PHPA

1. UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO MONAGAS
ESCUELA DE INGENIERIA DE PETRÓLEO
LABORATORIO DE PERFORACIÓN
MATURÍN / MONAGAS / VENEZUELA.
Profesora: Realizado Por
José Mata BRICEÑO, Virginia C.I. 14.366.863
EL KHOURY, Jorge C.I. 13.998.620
Sección 01. MUZIOTTI, César C.I. 14.064.456
PORTILLO, Yurimar C.I. 13.813.574
Maturín, Junio de 2001.

2. SUMARIO
El lodo de perforación es un fluido con características físicas
y químicas apropiadas, que puede ser aire o gas, agua, aceite y
combinaciones de agua y aceite con diferente contenido de sólidos. No
debe ser tóxico, corrosivo ni inflamable, pero sí inerte a las
contaminaciones. En el caso que hoy nos involucra está el PHPA o
poliacrilamida parcialmente hidrolizado, copolímero poliacrilato. Es un
polímero de alto peso molecular, aniónico y sintético que está diseñado
para inhibir arcillas propensas a hidratarse, lo cual conduce a
inestabilidad del hoyo. Las excelentes condiciones del hoyo
experimentadas con el lodo PHPA se pueden determinar a partir de una
serie de pruebas que corroboran la calidad del mismo, así como en el
caso de los lodos agua-gel y lignosulfonato, el poliacrilato es sometido a
un estudio entre los que se destacan la determinación de densidad,
propiedades reológicas, condición de alcalinidad o basicidad.
Para describir el procedimiento a utilizar para la
determinación de las propiedades anteriormente citadas, es importante
señalar que son varios los métodos en vista de la diversidad de las
pruebas. En el caso particular de la densidad es sencilla su
determinación, se hace a partir de la balanza de lodo. Para conocer la
química del fluido el principio básico es agregar al lodo una cantidad de
indicador y luego su titulación de manera de conocer los valores de
MBT, Pm, Mf, Pf. Para determinar las propiedades reológicas (Viscosidad
Plástica, Punto Cedencia, Geles) se utiliza un viscosímetro FANN el cual
funciona cuando el fluido se encuentra entre el flotante y la camisa, y
este es sometido a corte mediante la rotación de la camisa. Así como se
miden estas propiedades se miden otras (Filtrado, Revoque, PH)
utilizando por supuesto los equipos indicados y de la manera correcta.
En conclusión este sistema es altamente útil, es más, está
comprobado a través de una serie de monitoreos realizados
directamente en los pozos; sin embargo, en nuestro caso sería difícil
detectar su efectivo comportamiento y su alta eficiencia en sus
funciones, debido a que al someter al fluido a una serie de pruebas
experimentales estamos susceptibles a ciertos errores tanto humanos
como de los equipos, de allí que en la práctica realizada no todos los
valores concuerden con la realidad del sistema. Es importante señalar
que el PHPA es utilizado ampliamente en la industria, por su capacidad
de estabilización del hoyo, bajo daño a la formación, bajos costos y
amplia aceptación ambiental.
2

3. INTRODUCCIÓN
La poliacrilamida (PHPA) es un copolímero, sustancia que se
forma cuando dos o más sustancias se polimerizan al mismo tiempo,
dando por resultado un producto que no es una mezcla de polímeros
individuales sino un complejo que tiene propiedades diferentes de cada
polímero por separado. El caso de la PHPA nos referimos a un polímero
de alto peso molecular que tiene como función principal la inhibición de
lutitas propensas a hidratarse.
El mecanismo primario de inhibición es la encapsulación
polimérica de la arcilla o lutita perforada por atracción y adhesión
aniónica/catiónica (opuestamente cargadas). La efectiva encapsulación
resultante evita la hidratación del hoyo y los cortes. Esta capa de
polímeros también protege a los cortes de ser convertidos en sólidos
más finos antes o durante el proceso de ser separados del sistema de
lodo.
Los polímeros aniónicos de alto peso molecular, actúan como
floculantes en bajas concentraciones al unir muchas partículas de arcilla.
Cuando las concentraciones se aumentan, los sólidos pueden ser
encapsulados totalmente, y la larga cadena de polímeros puede actuar
como desfloculantes al evitar que las arcillas interactúen directamente
entre si.
El sistema inhibidor de lodo PHPA, mostró resultados
sobresalientes en hoyos de perforación calibrados o casi calibrados a
tasa de penetración óptimas en África Occidental. Esto se logró a un
costo significativamente reducido en Puerto Gentil, Gabon, estrechando
3

4. así la brecha entre las capacidades inhibidoras de lodos a base de agua
y a base de aceite.
Gabon es conocido por sus problemáticas lutitas y sus
arcillas hidratables. Recientemente un operador facilitó un formato ideal
para comparar actuaciones de los fluidos de perforación al perforar tres
pozos en desarrollo en una plataforma costa afuera que producían
petróleo y gas de seis pozos perforados de principio a mediados de
1980. debido a los resultados superiores que superaron las expectativas
(inclusive superando al pozo que utilizó el fluido a base de aceite), los
sólidos bajos, el sistema PHPA no disperso fue utilizado exitosamente en
los tres pozos adicionales. Los tres pozos PHPA no experimentaron
problemas de hoyo y estuvieron entre los mejores pozos productores en
la plataforma.
Al utilizar los sistemas PHPA, la estrechez de hoyo por lo
general no constituía un problema. Incluso los pozos PHPA alcanzaron el
mismo objetivo (desde el inicio hasta comenzar los registros) en menos
de la mitad de tiempo (15.3 promedio diario). Los ahorros relativos en el
costo de una perforación libre de problemas fue tanto sustancial como
claramente evidente.
Para corroborar todo lo anteriormente citado el objetivo de la
práctica es “Estudiar el comportamiento de las propiedades de un fluido
poliacrilamida parcialmente hidrolizada bajo ambientes de calcio”.
4

5. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
¿ CÓMO SE DESCRIBE EL PHPA ?
Es un polímero de alto peso molecular, aniónico y
sintético, que está diseñado para inhibir arcillas propensas a hidratarse,
lo cual conduce a inestabilidad del hoyo. Los polímeros aniónicos de alto
peso molecular actúan como floculantes en altas concentraciones al unir
muchas partículas de arcilla. cuando las concentraciones se aumentan,
los sólidos pueden ser encapsulados totalmente, y la larga cadena de
polímeros puede actuar como desfloculante, al evitar que la arcilla
interactúe directamente entre sí.
INCIDENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA REOLOGÍA DEL LODO
Los efectos de la temperatura sobre la reología del
polímero son grandes, por lo que la revisión de esta con un envase de
calentamiento a la misma temperatura, cada vez dará mayor
consistencia a las lecturas y proveerá una indicación más confiable de la
actuación en el hoyo de fondo.
INCIDENCIA DE LA CONCENTRACION DE CALCIO SOBRE EL SISTEMA
De tener una alta concentración de ion calcio no se
lograría la actividad efectiva de los polímeros, por lo que este debe ser
constantemente monitoreado para mantenerlo por bajo los 200 mg/l.
INCIDENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DE ARCILLA SOBRE EL SISTEMA
Es necesario mantener los rangos del MBT entre 15 y 17
lb/bl, pues de setar ´por encima de 20 lb/bl, el fluido no disperso puede
5

6. desarrollar problemas de viscosidad, requiriendo de una dilación fuerte y
tratamiento con PHPA
CONTROLES A SEGUIR PARA LA UTILIZACIÓN DE LA POLIACRILAMIDA
PARCIALMENTE HIDROLIZADA
Control de Calcio Libre: el polímero PHPA es sensitivo al calcio y actúa
mejor cuando el nivel del mismo está por debajo de los 200 mg/l. el
bicarbonato de sodio (con su pH más bajo) debe utilizarse en vez de
soda ash si los tratamientos para remover calcio constituyen un
problema de alcalinidad. Una contaminación fuerte con cemento y el
correspondiente pH más elevado pueden tratarse con SAPP ( pirofosfato
ácido de sodio). Los carbonatos también deben controlarse, ya que
compiten con el PHPA por los sitios positivamente cargados y activos en
las partículas de arcilla. En el fluido PHPA bajo en sólidos los carbonatos
no tienen usualmente los mismos efectos adversos que podrían tener en
un lodo disperso alto en sólidos. Por esta razón el sistema tiende a
permanecer reologicamente estable con lecturas de carbonatos
elevadas.
Control de Fermentación: Como un precaución puede utilizarse un buen
bactericida para asegurar que la fermentación no interfiera con la
actuación dl fluido. La mayopría de los componentes del polímero son
resistentes a las bacterias pero la fermentación es siempre una
posibilidad cuando se trata de lodos con un bajo pH, y muy posible al
utilizar almidón o agua contaminada para mezclarlos.
Control de Corrosión: debido al pH más bajo y al atrapamiento de
oxígeno inherente, el sistema PHPA puede ser corrosivo. Un eliminador
de Oxígeno añadido por bombeo, cerca de la succión es un ejemplo de
un sistema apropiado.
6

7. Control de Densidad: Barita o cualquier otro agente de peso puede
utilizarse para aumentar el peso del lodo. Con los fluidos de perforación
no dispersos y bajos en sólidos la experiencia ha demostrado que el
método de dilación para aumentar peso es más uniforme y minimiza los
efectos adversos sobre las propiedades del lodo causados por la adición
de material de peso seco al sistema activo.
Control de sólidos: los agitadores de lutitas de alta calidad equipadas
con mallas finas y un buen limpiador de lodo se deben correr todo el
tiempo. El uso de una centrifuga, montado para desechar los sólidos
mientras se mantienen efluentes el agua y el polímero es altamente
beneficioso con peso de lodos hasta 12.5 lpg.
Para pesos de lodos por encima se recomienda una centrifuga de dos
etapas. Este montaje ha sido utilizado con éxito con pesos del lodo
hasta 14.5 lpg.
MEDIDAS PARA EVITAR LA CONTAMINACIÓN CON CEMENTO
• Se debe perforar hacia fuera del Casing interior, con agua de mar
o lodo viejo, para que sea desechado antes de desplazar el fluido PHPA
• Controlar los altos valores de alcalinidad por la contaminación,
debido a que produce efectos dañinos sobre los componentes del
polímero.
• Al obtener altas alcalinidades se deben reducir por dilución, lo cual
resulta costoso y además origina demora en el proceso de perforación
mientras se está en el proceso e tratamiento
• Si se debe perforar el cemento con el sistema PHPA, un produto
reductor de pH tal como el SAPP puede añadirse para bajar el valor de la
alcalinidad.
METODO DE TRATAMIENTO
7

8. El método de dilución juega un papel importante en la
actuación exitosa y el mantenimiento del sistema del lodo PHPA.
Diversas propiedades del lodo pueden tratarse al mismo tiempo sin
necesidad de que una persona permanezca añadiendo materiales
durante largos periodos en el embudo de mezclado.
FORMACIONES PERFORADAS CON ESTE SISTEMA
Este sistema es utilizado en formaciones con problemas
de lutitas y arcillas hidratables. El mecanismo primario es la
encapsulación polimérica de la arcilla o lutita perforada por atracción y
adhesión aniónica/catiónica (opuestamente cargadas). La efectiva
encapsulación resultante evita la hidratación del hoyo y los cortes. Esta
capa de polímero también protege a los cortes, de ser convertidos en
sólidos más finos, antes o durante el proceso de ser separados del
sistema de lodo.
VENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE LODO PHPA
• Mejoramiento de la hidráulica y de las tasas de perforación,
debido a una concentración más baja de sólidos y viscosidades
plásticas más bajas. Hay mayor energía disponible en la mecha
• Mejor control de presiones de suabeo surgencia y
circulación. Esto ayuda a evitar pérdida de circulación, pegamiento
de tubería y arremetidas inducidas por el suabeo
• Cementación y operaciones de evaluación de la formación
más confiables debido a una erosión menor del hoyo.
• Mejoramiento de la estabilidad del hoyo. Esto se debe a la
encapsulación del polímero, lo cual evita la hidratación de arcillas y
valores más bajos de pH, lo cual reduce la dispersión de la formación
• Reducción significativa de daño a la formación
• Mantenimiento más fácil de la viscosidad y la densidad
8

9. • Reducción de la acumulación de cortes perforados en la
mecha, los estabilizadores y la tubería de perforación
• Flexibilidad y adaptabilidad al medio ambiente cambiante,
debido a su compatibilidad con la mayoría de los demás productos de
lodo, estos sistemas de polímeros pueden ser cambiados o
convertidos a otros sistemas de lodo si se desea.
• Mejor control direccional debido al hoyo calibrado
Aceptación ambiental excelente.
APARATOS, SUSTANCIAS Y MATERIALES1
APARATOS:
 Aguja Vicat
 Balanza Analítica
 Balanza de Lodo
 Copa Térmica
 Equipo de Titulación: Compuesto por:
• Bureta
• Soporte universal
 Filtro Prensa API
 Jarra Plástica
 Hot Plate
 Retorta de Lodo
 Mixer
1
Los aparatos, materiales, y sustancias, son los mismos del informe N°1, la definición
de cada uno de ellos se encuentra en el mismo.
9

10.  Viscosímetro Fann.
SUSTANCIAS
 Bentonita
 Carbonato de Calcio
 Cloruro de Sodio
 Pac-L
 EZ-MUD: Es un aditivo de la Bariod usado como un reactivo
estabilizador de arcillas. Es estable a las formaciones sensible al
agua. Proporciona lubricidad en situaciones pequeñas. Reduce
riesgos.
 Thermathin: Se usó como un desfloculante. Es usado en lodos a base
de agua para el control de las propiedades reológicas y para dar
estabilidad al altas temperaturas
 Soda Caustica
SUSTANCIAS PARA ANÁLISIS QUÍMICOS
 Ácido sulfúrico estandarizado (H2SO4)
 Solución de Nitrato de Plata (AgNO3)
 Fenolftaleina
 Solución indicadora de naranja de metilo (metilonaranja)
 Solución de cromato de potasio (K2CrO4)
 Agua destilada
MATERIALES
 Beakers
 Bureta
 Cilindros Graduados
10

11.  Cronómetro Digital
 Jarra Plástica
 Matraz Aforado
 Papel de Filtro
 Pipeta.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
• Preparar 2 bls. de lodo Poliacrilamida Parcialmente
Hidrolizada PHPA.
1. Se midieron 687 ml. de agua con un cilindro graduado.
2. Se pesaron los aditivos sólidos en la balanza analítica: NaOH
= 1 gr. Y PAC-L = 1 gr.
3. Se midieron los volúmenes de los aditivos líquidos en una
probeta: EZ-MUD = 3.8 ml. y Thermathin = 3.22 ml.
4. Se preparó el lodo en una jarra de 200 ml. agregado toda el
agua y luego los aditivos y la bentonita en el siguiente
orden:
11

12. − Soda Caústica (NaOH) = 1 gr.
− Bentonita = 10 gr.
− EZ-MUD = 3.8 ml.
− PAC-L = 1 gr.
− Thermathin = 3.22 ml.
5. Una vez agregados los aditivos se mezcló por 20 min. con un
Mixer.
DATOS, RESULTADOS Y ANÁLISIS
Tabla N° 1
Formulación de 2 bl de poliacrilamida parcialmente hidrolizada
DATOS
MATERIAL CANTIDAD
Agua 687 cc
Bentonita 10 gr
Soda caústica 1 gr
Ez - Mud 3.8 cc
Pac-L 1 gr
thermathin 3.22 cc
Contaminación con Sal
100 ml de Salmuera
126 gr NaCl
350 ccH2O
Contaminación con 160 gr
12

13. Cemento
Tabla N°2
Variación de las propiedades reológicas de una PHPA, cuando es
contaminado con sal y cemento.
Condición del lodo
Lectura del Dial Propiedades Reológicas
600 RPM 300 RPM
Viscosidad
plástica VP
(cps)
Punto
Cedente PC
(lbs/100 pies2
)
Geles
(lb/100 pie2
)
Lodo Base
PHPA
22 14 8 6 2/2
Contaminado con
sal (315500 ppm
Nacl
191210 ppm CL)
6 5 3 3 2/2
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
15 10 5 5 2/3
Gráfica N° 1: Variación de la Viscosidad Plástica de una
PHPA, cuando es contaminado con sal y cemento.
0
2
4
6
8
10
Vp (cps)
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
13

14. Viscosidad Plástica:
Los Resultados reflejados en la tabla N° 2 muestran un
descenso de la Viscosidad Plástica de un lodo Poliacrilamida
Parcialmente Hidrolizada (PHPA) al ser contaminado con cemento el cual
se hace más severo al incorporar salmuera.
El polímero permite encapsular las partículas de arcillas,
evitando que esta se hidrate, así se previene inestabilidad en el lodo y
en la perforación. El comportamiento observado al añadir cemento,
puede ser atribuido al hecho de que el lodo PHPA en ambientes de
calcio, altamente alcalinos, por hidrolización se degrada aumentando la
fase continua y disminuyendo la viscosidad.
Por otro lado la disminución de este parámetro al añadir
salmuera, se debe principalmente a la dilución ocurrida al aumentar la
fase continua del lodo (agua), además de la deshidratación que ocurre
en este tipo de fluidos de perforación por la presencia de sal, lo cual
origina un desplazamiento de las moléculas de agua encapsuladas en la
partícula hidratada de arcilla, por los iones Na+
obtenidos por ionización
del NaCl.
Gráfica N° 2: Variación del Punto Cedente de una
PHPA, cuando es contaminado con sal y cemento.
0
2
4
6
8
PC (lb/100pies2)
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
Punto Cedente:
14

15. La tabla N° 2, indica un descenso del Punto Cedente en un
Lodo Poliacrilamida Parcialmente Hidrolizada, al ser contaminado con
cemento, propiedad que disminuye aún más al agregar salmuera.
El Punto Cedente, es una característica Reológica del lodo
que refleja la fuerza de atracción entre las partículas de cargas opuestas
dispersas en el mismo. Al agregar cemento al sistema, este ocasiona
una degradación del polímero que encapsula las partículas de arcilla
comercial, aumentando la fase fluida del lodo y por ende la separación
entre las partículas de cargas opuestas, disminuyendo la atracción entre
ellas, lo cual se traduce en un descenso de la Cedencia.
Así mismo al añadir salmuera se aumenta la fase continua
del lodo, por lo tanto este se diluye, aumentando la separación entre las
partículas de cargas opuestas, que incide en una disminución de la
actividad eléctrica y en consecuencia del Punto Cedente
Gráfica N° 3: Variación del la Resistencia al Gel de una
PHPA, cuando es contaminado con sal y cemento.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Geles (lb/100 pies2)
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
GELES
La resistencia de gel es una medición de la fuerza mínima o
tensión de corte necesaria para producir un deslizamiento en un fluido,
después que este ha estado en reposo por un período determinado de
tiempo, depende directamente del contenido de sólidos presentes en el
fluido.
15

16. Los geles para la muestra de lodo base son los correctos
(2/2), existe poco contenido de sólidos de allí que el fluido no presente
altas condiciones de tixotropía. En el caso del lodo contaminado con
cemento los valores son muy bajos (2/2) además que no deberían de
coincidir con el fluido base en vista de que las condiciones del mismo
han sido variadas (contaminación), se puede decir que el fluido presenta
un buen manejo de sólidos y que no permiten su acumulación esto por
la presencia en el sistema de una cadena de polímeros.
En el caso particular de la resistencia de gel del lodo
contaminado con sal existe un evidente error porque este fluido debió
presentar geles menores en comparación con el contaminado con
cemento debido a la adición de fase fluida. Sin embargo, en sentido
general podemos decir que el fluido estudiado PHPA es altamente
efectivo, no permite la acumulación de sólidos, de manera que está en
condición de mantener los sólidos en suspensión durante los “viajes”.
Tabla N°3
Variación de la densidad, PH, concentración de bentonita, revoque y
filtrado de una PHPA, cuando es contaminado con sal y cemento.
Condición del Lodo
Densidad
(lpg)
PH
MBT
(Lb/Bl)
Revoque
(pulg/32)
Filtrado
(cc/30min
)
Lodo Filtrado
Lodo Base
PHPA
8.33 12.2 12.36 10 0.0472/32 11
Contaminado con
sal (315500 ppm
Nacl
191210 ppm CL)
8.7 12.48 12.37 7.5 0.1969/32 11.2
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
9.6 12.48 13.03 5 0.0394/32 9.2
16

17. Gráfica N° 4: Variación de la Densidad de una PHPA,
cuando es contaminado con sal y cemento.
7,5
8
8,5
9
9,5
10
Densidad (lb/bl)
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
DENSIDAD:
De la Tabla N° 3 podemos observar que la densidad del lodo
base PHPA es de 8.33; igual que la densidad del agua, esto se debe a la
presencia de sustancias polímeras que evitan la compactación de sólidos
presentes en la solución.
Al contaminar el lodo con salmuera aumentó la densidad
debido a que se agregó una determinada cantidad de sal y volumen de
agua.
Al agregar cemento al lodo sin diluir, la fase continua
permanece constante, originando un aumento de las partículas sólidas;
por lo tanto aumenta la densidad.
Estos cambios de densidad al contaminar el lodo con
salmuera o cemento no son significativos, debido a que una de las
funciones del sistema PHPA es contribuir al mantenimiento de la
densidad.
17

18. Gráfica N° 5: Variación del PH del lodo y del filtrado de
una PHPA, cuando es contaminado con sal y cemento.
11,6
11,8
12
12,2
12,4
12,6
12,8
13
13,2
PH del Lodo PH del filtrado
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
PH DEL LODO Y FILTRADO:
La tabla N° 3 muestra un aumento considerable del pH del
lodo al contaminar el mismo con salmuera, hecho que se hace más
significativo al añadir cemento. El comportamiento descrito presentó
características similares para los filtrados respectivos y su explicación
teórica está sustentada de la misma forma que para los lodos.
En primer orden se pudo observar que tanto el lodo como
el filtrado estudiado es de naturaleza alcalina, la cual no cambió debido
a la concentración de contaminantes añadidos, en especial NaCl; esta es
una condición importante en este tipo de fluidos, ya que previene la
degradación del mismo por fermentación, sin embargo en altos rangos
produce efectos dañinos sobre los componentes del Polímero.
El incremento del PH al adicionar cemento al lodo PHPA,
está basado en el hecho de que esta sustancia al entrar en contacto con
la fase continua (agua) se ioniza en Ca++
y OH-
, este aumento en la
concentración de iones oxhidrilo, es el causante de que el lodo se haga
más alcalino.
Por otra parte la presencia de NaCl en el sistema permiten
aumentar los iones Na++
los cuales desplazan a los iones hidrógeno
presentes en la estructura de la arcilla comercial, provocando una
18

19. reducción del PH, hecho que no guarda relación con los resultados
obtenidos, sin embargo, esta diferencia puede ser atribuida a posibles
errores de calibración del peachímetro electrónico, debido a
contaminación de las soluciones buffer de PH conocido.
Gráfica N° 6: Variación del MBT de una PHPA, cuando es
contaminado con sal y cemento.
0
2
4
6
8
10
12
MBT (lb/bl)
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
MBT:
Los resultados obtenidos de la Prueba del Azul de
Metileno, reflejados en la tabla N° 3, muestran para un lodo base 10
lb/bl de Bentonita, sin embargo para los contaminados con sal y
cemento 7.5 lb/bl y 5 lb/bl respectivamente.
El fluido de perforación, Poliacrilamida Parcialmente
Hidrolizada, es un sistema de bajo contenido de sólidos de allí que la
concentración de Bentonita sea baja (menor o igual a 10 lb/bl)
Según el procedimiento inicial de formulación del fluido en
estudio, se fijó la adición de 10 lbs de Bentonita correspondientes a una
concentración de 5 lb/bl. Partiendo de este criterio, se observa un
evidente error en la determinación del contenido de Bentonita por barril
de lodo base, pues, su valor excede considerablemente el acordado para
la preparación del mismo.
Teóricamente la prueba se ve influenciada por la
presencia de sal y cemento, ya que estas substancias, no se ven
contrarrestadas por la acción del Peróxido de Hidrógeno añadido, debido
19

20. a que este no inhibe la acción de sólidos indeseados a diferencia de los
Lignitos, por lo tanto, se requiere de menor cantidad de Azul de Metileno
para alcanzar el punto final.
Basándose en lo anterior es notorio un error en la
determinación de la concentración de Bentonita para el lodo
contaminado con cemento, en vista que el valor obtenido es el mismo
estimado para la preparación del lodo base, esto puede ser explicado
atribuyendo el hecho a errores humanos, en la identificación del anillo
azul verdoso que denota el punto final de la prueba.
Gráfica N° 7: Variación del Revoque de una PHPA,
cuando es contaminado con sal y cemento.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
Revoque (pulg/32)
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
20

21. Gráfica N° 8: Variación del Filtrado de una PHPA, cuando
es contaminado con sal y cemento.
0
2
4
6
8
10
12
Filtrado (cc/30 min)
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
REVOQUE-FILTRADO
Es el recubrimiento impermeable que se forma en la pared
del hoyo, por el proceso de filtración. El revoque sirve de protección de
las paredes del hoyo y debe ser consistente, flexible y de poco espesor.
En el caso de nuestras muestras los valores de revoque fueron los
esperados, debido a que tanto el lodo base como el lodo contaminado
con salmuera presentaron revoques flexibles y delgados en vista de la
poca concentración de sólidos presentes en el fluido.
Para el lodo contaminado con cemento era de esperar un
valor elevado de revoque por el alto contenido de sólidos. Es importante
señalar que el revoque está asociado directamente con la filtración es
más dependen de manera proporcional, de allí que los resultados del
filtrado correspondan con los obtenidos del revoque.
Para el revoque más grueso era de esperar el filtrado menor,
hecho que se verifica en la Tabla N° 3 y de manera similar para las otras
muestras. El lodo contaminado con salmuera fue el que presento menor
revoque de allí que se obtuvo más filtrado, algo similar ocurre en el lodo
base.
21

22. El sistema PHPA es debido a su contenido de polímeros un
buen agente controlador de filtrado, esto para evitar daño a las
formaciones que ocasionan efectos durante la construcción del pozo.
Tabla N° 4
Análisis de los sólidos
Condición del Lodo
ANÁLISIS DE SÓLIDOS
% de Agua % de Sólidos
Lodo Base
PHPA
86 14
Contaminado con
sal (315500 ppm
Nacl
191210 ppm CL)
98 2
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
86 14
Gráfica N° 9: Variación del %Agua y %Sólidos de una
PHPA, cuando es contaminado con sal y cemento.
0
20
40
60
80
100
120
% Agua % Sólidos
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
CONTENIDO DE SÓLIDOS
El % de sólidos es un parámetro muy importante dentro del
fluido de perforación no sólo por su efecto en las propiedades reológicas,
sino por su desempeño a través del espacio anular (crear un revoque),
en vista de esto es importante su monitoreo además de conocer
claramente cual es la cantidad, composición y estructura de su
22

23. contenido de sólidos esto respondiendo al fundamento de sólidos
deseables (bentonita, barita) e indeseables (cemento, carbonatos) para
a partir de allí determinar la eficiencia del lodo.
Al observar los resultados arrojados por la muestra del lodo
base y compararlo con las otras muestras, es claro percibir un error
debido a que el contenido de sólidos es muy alto (14%) lo que rechaza el
fundamento teórico del sistema PHPA, equivocación que se puede
atribuir a defectos en el equipo de medición (retorta de lodo). Por otro
lado en el caso del lodo contaminado con salmuera era de esperar un %
de agua mucho más elevado en consecuencia de la adición de fase
fluida y que el contenido de sólidos agregados es despreciable, hecho
visible en los resultados 2% de sólidos y 98% de agua.
Los valores obtenidos por el lodo contaminado con cemento
son aceptables, porque el contenido de sólidos es superior (14%) debido
a la adición considerable de cemento, que además estaba sin diluir, lo
que genera un incremento en la fase discontinua y asu vez un descenso
en la fase continua (86% de agua).
En las diferentes muestras los valores debieron diferir e ir en
orden creciente a partir del lodo contaminado con salmuera (incremento
fase continua), luego el lodo base, y por último el lodo contaminado con
cemento (adición de fase discontinua).
Tabla N° 5
Química del Lodo
Condición del Lodo QUÍMICA DEL LODO
PM
cc de H2SO4
PF
cc de H2SO4
MF
cc de H2SO4
PPM Ca++
PPM Cl-
23

24. N/50 N/50 N/50
Lodo Base
PHPA
0.2 0.15 0.50 120 300
Contaminado con
sal (315500 ppm
Nacl
191210 ppm CL)
0.2 0.15 0.40 80 300
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
17.7 0.2 0.35 660 28000
Gráfica N° 10: Variación del PM de una PHPA, cuando es
contaminado con sal y cemento.
0
5
10
15
20
PM
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
PM:
Las unidades de acrilamida en el PHPA no son sensibles a la
contaminación por calcio, sin embargo las unidades de acrilato podrían
reaccionar con el calcio, dicha reacción podría reducir la solubilidad del
polímero y limitar se efectividad.
En esta prueba podemos observar como los niveles de PM se
ven afectados con la contaminación de cemento debido a que este
contiene compuestos de calcio que al reaccionar con el agua forma
hidróxido de calcio (cal). La cal lleva en su composición molecular el ión
OH- (Ca(OH)2) el cual es el causante del incremento del PM.
En cuanto al lodo contaminado con sal, los niveles de PM
permanecieron constantes, hecho que no es el lógico porque la sal
contiene iones positivo (H+
) que reducen el PM, sin embargo el resultado
mostrado por la prueba es aceptable debido a que el nivel de calcio en
el lodo base es bajo y no hay mucho que disminuir.
24

25. Gráfica N° 11: Variación del PFde una PHPA, cuando es
contaminado con sal y cemento.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
PF
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
PF:
En el caso del PF el comportamiento fue el esperado debido
a que al agregar calcio aumento su valor y al adicionar sal permaneció
constante (todos con respecto al lodo base); la explicación de esta
coincidencia en los valores puede deberse al hecho que los ph de las
muestras son muy cercanos, de allí que el ácido sulfúrico gastado
presenta tan poca diferencia (0.15-0.2).
Es importante señalar para la compresión de los resultados
de la Tabla N°5, que el PF se refiere a la alcalinidad del filtrado titulando
la muestra con H2SO4 hasta alcanzar un Ph ≅ 8,3. debido a lo
anteriormente citado se puede decir que los valores son los correctos,
debido a que en presencia de cemento el ph es más elevado y de allí
que su Pf también lo sea, caso contrario debe ocurrir con la muestra
base y la contaminada con sal sin embargo, es necesario hacer la
salvedad que los ph de estas muestras son muy cercanos y quizás
debieron diferir en mayor grado para así palpar su diferencia al llevarlos
a el ph estándar con la solución tituladora.
25

26. Gráfica N° 12: Variación del MFde una PHPA, cuando
es contaminado con sal y cemento.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
MF
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
MF:
Para explicar el comportamiento del MF para las diferentes
muestras es necesario conocer que la misma con titulación será llevada
a un Ph de 4.3, de allí que este si presente un comportamiento ilógico,
debido a que el filtrado de lodo base resultó ser el más alcalino (MF =
0.50) seguido por el filtrado del lodo contaminado por salmuera (MF =
0.40) y por último el lodo contaminado con cemento (MF = 0.35).
Debiendo ser en correspondencia con los fundamentos
teóricos el filtrado más alcalino el del lodo contaminado con cemento,
por su contenido de OH-
, seguido del filtrado del lodo base y luego por el
filtrado del lodo contaminado con salmuera, en vista del efecto que
causa la sal (disminución del PH) sobre el fluido de perforación.
Estos errores se le pueden atribuir a falta de exactitud en la
medición del volumen gastado de la solución titulante.
26

27. Gráfica N° 13: Variación del los PPM Ca++ de una
PHPA, cuando es contaminado con sal y cemento.
0
100
200
300
400
500
600
700
PPM Ca++
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
PPM CALCIO:
Es importante señalar que el sistema PHPA es sensitivo al
calcio y actúa mejor cuando el nivel del mismo se mantiene por debajo
de 200 mg./lts.
En la Tabla N° 5 se observa un valor bajo de ppm de calcio
para el lodo base y más bajo para el lodo contaminado con salmuera.
Esto se debe a que no poseen ningún agente con cationes Ca++
que
permita aumentar considerablemente su concentración.
En el lodo contaminado con cemento se determinó una
cantidad de calcio 660 ppm, valor esperado debido a la presencia de cal
en el cemento, la cual se ioniza y suministra Ca++
, por lo tanto los ppm
serán mayores.
27

28. Gráfica N° 14: Variación del los PPM Cl- de una PHPA,
cuando es contaminado con sal y cemento.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
PPM Cl-
Lodo Base PHPA
Contaminado con sal
(315500 ppm Nacl
191210 ppm CL)
Contaminado con
cemento 80 lb/bl
PPM CLORUROS:
Según los resultados obtenidos de la prueba de cloruros, se
puede señalar que el lodo base y el contaminado con cemento
presentan valores bajos de ppm de cloruros. Dichos resultados son
idóneos ya que la fase continua del lodo posee una concentración de
cloruro inicial, además de no poseer un agente externo que permita
aumentar esta concentración. Sin embargo, al contaminar el lodo con
salmuera aumenta considerablemente la concentración de cloruro,
debido a que se añadió una salmuera de 315500 ppm de NaCl que al
ponerse en contacto con la fase continua se ioniza en Na+
y Cl-
, además
se le agregó 191210 ppm de Cl-
, por lo tanto los ppm de cloruro será
mayor.
28

29. CONCLUSIONES
1. Las Propiedades Reológicas de un lodo Poliacrilamida Parcialmente
Hidrolizada, disminuyen al contaminarlo con Cemento y aún más al
añadir Salmuera.
2. El pH del lodo y del filtrado aumenta al contaminar con cemento y
disminuye al contaminar con salmuera
3. El MBT de un lodo Poliacrilamida Parcialmente Hidrolizada disminuye
al contaminar con cemento y salmuera
4. El PM de un sistema PHPA aumenta al contaminar con cemento y
disminuye al adicionar salmuera
5. El porcentaje de sólidos es mayor al añadir cemento y menor al diluir
con salmuera
6. El porcentaje de agua es menor al incorporar cemento y mayor al
contaminar con salmuera
29

30. 7. El revoque se hace mas grueso al contaminar con cemento y más fino
al diluir el lodo con salmuera
RECOMENDACIONES
• A nivel de pozo, evitar la utilización del sistema PHPA, cuando se
desee perforar cemento fraguado, ya que el mismo tiende aumentar
la alcalinidad del fluido, comportándose inestable. De lo contrario
utilizar sustancias que permitan disminuir la alcalinidad del lodo.
• Realizar un estudio en el sistema PHPA, variando la concentración de
Bentonita hasta alcanzar valores por encima de las 20 lb/bl, esto
permitirá concluir sobre los efectos que causa el aumento del
contenido de arcilla sobre el lodo.
• Emplear el sistema PHPA, en pozos, donde el Drift (luz) es tan
pequeño, que ocasiona elevadas presiones de surgencia y suabeo,
en los viajes realizados, ya que el mismo ofrece mejor control de
pozo.
• Tratar el fluido de Poliacrilamida parcialmente hidrolizada con
Bactericidas antes de cualquier perforación de cemento, ya que este
sistema es propenso a la fermentación (degradación bacteriana),
cuando presenta pH bajos.
30

31. • Se debe tener sumo cuidado en calcular la concentración a agregar
del polímero catiónico, de lo contrario el exceso puede ocasionar la
formación de grandes flóculos que pudieran depositarse en el
revoque, haciéndole extremadamente poroso y en consecuencia
originada un incremento de filtrado.
• Para minimizar el aumento de viscosidad que ocurre al inicio de la
preparación de éstos lodos, se aconseja premezclar la poliacrilamida
con gasoil antes de agregarla al sistema.
BIBLIOGRAFÍA
1. BAROID, Manual de fluidos de perforación Copyright. Houston
1997. Lodos base agua.
2. INCO Services. Tecnología Aplicada de Fluidos. Págs.: 1-4 (Capítulo
3 ); 1-5, 8, 9 (capítulo 5; Capítulo 6; Capítulo 7.
3. Kelco Oil Field Group. Manual Técnico Copyright. Houston, Texas,
1996.
31