La fuerza de gel es una propiedad reológica que describe la capacidad del lodo para suspender sólidos cuando está en reposo. Representa la resistencia interna del fluido para mantener partículas suspendidas sin movimiento, y es esencial para evitar sedimentación de recortes, barita y otros sólidos en el pozo durante interrupciones en la circulación.
1. Definición y medición
Se mide utilizando un viscosímetro rotacional (Fann 35) en dos intervalos de tiempo:
Gel inicial (10 segundos): indica la capacidad inmediata de suspensión.
Gel progresivo (10 minutos): muestra el desarrollo estructural del lodo con el tiempo.
El procedimiento consiste en dejar reposar la muestra, aplicar una velocidad de 3 rpm y registrar el torque necesario para romper la estructura. El valor se expresa en lb/100 ft².
2. Tipos de comportamiento de gel
Geles progresivos: aumentan significativamente con el tiempo. Son útiles para suspender sólidos pero pueden causar problemas de presión al reiniciar circulación.
Geles planos: mantienen valores similares entre 10 segundos y 10 minutos. Son preferidos en pozos desviados o con alta densidad de sólidos, ya que facilitan el reinicio de bombeo.
Un buen diseño de lodo busca un equilibrio entre capacidad de suspensión y facilidad de circulación.
3. Importancia operativa
La fuerza de gel influye en:
Prevención de sedimentación en zonas de bajo flujo.
Reducción de empaques y obstrucciones.
Control de presiones al reiniciar circulación.
Estabilidad del revoque y limpieza del pozo.
En pozos horizontales, una fuerza de gel adecuada es crítica para evitar acumulación de sólidos en la parte baja del agujero.
4. Valores recomendados
Los rangos típicos varían según el tipo de pozo y sistema de lodo:
Gel 10 seg: 2–10 lb/100 ft².
Gel 10 min: 5–15 lb/100 ft².
Valores superiores pueden indicar formación de estructuras demasiado rígidas, mientras que valores bajos pueden comprometer la suspensión de sólidos.
5. Control y ajuste
La fuerza de gel puede modificarse mediante:
Incremento: adición de bentonita, polímeros viscosificantes o agentes estructurantes.
Reducción: uso de dispersantes, diluyentes o ajuste del pH.
Es importante monitorear la fuerza de gel junto con el punto de cedencia y la viscosidad plástica para mantener un perfil reológico equilibrado.
Entendiendo la Fuerza de Gel del Lodo de Perforación (Gel Strength Drilling Mud)
Este artículo explica la Fuerza de Gel (Gel Strength), una propiedad reológica crítica que define el comportamiento del lodo cuando está estático (sin circulación).
Definición: Es la fuerza (esfuerzo de corte) requerida para "romper" el gel e iniciar el flujo en un fluido que ha estado en reposo.
Causa: Se produce por las fuerzas de atracción electroquímica entre las partículas coloidales (arcillas, polímeros) en el lodo, que forman una estructura similar a un castillo de naipes cuando el lodo se detiene.
Función Principal: La fuerza de gel es deseable porque suspende los sólidos (barita y recortes) cuando se detienen las bombas, evitando que se asienten en el fondo del pozo (lo que podría causar una pega de tubería).
Medición: Se mide en un reómetro FANN. El lodo se agita y luego se deja en reposo. Se miden dos valores:
Gel de 10 Segundos (Initial Gel): La fuerza requerida para mover el dial después de 10 segundos de reposo.
Gel de 10 Minutos (10-Minute Gel): La fuerza requerida después de 10 minutos.
Tipos de Geles:
Geles Frágiles ("Fragile" o "Flat" Gels): Ideales. La lectura de 10 minutos es solo ligeramente más alta que la de 10 segundos. El gel se forma rápidamente pero no sigue aumentando su fuerza con el tiempo.
Geles Progresivos ("Progressive" Gels): Indeseables. La lectura de 10 minutos es mucho más alta que la de 10 segundos. La estructura de gel sigue fortaleciéndose significativamente con el tiempo.
Problemas con Geles Altos o Progresivos:
Alta Presión para Romper Circulación: Después de un viaje (sacar y meter tubería), se necesita una presión de bomba excesivamente alta para "romper el gel", lo que puede crear un pico de presión (surgencia) y fracturar la formación, causando pérdidas de lodo.
Surgencia y Suabeo (Surge/Swab): Al mover la tubería dentro de un lodo muy gelificado, se actúa como un pistón, creando picos de presión peligrosos (surgencia al bajar) o succionando fluidos de la formación (suabeo al subir).
Mala Separación de Sólidos/Gas: En la superficie, un lodo muy gelificado atrapa el gas (causando lecturas de densidad incorrectas) y dificulta la remoción de sólidos en las zarandas.
Valores Típicos: Se proporcionan rangos, pero generalmente, un gel de 10 minutos por encima de 30-35 lbs/100 ft² se considera excesivo.
FUENTE
Comprensión de la resistencia del gel del lodo de perforación
- ¿Cómo se produce la resistencia del gel en el lodo de perforación?
- Fuerza de gel progresiva
- Valores de resistencia del gel en el lodo de perforación
- Aplicación de presión al lodo gelificado
- Medición y cálculos de la resistencia del gel
- Los valores de los geles de 10 segundos y 10 minutos
- Conclusión
- Referencias:
