Fluido de perforación base agua con aminas, como sistema de última generación

Abstract

Muchos de los beneficios que nos da el Fluido Base Aceite (OBM) en la perforación de pozos de petróleo y gas han sido identificados en la industria del petróleo mundialmente. Sin embargo, en los últimos tiempos, ha habido un incremento en las legislaciones ambientales que prevén la aplicación de los OBM en la industria, utilizando así fluidos base agua como la alternativa ambiental más aceptable. Por otro lado, aproximadamente un 75% de las formaciones perforadas son arcillas hidratables lo cual puede causar muchos problemas tales como inestabilidad de hoyo, alto torque y arrastre, además de un alto costo operativo. Por lo tanto, las alternativas más óptima pueden ser diferentes tipos de sistemas base agua inhibidos los cuales controlan los efectos adversos en las formaciones lutítcas/arcillosas. Estas alternativas base agua son llamadas Lodos Base Agua de Alto Desempeño (HPWBM, High Perfomance Water Base Mud). También, las propiedades de los OBM son la última meta de los investigadores para desarrollar en sus investigaciones el más apropiado HPWBM desde que los OBM son los fluidos ideales para perforar las formaciones problemáticas. Para resolver los problemas de perforación en las formaciones lutíticas/arcillosas, se han usado varios Fluidos de Perforación No-Acuosos (NADF, Not Aquous Drilling Fluids) en diferentes campos. En adición a la inhibición de las lutitas/arcillas, un adecuado lubricante y estabilizador de temperatura fueron necesarios en el uso de estos sistemas. Sin embargo, estas ventajas son percibidas como la última meta en desarrollos de HPWBM, los NADF tienen sus desventajas, como sus altos costos, limitaciones ambientales, problemas de disposición, y asuntos de salud y seguridad. Existen dos familias químicas importantes para combatir la hidratación de las lutitas/arcillas, son los controladores de arcillas y los estabilizadores de arcillas. Se clasifican en temporales (controladores de arcillas) y permanentes (estabilizadores de arcillas o inhibidores de lutitas). Las formaciones lutíticas tienen una alta tendencia a absorber agua del fluido. Esto pasaría por un rápido hinchamiento o un mecanismo de defloculación de lutitas el cual daría problemas como el embolamiento, ensanchamiento de hoyo, alto torque y arrastre, etc. Para disminuir tales problemas muchos productos químicos han sido usados en décadas pasadas. Estos productos químicos actúan con mecanismos diferentes. El método más usado se basó en la adición de altas concentraciones de sales como el cloruro de sodio (NaCl) y el cloruro de potasio (KCl) en los fluidos de perforación, los cuales actúan como estabilizadores temporales de arcillas. Estas sales retardan el hinchamiento de las arcillas mediante diferentes mecanismos como es el intercambio catiónico, el cual reduce la cantidad de agua que puede ser absorbida por los cationes hidratables de la superficie de la arcilla. Estos funcionaban como estabilizadores temporales de arcillas puesto que se iban consumiendo cuando entraban en contacto con la lutita/arcilla disminuyendo así la cantidad de sal en el fluido, lo que ocasionaría de nuevo la hidratación e hinchamiento, y la desestabilización de las arcillas. Por otro lado, los usos de estas sales en altas concentraciones causan problemas ambientales y resultan en altos costos de disposición. La primera generación de fluidos inhibidores de lutitas/arcillas, introducido a la industria, incluyó el cloruro de sodio/almidón-, silicato-, lima- y sulfato de calcio-lodo base yeso. Sin embargo, problemas ambientales y limitaciones en la formulación del lodo restringieron su amplia aplicación. La siguiente generación viene con el sistema polimérico-KCl el cual era una combinación de un polímero específico y una cantidad considerable de KCl. Sin embargo, este sistema requiere de altas concentraciones de electrolitos para que sea efectivo el inhibidor de lutitas lo cual ocasiona problemas ambientales y también incrementa el costo de la disposición.