Este artículo describe una variedad de sistemas de fluidos de perforación base agua (WBM) utilizados en la industria, detallando su formulación, mezcla y aplicaciones.
Lodo Inicial (Spud Mud)
Descripción: Un sistema simple de bentonita (gel) y agua dulce, usado para perforar las secciones superiores (top-hole) donde las formaciones suelen ser no consolidadas.
Formulación: Agua dulce, Soda Ash (para reducir la dureza del agua y optimizar la hidratación de la bentonita), Bentonita (20-40 ppb) y Caustic Soda (para pH ~9.5).
Mezcla: Se prepara una lechada concentrada (40 ppb) de bentonita que se deja hidratar (ceder) por horas, y luego se diluye a 20 ppb antes de bombear.
Uso Offshore: Cuando se perfora sin riser, se usa agua de mar y se bombean "baches" (sweeps) de bentonita para limpieza.
Goma Guar (Guar Gum)
Descripción: Una alternativa a la bentonita para baches de alta viscosidad en secciones superiores offshore, ya que se mezcla fácil y rápidamente en agua de mar.
Formulación: 3-4 ppb de Goma Guar en agua de mar.
Limitaciones: No tolera pH alto ni calcio. Se degrada en 24 horas y no proporciona fuerza de gel ni control de filtrado, por lo que no es apto para dejar el pozo estático.
Lodo de Bentonita Floculada con Cal (Lime Flocculated Bentonite)
Descripción: El bache preferido para limpieza de hoyos grandes en secciones superiores.
Mezcla: Se toma lodo de bentonita pre-hidratado (40 ppb en agua dulce), se diluye con agua de mar y se añade 1 ppb de Cal para flocularlo, creando una alta reología a baja tasa de corte (LSRR) para excelente limpieza.
Sistema KCL-PHPA Polímero
Descripción: Un sistema WBM inhibidor de alto rendimiento para perforar lutitas reactivas.
Mecanismos de Inhibición:
Iones de Potasio (KCL): El ion K+ (de 3% a 15% de KCL) es pequeño y se ajusta perfectamente entre las plaquetas de arcilla, intercambiándose con iones de sodio o calcio y "fijando" la lutita, previniendo que se hidrate e hinche.
PHPA (Poliacrilamida Parcialmente Hidrolizada): Un polímero de muy alto peso molecular que se adsorbe en la superficie de la lutita y los recortes, "encapsulándolos" con una capa viscosa. Esto actúa como una barrera física que impide la invasión de agua.
Mezcla y Mantenimiento: La formulación típica incluye Agua, Caustic Soda (pH 9.5-10.0), KCL (hasta 35 ppb), Goma Xantana (viscosificante), PAC (control de filtrado) y PHPA (1 ppb).
Guías del Sistema:
Reología: Controlada con polímeros (Goma Xantana), no con bentonita.
Control de Filtrado: Controlado con PAC (Regular o Super-Lo) o almidones.
Inhibición: Se monitorea la concentración de K+ (mediante titulación) y se observa la calidad de los recortes en las zarandas (deben ser firmes y secos por dentro).
Sistema KCL-PHPA Polímero-Glicol
Descripción: Una mejora del sistema KCL-PHPA, donde se añade Glicol para una inhibición superior, especialmente en lutitas muy reactivas.
Guías del Sistema: El mantenimiento es igual al KCL-PHPA, pero se añade el monitoreo del Glicol. La propiedad clave es la Temperatura de Punto de Nube (Cloud Point Temperature - CPT).
CPT: Es la temperatura a la cual el glicol comienza a separarse de la solución (volviéndose "turbio"). El CPT se ve afectado por la concentración de glicol y la concentración de sal (KCL). El CPT debe ajustarse (aumentando o disminuyendo el glicol/KCL) para que coincida con la temperatura de la formación.
Determinación de Glicol: Se mide tomando un filtrado HPHT a temperatura ambiente, saturándolo con sal (para bajar el CPT) y calentándolo a ~80°C. El glicol se separará y se puede medir su volumen.
Sistemas de Agua Salada Saturada
Descripción: Se usan para perforar formaciones de sal (domos salinos, capas de evaporitas).
Función: El fluido se satura con sal (Cloruro de Sodio) antes de entrar en la formación salina. Esto previene que la sal de la formación se disuelva en el lodo, evitando así grandes derrumbes (washouts) y el riesgo de pega de tubería por "flujo de sal" (salt creep).
Mantenimiento: La salinidad debe mantenerse justo por debajo del punto de saturación total (p.ej., 155,000-165,000 mg/l de cloruros) mientras se perfora la sal, para permitir un ligero lavado que evite la pega mecánica.
