El Lodo de Perforación a Base de Agua (WBM) es el sistema más utilizado en la industria, donde el agua es la fase continua (puede ser agua dulce, salobre, de mar o salmuera).
Composición y Sistemas de Sólidos
El WBM se compone de: agua (fase continua), sólidos de arcilla comerciales (bentonita, atapulgita), sólidos de formación reactivos e inertes, sólidos comerciales inertes y químicos solubles. Se clasifica por concentración de sólidos (agua clara, bajos sólidos, altos sólidos), siendo la dilución de agua la medida más cara para controlar el exceso de sólidos.
Tipos de Lodos a Base de Agua
Los sistemas básicos de WBM se vuelven más complejos a medida que el pozo se profundiza:
Lodo Inhibido: Diseñado para minimizar el desprendimiento o inestabilidad del pozo al retardar la hidratación de las arcillas de formación (inhibición).
Lodo de Cal: Utiliza hidróxido de calcio para reducir el agua adherida a la estructura de la arcilla. El lodo de baja cal es efectivo en pozos de alta temperatura.
Lodo de Yeso (Gyp Mud): Emplea sulfato de calcio. Similar al lodo de cal, pero funciona en rangos de alcalinidad más bajos.
Lodo de Agua de Mar: Económico en operaciones offshore. El NaCl presente actúa como inhibidor.
Lodo de Sal Saturada: Se utiliza para perforar domos o capas de sal con el fin de evitar su disolución y la formación de grandes cavidades.
Lodo Dispersado : Contiene químicos (como lignosulfonatos) que causan que las plaquetas de arcilla se separen (dispersen) dentro de la fase líquida. Tienen mejor control de viscosidad, tolerancia a sólidos y control de filtración que los sistemas no dispersados.
Lodo No Dispersado: Asociado a bajas concentraciones de sólidos. No contiene dispersantes químicos; en su lugar, utiliza polímeros para extender los efectos de la bentonita y flocularen selectivamente los sólidos indeseables.
Lodo Floculado: La arcilla se alinea en una orientación de borde a cara, lo que aumenta drásticamente la viscosidad y la filtración (a menudo causado por contaminantes). Los defloculantes se añaden para restaurar la arcilla a un estado disperso.
Salmueras (Brines): Fluidos de agua clara (monosales, bisales o trisales) con densidades de 8.33 a 19.2 lb/gal, utilizadas principalmente en operaciones de terminación y workover, donde se requieren bajos sólidos y un ambiente limpio. Las salmueras de cloruro de potasio (KCl) son excelentes para formaciones sensibles al agua.
Aditivos Comunes en WBM
Control de Viscosidad: Principalmente arcillas comerciales (bentonita) y polímeros. La viscosidad se reduce con la disminución del contenido de sólidos o con el uso de adelgazantes/dispersantes químicos (que neutralizan las fuerzas atractivas).
Control de Densidad: El material de pesaje primario es la Barita (BaSO4), aunque también se usa carbonato de calcio y galena.
Control de Filtración: Su objetivo es depositar un revoque delgado e impermeable para evitar el daño a la formación y la pegadura diferencial. Los agentes incluyen bentonita, almidón, CMC (carboximetilcelulosa) y PAC (celulosa polianiónica).
Control de pH: La soda cáustica (NaOH) se utiliza para mantener el \text{pH} alto (9.5 a 10.5) y prevenir la corrosión y la fragilización por hidrógeno.
Contaminantes del WBM
Diversas sustancias pueden dañar el lodo y deben eliminarse:
- Calcio (Ca2+): Proviene del cemento o yeso; se elimina con ceniza de soda (Na2CO3).
- Dióxido de Carbono (CO2): Causa características adversas de gelación; se elimina con hidróxido de calcio.
- Sulfuro de Hidrógeno (H2S): Gas tóxico que causa fragilización del acero; se mantiene el pH alto con NaOH para formar sulfuro de sodio.
- Oxígeno (O2): Promueve la corrosión; se elimina con sulfito de sodio (Na2SO3) en superficie.
