FLUIDOS Y ADITIVOS DE PERFORACION

1. FLUIDOS Y ADITIVOS DE PERFORACION Por: ARMANDO JUAREZ BARRERA

2. INTRODUCCION En los inicios de la perforación del subsuelo se hizo indispensable la utilización de algún fluido que facilitara el avance de la barrenación y que contribuyera al retiro de los recortes generados durante la rotación de la broca. En un principio estos fluidos se limitaron a la adición de agua y alguna arcilla natural. De manera simultánea a la evolución de los sistemas de perforación, la industria de los fluidos de perforación ha desarrollado sistemas cada vez más sofisticados para incrementar la eficiencia de esta actividad. Asimismo, no podemos hablar de un equipo moderno de perforación sin dejar de mencionar el sistema de fluidos correspondiente.

3. Para definir el significado de un fluido de perforación, debemos considerar que siempre que se agregue y circule agua en un barreno se estará formando un lodo, entonces, éste puede definirse como "el fluido puesto en circulación en un barreno durante las operaciones de perforación" Por otro lado, antes de definir las funciones y características de un fluido de perforación (lodo de perforación) es conveniente preguntarse: ¿Por qué se utilizan lodos de perforación? "Hacer más fácil el trabajo de barrenación". Esta afirmación sería satisfactoria hasta hace poco tiempo, pero en la actualidad se deben considerar seriamente las alteraciones que se provoca al medio ambiente, entonces: Hacer más fácil el trabajo de barrenación, minimizando el impacto negativo al ambiente natural

4. En nuestros días existen en el mercado productos de compañías que se han dedicado al desarrollo tecnológico de los fluidos, principalmente bentoníticos En México, la industria de los fluidos de perforación no ha sido muy floreciente y la investigación tecnológica ha sido escasa. Debido a esto, la bentonita para preparar fluidos de perforación se utiliza generalmente sin ningún tratamiento químico y es usada de manera indiscriminada por las compañías perforadoras, es decir, muchas de ellas no aplican los criterios básicos para adecuar estos fluidos a las condiciones geológicas e hidrológicas del sitio

5. La variedad de arcilla más común para preparar un lodo de perforación es la bentonita. Ésta se caracteriza por su habilidad para absorber grandes cantidades de agua y expandirse de 10 o 12 veces su volumen.

6. TIPOS DE FLUIDOS Básicamente existen tres tipos de fluidos de perforación: Base aire o gas Base espuma Base agua En el primer caso, aunque el estado físico no es líquido, el aire o gas cumplen las funciones de enfriar, lubricar y limpiar el barreno. Pueden incluirse en esta clasificación lodos con sólo aire y aire mezclado con un poco de agua o surfactante

7. El segundo incluye lodos formados por agentes espumantes, cuya combinación puede ser: sólo espuma, espuma más surfactante y espuma más polímero o bentonita. En el tercer tipo, el fluido principal es agua, que por sí misma constituye un fluido de perforación al cual se adicionan aditivos, polímeros o simplemente bentonita para mejorar sus propiedades. La mezcla más difundida es agua-bentonita, esta mezcla forma un lodo con características específicas de viscosidad

8. Es indispensable considerar que el agua utilizada en cualquier etapa de la perforación será de la mejor calidad, es decir, deberá evitarse el uso de aguas tratadas o residuales que intrínsecamente constituyen una fuente de contaminación. Las características químicas y bacteriológicas del agua deben ser identificadas por un análisis de laboratorio con el objetivo evaluar el impacto que tendrá al subsuelo y definir las interferencias potenciales con las sustancias a ser evaluadas. Por ejemplo, cuando se realiza una perforación para detectar contaminantes y se utiliza agua, aire o algún aditivo, existe invariablemente una modificación en las características del sitio y en la calidad de las muestras de suelo y agua, incluso cuando se aplica sólo aire existe una serie de reacciones químicas entre el fluido y los materiales presentes en la formación

9. FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION Ya sea que se utilice en trabajos encaminados a detección de contaminantes, exploración minera, mecánica de suelos o en la industria petrolera, el fluido de perforación debe cumplir con las siguientes funciones: • Enfriar y lubricar la broca y la tubería de perforación. • Limpiar la broca y el fondo del barreno. • Transportar (flotar) los recortes a la superficie y removerlos del fluido. • Proporcionar estabilidad al barreno (evitar que se formen cavidades en el barreno). • Prevenir la pérdida excesiva de fluido en formaciones permeables. • Evitar daños a las formaciones productivas y maximizar su producción.

10. Cada una de las funciones anteriores está sujeta a variación dependiendo del equipo de perforación, las condiciones en el interior del barreno. Por ejemplo, temperatura y presión, y el tipo de formación geológica a perforar. Se puede asegurar que no existe un fluido maravilloso o milagroso que resuelva todos los problemas de perforación. Sin embargo, sí existe un gran desarrollo tecnológico con el objetivo de preservar las condiciones naturales del subsuelo. Es importante resaltar que la aplicación del mejor fluido conjuntamente con el equipo de perforación más moderno, pueden no brindar los resultados deseados y convertirse en un total fracaso cuando el equipo humano carece de la experiencia necesaria para una correcta aplicación del fluido y el adecuado uso de la maquinaria

12. DESAFIOS MEDIOAMBIENTALES En la actualidad, el mayor desafío al formular fluidos de perforación es poder satisfacer las condiciones cada vez más exigentes de las altas temperaturas y presiones que hay en algunos pozos profundos, de alcance extendido u horizontales y, a la vez, evitar dañar el medio ambiente. Los componentes de los fluidos de perforación deben seleccionarse de manera que el impacto que se produce en el medio ambiente por el desecho de lodo o detritos sea mínimo.

13. ¿Por qué utilizar fluidos de perforación a base de sintéticos? Como consecuencia del impacto ambiental de los detritos contaminados con lodo a base de petróleo, en muchos países se han impuesto severas restricciones con respecto al uso de este tipo de lodo. Por esa razón, se ha impulsado el desarrollo de fluidos de perforación a base de sintéticos que sean menos nocivos para el medio ambiente. Este tipo de fluidos no sólo producen buenos resultados, sino que además son menos tóxicos y, en la mayoría de los casos, más biodegradables. Los lodos de perforación a base de sintéticos formulados empleando éster, éteres o polialfaolefinas como fluidos de base.

14. ¿Cómo se prueban y regulan los fluidos de perforación? La regulación de los fluidos de perforación varía según la ubicación geográfica y las leyes locales. Se llevan a cabo pruebas para determinar la toxicidad de los distintos químicos. También se realizan pruebas adicionales para recoger datos sobre la biodegradación y bioacumulación. Pruebas de toxicidad Los resultados de estos experimentos se utilizan para estimar la cantidad máxima de material que se puede desechar sin que produzca un efecto directo y tóxico en el medio ambiente. El tipo exacto de prueba depende de las leyes locales y del destino probable del contaminante. Por ejemplo, en algunas zonas, se prueba el lodo a base de petróleo en criaturas que habitan el fondo del mar, conocidas como recicladores de sedimentos. Estos animales se nutren de sedimentos y probablemente se vean afectados por los detritos impregnados con petróleo que se acumulan en el fondo del mar. Por otra parte, se realizan pruebas de lodo a base de agua en peces que tienen mayor probabilidad de estar expuestos a sustancias solubles en agua.

15. Cómo reducir el impacto en el medio ambiente La biodegradación es un factor clave para reducir el impacto a largo plazo que producen los fluidos de perforación en el medio ambiente. Otro aspecto que debe considerarse en la fabricación de estos fluidos es cómo reducir su toxicidad para los peces, los recicladores de sedimentos, las algas y el zooplancton. Pero tan importante como eso es poder reducir la cantidad de desechos que se generan.

17. PILOTES PERFORADOS CON LODOS BENTONICOS El sistema de perforación denominado CPI 6 con agua densa permite alcanzar grandes profundidades y diámetros del pilotaje, sin necesidad del revestimiento provisional de las paredes de las perforaciones. El agua densa, que generalmente es un lodo formado por una suspensión de bentonita en agua, mantiene las paredes de la perforación y se recupera durante el hormigonado para ser utilizada nuevamente previa regeneración.

18. Hormigonado del pilote mediante tubo tremie y recuperación del lodo Cambio de lodo contaminado o limpieza del fondo del pilote. Excavación con cuchara estabilizando la perforación con lodos Colocación de armadura Pilote

19. ADITIVOS DE PERFORACION Reductores de filtrado: Geltrol, GelpacInhibidores de corrosión: Quartamin, ProgelEmulsionantes primarios y secundarios: Betadet, Fosfodet, Ecomul, GelcoreControl de pérdidas de circulación: Gelblack

20. Lubricantes:_ Líquidos: Gelube_ Sólidos: GelgrafBiodiesel: Envirodrill, EnvirogelInhibidores de incrustaciones: GelquestBiocidas (Bactericidas y Funguicidas): GelcideReductores de fricción: GeltrackModificadores de reología:_ Para lodos base agua: Gelpac, Biogel_ Para lodos inversos: MudgelDefloculantespolíméricos: GelsperseSupresores de hidratación: GeltechSuper Hyde

21. Resumen La formación de lodos de perforación ha sido históricamente, el uso final más difundido de la bentonita. Son fluidos bombeados que circulan a través del pozo mientras este es perforado. Su composición se ajusta a medida que cambian las exigencias, de acuerdo con la profundidad de la perforación y los otros materiales encontrados. Una gran variedad de minerales industriales y productos químicos es utilizada en la formación de lodos de perforación, pero siempre, el ingrediente más importante es la Bentonita y su utilización se basa en el incremento de la viscosidad del lodo, que garantiza una efectiva extracción a la superficie de los escombros.

23. Proceso para generar lodo de perforación

24. GRACIAS POR SU ATENCION