ING.

PETROLERA

ING. DE FLUIDOS DE CONTROL

CLASIFICACIÓN DE FLUIDOS DE
CONTROL
 Fluido base agua
El fluido base de agua consisten en una mezcla de sólidos, líquidos y químicos, con agua siendo la fase
continua y se conoce con el nombre de emulsión de aceite en agua. La fase continua es el agua y para
complementar las propiedades requeridas se utilizan aditivos como densificantes, viscosificantes,
dispersantes, controladores de filtrado, material de puenteo entre otros.

Estos lodos son los más utilizados debido al menor costo de operación y para minimizar el impacto
ambiental. Se clasifican en:
Sistemas Dispersos.
Su principal característica es la dispersión de las arcillas, controlando la hidratación de la arcillas asegurando
la estabilidad del hueco; presentan una alta tolerancia a la contaminación. Según los aditivos químicos
utilizados se clasifican en:
•Lodos Salados. Su fase continua es una salmuera. Son •Lodos Tratados con calcio.
utilizados generalmente para formaciones con un alto El calcio es usado en los lodos de perforación
contenido de lutitas hidratables que tienden a para evitar la desestabilización de las lutitas,
desestabilizarse y derrumbarse en contacto con el agua, derrumbamiento del hueco y previene el daño de
necesitando inhibición proporcionada por los iones formación. La cal hidratada (hidróxido de calcio),
disueltos en la salmuera.. yeso (sulfato de calcio) y cloruro de calcio son los
principales aditivos de estos sistemas.
Sistemas No Dispersos.
Estos lodos no contienen aditivos químicos para controlar las propiedades del lodo, utilizados para perforar
pozos someros o en etapas primarias de pozos más profundos. Algunos autores lo consideran como lodos
que tienen poco tratamiento químico.
Estos lodos son ineficaces a medida que aumenta la profundidad, temperatura y contaminación de sólidos.
Se clasifican en:

•Lodos Primarios. Utilizados al iniciar la perforación. •Lodos ligeramente tratados. Presentan un cierto
Constituido por agua, bentonita y cal hidratada (Hidróxido grado de tratamiento para suministrar las
de sodio). Poseen una tolerancia muy baja a la propiedades necesarias en la perforación como
contaminación por sólidos y otras sustancias. Ejemplos: capacidad de arrastre, control de perdidas de
Spud Muds (Lodos de inicio), Bentonita extendida. filtrado y densidad.

Lodos Polímeros.
Fluidos constituidos por una mínima cantidad de bentonita, polímeros de cadena larga y alto peso molecular. La
mayoría de polímeros empleados en la industria petrolera tienen un rango de operación menor a 300 ° F, soluble
en agua, aceite y soluciones salinas. Especialmente en fluidos de completamiento y fracturamiento.
Los polímeros son susceptibles a degradación por factores como calor, degradación mecánica, oxigeno,
ataques biológicos, ácidos, sales y bases
 LODOS BASE ACEITE
Fluidos cuya fase continúa o externa es un aceite como diesel o
aceite mineral o una proporción de agua que se encuentra
emulsionada. Se utiliza en casos donde se requiera una alta
estabilidad del fluido e inhibición, en pozos de alta temperatura,
huecos profundos, pegas y desestabilización de hueco. Son más
costosos que los fluidos de perforación base agua por sus
componentes y la disposición final de los sólidos, generando
mayor contaminación.

En las propiedades de los lodos base aceite influyen los Los sistemas de lodo base aceite se clasifican en
siguientes parámetros: cuatro categorías.

 Relación aceite/agua
 Tipo y concentración del emulsificante
 Contenido en sólidos
 Temperatura y presión pozo abajo
Sistemas de emulsión firme. Una emulsión inversa es una emulsión de agua en aceite en la que el agua
dulce o agua salada constituye la fase dispersa y el aceite diesel, crudo u otro aceite constituye la fase
continua. El agua aumenta la viscosidad y el aceite reduce la viscosidad.

Sistemas de filtrado relajado (FR). Los sistemas de filtrado relajado no tienen nada o muy bajas
concentraciones de emulsificante y agente controlador de filtrado. El aumento de filtrado en estos sistemas
provee velocidades más rápidas de perforación que las logradas con sistemas de emulsión firme.

Sistema Aceite 100%. Formulados solo con aceite en la fase continua, usados con frecuencia como fluidos de
coronamiento. Su alta tolerancia a la contaminación por sal y anhidrita, estabilidad a altas temperaturas, alto
poder inhibitorio y estabilizador de shale y valores altos de lubricidad lo perfilan para ser usados para pozos
con estos problemas.

Sistemas con alto contenido de agua. Los sistemas de alto porcentaje de agua fueron desarrollados para
ser utilizadas en áreas en que las descargas de aceite son restringidas, como en el Mar del Norte. Estos
sistemas, que tienen una relación aceite-agua de 50/50, pueden reducir hasta un 45 % el aceite remanente en
los recortes. Los sistemas de alto porcentaje de agua no son recomendados a temperaturas superiores a
250°F
 LODOS SINTÉTICOS

Los fluidos de perforación sintéticos han sido diseñados para lograr un desempeño similar a los
lodos base aceite, para mitigar el impacto ambiental. Los fluidos sintéticos mas usados son esteres,
éteres y oleofinas isomerizadas. Fluidos que pueden descargarse sin problemas en operaciones
costa afuera (off shore) y biodegradarse, pero no han sido muy aplicables por su alto costo

FLUIDO NEUMÁTICO

En zonas en las que se presenta altas perdidas de circulación o zonas en las que se requiere una
técnica de perforación por debajo del balance de presión (underbalance), es necesario utilizar
fluidos de perforación que tengan muy baja densidad, constituidos por aire, neblina o espuma.
La perforación con aire inyecta aire seco o gas en el pozo que alcance velocidades anulares
suficientes para remover los cortes generados en la perforación. En la perforación con neblina se
inyecta un agente espumante en la corriente de aire que al mezclarse con el agua producida cubre
los cortes y los remueva hasta superficie.
Aíre seco. El aíre seco es la sustancia con la
que se pueden obtener altos valores en la
velocidad de penetración cuando se perforan
pozos petroleros. La aplicación del aíre seco se
aplica para agujeros inestables y formaciones en
donde la producción de agua es abundante y
donde el factor económico juega un rol
preponderante a la hora del análisis de cuan
rentable es el proyecto.

Niebla. La perforación que se lleva a cabo con niebla en

las formaciones geológicas, se da cuando el aíre seco se
Espumas. Las espumas son elaboradas, con
una combinación de agua y surfactantes
mezcla con pequeñas cantidades de agua y surfactantes,
espumosos, la que se inyecta con la presencia
que la mayoría de las veces son inyectados a grandes
de corrientes de aíre; que propicia la creación de
velocidades, cuando existe la presencia de aíre. La niebla
una mezcla viscosa. Por otra parte, hay espumas
es de mucha utilidad en la perforación de pozos
estables que se elaboran inyectando un alto
petroleros cuando existen formaciones que contienen
contenido de lodos de perforación con
pequeñas cantidades de agua en las formaciones
surfactantes.
productoras.
Clasificación general de los fluidos de perforación.
 REACTIVOS PARA LA PREPARACIÓN DE FLUIDOS BASE AGUA

Se sugiere seguir los seis pasos indicados a continuación haciendo previamente los cálculos de acuerdo a la tabla 1:
1. Poner a las presas el volumen diésel DRIL-G calculado. (*)
2. Agregar el DRILEX necesario (agitando).
3. Agregar con agitación la mitad del agua salada preparada del 5% de Na Cl a saturación (250,000 ppm).
4. Agregar (por los embudos) el DRILOX (agitando).
5. Agregar el resto de agua salada (agitando).
6. Ajustar la densidad con barita (agitando siempre)

http://www.emulsioninversa.com/folletos/folleto-quimoftecnica.pd
Fase continua de AGUA
La fase continua presente de un lodo de perforación base agua, es siempre agua, considerando que las
sales disueltas en el agua son parte también de la fase continua, estos son principalmente los cationes Na+
(sodio) y Ca2+ (calcio) y el anión OH- (oxhidrilo); son de suma importancia en el comportamiento de los
lodos base agua. Si la concentración de los iones Na+ o Ca2+ es demasiado alta, estos tienden a provocar
una inhibición de la hidratación de las arcillas añadidas al lodo. Por otra parte, si esos cationes entran en la
fase continua de un lodo en el cual las arcillas ya se encuentran hidratadas, se produce una floculación
instantánea; posteriormente se lleva a cabo la deshidratación de las arcillas. Los cationes K+ (potasio) y
NH4 + (amonio), son añadidos deliberadamente a la fase continua de ciertos lodos, en donde se producen
resultados muy similares.

FACE CONTINUA ACEITE.

Es aquella cuya fase continua es agua o un electrolito y la fase dispersa un aceite o una mezcla de
aceites. Estas se caracterizan porque se comportan de acuerdo con las características del agua (que es
la fase continua) puesto que son iónicas, disuelven sales hidrosolubles, tienen un valor de pH, su valor
dieléctrico es muy bajo, etc., en una palabra se comportan como electrolitos. Estas emulsiones son
modificadas por la adición de sales hidrosolubles o por la presencia de sólidos hidrodispersables como
son las gomas, polímeros, arcillas, etc., a los cuales dispersan.
ADICTIVO BASE ACEITE
 Agentes emulsificante
Usado principalmente en lodos base aceite. La emulsión es una mezcla líquida heterogénea, sustancialmente
permanente, de dos o más líquidos que normalmente no se disuelven uno en otro. Por lo tanto un emulsificante
es una sustancia usada para producir una emulsión de dos líquidos que no son miscibles. Los emulsificante se
pueden dividir, según su comportamiento, en agentes iónicos y no iónicos.
• Emulsionantes de aceite en agua casi siempre
es perjudicial en el avance de la perforación y emulsiones arriba de 30% de aceite solo se usan en aplicaciones
muy especiales.
• Lignitos en un sistema de lodo disperso se usan para el control del filtrado y también para
emulsionar Iodos con contenido de 10% de aceite en volúmenes sin necesidad de usar ningún otro emulsificante.
Emulsificante tipo jabón, material jabonoso son tenso activos superficiales, los cuales disueltos ya
sean en agua o en aceite producen emulsiones en la misma forma que lo hacen los jabones ordinarios.
• Emulsiones agua en aceite, los emulsificante usados en la composición de las emulsiones menos
comunes agua en aceite (W/O) o emulsiones inversas son: Invermul y IMCO KEN X.
 Agentes densifican tés
 La densidad del fluido de perforación se puede aumentar añadiendo agentes densifican tés. Sutilizan para controlar
la presión de los fluidos de la formación previniendo reventones. La característica de importancia de los materiales
densifican tés es su gravedad específica, debido aquí a una mayor gravedad específica se tiene una menor
concentración de sólidos en el lodo. Ejemplo: Barita, Hemetita, carbonato de calcio.
• La barita es un sulfato de bario (BaSO4) que se encuentra como un mineral natural, tiene una
densidad de 4.2 a 4.6 gr/cm3y una dureza de 3.0, con diferentes coloraciones: blanco, gris o café. Se encuentra
mezclado con silicato de fierro y aluminio. Se pueden obtener Iodos con densidad hasta de 2.4 gr/cm3 (20 lb/gal).
• Oxido de Hierro (Fe203) tiene una densidad de 4.9 a 5.3 gr/cm3y una dureza de 7.0, tiene
coloración café, roja o negra, se usó como material densificarte sin importar el espesor del enjarre, ya que tiene
tendencias a incrementar la pérdida de agua y el espesor del enjarre, combinado con la decoloración de la piel y la
ropa por lo que dejó de usarse como material densificarte.
• Galena es un sulfuro de plomo (PbS) con densidad de 6.7 a 7.0 gr/cm3y dureza de 25.0 con
coloración que va del gris al negro, es altamente tóxico por lo que rara vez se usa como material densifican té y
debido a su alta densidad se pueden fabricar lechadas de 3.84 gr/cm3 (32 lb/gal).
• Carbonato de Calcio (CaC03) con densidad de 2.7 gr/cm3y una dureza de 3.0, se usa para
obtener Iodos de densidad moderada base aceite en trabajos de reparación de pozos, también puede ser usado
como material para controlar pérdidas de circulación en trabajos de reparación de pozos, con el se obtienen Iodos
de 1.30 gr/cm3 (10.8 lb/gal).
 Reductores de viscosidad
Fosfatos
• Pirofosfato de Sodio ácido (SAPP) de e
so molecular de 221.97, densidad de 1.85gr/cm3ensolución diluida, su PH es de 4.8, en general es un polvo blanco
con algunas impurezas insolubles(sulfatos) es ligeramente corrosivo al fierro, siendo su uso común para reducir la
viscosidad en ellodo, cuando éste empieza a perder efectividad es porque está sujeto a contaminaciones de sal.Su
degradación es a 150 °F.
• FosfatoTetrasódico (TSPP) (Na2P207) tiene un peso molecular de 266.03 y densidad de 2.534
gr/cm3, es blanco cristalino, en solución diluida el PH es de 10.2 y solución al10%, PH de 10,degradación a 150 °F.
• Hexametafosfato de sodio (SHMP) (Na6(P03)6)3 peso molecular de 612.10 y densidad de 2.181
gr/cm3, es incoloro, y en solución de 1 0%,.el PH es de 5. 1, no es tan efectivo como el SAPP en tratamientos largos
y continuos. El SHMP también elimina el calcio, su límite de temperatura es de150 °F.Tanatos
• Extracto de quebracho C14H10O9, tiene aproximadamente el 65% de tanio, es de apariencia de
vidrio granulado y de color café, uno de los más efectivos adelgazantes químicos para Iodos naturales y se usa
hasta 250 °F, siempre y cuando el contenido de sal y calcio del lodo no exceda de 10 000 ppm de NaCI y 240 ppm
de Calcio, se le agrega lignito al quebracho para ayudar al control de la pérdida de fluido.
• Extracto de Abeto, es un tanino extraído de la corteza del abeto, se usa como adelgazante en
Iodos que contienen arriba de 240 ppm de calcio y 10,000 ppm de Nací.
Lignitos
• Lignitos de Mina o Ácidos Húmicos, son materiales producto de la p
putrefacción de la vegetación, siendo el producto final de color café o negro, PH de 6.8 casi neutro, se usan
con cáusticos en proporción una parte de cáusticos y cinco de lignito, se usa como adelgazante, emulsificante
de aceite, reductor en pérdidas de fluido y no es efectivo en tratamientos específicos de Iodos cálcicos.
• Lignitos Caustizados, son lignitos que se les ha agregado cáusticos, generalmente en proporción
de 1 a 5 de lignito sé pre mezclan y empacan en sacos de 50 lbs., se usa como adelgazante, como reductor
de pérdida de fluido y como emulsificante de aceite.
• Lignitos Modificados, son usados con lignosulfonatos modificados para ayudar al control de la
filtración particularmente a altas temperaturas, todo los lignitos son estables a temperaturas arriba de 4000
°F.Lignosulfanatos
• Lignosulfonato de calcio, son usados como dispersantes químicos para Iodos cálcicos no muy
efectivos como adelgazantes en Iodos de agua dulce.
• Lignosulfonatos de Sodio Modificado, son lignosulfonatos de metal
pesado como los usados parareducir la viscosidad y el esfuerzo gel y también para ayudar al control dela
pérdida de fluido, asítambién en combinación con los lignitos modificados para el control de las propiedades
del fluido aaltas temperaturas.
 Agentes viscosificantes
Son aditivos que se utilizan para aumentar la viscosidad de los fluidos de perforación para mejorarle
rendimiento en el lodo y así mantener limpio el pozo sacando todos los ripios de la perforación Ejemplos:
Bentonita, Xanthan Gum, Bentonitas modificadas, Atapulgita, Sepiolota, Polímerosextendedores.
• Bentonita (Montmorilonita de sodio), esta imparte viscosidad por el fenómeno de hidratación en
agua dulce, también puede prehidratarse en agua dulce y agregarse al agua de mar o Iodos salados para el
control de la viscosidad y control de filtración.
• Atapulguita (Silicato hidromagnesio
-aluminio), es usado como material para dar viscosidad en Iodos de agua salada, ésta obtiene viscosidad a
través de un efecto de unión de sus partículas, debido a su estructura de agujas, no imparte control de la
filtración como la bentonita por lo tanto un polímero reductor de pérdida de agua puede ser usado con
Atapulguita para el control de la filtración.
 Asbestos (Silicato de calcio
-magnesio), se utilizan en Iodos de agua dulce o salada, dan viscosidad de igual manera que lo hace la
atapulguita debido a la estructura de sus fibras. Debe emplearse con cuidado ya que es conocida como
un material cancerígeno.
• Polímeros, son usados para controlar diferentes propiedades del fluido de per 
foración, asimismo sirve para dar viscosidad al fluido, los principales son:
• Polímero XC, es elaborado por una fermentación bacteriana produciendo viscosidad al agua de
cualquier salinidad aún sin sólidos coloidales, su temperatura máxima de trabajo es de 250 °F.
• Celulosa DISPAC, se usa como reductor de pérdida de agua para Iodos de agua dulce o salada y
también para impartir viscosidad su degradación es a 300 °F.
• Carboxymethyl
 Celulosa (CMC), se usa como reductor de pérdida de agua, impartiendo viscosidad en Iodos de agua
dulce y agua salada arriba de 50 000 ppm de CI. Su degradación es a250 °F.
• Hydroxyethyl Celulosa (HEC), se usa para dar viscosidad a fluidos de reparación
 de pozos,altamente soluble en ácidos y se usa en unión de otros polímeros para dar viscosidad a
Iodossalados, su degradación es a 250 °F.
 Reductores de perdidas del agua
Aditivos utilizados para controlar la perdida relativa del fluido a través de membranas o formaciones
permeables cuando el fluido de perforación esta sometido a una presión diferencial, una perdida de viscosidad
o deficiencia en la torta. Ejemplo: Resinas, Resinas modificadas, Celulosa, polianiónica,Poliacrilatos, Carboxi
Metil CelulosaCMC, Almidones.
• Bentonita, es un material usado principalmente para dar viscosidad a Iodos de agua dulce. Sin
embargo debido a que tiene características de formar él enjarre en el pozo imparte cierto control en la filtración,
también se usa en Iodos salados para ayudar al control de la filtración en menor grado.
 Almidón, es un mineral que se usa para reducir la pérdida de fluido y es un dispersantes en lodos
de agua dulce y salada, es susceptible de fermentación, la que se puede reducir manteniendo un PH de 12.0,
también se usa para ayudar a mantener la concentración de sal arriba de 230,000ppm.
• Carboxymetil celulosa de Sodio (CMC), material que se mantiene disperso en agua dulce o
salada, es altamente coloidal, tiene más resistencia bacteria que el almidón y que muchas otras gomas
naturales, es precipitado por el calcio y su uso se limita a Iodos con menos de50,000 ppm de sal.
• Drispac, es derivado de la celulosa, es dispersantes en Iodos base agua, desde agua dulce y
agua saturada, es un material no biodegradable y se usa para controlar la pérdida de agua y la viscosidad.
• Poliacrilato de Sodio, se usa para bajar la pérdida de agua en Iodos no dispersos de
bajocontenido de sólidos.
 Pérdidas de Circulación
La pérdida de circulación o pérdida de retorno está definida como la invasión de los fluidos de perforación y/o
lechadas de cemento hacia la formación. El control y prevención de la pérdida de circulación de los fluidos de
perforación es un problema frecuentemente encontrado durante la perforación de pozos de petróleo y gas. La
pérdida puede ser parcial o total, es decir, se puede perder una pequeña fracción de fluido generalmente
manifestada por una disminución gradual del nivel del fluido de perforación en los tanques o se puede perder
el fluido de perforación que se encuentra en el hoyo, al desplazarse en su totalidad hacia la formación. Otros
problemas como: colapso del hoyo, atascamiento de tubería, imposibilidad de controlar el hoyo, pérdida de
tiempo durante las operaciones de perforación, daño formaciones potencialmente productivas, arremetidas,
reventones, derrumbe excesivo de las formaciones y costos asociados son otros efectos que contribuyen a
hacer que el control y prevención de la pérdida de circulación sea considerado uno de los problemas más
importantes en la industria petrolera y uno de los sucesos que más afecta la estabilidad del hoyo.