1. Fundamentos del Entrecruzamiento de Polímeros
El concepto central de esta tecnología es el entrecruzamiento (cross-linking), un proceso químico donde se forman enlaces covalentes que unen dos o más cadenas de polímeros que inicialmente estaban separadas.
* Efecto Físico: Cuando las cadenas se unen, su movimiento libre se restringe. A medida que aumenta la densidad de estos enlaces, el fluido pierde fluidez, aumenta su viscosidad y pasa de ser un líquido a transformarse en una estructura similar a un gel elástico, gomoso y esponjoso.
* Aplicación en Perforación: Esta consistencia flexible y dúctil es el principal atractivo del polímero de entrecruzamiento, ya que le permite sellar de manera efectiva fracturas y formaciones vugulares (con cavidades) donde los LCMs convencionales han fracasado.
* Funciones Adicionales: Además de curar pérdidas severas, estos polímeros pueden utilizarse para controlar el flujo de agua o para consolidar formaciones sueltas o arenas.
2. Composición del Sistema de Polímeros de Entrecruzamiento
El sistema de polímeros de entrecruzamiento generalmente se compone de tres elementos clave que controlan la reacción:
| Componente | Función Principal | Notas Importantes |
|---|---|---|
| 1. Polímero de Entrecruzamiento | Proporciona la viscosidad y es el material de sellado que, al reaccionar, forma la matriz gomosa. | Es la base estructural del tapón. |
| 2. Activador (Activator) | Sustancia química que inicia el proceso de entrecruzamiento, generando la formación del gel. | Se agrega justo antes de bombear para asegurar que la reacción comience a tiempo. |
| 3. Retardador (Retarder) | Sustancia química que retrasa el proceso de entrecruzamiento. | Es vital en operaciones con altas temperaturas de fondo de pozo (BHT) o en pozos profundos con largos tiempos de bombeo, previniendo el fraguado prematuro en superficie o en la tubería. |
3. El Proceso de Entrecruzamiento y Activación
La formación de los enlaces cruzados se inicia por reacciones químicas que suelen ser activadas por calor, presión o ajustes de pH.
* Tiempo y Permanencia: El proceso de entrecruzamiento es a menudo lento, pero los enlaces formados son permanentes.
* Rapidez: El catalizador o "activador" se utiliza para acelerar la reacción y asegurar que el tapón se consolide en el momento y lugar deseados.
* Ventaja Operacional: Estos tapones están diseñados para ser bombeados a través de herramientas de fondo (como motores de lodo y herramientas MWD/LWD) sin causar daño, lo que elimina la necesidad de sacar la tubería para su colocación.
4. Procedimientos de Mezcla y Bombeo
La mezcla de estos polímeros requiere precisión para evitar contaminaciones que puedan alterar los tiempos de fraguado (tiempo de entrecruzamiento).
| Paso | Descripción de la Acción | Propósito Educativo |
|---|---|---|
| 1. Limpieza y Preparación | Limpiar y lavar todas las líneas y tanques con agua dulce. Tratar el agua de mezcla si contiene altos niveles de Calcio. | Evitar que contaminantes afecten negativamente el tiempo de fraguado y la efectividad. |
| 2. Hidratación y Dispersión | Mezclar el polímero a una tasa controlada y pasarlo por la tolva durante el tiempo recomendado para asegurar la dispersión e hidratación completa. | Lograr una mezcla homogénea y activar las cadenas de polímero antes de la adición del activador. |
| 3. Densificación (Opcional) | Agregar materiales densificantes convencionales si se requiere una densidad de desplazamiento específica para el control del pozo. | Ajustar la densidad del tapón sin comprometer el mecanismo de entrecruzamiento. |
| 4. Activación Final | Justo antes de bombear al pozo, agregar rápidamente la concentración requerida del activador en la tolva. | Iniciar la cuenta regresiva para el entrecruzamiento, asegurando que el proceso inicie solo al final del bombeo. |
| 5. Bombeo y Posicionamiento | Bombear la píldora rápidamente por la tubería de perforación. | Minimizar el tiempo que el polímero activado pasa en el pozo antes de llegar a la zona de pérdida. |
| 6. Colocación y Sellado | Para fracturas abiertas: Bombear cuidadosamente fuera de la tubería. Para pérdidas inducidas: Inyectar (squeeze) el tapón en la formación débil. | La técnica de colocación varía según la naturaleza de la pérdida para garantizar la cobertura total. |
| 7. Limpieza y Espera | Sacar la tubería de la píldora, desplazar con lodo y dejar el tapón en su lugar por el tiempo de fraguado recomendado, aplicando presión si es necesario. Limpiar inmediatamente tanques y líneas. | Permitir que el tapón se convierta en la matriz gomosa que sella la pérdida. Evitar que los residuos se endurezcan en el equipo de superficie. |
5. Consideraciones Finales
* Pilotaje: Se recomienda encarecidamente realizar pruebas piloto para determinar la concentración correcta de retardador o acelerador, ya que el entrecruzamiento es más rápido a temperaturas elevadas.
* No Dañino: Estos polímeros suelen estar diseñados para ser no dañinos a la formación y pueden removerse fácilmente mediante perforación, chorros de fluido (jetting) o acidificación, si es necesario.
* Uso con Lodos Base Aceite (OBM): Si bien la mezcla inicial puede ser en agua salada (hasta saturación), se requiere el uso de espaciadores para aislar la píldora del OBM en el pozo.
* Densificación en Salmuera: El tapón puede ser densificado con salmuera, ya que la sal actúa como un retardador para el mecanismo de entrecruzamiento.
Fuente
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