Fluidos de perforacion. HIDRATACIÓN DE ARCILLAS

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El embolamiento parece manifestarse cuando el desplazamiento ineficiente de los recortes debajo de la broca comienza a disminuir la tasa de penetración.

En los ensamblajes de fondo ligeramente embolados, parece como si los recortes estuviesen siendo generados más rápido que lo que pueden moverse hacia arriba y hacia afuera de las canaletas de alivio de la broca (estas canaletas actúan como puntos de restricción en el sistema).

5.2 Químicas para Combatir la Hidratación de las Arcillas.

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 arcillas 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, el uso de estas sales en altas concentraciones causa 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.

El uso de los fluidos base silicato como otra solución para las formaciones lutíticas perforadas fue también restringida por el problema de la precipitación del sílice durante las operaciones de perforación lo cual conllevaba a altos torques y arrastres, problemas de salud asociados a valores altos de pH y restricciones en la formulación del fluido.

En otro intento, el intercambio catiónico que fue el mecanismo de inhibición dominante entre casi todos los fluidos inhibidores motivó a los investigadores a utilizar compuestos de aminas como otra alternativa para obtener mejores resultados.

Sin embargo las primeras generaciones de estos sistemas dieron pobres resultados, pero la evolución de los compuestos de aminas dieron altos niveles de inhibición.

El sistema amina/PHPA (PartiallyHydrolyzedPoly-acrylamide) fue uno de las alternativas más apropiadas que han sido diseñadas y usadas por las operadoras en el mundo.

Este sistema es una combinación de un compuesto de amina específico como inhibidor principal y la PHPA como inhibidor secundario. Como otros inhibidores convencionales, la molécula de la amina actúa a través del mecanismo de intercambio catiónico y une las capas de las arcillas y las envuelve juntas. Sin embargo, la PHPA inhibe a través de un mecanismo diferente.

La PHPA tiene un alto peso molecular por lo cual no puede penetrar dentro de los espacios entre las capas de las arcillas. Esta solo encapsula físicamente las partículas de las arcillas que ya han sido inhibidas por las moléculas de la amina y prevé una mayor penetración de las moléculas de agua del fluido.

Esta combinación del mecanismo de inhibición química y mecánica da un perfecto resultado el cual puede competir con los fluidos OBM