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1. FLUIDOS DE
PERFORACIÓN

2. ¿Qué es un fluido de perforación?
Un fluido de perforación es un liquido o gas que circula
a través de la sarta de perforación hasta la barrena y
regresa a superficie por el espacio anular. Este fluido
no debe ser toxico, corrosivo, ni inflamable, pero si
inerte a las contaminaciones de sales solubles o
minerales y estable a altas temperaturas.

3. Clasificación de los fluidos de perforación

4. Factores que determinan la selección de los fluidos de
perforación
Factores mecánicos
 Velocidad anular: la velocidad que se manifiesta en el espacio anular es proporcional a la
Densidad que posea el lodo de completación y a la Tasa de Inyección del Fluido que se esté
proporcionando.
 Facilidades de mezcla: se debe escoger un fluido que pueda ser mantenido con poca cantidad
de material y preparado con facilidad.
 Naturaleza y cantidad de fluido en el pozo: Se refiere a la compatibilidad físico-química que
debe tener el fluido a seleccionar para que no traiga consecuencias negativas a la formación.
 Corrosión: Algunos fluidos de completación pueden originar alto grado de corrosión sobre las
superficies metálicas. “Puede controlarse por medio de estabilizadores de PH e inhibidores”.
 Estabilidad De Mezcla: el fluido debe mantener estabilidad con el tiempo de operación en el
cual se encuentra sometido, especialmente las características de densidad y la fuerza de Gel.

5. Factores de Formación:
 Presión: es necesario conocer las presiones presentes en la formación y las presiones que
puedan proporcionar los diferentes fluidos en el pozo.
 Consolidación de la formación: se debe considerar la estructura geológica ya que su
grado de consolidación influye en la selección de la densidad a trabajar.
 Permeabilidad: el fluido seleccionado debe impedir la perdida de circulación cuando
existen formaciones altamente permeables y a su vez considerar evitar el bloqueo de la
formación.
 Porosidad vugular: existen formaciones con porosidad vugular, lo cual ocasiona pérdidas
de volumen de fluido conocida también como “pérdidas por filtración”. Cuando este
fenómeno ocurre se debe añadir ciertos aditivos para el control.
 Arcillosidad: en la selección del fluido a utilizar, se debe considerar la litología presente
en la formación. Así mismo es necesario tomar en cuenta el grado de concentración de
arcillas presentes.

6. Aplicaciones para aire, espuma y lodos aireados
Estos fluidos se pueden usar al perforar las siguientes formaciones:
 Formaciones sumamente porosas
 Formaciones con presiones subnormales
 Formaciones cavernosas

7. Perforación con aire
La perforación con aire emplea gas comprimido para
limpiar el pozo. El aire es el gas que se usa
comúnmente, pero también se puede usar gas natural
y otros gases. Los problemas que pueden aparecer en
la perforación por gas incluyen:
 Regulación de la presión del gas
 Afluencia de fluidos de la formación
 Erosión de las paredes del pozo

8. Perforación con espuma
La perforación con espuma usa espuma como agente de transporte para
la remoción de recortes. La perforación con espuma requiere menos
volumen que la perforación con aire. La perforación con espuma es de
máxima efectividad cuando se mantiene lo más baja posible la presión en
la tubería parada tubo vertical.

9. Lodo aireado
Los sistemas de lodo aireado reducen la pérdida de
circulación en áreas con gradientes con muy bajos. También,
se reduce la hidratación de las lutitas y la corrosión. Con un
sistema aireado son posibles pesos efectivos de lodo de 4 a
6libras por galón (peso especifico 0.48-0.72). Estos pesos
reducen considerablemente la presión diferencial en el pozo.
Por ser menor la presión, el perforador puede lograr un mayor
índice de penetración del que es posible con fluidos de
perforación normales.

10. Lodos base aceite
Los lodos base aceite son lodos en que la fase continua, o externa, es un aceite.
Estos son preparados en aceite con un porcentaje de 1 a 5% de volumen de agua,
las propiedades de los lodos base aceite influye en lo siguiente:
 Relación aceite/agua
 Tipo y concentración del emulsionante
 Contenido en sólidos
 Temperatura y presión pozo abajo

11. Ventajas lodo base aceite
Es bueno para ambientes de altas temperaturas debido a su base aceitosa.
Bueno para perforación en formaciones lutiticas debido a que no reacciona con
las arcillas de la formación causando inestabilidad en el fluido. Casi siempre crea
delgados revoques, lo cual reduce el riesgo de atascamiento de la tubería.
Puede ser tratado y reusado, así como ser empleado para largas corridas
pudiendo con ello reducir los costos totales debidos a fluidos de perforación.
Teniendo al aceite como fase externa funciona como buen lubricante, reduciendo
con ello los torques de perforación. Es excelente para usarse en algunas áreas
donde se enfrenta con problemas de hidratos como en perforaciones de aguas
profundas. Generalmente, cuando se perfora con lodo base aceite se puede
fácilmente conservar el calibre del hoyo.

12. Lodo base agua
Este lodo consiste en una mezcla de sólidos, líquidos y químicos, y el agua es la fase
continua. Los lodos base agua emulsionados requieren en su preparación aceite, diésel o
crudo en cantidad de 5 a 10% del volumen total del lodo. Algunos de estos solidos reaccionan
con la fase agua y químicos disueltos, por lo tanto son llamados "sólidos reactivos", la
mayoría son arcillas hidratables. Los solidos que no reaccionan son llamados "solidos
inertes".
La bentonita es usada para tratar lodos de agua fresca para satisfacer las necesidades
reológicas del lodo, así como para controlar las pérdidas de fluido; obtiene su mejor
desempeño en lodos que contengan menos de 10,000 ppm (partes por millón) de cloruro de
sodio, al afectar grandemente sus propiedades. Los fosfatos (siendo el pirofosfato ácido de
sodio (SAPP) el más usado) son químicos inorgánicos usados para dispersar estos lodos
cuyas viscosidades aumentan mediante la contaminación con cemento o con sólidos
perforados, sin embargo, no reducen la pérdida de fluido y no son estables a temperaturas
superiores a los 150°F.Rara vez un lodo formado a partir de solo bentonita es usado, gracias
a su facilidad a ser contaminado.

13. Ventajas del lodo base agua
Aumentar el avance de la perforación.
Prolongar la vida de la barrena.
Reducir la torsión de la barrena.
Prevenir pegaduras por presión diferencial.
Incrementar la lubricidad de la barrena.
Alto poder de arrastre y suspensión
Fácil preparación
Bajo Costo
Permite buen control del filtrado

14. Otros tipos de lodos
 Emulsiones invertidas
Estos sistemas contiene más del 50% en agua, que se encuentra contenida dentro
del aceite mediante emulsificantes especiales; este lodo es estable a diferentes
temperaturas. El uso de estos tipos de lodos requiere cuidados ambientales debido a
su elevado poder contaminante. Pueden pesar 7.5 ppg (libras por galón) sin el uso de
materiales pesantes. Estos lodos han sido empleados con éxito para muchas tareas
de perforación con: pozos profundos con condiciones extremas de presión y
temperatura; problemas de pega de tubería y de estabilidad de pozo; necesidad de
atravesar zonas que contienen sales, yeso o anhidrita; presencia de sulfuro de
hidrógeno hallazgo de formaciones potencialmente productoras; gran necesidad de
minimizar la fricción y los torques (en pozos altamente desviados). Lastimosamente
su carácter contaminante ha restringido su uso.

15.  LODOS DISPERSOS
Muy útiles cuando se perfora a grandes profundidades o en formaciones altamente problemáticas, pues
presentan como característica principal la dispersión de arcillas constitutivas, adelgazando el lodo.
Compuestos por bentonita, sólidos perforados y bajas concentraciones de agentes dispersantes, tales como
los lignosulfonatos y lignitos; el PH de este lodo está entre 8.5 y 10.5 para mantener estable el NaOH que es
requerido para activar el agente dispersante usado. Estos lodos pueden ser similares en aplicabilidad a los
lodos con fosfato, pero pueden ser usados a mayores profundidades gracias a la estabilidad del agente
dispersante, los lignitos son más estables que los lignosulfonatos a temperaturas elevadas y son más
efectivos como agente de control de pérdida de circulación, aunque los lignosulfonatos son mejores agentes
dispersantes, el carácter reductor de filtrado para el lignosulfonato se degrada a 350°F. Esta combinación de
aditivos ha sido una de las mayores razones para perforar a altas presiones y por lo tanto a altas
temperaturas mediante observaciones realizadas en una celda de alta temperatura y presión; no obstante
indican que estos lodos desestabilizan shales que contienen arcillas de montmorillonita e incluso en arcillas
illíticas, cloríticas y caoliníticas; esto también se ha verificado en numerosas operaciones de campo. La
valiosa propiedad del lignosulfonato, para deflocular y dispersar arcillas, se convierte en responsable de
daños en la formación (reducción en la permeabilidad) altamente significativos a medida que invade zonas
potencialmente productoras que contengan arcillas, estas permeabilidades pueden reducirse de tal manera,
que intervalos potencialmente productores pueden inicialmente pasarse por alto o incluso después de probar
para mirar el potencial de productividad, dejarlos abandonados.

16.  LODOS NO DISPERSOS
Utilizados para perforar pozos poco profundos o los primeros metros de pozos profundos (lodos
primarios), en la mayoría de casos compuesto de agua dulce, bentonita y cal apagada (hidróxido de
calcio), donde primero se hidrata la bentonita y luego se agrega cal para aumentar el valor real de
punto de cedencia, que le da la capacidad de transportar recortes, a bajos rate de corte (shear rate).
Las cantidades requeridas de bentonita y cal dependen del punto de cedencia deseado (en muchos
pozos se puede usar entre 15 y 25 lbm/bbl de la primera y entre 0.1 y 1 lbm/bbl de la segunda). El
objetivo de este sistema es reducir la cantidad total de sólidos arcillosos, resultando en un rate de
penetración alto. No son muy estables a altas temperaturas, aproximadamente 400°F.Para el control de
pérdidas de filtrado en estos lodos se recomienda agregar a la mezcla, un polímero no iónico tal como
el almidón o el XC que respeten el punto de cedencia logrado por la cal. Su concentración común varía
entre 0.5 y 0.75 lbm/bbl. No toleran contaminaciones salinas de 10,000 ppm y superiores o
contaminaciones de calcio que excedan las 100 ppm. No es recomendado el uso de CMC que actúa
como adelgazante a ratas de corte bajas. Pero a altas velocidades de corte (común en la tubería de
perforación y en las boquillas de la broca) aumenta la viscosidad efectiva del lodo, elevando la
resistencia friccional requiriéndose mayores presiones de bombeo.

17.  LODOS SATURADOS CON SAL
La base convencional de estos lodos es la atapulguita o bentonita prehidratada y los compuestos de starsh
o almidón y carboximetilcelulosa (CMC) que son usados para el control de perdidas de fluido. Debe
considerarse que:· Se hace casi inmanejable cuando se permite que el conjunto de sólidos de gravedad
específica baja se vuelva alto. Así, para que un lodo saturado con sal y de densidad de 11.1 lbm/gal cumpla
bien sus funciones debe presentar- como máximo- 9% en volumen (aproximadamente 75 lbm/bbl), de
sólidos de baja gravedad especifica.· Después de los lodos base aceite y de los preparados con cloruro de
potasio (excluyendo los preparados con materiales poliméricos), los lodos saturados con sal son de los
mejores para perforar “shales” problemáticos. No obstante, muchas veces se opta por no usar los lodos
saturados con sal por dos razones: 1) requieren cantidades mayores de materiales para controlar sus
perdidas de filtrado, debido a que son sistemas inhibidos (presentan aditivos que impiden o limitan su
reacción con las formaciones perforadas), con grandes cantidades de sal común. 2) dificultad para controlar
sus propiedades reológicas, por su facilidad de dispersar en el lodo los recortes de la formación, situación
debida, principalmente a la caída de la concentración de sal por debajo del punto de saturación o al
aumento por encima de los niveles máximos, de sólidos de baja gravedad específica, así el agua
permanezca saturada de sal.· Finalmente puede decirse que a pesar de estar las concentraciones de
sólidos dentro de los límites apropiados, un lodo saturado con sal alcanza fuerzas de gel muy altas, sin
embargo esta situación puede ser remediada con la adición de lignosulfonatos y soda cáustica.

18.  LODOS CUYA FASE CONTINUA ES “MATERIAL SINTETICO
Producido por síntesis química. Esta nueva clase de lodos denominados “lodos basados en
seudo-aceite” poseen la mayoría de propiedades de los lodos con fase continua aceitosa y
con su uso se podrían disminuir los grandes problemas de contaminación causados, pero
muchos de ellos presentan toxicidad acuática. Aun así, algunos autores recomiendan estos
nuevos lodos como una alternativa al uso de lodos cuya fase continua es aceite. Otras
desventajas son: el costo (varios cientos de dólares por barril, situación que se agravaría
con la presencia de pérdidas de circulación) y su poca estabilidad a altas temperaturas.
Entre los materiales sintéticos más empleados se encuentran: Ester; Éter, Poli-alfa-olefina,
Alquil-benceno-lineal y Alfa-olefina lineal.

19.  LODOS CON MATERIALES POLIMERICOS
Son aquellos base agua dulce o salada, que tienen incorporados compuestos químicos de
cadena larga y peso molecular alto, que pueden contribuir:
1. Al control de pérdidas de filtrado y de propiedades reológicas,
2. A la estabilidad térmica,
3. A la resistencia ante contaminantes,
4. A la protección de zonas potencialmente productoras,
5. A mantener la estabilidad de las formaciones atravesadas,
6. A dar lubricación a la sarta, prevenir pegas y corrosión,
7. A mejorar la perforación
8. A mantener un ambiente limpio
Entre los materiales poliméricos más usados están: el almidón, la gomas de “Guar”, “Xanthan” y
de algarrobo, CMC, el lignito, la celulosa polianiónica, los poliacrilatos, el copolimero de vinil
amida/vinil sulfonato, la poliacrilamida parcialmente hidrolizada, los ácidos poliaminados y la
metilglucosa, entre otros. La desventaja relativa más prominente de los lodos con materiales
poliméricos parece ser su alto costo siendo superados en costo por lodos base aceite y base
material sintético.