:- VERSATHIN - (Desfloculante físico)

• Solución temporal para alta viscosidad debido a sólidos• NO BAJARA VISCOSIDAD DEL VERSAHRP• BAJARA VISCOSIDAD del VERSAMOD• Para el sobretratamiento, usar viscosificador de arcilla.

- VERSAWET- VERSACOAT- VERSATRIM - Reduce la HSRV (AV, PV)

PRODUCTOSDE LODO BASE ACEITE

PRODUCTOS

• ATAP – REDUCTORES DE PÉRDIDA DE FILTRADO:- VERSATROL – Base Asfalto / Gilsonita- VERSALIG – Lignito tratado con amina

- EMI 157 – (Ácido Oleico)- VERSAMOD (mezla de dímero/trímero – ácido oleico)

PRODUCTOS

• OTROS PRODUCTOS ESPECIALIZADOS:- CAL - Ca(OH)2- CAL CALIENTE / CAL VIVA - CaO- CLORURO DE CALCIO - CaCl2

- Tecnología FAZE-PRO (Emulsiones Reversibles)• FAZE-MUL – Emulsificante• FAZE-WET – Agente Humectante

ORDEN DE ADICIÓNY

FORMULACIÓNPARA LODOS BASE ACEITE

ORDEN DE ADICIÓNY FORMULACIÓN

• ORDEN DE ADICIÓN:- FLUIDO BASE- VISCOSIFICADORES- EMULSIFICANTE- CAL- SALMUERA- AGENTE TENSIOACTIVO HUMECTANTE- MATERIAL DENSIFICANTE

CONVENCIONAL- FLUIDO BASE- VISCOSIFICANTES- VERSAMUL- CAL- SALMUERA- VERSACOAT- MATERIAL DENSIFICANTE- ADITIVOS DE CONTROL DE

PÉRDIDA DE FILTRADO

RELAJADO- FLUIDO BASE- VG – ARCILLA- VERSACOAT- CAL- SALMUERA- VERSAWET- MATERIAL DENSIFICANTE

ORDEN DE ADICIÓNY FORMULACIÓN

PROPIEDADES Y

PRUEBASDE LODOS BASE ACEITE

Pruebas API Estándar para Emulsiones Inversas

• Peso del lodo (kg/m3, lb/gal)• Viscosidad Embudo (seg/litro) o (seg/cuarto de galón)• Reología @ 50oC, “65oC”, 80oC (1200, “1500”, & 1750F)• ATAP @ 150°C , 3000F o temperatura de fondo• Retorta (% aceite/sintético, % agua, % sólidos)• Pom, Psm (volumen total en cc de 0,1N H2SO4 tres valoraciones)• Exceso cal - Pom (cc) x 3,7 = kg/m3 , x 1,3 = lb/bbl• Cloruros (lodo entero) mg/l

• Estabilidad Eléctrica (ES) @ 65oC

• Peso del lodo• Reología @ 120º, 150º o 180ºF• ATAP @ 300ºF o temperatura de fondo• Estabilidad Eléctrica (ES) @ 120º o 150º F• Retorta (% aceite/sintético, % agua, % sólidos)• Pom, Psm• Cl- (lodo entero)

Pruebas API Estándar para Emulsiones Inversas

Reología de las Emulsiones Inversas

• Prueba a 120º, 150º o 180ºF a petición del operador.

• Operar el viscosímetro VG a 300 rpm mientras que se calienta la muestra.

• Después de terminar la Reología, examinar el vaso de calentamiento para la sedimentación de barita.

ATAP de Emulsiones Inversas

• ATAP reportado como (2) X (cc de filtrado/30 minutos)• Realizar la prueba a 300ºF (150ºC), a menos que se proporcionen

otras instrucciones.• El filtrado de las formulaciones convencionales no debería contener

agua.• Los filtrados de lodos nuevos pueden contener una pequeña

cantidad de agua hasta que el lodo sea sometido al esfuerzo de corte a través de la barrena.

• Examinar el revoque para sedimentación de barita.

Estabilidad Eléctrica de las Emulsiones Inversas

• ¡La estabilidad eléctrica es un valor relativo!• La estabilidad eléctrica está relacionada con la estabilidad de la emulsión, %

agua, tamaño de las gotas de agua, temperatura...• La estabilidad eléctrica de los lodos nuevos es baja hasta que el lodo sea

sometido al esfuerzo de corte a través de la barrena.• Verificar a 120º o 150ºF• Medidores de Estabilidad Eléctrica

- Cambio gradual realizado por el operador – (estilo viejo) (se dobla la indicación)

- Digitales de cambio gradual automático – (indicación directa) – APROBADOS POR API

Reología de las Emulsiones Inversas

• Prueba a 50ºC, “65ºC” y 80ºC

• Operar el viscosímetro VG a 300 rpm mientras que se calienta la muestra. (Dejar que la temperatura del lodo se estabilice)

• Después de terminar la Reología, examinar el vaso de calentamiento para la sedimentación de barita y luego verificar la estabilidad.

ATAP de Emulsiones Inversas

• ATAP reportado como (2) X (cc de filtrado/30 minutos)

• Realizar la prueba a 150ºC, a menos que se proporcionen otras instrucciones.

• El filtrado de las formulaciones convencionales no debería contener agua.

• Los filtrados de lodos nuevos pueden contener una pequeña cantidad de agua hasta que el lodo sea sometido al esfuerzo de corte a través de la barrena.

• Examinar el revoque para sedimentación de barita.

Análisis por Retorta de las Emulsiones Inversas

• ¡Precisión!• La retorta nos permite determinar:

- % Sólidos- % Aceite o Fluido Sintético- % Agua- Contenido de sal

• Busque tendencias y cambios importantes

Valoraciones Para Emulsiones Inversas

• Valoraciones estándar:- Alcalinidad – Pom, Psm- Cloruros – Cl- (lodo entero)

• Se debe usar lodo entero – (2 cc)(el filtrado es Aceite/Fluido Sintético)

• Mezclar lodo con solvente para romper la emulsión.• Diluir la muestra con agua destilada y añadir el indicador.

Estabilidad Eléctrica de las Emulsiones Inversas

• ¡La estabilidad eléctrica es un valor relativo!• La estabilidad eléctrica está relacionada con la estabilidad de la emulsión,

% agua, tamaño de las gotas de agua, temperatura...• La estabilidad eléctrica de los lodos nuevos es baja hasta que el lodo sea

sometido al esfuerzo de corte a través de la barrena.• Verificar a “65ºC”, 150 ºF • Medidores

- Cambio gradual realizado por el operador – (estilo viejo) (se dobla la indicación)

- Digitales de cambio gradual automático – (indicación directa) – APROBADOS POR API

Fluidos Base Aceite y Sintético

Fluido Base Gravedad Específica

Viscosidad, CST @104

Punto de Inflamación

°F

Punto de Fluidez

°F

Punto de Anilina °F

Aceite Diesel 0,85 3 - 4 150 14 149

LTMO 0,80 2 - 3 212 -0,4 169

ÉSTER 0,85 5 - 7 354 -22 77

PAO 0,80 6 - 7 347 -85 225

ÉTER 0,83 5 - 6 330 14 104

LAO 0,78 2 - 3 295 37 ~200

IO 0,78 2 - 3 279 32 ~200

LP 0,77 2,5 >212 14 >200

CÁLCULOSPARA LODO BASE ACEITE

Emulsión InversaDatos Calculados

• Relación de Aceite o Sintético / Agua• Cal, (lb/bbl)• % CaCl2 y % Sólidos Corregido• Sólidos: (lb/bbl) Barita y (lb/bbl) LGS• Cloruro de Calcio (lb/bbl)

Emulsión InversaCálculos:

1. m3 AGUA / m3 LODO = WRd X ( Fo + Fw ) - (100 X Fw)______________________________

Ord

2. m3 ACEITE / m3 LODO = ORd X ( Fo + Fw ) - ( 100 X Fo)______________________________

WRd

DONDE:ORd = PROPORCIÓN DE ACEITE DESEADA (Número entero)WRd = PROPORCIÓN DE AGUA DESEADA (Número entero)

Fo = FRACCIÓN DE ACEITE (Como decimal de la retorta)Fw = FRACCIÓN DE AGUA (Como decimal de la retorta)

Emulsión InversaCálculos:

1. BBL H2O / BBL LODO = WRd X ( Fo + Fw ) - (100 X Fw)______________________________

Ord

2. BBL ACEITE / BBL LODO = ORd X ( Fo + Fw ) - ( 100 X Fo)______________________________

WRd

DONDE:ORd = PROPORCIÓN DE ACEITE DESEADA (Número entero)WRd = PROPORCIÓN DE AGUA DESEADA (Número entero)

Fo = FRACCIÓN DE ACEITE (Como decimal de la retorta)Fw = FRACCIÓN DE AGUA (Como decimal de la retorta)

Emulsión InversaDatos Calculados

• LB/BBL CaCl2 = ( )

48,5

3x

LodomlmlAgNO

CaCl2 % en Peso. = ( )

( ) ( )[ ]100

100065,15

65,15

3

3

XxF

LodomlmlAgNO

LodomlmlAgNO

w

+

Emulsión InversaDatos Calculados

Emulsión InversaCálculos:

Agente Humectante a añadir:- Una libra de agente humectante para cada saco de 100 lbs de barita

añadido.

Emulsificante a añadir:- lb/bbl = [(bbl agua / bbl lodo) x (10)]

Emulsión InversaCálculos:

Agente Humectante a añadir:- Una libra de agente humectante para cada saco de barita añadido.- 0,5 Kg/Saco

Emulsificante a añadir:- lb/bbl = [(bbl agua / bbl lodo) x (10)]

PROBLEMASCON LODO BASE ACEITE

Problemas: Aceite / Sintéticos

• Viscosidad Insuficiente• Viscosidad Excesiva• Contaminación de Sólidos• Flujos de Agua Salada• Sólidos Humectados por Agua• Dióxido de Carbono – CO2• Sulfuro de Hidrógeno – H2S• Sales Masivas y Filones de Sal• Asentamiento / Sedimentación de Barita• Pérdida de Circulación

Viscosidad Insuficiente

• Sedimentación de Barita• Limpieza Inadecuada del Pozo• Tratamiento:

- Añadir Viscosificadores – Arcilla, Polímeros, Mod.- Añadir Agua (Salmuera)- Someter la Salmuera al Esfuerzo de Corte

Viscosidad Excesiva

• Sólidos – Alto Contenido, Finos, Humectados por Agua• Alto Contenido de Agua• Inestabilidad a las Temperaturas Elevadas• Gases Ácidos• Sólidos Humectados por Agua• Sobretratamiento con Viscosificadores• Tratamiento:

- Eliminar / Diluir – Sólidos, Reducir el Contenido de Agua- Añadir – Emulsificante, Agente Humectante, Versathin, Cal, Aumentar el peso

del lodo

Contaminación de Sólidos

• Alta viscosidad• Revoque grueso• Tratamiento:

- Zaranda de malla más fina- Centrífugas en tándem- Diluir con fluidos base y añadir emulsificante- Agente humectante

Flujos de Agua Salada

• Aumento del % agua, disminución de la relación aceite:agua• Alta viscosidad• Sólidos humectados por agua• Estabilidad Eléctrica Más Baja• Agua en el filtrado ATAP• Tratamiento:

- Emulsificante y cal- Agente humectante para densificar o sólidos humectados por agua- Barita para ajustar el peso y parar el influjo

Sólidos Humectados por Agua

• Mayor viscosidad• Menor Estabilidad Eléctrica• Aspecto granuloso• Sedimentación• Taponamiento de la malla de la zaranda• Prueba• Tratamiento:

- Si la fase de salmuera está saturada de sal, añadir agua dulce- Agente humectante

Dióxido de Carbono CO2

• Disminución de POM• Disminución del contenido de cal• Disminución de la Estabilidad Eléctrica• Tratamiento:

- Añadir cal para mantener un exceso, tener cuidado para controlar el exceso de cal en fluidos a base de éster

- Aumentar el peso del lodo para controlar el influjo

Sulfuro de Hidrógeno, H2S

• Sulfuros detectados con el Tren de Gas de Garrett• Disminución de POM• Disminución del contenido de cal• Disminución de la Estabilidad Eléctrica• El lodo puede volverse negro• Tratamiento:

- Mantener el exceso de cal- Secuestrante de zinc inorgánico (SULF-X)- Aumentar el peso del lodo para controlar el influjo

Sales Masivas y Filones de Sal

• Las sales son insolubles, pueden resultar en un problema de sólidos de baja gravedad específica

• CaCl2 y MgCl2 de la formación pueden causar la humectación por agua de los sólidos

• Pegadura del flujo plástico (no diferencial)- Desplazar el espacio anular desde la barrena hasta el punto

libre con agua dulce

Asentamiento / Sedimentación de Barita

• Asentamiento, pesos desiguales de lodo durante la circulación desde el fondo hacia arriba después de los viajes

• Tratamiento:- Aumentar la Viscosidad a Muy Baja Velocidad de Corte

• Sedimentación, condiciones estáticas y tanques- Normal, aumentar la Viscosidad a Muy Baja Velocidad de Corte- Exceso de agente humectante (empaquetamiento duro), añadir arcilla

organofílica y polímero. No añadir agente humectante.- Presencia de barita humectada por agua indicada por las pruebas – añadir agente

humectante

Pérdida de Circulación

• La compresibilidad aumenta la densidad en el fondo, aumentando la posibilidad de fracturación de la formación

• Los materiales de pérdida de circulación (LCM) tales como Celofán y fibras de caña pueden romper la emulsión

• Tratamiento:- Mica, MIX-II, cáscaras de nueces- Inyección inversa de arcilla organofílica (arcilla organofílica en agua

– Sin Cemento)

DESPLAZAMIENTOS

• Reunirse, comunicar, organizar.• Acondicionar el lodo a desplazar a la viscosidad más baja y el fluido

desplazador a la viscosidad más alta.• No comenzar el desplazamiento hasta que todo el fluido

desplazador esté en el sitio.• El espaciador debería cubrir 500’ a 1.000’ de espacio anular.• Bombear a una velocidad cerca de la turbulencia.• No Parar la circulación una vez que se ha iniciado el desplazamiento.• Hacer Girar / Reciprocar la Tubería

DESPLAZAMIENTOS (Cont.)

• Colocar la barrena al fondo del pozo cuando el lodo base aceite se separa de la barrena.

• Cambiar las mallas.• Añadir agente humectante.• Monitorear con el medidor de Estabilidad.

SISTEMAS

• VERSADRIL Diesel• VERSACLEAN Mineral• VERSAPRO Reservorio• VERSAVERT Ultra Low Tox MO• PARALAND LP Fertilizante • PARADRIL Ultra ref LP• TRUECORE 100 % core• TRUEDRIL 100 % Dril

SISTEMAS

• NOVAPLUS IO• NOVATEC LAO• NOVAPRO Reservorio• ECOGREEN Ester• FAZE PRO Reversible• SIGMADRIL Conductivo• RHELIANT Reología plana