EXPLORACION Y PRODUCCION

CONTENIDO

Gua de Diseo de Fluidos Empacadores

OBJETIVO
2. INTRODUCCIN
3. FUNCIONES Y CARACTERSTICAS DE LOS FLUIDOS
EMPACADORES
4. TIPOS DE FLUIDOS EMPACADORES
a. Base aceite
b. Base agua
5. SELECCIN DE LOS FLUIDOS EMPACADORES
a. Corrosin
b. Densidad
c. Temperatura de cristalizacin
d. Aislamiento trmico (parafinas y asfltenos)
e. Dao a la formacin
f. Costo
6. CONSIDERACIONES PARA EL DESPLAZAMIENTO DEL FLUIDO
EMPACADOR

EXPLORACION Y PRODUCCION

APNDICE 1
a.Clculo de la densidad de una salmuera por efecto de
presin y temperatura
b. Clculo del cambio de densidad de salmueras

APENDICE 2
a.Nomenclatura.
En esta gua se muestran los fundamentos y criterios
adecuados para la seleccin y
diseo del fluido
empacador en la terminacin del pozo con objeto de evitar
la corrosin de las tuberas, mantener el control del pozo
en caso de falla del empacador y recuperar los aparejos
durante las reparaciones del pozo sin problemas de
pegaduras u obstruccin.

EXPLORACION Y PRODUCCION

1. OBJETIVO

Desarrollar una gua para disear y seleccionar

adecuadamente el fluido empacador en la etapa de
terminacin y mantenimiento de pozos, a fin de evitar
problemas de corrosin en las tuberas, facilitar la
recuperacin de los aparejos de produccin, disponer
de una columna hidrosttica para el control del pozo y
minimizar la transferencia de calor para reducir la
posibilidad de depositacin de parafinas y asfltenos.

EXPLORACION Y PRODUCCION

2. INTRODUCCIN
Un fluido empacador es un fluido que ocupa el
espacio anular entre la tubera de produccin y la
tubera de revestimiento desde el empacador, hasta
el cabezal de tuberas.
La diferencia entre los fluidos de terminacin y los
fluidos empacadores es que los primeros estn
frente del intervalo productor al momento del disparo
y el fluido empacador permanece en el espacio
anular durante la vida productiva del pozo, en
algunos casos un mismo fluido cumple las dos
funciones

EXPLORACION Y PRODUCCION

3. FUNCIONES
EMPACADOR

CARACTERISTICAS

DEL

FLUIDO

Un fluido empacador debe cumplir con las siguientes funciones:

a.- Ejercer una columna hidrosttica para controlar el pozo en caso de
fugas en el empacador o aparejo de produccin.
Durante la vida productiva del pozo, la presin hidrosttica ejercida por
la columna de fluido empacador evitara que se presente una presin
elevada en superficie en caso de tener una comunicacin, adems
esto facilitara el control del pozo.
b.- Reducir la presin diferencial entre los espacios anulares de TP TR y TR agujero.
Si no se tiene un fluido adecuado se puede generar una diferencial de
presin alta entre el interior de TP y espacio anular, produciendo el
movimiento del aparejo, lo cual ocasiona esfuerzos en el mismo. El
fluido empacador puede servir como respaldo en casos especiales
(domos salinos) para evitar el colapso de la tubera de revestimiento.
En estas circunstancias se deber seleccionar la densidad adecuada.

EXPLORACION Y PRODUCCION

c.- Reducir el efecto de corrosin de las tuberas de produccin y de

revestimiento.
Si la seleccin del fluido empacador no es la adecuada se propiciara
un ambiente favorable a la corrosin, lo cual causara un deterioro de
las tuberas de produccin y de revestimiento (para aceros
convencionales) generando problemas de comunicacin con el
espacio anular, dificultad para la recuperacin del aparejo y a veces
hasta la perdida del pozo.
d.- Minimizar la transferencia de calor a travs del aparejo para
reducir la depositacin de parafinas y asfltenos.
Si se tiene un fluido empacador que tenga baja conductividad trmica
y que adems no permita el fenmeno por conveccin de calor,
puede reducirse la posibilidad de depositacin de parafinas y
asfltenos; esto
es debido a que con el fluido empacador s tendr menos
transferencia de calor del fluido producido teniendo como resultado
una temperatura mayor.

EXPLORACION Y PRODUCCION

e.- Facilite la recuperacin del aparejo durante las reparaciones.

Al intervenir el pozo para una reparacin frecuentemente se
encuentran depsitos de slidos en el espacio anular, dificultando la
recuperacin del aparejo de produccin debido al atascamiento del
empacador y/o tubera de produccin, resultando en perdidas de
tiempo y de recursos debido a pescas y moliendas, por lo que
requiere un fluido que evite esta problemtica.
Las caractersticas que debe reunir un fluido empacador son las
siguientes:
a. No daar la formacin (hinchazn de arcillas, cambio de
mojabilidad, formacin de emulsiones, etc.)
b. No daar el medio ambiente
c. No daar los elastmeros del empacador
d. Qumica y mecnicamente estables
e. Minimizar la corrosin

EXPLORACION Y PRODUCCION

4. TIPOS DE FLUIDOS EMPACADORES

Los diferentes tipos de fluidos empacadores se muestran en la
figura 1.
Existen bsicamente dos tipos de fluidos empacadores; los de
base aceite los cuales pueden formar emulsiones, usando
aceite diesel y el resto agua en una proporcin del 10% al
35% segn los requerimientos de densidad o nicamente el
diesel y los fluidos base agua, los cuales tienen como
componente principal agua dulce o agua de mar.
Los fluidos base se pueden usar sin densificar agregando
inhibidores
de
corrosin,
bactericidas,
viscosificantes,
alcalinizantes, secuestrantes de O2, controlador de pH. Esto
depender de las condiciones requeridas del pozo.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Figura 1. Tipo de fluidos empacadores

EXPLORACION Y PRODUCCION

a) Fluidos empacadores base aceite

Estos fluidos se formulan con fluidos base aceite-diesel, tienen por lo
general baja conductividad trmica. La gravedad especifica esta
determinada por su composicin qumica, la viscosidad es pequea y
sensible a la temperatura.
En el caso del aceite debe verificarse que no contenga parafinas y
asfltenos, agua de formacin o finos que puedan daar el intervalo
productor.
En el caso del diesel no tiene problemas de emulsificacin y cambios
de mojabilidad, pero debe considerarse su contenido de azufre para
evitar el dao de los elastmeros del empacador por lo que se
recomienda su control de calidad mediante la prueba de punto de
anilina o usando aceite diesel # 2.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Estos fluidos evitan la corrosin de las tuberas debido a su

naturaleza no polar, su conductividad trmica es menor a los de
base agua.
Las emulsiones inversas son estables a temperaturas altas y
pueden densificarse con sales en la fase acuosa para evitar la
precipitacin de material slido y dao a la formacin.
El inconveniente es que pueden daar la formacin debido a
cambio de mojabilidad por los emulsificantes o puede romperse
la emulsin separndose las fases.
Los fluidos diesel gelificados son de una tecnologa reciente y
se usan en forma efectiva cuando se tiene problemas de
parafinas y asfltenos, se vern con mas detalle en la seccin
de Aislamiento Trmico .

EXPLORACION Y PRODUCCION

Ventajas y desventajas de los fluidos base aceite

Aceite-diesel
Ventajas
Evita la corrosin en las tuberas
Buen aislante trmico
No daa la formacin
Libre de slidos
Estable a altas temperaturas
Desventajas
No se puede densificar
Costo alto

EXPLORACION Y PRODUCCION

Emulsin Diesel Salmuera

Ventajas
Evita el dao a la formacin
Baja corrosin en las tuberas
Estable a alta temperatura
Se puede densificar
Desventajas
Costo alto

EXPLORACION Y PRODUCCION

Diesel Gelificado
Ventajas
Excelente aislante trmico
No daa la formacin
Evita la corrosin en las tuberas
Estable a alta temperatura
Se puede densificar
Desventajas
Costo alto

EXPLORACION Y PRODUCCION

a)Fluidos empacadores base agua

El agua es el fluido base para formular salmueras, a la cual se le
agregan sales para densificar y aditivos de control de perdida de
fluido, inhibidores de arcillas y de corrosin, controlador del pH. ,
secuestrantes de O2 y biocidas segn las necesidades.
Es importante mencionar que debe haber compatibilidad qumica
entre los componentes.
El agua que se usa como fluido base debe estar libre de slidos y
no contener sales y iones en solucin.
Debido a su gran habilidad para disolver un gran nmero de
compuestos inorgnicos si no se tiene un control estricto de los
iones en solucin, pueden volver a reaccionar formando
precipitados insolubles en el pozo, por lo tanto la calidad del agua
usada para preparar los fluidos empacadores debe cumplir con
los parmetros de calidad mostrados en la tabla 1.

EXPLORACION Y PRODUCCION

EXPLORACION Y PRODUCCION

Agua Dulce
La densidad limita su aplicacin para su uso y para que
cumpla con las propiedades requeridas se le agregan aditivos.

Agua de mar
Es un abundante recurso en pozos costa afuera; donde se
puede usar si cumple los requerimientos de no contener
slidos y otros componentes, haciendo un anlisis qumico.
Su aplicacin esta limitada por su densidad, aunque puede
usarse en un rango mas amplio densificndola.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Ventajas y desventajas de agua dulce o de mar

Ventajas
No contiene slidos
Bajo costo
Buena disponibilidad
No contamina
Desventajas
Dao a la formacin
No se puede densificar
Puede generar problemas de corrosin
Baja capacidad como aislante trmico

EXPLORACION Y PRODUCCION

Fluidos de perforacin
Es comn usar estos fluidos debido a su disponibilidad, pero
no todos pueden reunir las condiciones requeridas en cuanto a
contenido de slidos y composicin qumica.
El acondicionamiento requiere un costo adicional que puede
resultar costoso.
Otro problema con su uso es la presencia de aditivos que se
pueden degradar y formar H2S y CO2.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Ventajas y desventajas de los fluidos de perforacin

Ventajas
Bajo costo
Se puede densificar
Desventajas
Asentamiento de slidos sobre el empacador y tubera
dificulta la recuperacin del aparejo
Daa la formacin (Alto contenido de slidos)
Puede generar problemas de corrosin si no es tratado
adecuadamente (aditivos degradan con la temperatura y
forman CO2 y H2S)
Nota: por sus desventajas no es recomendable utilizarlo.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Salmueras
Estos fluidos tienen agua dulce como fluido base y se adicionan
sales dobles o triples segn los requerimientos de densidad y
composicin de la formacin, su uso es comn debido que se
puede evitar el dao a la formacin, controlar la corrosin y
densificar en un amplio rango, pero por el contrario tiene el
inconveniente de que en temperaturas altas aumenta la
velocidad de corrosin.
Las sales dobles y triples en presencia de CO2 y presin
producen precipitados.
La solubilidad del hierro con la salmuera CaBr2/ZnBr2 a
temperaturas de 273 C produce precipitados aun usando
inhibidor de corrosin.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Las salmueras que contienen bromuros y cloruros son

corrosivas y toxicas por lo que existe una normatividad
ecolgica estricta en cuanto a su manejo y disposicin final que
debe observarse.
Se debe evaluar su uso mediante un anlisis costo-beneficio.
En temperaturas bajas debe de considerarse el fenmeno de
cristalizacin en procesos de enfriamiento como en el caso de
pozos costa afuera con tirantes de agua profunda.
En la figura 2 se muestran los rangos de densidades de las
salmueras y otros fluidos

EXPLORACION Y PRODUCCION

EXPLORACION Y PRODUCCION

Ventajas y desventajas de las salmueras

Ventajas
No contiene slidos
Se puede densificar
No daan la formacin
Desventajas
Puede generar problemas de corrosin si no es tratado
Baja capacidad como aislante trmico
No es muy estable a altas temperaturas
Nota: Las salmueras triples de bromuro de calcio y zinc
son corrosivas, toxicas y alto costo.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Salmueras con biopolmeros Los formiatos de sodio, potasio y cesio,

tienen la ventaja con respecto a las salmueras anteriores que son
muy estables con la temperatura y amigables con el medio ambiente,
adems que la velocidad de corrosin de tuberas es menor, se
puede utilizar goma xantana como viscosificante ; la cual soporta
temperaturas altas , adems que es biodegradable .

Ventajas y desventajas de las Salmueras con biopolmeros.

Ventajas
Estable a altas temperaturas (150 C)
No contiene slidos
No contamina
No daa la formacin
Se puede densificar
Desventajas
Costo alto
Puede generar problemas de corrosin si no es tratado
Baja capacidad como aislante trmico

EXPLORACION Y PRODUCCION

5. SELECCIN DE LOS FLUIDOS EMPACADORES

a)Corrosin
La corrosin es el deterioro del acero o de sus propiedades
debido a su medio ambiente.
Los cuatro elementos necesarios para que se lleve a cabo la
corrosin son: un nodo, un ctodo, un electrolito y una trayectoria
conductiva.
La figura 3 ilustra esquemticamente el proceso de corrosin
galvnica que se presenta mas comnmente en las tuberas
expuestas a los fluidos empacadores.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Figura 3. Corrosin en la tubera

EXPLORACION Y PRODUCCION

La reaccin que ocurre en las tuberas es la siguiente:

Reaccin del nodo: Fe Fe + 2e
Factores que afectan la velocidad de corrosin:
El pH es la medida de acidez o alcalinidad de un fluido.
El pH de salmueras de densidad 1.39 gr/cm3 es casi neutro,
disminuye con el aumento de densidad por el efecto de hidrlisis
que se lleva a cabo cuando una salmuera contiene una base fuerte.
Uno de los principales problemas con este tipo de fluidos es el
control de la corrosin (el valor establecido es de 0.1 mpy en
cupones de TP grado N-80).

EXPLORACION Y PRODUCCION

La corrosin es causada por los agentes corrosivos O2, CO2 y H2S ;

los inhibidores de corrosin no la evitan, pero si la disminuyen.
Estn clasificados como aninicos, cationicos y no aninicos.
Los inhibidores aninicos son atrados hacia una superficie andica
y son formados a base de un radical del tipo RCOOH tiene cargas
negativas y buscan abandonar a sus electrones.
Los inhibidores cationicos estn en general formados por aminas
con tomos de N2, los cuales tienen carga positiva y pueden ser
atrados a una superficie catdica los cuales son del tipo de
formacin de pelcula entre los principales tenemos las aminas, las
cuales son efectivas en salmueras que no contienen Zn Br2. La
estabilidad trmica de las aminas varia desde 137 a 204 C.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Los aditivos no aninicos tienen las caractersticas de los dos

anteriores es decir son atrados por cargas positivas y negativas
(hacia los ctodos y nodos), tienen la particularidad de una alta
adsorcin sobre la superficie del metal; por lo que retardan la
corrosin, mezclados con el aceite los hace ms eficientes.
Los principales aditivos mas comnmente usados en los pozos por
su alta eficiencia son los del tipo orgnico. Los inhibidores de
corrosin usados en fluidos empacantes van dirigidos a atacar el
O2, bacterias anaerbicas y aerbicas.
Estos aditivos, reaccionan qumicamente con el O2, CO2 y H2S
para producir sales no reactivas. Son compatibles con los aditivos
formadores de pelcula con los cuales conjuntamente dan
proteccin anticorrosiva.

EXPLORACION Y PRODUCCION

b.) Densidad
La densificacin puede ser necesaria para que el fluido
empacador ejerza cierta presin hidrosttica; esto se logra
usando sales sencillas o combinadas dependiendo de la
densidad requerida. Cada una de las sales forma una
salmuera en un rango de densidades como se muestra en la
figura 2.
La expansin trmica es el aumento de volumen de la
salmuera por efecto de la temperatura, lo que ocasionar
variar la densidad requerida a condiciones de superficie. La
Figura 4 ilustra la variacin de la densidad con la temperatura,
debido a este fenmeno

EXPLORACION Y PRODUCCION

EXPLORACION Y PRODUCCION

Por lo general los factores de expansin trmica aumentan con

la concentracin de sal para todas las salmueras, como se
observa en la figura 5.
En el Apndice 1a se muestra la ecuacin para determinar la
densidad a condiciones de superficie a partir de la densidad
requerida en el fondo.
En el Apndice 1b se encontraran los clculos de materiales
para aumentar la densidad de una salmuera, utilizando sales
sencillas dobles y mltiples.
Conocer la viscosidad de una salmuera es necesaria para el
clculo de la hidrulica durante la colocacin y recuperacin de
la misma; esta es una funcin de la concentracin y naturaleza
de las sales disueltas as como de la temperatura.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Figura5.Factor de expansin para varias salmueras

EXPLORACION Y PRODUCCION

Conocer la viscosidad de una salmuera es necesaria para el

clculo de la hidrulica durante la colocacin y recuperacin de
la misma; esta es una funcin de la concentracin y naturaleza
de las sales disueltas as como de la temperatura.
En la figura 6 se muestra la variacin de la viscosidad con la
temperatura para diferentes salmueras.
La temperatura afecta la estabilidad de la salmuera y la
velocidad de corrosin

EXPLORACION Y PRODUCCION

Figura 6. Viscosidad de NaCI, CaCl2 y CaBr2 como

una funcin de la temperatura

EXPLORACION Y PRODUCCION

c. Temperatura de cristalizacin
La cristalizacin de una sal es definida por el siguiente
comportamiento de la curva mostrada en la figura 7.
En un proceso de enfriamiento en una salmuera formada por una
sal; al ir disminuyendo se formara el primer cristal a una
temperatura determinada FCTA a esta temperatura se le llama
temperatura de aparicin del primer cristal; continuando este
proceso y disminuyendo la temperatura se alcanza la temperatura
absoluta de cristalizacin TCT en la que la curva tiene una inflexin.
Esto sucede debido a las condiciones termodinmicas de la
cristalizacin, seguido de una regin que sigue una tendencia
ascendente; si despus se calentara, entonces se tendr un
cambio de pendiente y ascenso continuo hasta donde el ltimo
cristal desaparece ( LCTD). Si el efecto de cristalizacin ocurre, el
fluido pierde completamente sus funciones, lo cual seria
catastrfico.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Figura 7. Curva de cristalizacin para salmueras de 2.3

gr/cm3(19.2 lb/gal ZnBr2/CaBr2)

EXPLORACION Y PRODUCCION

Es importante hacer notar que cada sal tiene su punto de cristalizacin

y en sales combinadas se considera la de menor valor.
Este proceso adquiere importancia en pozos marinos costa afuera en
tirantes de agua profundos.

d.) Aislamiento Trmico

La deteccin temprana de depositacin de material orgnico se puede
hacer mediante las envolventes de fase para parafinas y asfltenos
para evitar su depositacin y la obstruccin de los aparejos de
produccin.
Es conocido que durante el flujo de la produccin de crudo a la
superficie a travs de las tuberas, se enfra debido a la transferencia
de calor con el medio que lo rodea y se pueden alcanzar las
condiciones de temperatura donde se alcanza el punto de nube
(condiciones de temperatura a las que se empiezan a formar los
primeros cristales de parafina) y la depositacin de parafina y asflteno.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Mediante el uso de un fluido empacador cuyo valor de

conductividad trmica sea pequeo, se puede evitar la perdida
de calor y por consiguiente en algunos casos la depositacin de
material inorgnico en el aparejo y con ello costos innecesarios
de produccin diferida a causa de trabajos de limpieza del pozo
que pueden obstruirlo totalmente ocasionando intervenciones a
los pozos para limpieza o cambios de aparejo.
Algunas caractersticas que debe tener este fluido aislante es no
degradarse con el tiempo, ni solidificarse.
Existe en el mercado un diesel gelificado similar al utilizado en
fracturamiento hidrulico, libre de slidos, formado por fosfato de
ester y aluminato de sodio produciendo un polmero en
asociacin con un ester de fosfato de aluminio con aditivos cuyas
ventajas son las siguientes:

EXPLORACION Y PRODUCCION

La transferencia de calor por conveccin en este caso es mnima

debido al movimiento limitado de la interaccin molecular. En varios
pozos se han tenido ganancias desde 9 grados hasta 21 grados
centgrados con gradientes de temperatura de 0.9 oC/100 m.
La accin de este fluido es efectiva y econmica; no existe riesgo
de dao a la formacin como cuando se usa el mtodo tradicional
de aceite caliente el cual resulta no econmico por la produccin
diferida y tratamientos requeridos en forma continua.
Evita la corrosin en las tuberas, mediante el uso de inhibidores
de corrosin basndose en aminas fenolicas.
No hay asentamiento de slidos, es estable con la temperatura, la
densidad proporcionada es por disolucin del material por lo que no
ocurre asentamiento de slido.
No se degrada con el tiempo.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Las figuras 8 y 9 muestran la ganancia de temperatura debido a la

baja transferencia de calor en pruebas efectuadas con este fluido.

Figura 8. Grifca de Resultado de pruebas con Gel

en varios pozos Vs Fluido convencional

EXPLORACION Y PRODUCCION

Es indicado usar este fluido en pozos que producen parafina y/o

asfltenos debido a que se han mantenido sus propiedades desde
hace 2 aos hasta el momento actual.

Figura 9. Ganancia de Temperatura de Diesel

gelificado Vs Fluido de un pozo

EXPLORACION Y PRODUCCION

e.- Dao a la formacin

Los fluidos usados como empacadores entran en contacto directo con la
formacin cuando se controla el pozo durante las reparaciones o fugas
en el aparejo o en el empacador; por lo que deben ser compatibles con
la formacin y con los fluidos producidos haciendo pruebas de
compatibilidad para evitar dao a la formacin por precipitacin de
slidos, formacin de emulsiones, etc.

f.- Costos
El fluido seleccionado debe considerar lo siguiente:
1. Los Costos iniciales por la adquisicin, transporte, preparacin, etc.
2. -Los costos de mantenimiento por acondicionamiento del fluido, los
posibles costos por corrosin de las tuberas, pescas o string shot por
recuperacin de aparejos por atrapamiento o pegadura de tuberas
debido al asentamiento de slidos y el costo por dao a la formacin y su
efecto en la productividad, adems del aspecto de seguridad y
contaminacin del medio ambiente.

EXPLORACION Y PRODUCCION

3. -Se debe considerar los costos debido a la ubicacin del pozo

y su accesibilidad en caso de requerir densificacin.
El costo del diesel es alto, pero deben considerase las ventajas
que tiene en cuanto a su estabilidad con la temperatura y sus
propiedades de no-polaridad evitando el uso de inhibidores de
corrosin; por lo que debe evaluarse su uso considerando los
aspectos sealados anteriormente, incluyendo el posible dao a
los elastmeros del empacador.
La Figura 10. muestra una tabla comparativa de costos relativos
de las salmueras donde se muestra que para una densidad
.requerida existen varias sales, donde se puede seleccionar la
de menor costo siempre y cuando exista compatibilidad qumica
con los otros aditivos.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Figura 10. Costo relativo y densidad de salmueras

EXPLORACION Y PRODUCCION

La tabla 2 muestra una matriz de los fluidos empacadores contra los

criterios de seleccin y caractersticas , as como el grado de
afectacin. Esta tabla ayudar a la seleccin del fluido empacador
mas adecuado.

Tabla 2. Seleccin de fluidos empacadores

EXPLORACION Y PRODUCCION

6. CONSIDERACIONES PARA EL DESPLAZAMIENTO

DEL FLUIDO EMPACADOR
El desplazamiento del fluido en el pozo por el fluido empacador se
lleva a cabo una vez que s a lavado el pozo perfectamente de
acuerdo a los lineamientos establecidos en la Gua #1 de Lavado de
Pozos.
Es recomendable hacer el desplazamiento de los fluidos en
circulacin inversa para evitar que el fluido empacador circule a
travs del todo el sistema y por consiguiente su posible
contaminacin.
El rgimen de flujo no es relevante en este caso, pero si afecta el
costo del tiempoequipo, por lo que debe hacerse de la forma ms
rpida posible dentro de las posibilidades del equipo.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Para disponer del volumen de fluido empacador y equipo

necesario se debe conocer lo siguiente:
Clculo del volumen necesario de fluido empacador para llenar
el espacio anular
Emplear la siguiente ecuacin para cada seccin de tubera del
mismo dimetro. El volumen total deber considerar la suma de
todas las secciones de dimetro diferente en el espacio anular.
Van = 0.003187 (D d ) * L
La presin diferencial debido a la diferencia de densidades
entre el fluido a desplazar y el fluido empacador se calcular con
las siguientes ecuaciones:
P1 = 1.422 * p1 * H
P2 = 1.422 * p2 * H
P = P 1 P2

EXPLORACION Y PRODUCCION

A la diferencial total de presin P deber agregarse adems las

cadas de presin por friccin en espacio anular y TP de acuerdo al
gasto de desplazamiento.
Clculo del volumen de desplazamiento Si el desplazamiento se
efecta en circulacin inversa, prcticamente no se requiere fluido
adicional para desplazar el fluido empacador, por otro lado si el
desplazamiento es en circulacin directa, el volumen de
desplazamiento ser igual al volumen de la tubera de produccin,
el cual es calculado como sigue :
Vtp = 0.003187 di L
El volumen se calcula por cada seccin de diferente dimetro y el
volumen total ser la suma de todas las secciones de diferente
dimetro.

EXPLORACION Y PRODUCCION

APENDICE 1
a.Clculo de la densidad de una salmuera por efecto de
presin y temperatura
La ecuacin para calcular la presin hidrosttica ejercida por
una salmuera es la siguiente:

Ph = 1.422 p prom H
Donde Ph, es la presin hidrosttica ejercida en el fondo, psi.
Donde p prom es la densidad promedio de la salmuera, gr/cm.
H es la profundidad vertical de la columna hidrosttica, m.

EXPLORACION Y PRODUCCION

El procedimiento para calcular la densidad de salmuera requerida a

condiciones de superficie depende de la presin y temperatura en
el fondo del pozo; normalmente las salmueras son referidas a una
temperatura de 21 C.
En pozos someros en formaciones de baja temperatura el efecto de
la presin y temperatura es despreciable.
Correccin por presin y temperatura Tomando en cuenta los
factores de expansin trmica y compresibilidad.
La siguiente ecuacin se usa para calcular la densidad de la
salmuera requerida a condiciones de superficie (21 C).

EXPLORACION Y PRODUCCION

EXPLORACION Y PRODUCCION

Los factores de expansin y compresibilidad se obtienen en la

siguiente tabla:

La correccin por temperatura y presin es necesaria solo en

pozos profundos.

EXPLORACION Y PRODUCCION

b. Clculo del cambio de densidad de salmueras

Salmuera simple
Al aumentar la densidad de una salmuera aumenta su volumen que
se calcula mediante la siguiente ecuacin:

El peso requerido de la sal adicionada se calcula con la siguiente

ecuacin:

EXPLORACION Y PRODUCCION

Para disminuir la densidad de una salmuera se agrega agua.

El volumen final ser calculado con la siguiente ecuacin:

EXPLORACION Y PRODUCCION

Mezcla de dos salmueras:

Se presenta cuando se requiere mezclar dos salmueras de
diferentes densidades o con agua fresca. El clculo del volumen final
y densidad esta relacionado con la suma de los pesos y volmenes
de las dos y es obtenido mediante las siguientes ecuaciones:

Las ecuaciones anteriores pueden resolverse simultneamente en

forma prctica como se muestra a continuacin:

EXPLORACION Y PRODUCCION

EXPLORACION Y PRODUCCION

Calculo para salmueras de sales dobles

Para determinar el agua adicional requerida para cada barril de
salmuera original y proveer la misma relacin de CaCl2. se
utiliza la siguiente formula:

El agua total adicional requerida es igual a la anterior tantas veces

el volumen original del agua Vo como sigue:

EXPLORACION Y PRODUCCION

El bromuro de calcio total adicional se calculan con la siguiente

ecuacin:

El volumen final de la salmuera se obtiene con la misma ecuacin

como si fuera nica

EXPLORACION Y PRODUCCION

Aumento de la densidad de una salmuera como fluido de

terminacin diluida.
Generalmente se usa en el campo un mtodo usando solo bromuro
de calcio, en lugar de la mezcla cloruro de calcio- bromuro, debido a
que es mas practico y no requiere de equipo sofisticado ni especial.
Primero se determina el volumen de agua que se uso en la salmuera
original con la siguiente ecuacin:

Determinacin de la sal para redensificar con CaCl2 y Ca Br2.

EXPLORACION Y PRODUCCION

Se emplean las tablas para determinar la cantidad de CaCl2 y Ca Br2

requerido para densificar cuando se emplean sales mltiples o las
siguientes ecuaciones:

Crw Son las libras de CaCl2 al 95% para redensificar agua

adicionada.

EXPLORACION Y PRODUCCION

El volumen densificado puede ser encontrado usando la siguiente

ecuacin:

EXPLORACION Y PRODUCCION

La cantidad de sal de CaBr2 requerida para el volumen calculado

se puede determinar de tablas o mediante las siguientes
ecuaciones:

EXPLORACION Y PRODUCCION

Clculos con salmueras de sales mltiples

Aumento de la densidad de salmueras como fluidos de terminacin
no diluida.
En el campo el mtodo mas practico de aumentar la densidad de
una salmuera no diluida es aadir 19.2 lb/gal de bromuro de Zn.
Esto puede hacerse por la ecuacin modificada siguiente:

El volumen final, entonces es igual a:

EXPLORACION Y PRODUCCION

Aumento de la densidad de salmueras como fluidos de

terminacin diluida
Primero.- Se determina la cantidad de agua que ha entrado con la
siguiente ecuacin:

Segundo.- De tablas se determina la cantidad de bromuro de

calcio o la siguiente ecuacin:

EXPLORACION Y PRODUCCION

Para calcular el volumen de solucin de bromuro de zinc de 19.2

lb/gal

El volumen redensificado se encuentra usando la ecuacin:

EXPLORACION Y PRODUCCION

APENDICE 2
a) Nomenclatura
Ba tot Bromuro total de calcio adicionado en (lbs).

Bf Bromuro de calcio de la solucin resultante despus de densificar (lbs/bl).

Bo Bromuro de calcio (lbs/bl) de la salmuera para incrementar la densidad, de
la salmuera original.
Lbs de Bromuro de calcio al 95% para redensificar agua adicionada Vw.

Brw
Cf Cloruro de calcio (lbs/bl) de la solucin resultante despus de aumentada

su densidad (salmuera final).

Co Cloruro de calcio (lbs/bl) de la salmuera al ser aumentada su densidad.
Crw lbs de cloruro de calcio al 95% para redensificar agua adicionada
Da Densidad del fluido a adicionar (lbs/gal).
Dd Densidad diluida de la salmuera(lbs/gal).

Df
de
di

Densidad final de fluidos (lbs/gal).

Dimetro exterior de la TP , pg.
Dimetro interior de la TP , pg.

EXPLORACION Y PRODUCCION

a) Nomenclatura
Do
D
H
1
2
P
L
P1
P2
Sa
Sf
So
Va
Vf

Densidad original de fluido (lb/gal)

Dimetro interior de la TR, pg.
Profundidad, m.
Densidad del fluido desplazado, gr/cm3
Densidad del fluido empacador, gr/cm3.
Diferencial de presin entre TP y TR,psi.
Longitud de seccin de tubera, m.
Presin en el fondo de la TP, psi.
Presin en el fondo del espacio anular, psi.
Contenido adicional de sal (lbs/bl de salmuera).
Contenido final de sal (lbs/bl de salmuera).
Contenido original de sal (lbs/bl de salmuera).
Volumen adicionado de agua a la salmuera (bls).
Volumen final de la salmuera (bls)

EXPLORACION Y PRODUCCION

a) Nomenclatura
Vrw
V19.2
Vw
Vd
Vo
Van
Vtp
Wa
Wo
Wa tot
Wf
Znrw
Zn

Volumen redensificando (lbs).

Bromuro de zinc de 19.2 lbs/gal (bls).
Volumen adicionado de agua (bls).
Volumen de salmuera diluido (bls).
Volumen original de salmueras (bls).
Volumen anular, entre TP y TR, bls
Volumen interior de la TP, bls .
Agua adicionada a la salmuera original(bls/bl).
Contenido original de agua a la densidad de la salmuera original (bls/bl de
salmuera)
Agua total adicional requerida en (bls/bl).
Contenido final de agua (bls/bl de salmuera).
Bls de bromuro de zinc de 19.2 lbs/gal para redensificar agua adicionada.
Bromuro de Zn de 19.2 lbs/gal a la densidad de la salmuera original (bls/bl).