Programa de pozoMR Condiciones de perforación__________________________________________________

Embolamiento de barrena

Introducción

El embolamiento ocurre cuando sólidos de perforación se apelmazan y sepegan a las superficies metálicas de la barrena y de la tubería. El embolamientode barrena ocurre usualmente cuando se perforan arcillas. La adhesión de laarcilla es función de la atracción electroquímica entre los sólidos arcillosos yentre la arcilla y el metal (tensión superficial). La reacción comienza cuando lossólidos arcillosos se humedecen, y comienza la hidrodispersión de la arcilla. Lamagnitud de la adhesión está determinada por el grado de hidratación de laarcilla, las propiedades químicas de la arcilla, la composición química de la faseacuosa del lodo, y la proximidad entre sólidos reactivos o sea la concentraciónde sólidos. Una concentración masiva de sólidos reactivos puede abrumar a lamayor parte de los sistemas de lodo. El embolamiento normalmente reducirá lavelocidad de penetración. La penetración no responderá a incrementos de RPMde la mesa rotatoria o del peso sobre la barrena, y esto puede causar el sacaruna barrena antes que sea necesario reemplazarla.

Causas

El embolamiento puede ocurrir con cualquier arcilla hidratable. Las partículas dearcillas se adhieren entre sí o a superficies metálicas, dada una relación entreagua y sólidos. Por lo tanto, la reducción de la adhesión y/o embolamiento sepuede lograr controlando la hidratación y/o la concentración de los sólidos. Elembolamiento es un problema potencial cuando se usan lodos base agua,cuando se usan fluidos de emulsión inversa, normalmente no ocurrenembolamientos de la barrena o de la sarta.

Para que ocurra embolamiento de la barrena o de la sarta, se deben dar dos omás de las siguientes condiciones:• Debe haber una formación de arcilla reactiva.• Debe haber agua disponible como para que las arcillas se hidraten.• Los recortes están comprimidos, causando adhesión.• Suficiente concentración de arcillas con atracción electroquímica.• Inadecuada limpieza de la barrena debido a hidráulica deficiente.• Atracción electroquímica entre la arcilla y el metal.

Procedimientos para prevenir el embolamiento

Es importante limitar la concentración de recortes en el espacio anular. Cuandoun gran volumen de sólidos o recortes dispersables se meten en un volumenespecífico de fluido de perforación, se crea una cantidad infinita de áreasuperficial. Si esos recortes no se remueven rápidamente del área de labarrena, la atracción electroquímica de las arcillas por el metal provocará queesos recortes se adhieran a la barrena. Los siguientes procedimientos puedenayudar a remover los recortes.

Controlar velocidad de penetración vs caudal de la bomba

Altas concentraciones de sólidos de lodo y sólidos perforados provocanembolamiento de la barrena. Este embolamiento es función de la composicióndel lodo y de la relación entre la velocidad de penetración y el caudal. Excesivavelocidad de penetración relativa al caudal de la bomba puede crear unaconcentración masiva de sólidos reactivos en el espacio anular. Por lo tanto,cuando se perforan formaciones “tipo arcilla”, se debe mantener laconcentración de sólidos de baja gravedad en el lodo lo más baja que seaposible (5% por volumen o menos). Además, la concentración de recortes en elespacio anular se debe limitar a 4% por volumen coordinando el caudal de labomba con la velocidad de penetración. Esto puede hacer necesario el controlarla velocidad de penetración a cada instante.

Píldoras de barrido

Según la desviación del hueco, pueden ser usadas píldoras de barrido de altay/o baja viscosidad para remover los recortes. La turbulencia de la píldora debaja viscosidad agita el lecho de recortes y la píldora de alta viscosidad arrastralos sólidos a la superficie. Se debe usar BARAZAN PLUS y N-VIS (en lugar debentonita comercial) para aumentar la viscosidad sin incrementar el contenidode arcillas del sistema de lodo.

Tipo de barrena e hidráulica

Factores dinámicos del fluido tales como la velocidad y la turbulencia, soncríticos para limpiar el pozo y prevenir el embolamiento. Se debe crear altavelocidad y alto grado de turbulencia. Los caudales de flujo no son la únicaclave. La viscosidad y/o la turbulencia del fluido en la barrena son funciones desu composición y de la velocidad del fluido. El área superficial de los sólidos esel factor limitante para que un fluido de perforación adelgace con la velocidad decorte. Por lo tanto, mejorar la concentración de sólidos es crítico para unadinámica efectiva del fluido en la barrena.

Se debe optimizar la potencia hidráulica en la barrena. El diseño de una barrenapuede contribuir al embolamiento. Se recomienda barrenas con revestimientoantiembolante.

Restregado del pozo

Los frecuentes viajes cortos en pozos direccionales son muy beneficiosos parareducir el apilamiento de recortes. El lecho de recortes es perturbado por labarrena de modo que puede ser arrastrado con el flujo anular una vez que sereanuda la circulación. Esta técnica ayudará también a reducir empaques derecortes y ataques de arcillas plásticas.

Reducción del embolamiento mediante composición del lodo

La adhesividad de los sólidos se puede reducir neutralizando las cargas deatracción en las arcillas mediante satisfacción iónica, por ejemplo, sodio, calcio,potasio, polímeros catiónicos y aniónicos, y surfactantes.

La severidad del embolamiento se reduce limitando el “área superficialespecífica” de los sólidos reactivos del fluido. Este proceso se lograparcialmente previniendo la hidratación y dispersión de los sólidos perforadoscon fluidos de perforación inhibidores. Entre los fluidos básicos por considerarestán aquellos que contienen cloruro, calcio, potasio, surfactantes, aceite,ésteres, formatos, silicatos, glicoles, aditivos catiónicos y las múltiplescombinaciones de esos ingredientes básicos.

Entre los sistemas de lodo más efectivos están:• INVERMUL• PETROFREE• CAT-I• EZ-MUD• CLAYSEAL• BARASILC• GEM• POLYNOX

El control del pH es de muy importante, debido a que el ión hidroxilo esdispersante. Primero, los iones hidroxilo promueven enlaces del hidrógeno delas moléculas de agua y la superficie del acero. Segundo, cuando se hidrata elión hidroxilo, su amplio volumen de agua asociada obliga a las plaquetas ycapas de arcillas a distanciarse. Esta acción dispersante aumenta con elaumento de pH. Los rangos de pH se deben ajustar para coincidir con lanaturaleza inhibidora del sistema de lodo utilizado.

La reducción al mínimo de la concentración de arcilla por medio del equipo deremoción de sólidos y la dilución de los sólidos reactivos también reduce la“superficie de área específica” disponible para adhesión y embolamiento. Labentonita comercial puede agravar el problema, y debe ser agregada con muchocuidado. Cuando el embolamiento es un problema potencial, los sólidos de bajagravedad se deben mantener en el 5% o menos por volumen, y la concentraciónequivalente de bentonita debe ser de 20 lbs/bbl (57 kg/m3) o menos,determinada con el ensayo del azul de metileno.

Adiciones de EZ MUD encapsularán los recortes y evitarán su dispersión ydegradación mecánica. El revestimiento de los sólidos con EZ MUD tendrá dosefectos beneficiosos: amarra al sólido para prevenir su dispersión y provee unapelícula lubricante que permite a los sólidos el deslizarse entre sí, evitando deesta manera su desintegración mecánica.

Agregando DRILL-N-SLIDE se reducirá la atracción electroquímica entre arcilla ymetal.

Tratamientos para limpieza de barrenas y sartas empastadas

Estas píldoras se pueden emplazar o hacer circular a través de la barrena y delespacio anular para ayudar a eliminar problemas de embolamiento. Cuando seusan estas píldoras, se deben mantener las presiones hidrostáticas. La píldoraapropiada dependerá del tipo de lodo que se está usando, materialesdisponibles en el sitio, sensibilidad de la formación y cuestiones sobre seguridady medio ambiente.

Píldora cáustica

Una píldora cáustica se puede emplazar o hacer circular a través de la barrena.Se puede mezclar soda cáustica con agua dulce o con agua de mar paraacelerar la hidratación y dispersión de una arcilla reactiva. Mayor turbulencia yuna acción de chorros se produce en el área embolada, cuando se bombea elagua.

Píldora CONDET (detergente)

Esta píldora se mezcla generalmente con lodo ya preparado (y en el sistemaactivo) con 3-20% de CONDET. También puede ser mezclada con agua dulce yse circula a través de la barrena. El CONDET funciona reduciendo la tensiónsuperficial, aumentando la lubricidad y reduciendo la tendencia pegajosa de laarcilla. Si se usa lodo ya preparado, se pueden mantener sus densidades.Nota:

Los detergentes pueden afectar varios aspectos de un sistema de fluido deperforación, por ejemplo, generación de espuma, preocupacionesmedioambientales.

Píldora WALL-NUT

Esta píldora se mezcla generalmente con lodo ya preparado (del sistemaactivo). WALL-NUT viene en tres tamaños disponibles; fino, medio y grueso.WALL-NUT se puede mezclar desde 5 a 60 lbs/bbl (14 a 171 kg/m3)dependiendo del tipo de lodo y de su densidad. Esta píldora se bombea a travésde la barrena con altos caudales para erosionar fisicamente la bola de arcillaadherida a la barrena o a la sarta.

Píldora de SAPP o de Q-BROXIN (dispersante)

Una píldora dispersante altamente concentrada se puede mezclar en agua o enlodo ya preparado. Esta píldora está diseñada para dispersar barrenas y sartasemboladas. Altos rangos de pH también pueden ayudar a dispersar arcillas. Sepuede usar Q-BROXIN hasta 20 lbs/bbl (57 kg/m3). Se puede agregar SAPPdesde 1 a 3 lbs/bbl (2.85 a 8.5 kg/m3). No se debe usar SAPP en mediosaltamente cálcicos.Nota:Estas píldoras son altamente dispersantes y pueden provocar unensanchamiento del hueco.

Píldora surfactante

Mezclas altamente concentradas de agentes surfactantes se pueden agregardirectamente al tanque de succión, a través de la tubería de perforación duranteuna conexión o atomizadas directamente sobre la porción inferior de la sarta deperforación. Estas mezclas ayudarán a reducir la tensión superficial del agua yayudarán a neutralizar las cargas superficiales de las arcillas, reduciendo laadhesividad de la arcilla hidratable.

EZ-MUD/CLAYSEALBombear la tubería de perforación con EZ-MUD o CLAYSEAL puros duranteconexiones.