Procedimientos de prueba para lodos base agua (WBM)

Los lodos base agua son ampliamente utilizados en perforación por su versatilidad, bajo costo y facilidad de tratamiento. Para garantizar su desempeño óptimo, se aplican una serie de pruebas estandarizadas que permiten evaluar sus propiedades físicas, químicas y reológicas. Estas pruebas se realizan tanto en campo como en laboratorio, siguiendo lineamientos como los establecidos por la API RP 13B-1.

API RP 13B-1: Mejores Prácticas para Pruebas de Campo de WBM (API RP 13B-1 Download PDF | for Field Testing WBM)

Este artículo describe el estándar API RP 13B-1, que es la "Práctica Recomendada" (Recommended Practice) fundamental del Instituto Americano del Petróleo para las pruebas de campo de los fluidos de perforación base agua. Es la base de la mayoría de los procedimientos de prueba de lodos utilizados en la industria.

El documento proporciona los procedimientos estandarizados para determinar las siguientes características clave de los WBM:

Densidad del fluido (peso del lodo).
Viscosidad y fuerza de gel (usando el Embudo Marsh y el viscosímetro de indicación directa).
Filtración (pruebas API de baja presión/baja temperatura y HPHT de alta presión/alta temperatura).
Contenido de agua, aceite y sólidos (mediante el kit de retorta).
Contenido de arena.
Capacidad de azul de metileno (MBT) (para arcillas reactivas).
pH (usando medidor de pH o papel).
Alcalinidad y contenido de cal (titulaciones Pf y Mf).
Contenido de iones de cloruro.
Dureza total (como calcio).

El artículo destaca la estructura del documento API, mencionando que incluye términos y definiciones, símbolos y abreviaturas, y los principios, aparatos, procedimientos y cálculos para cada una de las pruebas mencionadas. También incluye varios anexos informativos (como análisis químico, medición de resistividad, muestreo) y anexos normativos (como procedimientos específicos de filtración HPHT).

1. Densidad del lodo

Se mide con una balanza de lodo (mud balance), que permite determinar el peso por galón (ppg) o gramos por centímetro cúbico (g/cm³). Esta propiedad es esencial para controlar la presión hidrostática en el pozo y prevenir influjos de formación.

2. Viscosidad y reología

Se evalúa con un viscosímetro rotacional (Fann 35), que mide la resistencia al flujo a diferentes velocidades (600, 300, 200, 100, 6 y 3 rpm). A partir de estas lecturas se calculan:

Viscosidad plástica (PV): diferencia entre 600 y 300 rpm.
Punto de cedencia (YP): indica la capacidad de transportar sólidos.
Fuerza de gel: medida a los 10 segundos y 10 minutos, refleja la capacidad de suspensión en reposo.

3. Prueba de filtración API

Consiste en aplicar presión de 100 psi sobre una muestra de lodo en una celda de filtración durante 30 minutos. Se mide el volumen de filtrado y el grosor del revoque (cake), lo cual indica la capacidad del lodo para formar una barrera en la formación y minimizar la invasión de fluidos.

4. Contenido de sólidos y arena

Se determina mediante sedimentación y tamizado. El contenido de arena debe mantenerse por debajo de 1% para evitar desgaste en equipos y problemas de limpieza. Los sólidos totales se estiman por diferencia entre el volumen original y el filtrado.

5. pH y alcalinidad

El pH se mide con papel indicador o medidor digital. La alcalinidad se evalúa mediante titulación con ácido, diferenciando entre alcalinidad del lodo total (Pm), del agua (Pf) y del carbonato (Pm-Pf). Estos valores ayudan a controlar la estabilidad química del sistema y prevenir corrosión.

6. Contenido de cloruros y dureza

Los cloruros se titulan con nitrato de plata y cromato como indicador. La dureza (calcio y magnesio) se mide con EDTA y buffer de pH 10, usando indicadores específicos. Estos parámetros son clave para ajustar inhibidores y prevenir reacciones indeseadas con lutitas o cementos.

7. Capacidad de intercambio catiónico (CEC)

Se evalúa con la prueba de azul de metileno, que indica la reactividad de las arcillas presentes. Un alto CEC sugiere mayor tendencia a hinchamiento y dispersión, lo cual requiere tratamiento con inhibidores.

Water Based Mud Testing Procedures

Procedimientos de Prueba para Lodos Base Agua (Water Based Mud Testing Procedures)

Este artículo describe los procedimientos de prueba estándar para lodos base agua (WBM), siguiendo las directrices del API RP 13B-1. Estas pruebas se dividen en propiedades físicas y químicas.

Pruebas de Propiedades Físicas

Estas pruebas evalúan las características mecánicas y de flujo del lodo:

Densidad del Lodo (Mud Density): Medida con la balanza de lodos, indica la presión hidrostática.
Reómetro (Viscometer): Mide la viscosidad plástica, punto cedente y fuerzas de gel, que definen la capacidad de limpieza y suspensión del lodo.
Prensa de Filtrado (API y HPHT): Evalúa la pérdida de fluido hacia la formación y la calidad del revoque.
Contenido de Arena (Sand Content): Mide el porcentaje de partículas abrasivas (arena) que pueden dañar el equipo.
Análisis de Retorta (Retort Analysis): Determina el porcentaje de agua y sólidos en el WBM (y aceite, si estuviera presente).

Pruebas de Propiedades Químicas

Estas pruebas monitorean la composición química del filtrado del lodo, lo cual es vital para la estabilidad del pozo y el rendimiento de los aditivos:

pH: Mide la acidez o alcalinidad del lodo (usando un medidor de pH o tiras). El pH afecta la interacción de las arcillas, la corrosión y la solubilidad de los aditivos.
Alcalinidad (Pf, Mf) y Contenido de Cal: La alcalinidad es crucial para el rendimiento de aditivos que requieren condiciones alcalinas. Se mide mediante titulación para determinar la alcalinidad a la fenolftaleína (Pf) y al metil naranja (Mf), lo que ayuda a identificar la presencia de iones hidroxilo, carbonato y bicarbonato.
Dureza (Hardness): Mide la concentración de iones disueltos de Calcio y Magnesio. Una alta dureza ("agua dura") reduce el rendimiento de la bentonita y los polímeros.
Contenido de Cloruro (Chloride Content): Monitorea la salinidad del lodo. Un aumento o disminución inesperado de cloruros puede indicar una afluencia de agua salada de la formación o una dilución con agua dulce.
Prueba de Azul de Metileno (Methylene Blue Test - MBT): Estima la Capacidad de Intercambio Catiónico (CEC) del lodo, lo que indica la cantidad de arcillas reactivas ("sólidos perforados") presentes en el sistema.
Prueba de Iones de Potasio (KCL): Esencial para lodos inhibidores de lutitas que usan potasio (K+). Mide la concentración de potasio, que se agota a medida que es absorbido por las lutitas.
Prueba de Concentración de Glicol: Se usa en sistemas KCL-Polímero-Glicol para monitorear el nivel de glicol, un inhibidor de lutitas adicional, que también se agota por adsorción en la formación.

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