El lodo de perforación es un fluido multifuncional diseñado para cumplir tareas críticas en la construcción de pozos petroleros. Sus propiedades físicas, químicas y reológicas deben ser cuidadosamente controladas para garantizar la seguridad, eficiencia y estabilidad del pozo. Estas propiedades se evalúan mediante pruebas de campo y laboratorio, y se ajustan según las condiciones geológicas y operativas.
1. Densidad
La densidad del lodo determina la presión hidrostática ejercida sobre la formación. Se mide en lb/gal o g/cm³ y se ajusta para:
Prevenir influjos de formación (kicks).
Evitar pérdidas de circulación.
Mantener la estabilidad del agujero.
Se controla mediante la adición de agentes de peso como barita o hematita.
2. Viscosidad
La viscosidad refleja la resistencia interna del lodo al flujo. Se clasifica en:
Viscosidad aparente (AV): medida a 600 rpm.
Viscosidad plástica (PV): indica la fricción entre partículas.
Punto de cedencia (YP): capacidad de transportar sólidos.
Una viscosidad adecuada mejora la limpieza del pozo, reduce el desgaste de bombas y facilita el bombeo.
3. Fuerza de gel
Indica la capacidad del lodo para suspender sólidos en reposo. Se mide a los 10 segundos y 10 minutos. Geles progresivos pueden causar presiones elevadas al reiniciar circulación, mientras que geles planos facilitan el bombeo en pozos desviados.
4. Filtración y revoque
La prueba de filtración API mide la cantidad de fluido que se pierde a través de una formación permeable. El revoque (cake) formado debe ser delgado y firme para:
Minimizar la invasión de fluidos.
Proteger la formación.
Facilitar la cementación.
Se controla con aditivos como almidones, celulosas y polímeros.
5. Contenido de sólidos
Incluye sólidos deseados (barita, bentonita) y no deseados (recortes, arena). Un exceso de sólidos puede aumentar la viscosidad, reducir la eficiencia hidráulica y dificultar la separación. Se controla mediante equipos de superficie (shakers, desilters) y dilución.
6. pH y alcalinidad
El pH afecta la hidratación de arcillas, la estabilidad de polímeros y la corrosión. Se mantiene entre 9 y 10 en sistemas base agua. La alcalinidad se evalúa mediante titulación y permite ajustar la química del sistema.
7. Contaminantes
El lodo puede contaminarse con:
Sales: afectan la hidratación de bentonita.
Cementos: elevan el pH y precipitan aditivos.
CO₂ y H₂S: requieren tratamiento con cal o bicarbonato.
Propiedades del Fluido de Lodo de Perforación (Drilling Mud Fluid Properties)
Este artículo sirve como una guía fundamental de las propiedades clave del lodo de perforación que se miden rutinariamente en el pozo, según los estándares API RP 13B.
1. Densidad (Peso del Lodo):
Función: Mide la presión hidrostática de la columna de lodo, esencial para controlar la presión de la formación.
Medición: Se usa la Balanza de Lodos (Mud Balance).
2. Viscosidad:
Función: Mide la resistencia interna del fluido a fluir.
Medición:
Embudo Marsh (Marsh Funnel): Proporciona un valor simple y rápido (en segundos por cuarto de galón) conocido como "Viscosidad de Embudo".
Viscosímetro de Indicación Directa (Reómetro): Mide la reología de manera precisa a diferentes tasas de corte (p.ej., 600 y 300 RPM).
3. Viscosidad Plástica (Plastic Viscosity - PV):
Función: Representa la fricción entre los sólidos y el líquido en el lodo.
Cálculo: PV = Lectura a 600 RPM - Lectura a 300 RPM.
4. Punto Cedente (Yield Point - YP):
Función: Mide las fuerzas de atracción entre las partículas activas (arcillas) bajo condiciones de flujo. Es el indicador clave de la capacidad de limpieza del pozo.
Cálculo: YP = Lectura a 300 RPM - PV.
5. Fuerza de Gel (Gel Strength):
Función: Mide las fuerzas de atracción del lodo cuando está en estado estático. Es la propiedad que permite al lodo suspender los recortes y la barita cuando se detiene la circulación.
Medición: Se mide en el reómetro tomando lecturas después de 10 segundos y 10 minutos de reposo.
6. Filtración (Filtration):
Función: Mide la cantidad de líquido (filtrado) que el lodo pierde hacia la formación y la calidad del revoque (torta) que forma.
Medición: Se usan la Prensa de Filtrado API (100 psi, temp. ambiente) y la Prensa de Filtrado HPHT (500 psi, 300°F o condiciones de fondo de pozo).
7. Contenido de Arena (Sand Content):
Función: Mide el porcentaje de partículas grandes y abrasivas (arena) que pueden dañar las bombas y herramientas.
Medición: Se usa un kit de contenido de arena (con una malla).
8. Contenido de Sólidos, Aceite y Agua:
Función: Determina la composición volumétrica del lodo. Es crucial para el control de sólidos y el mantenimiento de la relación aceite/agua en OBM.
Medición: Se usa el Kit de Retorta.
