Gestión de Lodos de Perforación de Pozos en el sector de Hidrocarburos.

1. GESTIÓN DE LODOS DE PERFORACIÓN DE POZOS
EN EL SECTOR DE HIDROCARBUROS
Docente: CARLOS ARTURO ÁLVAREZ MONSALVE
Tutora: DIANA MARCELA GRANADOS
Alberto García Jerez, Silvia Arredondo, Martha Cecilia Aldana Ortiz y
Luis Alfredo Lozada Pérez.
alberto.garcia@unad.edu.co, arredondo.sa@gmail.com, mcaldanao@libertadores.edu.co y
luis.lozada@corhuila.edu.co
Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente,
Universidad de Manizales

2. INTRODUCCION
El presente trabajo reúne los aspectos más
relevantes de la gestión de lodos de perforación
de pozos en el sector Hidrocarburos, el cual
hace referencia de manera específica a los
fluidos de perforación como un contaminante
potencial al subsuelo y los mantos freáticos
cuando se realiza exploración y perforación.

3. LODOS DE PERFORACIÓN
(FLUIDOS DE PERFORACIÓN)
La perforación del subsuelo se utiliza algún fluido que facilite el avance de la
barrenación y que contribuyera al retiro de los recortes generados durante la
rotación de la broca.
Los fluidos son mezclas
especialmente formuladas a partir
de arcillas naturales, polímeros
orgánicos y agentes densificantes y
otros ingredientes suspendidos en
agua, un material petrolífero, o una
mezcla sintética de líquidos
orgánicos.
Los recortes son partículas de roca sedimentaria triturada producidos por la acción de
la barrena al penetrar la tierra.

4. TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACIÓN

5. TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACIÓN
LODOS NEUMÁTICOS O BASE GAS O AIRE
La perforación con aire, niebla o espuma para áreas en que las formaciones
duras contienen una cantidad relativamente pequeña de fluidos.
LODOS A BASE DE ACEITE
El uso primordial es perforar las arcillas hidratables. Se caracterizan por que
su fase líquida continua es aceite o una emulsión de agua en aceite (emulsión
inversa).
LODOS A BASE DE AGUA
Los más frecuentemente, consisten en arcillas y coloides orgánicos que son
añadidos para proveer las propiedades de filtración y viscosidad,
densificantes y sólidos incorporados de la formación.

6. AGENTES Y PRODUCTOS UTILIZADOS EN UN
FLUIDO DE PERFORACIÓN
AGENTES DENSIFICANTES
Controlan las presiones de la formación, sostener las paredes del pozo y para
facilitar la salida de la tubería.
Barita, Hematina, Galena y Carbonato de calcio.
AGENTES VISCOSIFICANTES
Incrementan la viscosidad del fluido, importantes por prevenir la erosión del
hueco, dar características óptimas de suspensión y acarreo, reducen las
pérdidas por fricción y facilitan las tasas de cortes deseadas.
Bentonita, Atapulguita, CMC, carboximeticelulosa y Pac, celulosa polianionica.
DISPERSANTES reducen la reología del lodo, modificando la relación de
viscosidad y porcentaje de sólidos.
Taninos, Lignitos, Lignosulfonatos , Polifosfatos y Polímeros modificados

7. TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACIÓN
ADITIVOS PARA EL CONTROL DE PÉRDIDA DE FILTRADO
Forma un revoque homogéneo e impermeabilizante.
Bentonita, Almidón pregelatinizado, CMC (carboximeticelulosa), Goma Guar,
Lignito, Pac (polianionica) y Poliacrilato
MATERIALES PARA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
para corregir o prevenir la pérdida de lodo hacia las formaciones perforadas.
Dichos materiales son generalmente sólidos inertes con tamaños de
partículas grandes que sirven de relleno (sello) de fracturas en las
formaciones.
Cascarilla de arroz, Mica, Mezclas de cáscaras de coco y nueces, Aserrín
Semilla de algodón y Cemento

8. TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACIÓN
INHIBIDORES DE ARCILLAS/ LUTITAS
Las arcillas son materiales plásticos, de grano fino, que ocurren naturalmente
en el suelo y de naturaleza coloidal. El agua fresca tiende a afectar a las
arcillas hidratables y las salmueras de alta salinidad tienden a encogerlas. Para
evitar la hidratación se utilizan fuentes de calcio y potasio soluble así como
sales inorgánicas y compuestos orgánicos, tales como: Cloruro de potasio,
Nitrato de potasio, Cloruro de calico, Cal hidratada, Asfalto y Glicol
ADITIVOS PARA ALCALINIDAD
Se utilizan diferentes sales para incrementar ó reducir el pH del fluido:
Soda Caústica, Potasa caústica , Cal hidratada, Yeso, Soda ash ó
carbonato liviano de sodio, Bicarbonato de sodio. Pirofosfato ácido de sodio
(sapp)
Otros aditivos
Lubricantes, Detergentes, Emulsionantes, Antiespumígenos, Floculantesy
Bactericidas

9. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIA
Su función principal es la de remover los recortes de roca del agujero durante el
proceso de perforación. Circuito: de los tanques el lodo es absorbido por las bombas,
pasa por el interior de las tuberías y regresa por el espacio anular nuevamente a los
tanques.
 Ripios - Lodos de Perforación
 Efluentes de Proceso
 Fluidos de Completación
Base Aceite / Agua
Desechos de:
• Pruebas de Pozos
 Trabajo de Completación
 Muros Quemadores
 Fosas de Servicio

10. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIA
Un pozo típico de 16000 pies (5kilometros) de profundidad genera 4000 barriles
de corte compuestos en su mayoría por arena, arcilla, minerales y aditivos. La
mayoría genera contaminación por el contacto del fluido de perforación que se
impregnan de residuos de aceites y otros contaminantes.

11. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIA
En la perforación de un pozo, se utilizan, en promedio, 1.94 l/s de agua (Asociación
Colombiana del Petróleo, 1999). Un pozo emite, en promedio, 0.9 l/s de aguas
residuales. Su concentración promedio de DBO es de 49 mg/l, y de SST es de
564.6 mg/l, La eficiencia promedio de remoción de DBO, STT y grasas y aceites de
los sistemas de tratamiento de las aguas residuales provenientes de las
actividades de perforación de pozos es del 37%, 27% y 36% respectivamente
(Tecnogerencia, 2000).

12. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIA

13. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIA
RESIDUOS FUENTE DE GENEACIÓN
SÓLIDOS Cortes de perforación
Residuos del trabajo con herramientas,
maquinaría y equipo
Baterías
Empaques químicos (sacos, canecas y bolsas)
Partes metálicas y chatarra
Guantes, trapos, estopa, tela oleofílica
Madera, estibas
LÍQUIDO Aguas residuales de perforación
Aguas del lavado de equipos y maquinaria
Aguas lluvias (pueden ser naturales o limpias y aceitosas)
Restos de materiales químicos empleados para tratamientos
Residuos de lubricantes, etc.
GASEOSO Gases producto de la combustión de los motores
Emisiones gaseosas de los fluidos del pozo
Gases generados en las pruebas del pozo, los cuales son
quemados

14. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIA
Residuos con hidrocarburos procedentes de operaciones de refinería (lodos
y tierras de escombrera, lodos de fondos de tanques, lodos de refinería)
Humedad (%) 50 - 85
Materia orgánica (%) 8 - 25
Cenizas 7 - 30
PCI (kcal/kg) 0 - 4.600
Halógenos totales Cl
(%) ≤ 0,2
S (%) < 1,5
Cd (ppm) <1
Tl (ppm) <1
Hg (ppm) ≤ 1,3
As (ppm) ≤ 200
Pb (ppm) < 83
Cr (ppm) ≤ 785
Co (ppm) < 2,5
Cu (ppm) ≤ 623
Mn (ppm) ≤ 353
Ni (ppm) ≤ 107
V (ppm) ≤ 264
Sn (ppm) < 25
Sb (ppm) < 10
PCBs (ppm) < 10

15. DEWATERING O DESHIDRATACIÓN DE LODO
Tratamiento de Desechos Sólidos
Remoción de la mayoría de los sólidos coloidales en exceso presentes en los
lodos de perforación.
proceso químico
separación mecánica, mediante la utilización de una centrífuga.
La Coagulación es la adición de productos químicos al agua, los cuales causan
que las partículas coloidales se agrupen en otras más grandes.
La Floculación generalmente es seguida por la coagulación y puede describir
como un puente físico-químico o aglomeración de las partículas coaguladas.
Los sólidos provenientes de la Deshidratación de Lodo es descargado
dentro de los contenedores y el Agua Recuperada es retornada para
almacenar o en forma directa para el sistema activo de lodo.

16. TRATAMIENTO DE DESECHOS LÍQUIDOS
Los sitios de disposición de disposición, estabilización y mezcla con suelo
inerte en una proporción de 3:1 y con cal para su deshidratación o fijación. Los
cortes, deben cumplir con las siguientes características: No contenido de
materiales tóxicos, Humedad máxima de 20%, contenido mínimo de lodos,
contenido máximo de lixiviados (Arsénico: 5.0 mg/l, Bario: 100 mg/l, Cadmio:
0.5 mg/l, Cromo +6: 5.0 mg/l, Plomo: 5.0 mg/l, Mercurio: 0.1 mg/l, Selenio: 1.0
mg/l, y Plata: 5.0 mg/l).
La fase líquida será enviada a los sistemas tanques, y de estos a un nuevo
tanque, para su tratamiento químico a fin de garantizar la calidad de su
vertimiento, el cual se realizará mediante el sistema de riego por aspersión
en áreas aledañas previo cumplimiento de los parámetros estipulados en el
Decreto 1594/84 y autorización de la Interventoría Ambiental.
Resolución No. 0111 del 22 de enero de 2008

17. CONCLUSIONES
• Los impactos ambientales de los procesos de exploración, perforación y
producción de los yacimientos de petróleo y gas natural son similares.
• En la fase de exploración, los impactos ambientales más significativos se
relacionan con la apertura de trochas, deforestación y descapote de
múltiples pequeñas áreas de aproximadamente media hectárea en
territorios extensos, para permitir el aterrizaje de helicópteros.
• La erosión y la afectación de las corrientes de agua son frecuentes. El 37%
de las áreas donde se ha hecho exploración en Colombia corresponde a
bosques primarios.
• Los impactos ambientales de la producción se relacionan principalmente
con el manejo de lodos de perforación, los residuos sólidos y la
“estimulación” de los pozos mediante acidificación y fractura miento
hidráulico.

18. CONCLUSIONES
• En Colombia ha sido frecuente la generación de pasivos ambientales inter-
generacionales asociados a los procesos de explotación.
• Con el fin de lograr la preservación del recurso agua subterránea se
aconseja analizar la situación de los acuíferos de interés en el área de
emplazamiento. En base a este conocimiento se procurará promover todas
las medidas viables para la reducción de la permeabilidad vertical, la
utilización de barreras de distinta índole entre el recurso y las sustancias
fluidas que se manipulen en la locación.
• La mezcla más difundida es agua-bentonita, esta mezcla forma un lodo con
características específicas de viscosidad (que permiten acarrear los recortes
generados por la acción de corte de la broca hacia la superficie) y densidad
que proporcionan la presión necesaria para mantener la estabilidad del
barreno, obteniendo con ello una perforación más efectiva.

19. REFERENCIAS
Viana. Javier. Guía para el tratamiento y eliminación de desperdicios de perforación y producción. Guía
ambiental de Rapel número 4 .asociación regional de empresas de gas natural en América latina y el
Caribe. www.arpel.org
• Jean-Louis SALAGER, USO DE LOS SURFACTANTES EN LA INDUSTRIA PETROLERA.
UNIVERSIDAD de Los ANDES Mérida 5101 VENEZUELA, Escuela de INGENIERIA QUIMICA, 1991
• Fluidos de perforación. PDVSA Centro Internacional de Educación y Desarrollo (CIED
• Bariod Industrial Drilling Products, 1992. Dlilling Fluids Seminar. Baroid Training School. Houston, Texas.
• CETCO (Colloid Environmental Technology Co.), 1998. 5th Annual Technical Drilling Seminar. Red
Kodge, Mt.
• Driscoll, Fletcher G., 1986. Ground Water Monitoring. General Electric Co. Jhonson Division. St. Paul
Minesota.
• Petty Rebeca, Aller L., Nielsen D., 1989, Hanbook of Sugested Practices for Design Monitoring Wells.
National Monitoring Well Association. Dublin, Ohio.
• Sánchez Pérez J., 1996. Aspectos básicos de geología para la biorremediación de suelos. Curso de
biorremediación de suelos y acuíferos. PUMA, UNAM.