Aditivos para lodos de perforación: tipos, funciones y cómo mejoran la perforación

Los aditivos para fluidos de perforación son los productos químicos y materiales que se mezclan en el lodo de perforación para darle las propiedades que necesita un pozo. Los grupos principales son densificantes, viscosificantes, agentes de control de pérdida de filtrado (filtración), adelgazantes y dispersantes, inhibidores de lutitas, lubricantes, materiales para pérdida de circulación, control de pH y alcalinidad, y productos químicos especiales como biocidas, antiespumantes y secuestrantes.

Sentai, fabricante chino de éteres de celulosa y de almidón, produce el grupo de los polímeros: celulosa polianiónica (PAC), CMC para perforación y carboximetil almidón (CMS) para el control de la pérdida de filtrado y de la viscosidad.

Qué debe hacer el fluido de perforación

El fluido de perforación, o lodo, se bombea hacia abajo por la sarta de perforación, sale por la barrena y regresa a la superficie por el espacio anular. En su recorrido tiene que cumplir varias funciones a la vez:

• Equilibrar la presión de formación con su presión hidrostática, de modo que el petróleo, el gas y el agua permanezcan en la roca.
• Acarrear los recortes de perforación hasta la superficie y mantenerlos en suspensión cuando se detienen las bombas.
• Enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforación.
• Formar un revoque delgado y de baja permeabilidad sobre las formaciones permeables y limitar el filtrado que entra en ellas.
• Mantener estable el pozo, especialmente en lutitas reactivas.
• Transmitir potencia hidráulica a la barrena y permitir la toma de registros y la evaluación de la formación.

Los lodos base agua usan agua dulce, agua de mar o salmuera como fase continua. Los lodos base aceite y base sintética usan una base de aceite o sintética con salmuera emulsionada. La mayoría de los aditivos que se describen a continuación se usan en lodos base agua, que es donde actúan los polímeros de celulosa y almidón.

Los principales tipos de aditivos para fluidos de perforación

Dónde encajan la PAC, la CMC y el CMS

Los éteres de celulosa y de almidón son los polímeros de referencia de los lodos base agua. Se disuelven en agua, tienen carga negativa y se fabrican a partir de celulosa y almidón renovables. La celulosa polianiónica (PAC) es una carboximetilcelulosa con un grado de sustitución más alto y uniforme, lo que le da mejor tolerancia a la sal y a la dureza.

La CMC técnica para perforación cumple las mismas funciones a menor costo en agua dulce. El carboximetil almidón (CMS) es un éter de almidón de menor costo que se usa principalmente para el control de pérdida de filtrado.

El tratamiento típico en campo para la PAC y la CMC es de aproximadamente 1–6 kg/m³, alrededor de 0.35–2.1 lb/bbl; defina la concentración final con ensayos piloto en su lodo. Los polímeros celulósicos suelen utilizarse hasta una temperatura de fondo de pozo de aproximadamente 120–150 °C, y los derivados del almidón hasta unos 120 °C, según el tiempo de exposición, el pH y el oxígeno. Los pozos más calientes normalmente requieren polímeros sintéticos de control de filtrado para alta temperatura.

• PAC-LV vs PAC-HV vs CMC técnica en fluidos de perforación
• CMC frente a CMS: costo y desempeño
• Grados de PAC y CMC para perforación
• Grados de carboximetil almidón (CMS)

Cómo mejoran los aditivos para fluidos de perforación la eficiencia de la perforación

• Limpieza del pozo: los viscosificantes mantienen los recortes en movimiento y en suspensión, de modo que la barrena perfora roca nueva en lugar de volver a moler recortes, y disminuye el riesgo de empaquetamiento.
• Control de filtración: un revoque delgado y liso formado con PAC, CMC o almidón reduce el torque y el arrastre, y disminuye el riesgo de pega diferencial, uno de los eventos de pega de tubería más costosos.
• Estabilidad del pozo: los inhibidores de lutitas limitan el hinchamiento y el desmoronamiento, lo que significa menos puntos apretados, ensanchamientos del pozo y viajes de repaso.
• Menor fricción: los lubricantes reducen el torque y el arrastre, algo que importa sobre todo en pozos desviados y horizontales.
• Control reológico: los adelgazantes mantienen la viscosidad y la resistencia de gel lo suficientemente bajas para limitar la presión de bombeo y la densidad equivalente de circulación (ECD).
• Prevención de pérdidas: los materiales para pérdida de circulación sellan fracturas y zonas permeables, lo que ahorra lodo y tiempo de equipo.

La mayoría de estas mejoras se obtienen al mantener el lodo dentro de sus propiedades de diseño mientras cambian los sólidos, las sales y la temperatura durante la perforación. Los controles rutinarios del lodo y los ensayos piloto con cada lote nuevo de aditivo importan tanto como la elección del aditivo.

Aditivos para fluidos de perforación más seguros para el medio ambiente

Donde las normas de descarga son estrictas, los operadores prefieren lodos base agua y aditivos de baja toxicidad y buena biodegradabilidad. Los polímeros derivados de la celulosa y el almidón naturales, junto con la goma xantana, se usan ampliamente en estos sistemas. Otras opciones comunes son la inhibición a base de potasio en lugar del lodo base aceite, los lignosulfonatos y lignitos libres de cromo, y los lubricantes de ésteres o aceites vegetales en lugar de aceite mineral.

En el Atlántico Nordeste, la Comisión OSPAR mantiene una lista PLONOR de sustancias que se considera que presentan poco o ningún riesgo para el medio ambiente cuando se descargan costa afuera; la goma xantana es un ejemplo. Las listas y aprobaciones varían según la región, así que verifique la lista vigente y los requisitos de su autoridad reguladora para cada producto antes de la descarga. Entre los desarrollos más recientes figuran polímeros sintéticos que mantienen el control de filtración por encima de 150 °C, aditivos sellantes para lutitas microfracturadas, y lubricantes e inhibidores biodegradables.

Cómo puede ayudarle Sentai

Sentai fabrica la parte polimérica de la lista de aditivos: PAC-LV, PAC-HV, LV-CMC y HV-CMC técnicas, los grados de alta viscosidad CMC-5000 a CMC-7000, y carboximetil almidón de una línea dedicada de 5,000 t/año. Indíquenos su sistema de lodo, salinidad, dureza y temperatura de fondo de pozo, y el equipo de aplicaciones le sugerirá grados y dosis iniciales para sus ensayos piloto. Ofrecemos muestras gratuitas de 100–300 g, y los grados industriales se despachan a partir de un pedido mínimo de 1 t, con un COA para cada lote.