PAC-LV, PAC-HV y CMC técnica en fluidos de perforación base agua

Use PAC-LV cuando necesite reducir la pérdida de filtrado sin agregar viscosidad, normalmente en lodos densificados o con alto contenido de sólidos en los que la reología ya es alta. Use PAC-HV cuando busque control de pérdida de filtrado más viscosidad y capacidad de acarreo de recortes, normalmente en lodos poliméricos de bajo contenido de sólidos. La CMC técnica cumple esas mismas dos funciones a menor costo en sistemas de agua dulce, pero pierde eficiencia más rápido a medida que aumentan la salinidad y la dureza, y ahí es donde la sustitución más alta y uniforme de la PAC justifica su precio.

Misma cadena principal, distinta sustitución

La celulosa polianiónica es una carboximetilcelulosa, fabricada por la misma ruta de alcalinización y eterificación. Lo que distingue a la PAC es un grado de sustitución más alto y distribuido de manera más uniforme, que se logra con un control de proceso más estricto. Una sustitución más uniforme implica menos tramos de cadena sin sustituir que puedan colapsar y asociarse cuando las sales apantallan la carga del polímero; por eso la PAC conserva su viscosidad y su desempeño de control de filtrado en salmueras y agua dura, donde la CMC técnica se debilita. La PAC-LV y la PAC-HV de Sentai se especifican con DS ≥ 0.9.

Cómo controlan la pérdida de filtrado los polímeros celulósicos

Cuando el fluido de perforación se empuja contra una formación permeable, los sólidos forman un revoque y el filtrado acuoso pasa a la roca. Un filtrado excesivo daña las zonas productivas e hidrata las lutitas, y un revoque grueso aumenta el torque, el arrastre y el riesgo de pegadura por presión diferencial. La PAC y la CMC reducen el filtrado de tres maneras: se adsorben sobre la bentonita y las partículas de sólidos perforados y mejoran su dispersión, de modo que el revoque se compacta mejor; el propio polímero hidratado obtura los poros del revoque; y el polímero aumenta la viscosidad del filtrado. El resultado es un revoque delgado, liso y de baja permeabilidad.

Cómo se miden la pérdida de filtrado y la reología

Los conceptos de ensayo de API RP 13B-1 para el ensayo en campo de fluidos base agua se utilizan ampliamente. El ensayo de filtrado API a baja temperatura aplica 100 psi (690 kPa) sobre un papel filtro de 7.1 in² (45.8 cm²) durante 30 minutos a temperatura ambiente y reporta el filtrado en mL. El ensayo de alta temperatura y alta presión (HTHP) utiliza un diferencial de 500 psi a temperatura elevada en una celda de media área, por lo que el volumen recogido se duplica.

La reología se lee en un viscosímetro de lectura directa a 600 y 300 rpm. La viscosidad aparente es la lectura a 600 rpm dividida por 2, en mPa·s; la viscosidad plástica es la lectura a 600 rpm menos la lectura a 300 rpm; y el punto cedente es la lectura a 300 rpm menos la viscosidad plástica. La especificación china GB/T 5005 para materiales de fluidos de perforación aplica los mismos conceptos, con viscosidad aparente, lecturas del dial y filtrado medidos en fluidos de ensayo definidos, y es la norma que Sentai utiliza para especificar y liberar sus grados para perforación.

Los grados para perforación de Sentai de un vistazo

Sal, calcio y temperatura

En agua dulce, tanto la CMC técnica como la PAC funcionan bien, y la CMC es más económica. A medida que el cloruro de sodio se acerca a la saturación, alrededor del 26 % en peso a temperatura ambiente, el apantallamiento de cargas enrolla las cadenas del polímero: la CMC técnica pierde viscosidad y eficiencia de control de filtrado, mientras que la PAC conserva mucho más de ambas. Aun así, la HV-CMC de Sentai se especifica con una lectura a 600 rpm de al menos 30 en salmuera saturada, lo que la convierte en una opción económica para algunas secciones salinas.

Los iones divalentes afectan más a los polímeros carboximetílicos que el sodio, porque el calcio y el magnesio pueden formar puentes entre grupos carboxilato de distintas cadenas. La CMC técnica puede flocular en agua de preparación dura o al perforar anhidrita y cemento; por eso, trate el calcio con carbonato de sodio y el magnesio con soda cáustica cuando el sistema de lodo lo permita, y prefiera PAC en lodos de agua de mar, cálcicos y de yeso. Los polímeros celulósicos suelen utilizarse hasta una temperatura de fondo de pozo de aproximadamente 120–150 °C (250–300 °F), según el tiempo de exposición, el pH y el oxígeno; por encima de ese nivel, normalmente se requieren polímeros sintéticos de control de filtrado.

Selección según el sistema de lodo

El tratamiento típico en campo para los polímeros celulósicos es de 1–6 kg/m³ (0.1–0.6 %), equivalente a aproximadamente 0.35–2.1 lb/bbl. Tómelos como rangos típicos y defina la concentración final con ensayos piloto en su lodo.

Consejos para la mezcla en campo

• Prehidrate la bentonita en agua dulce antes de agregar polímeros, porque el polímero compite por el agua y frena el rendimiento de la arcilla.
• Alimente la PAC y la CMC de forma constante a través de la tolva de mezcla; un saco de 25 kg debe tardar varios minutos y nunca debe vaciarse de golpe.
• Siempre que sea posible, hidrate el polímero antes de salar el fluido; la PAC rinde igualmente en salmuera, pero necesita más tiempo de cizallamiento.
• Elimine la dureza antes de agregar la CMC y mantenga el lodo alcalino dentro del rango que especifica su sistema.
• Realice un ensayo piloto con cada lote o fluido nuevo: mida la reología y el filtrado API, y realice envejecimiento en horno de rolado a la temperatura de fondo de pozo cuando corresponda.
• En sitios remotos o con bajo cizallamiento, considere la CMC instantánea con tratamiento superficial, que se dispersa sin formar grumos.
• Almacene los sacos en un lugar seco y separados del suelo, porque el polímero apelmazado se dispersa mal y rinde lentamente.

Cómo puede ayudarle Sentai

La familia PAC y CMC para perforación petrolera de Sentai abarca PAC-LV, PAC-HV, LV-CMC y HV-CMC técnicas, y los viscosificantes de ultra alta viscosidad CMC-5000, CMC-6000 y CMC-7000. Indíquenos su sistema de lodo, salinidad, dureza y temperatura de fondo de pozo, y el equipo de aplicaciones le recomendará un grado y una 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.