Estudio sobre los criterios de selección de fluidos de perforación para la Cuenca Oriente ecuatoriana

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UNIVERSIDAD UTE

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E

INDUSTRIAS

CARRERA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

ESTUDIO SOBRE LOS CRITERIOS DE SELECCIÓN DE

FLUIDOS DE PERFORACIÓN PARA LA CUENCA ORIENTE

ECUATORIANA

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO

DE INGENIERO DE PETRÓLEOS

JERSON GABRIEL SANTACRUZ DÍAZ

DIRECTOR: ING. LUIS ALBERTO CALLE GUADALUPE

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FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO

PROYECTO DE TITULACIÓN

DATOS DE CONTACTO

CÉDULA DE IDENTIDAD: 1718339706

APELLIDO Y NOMBRES: Santacruz Jerson Gabriel

DIRECCIÓN: Valle de los chillos, Francisco U y José

bustos

EMAIL: [email protected]

TELÉFONO FIJO: 02 4 511 942

TELÉFONO MÓVIL: (+593) 961114697

DATOS DE LA OBRA

TITULO: Estudio sobre los criterios de selección de

fluidos de perforación para la cuenca Oriente ecuatoriana.

AUTOR O AUTORES: Jerson Gabriel Santacruz Díaz

FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:

08 de febrero del 2019

DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:

Ing. Luis Alberto Calle Guadalupe

PROGRAMA PREGRADO POSGRADO

TÍTULO POR EL QUE OPTA: Ingeniero de Petróleos

RESUMEN: _{El presente trabajo consistió en un}

estudio sobre los criterios de selección de fluidos de perforación usados en la cuenca Oriente ecuatoriana y fue pensado para ser aplicable para dicha cuenca. Este trabajo fue un aporte al conocimiento general sobre los fluidos de perforación, sobre todo en el plano de selección donde se emplean múltiples criterios en procura de obtener la máxima eficacia y eficiencia en la perforación de pozos petroleros. Se hizo con base en una investigación básica descriptiva, que comprendió la recolección y procesamiento de datos con el fin de determinar los criterios

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bajos costos.

PALABRAS CLAVES: _{Fluidos, Perforación, Base agua,}

Criterios, Selección, Sistema de fluido, Riesgos, Lecciones aprendidas, Nitrato de calcio,

Polimérico, Drill in, Bentonítico, Aceite mineral, Espuma.

ABSTRACT: _{The present work consisted in a study}

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DEDICATORIA

Este trabajo de grado lo dedico primeramente a Dios, a quien debo todo lo que soy y lo que aspiro ser, porque todo cuanto logre en esta vida será gracias a su voluntad.

Posteriormente y de manera muy especial lo dedico a la memoria de mi padre, Jaime Santacruz Córdova, quien me guio, cuidó, y educó con todo el cariño y amor que un padre puede dar, enseñándome grandes y pequeñas cosas de incalculable valor para mi vida. Una de ellas fue encaminarme a esta extraordinaria carrera en la que encontré mi vocación.

También dedico este trabajo a mi madre, Ruth Díaz Rosero, quien ha estado conmigo en toda circunstancia. Quien por su valor y sencillez se constituye un ejemplo para mí. Y quien con mucha sabiduría, paciencia y esfuerzo me transmite el vivir una vida con propósito.

Por último, lo dedico a mi hermano Josué, mi compañero y amigo con quien he vivido momentos y aventuras memorables. De quien aprendo cada vez más. Y quien me da su apoyo incondicional.

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AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por haberme permitido estudiar esta ingeniería y porque en cada paso me ayudó proveyendo siempre la solución para los problemas que se presentaban.

A mi familia, por el apoyo recibido de ellos en estos años, que fue el medio principal por el que pude realizar estos estudios superiores, y espero pronto retribuir en todo cuanto me sea posible el cariño abnegado que recibí de ustedes. Los llevo siempre en mi corazón.

A la familia Gonzales, que con una increíble generosidad me acogió en su morada desde el primer día que vine. Que, con mucha calidez, me hicieron sentir como un miembro más de la familia, y con quienes siempre tuve compañía, ayuda y gratas experiencias.

A la compañía CCDC-CNPC Ecuador, por permitirme adquirir un nuevo conocimiento experimental al aceptarme como pasante de laboratorio, y por facilitarme el tema de este trabajo, especialmente, agradezco al Ingeniero Henry Romero por su inmensa ayuda en el desarrollo del mismo y su empatía y amistad en todo tiempo.

Al ingeniero Fausto Ramos, quien, además de ser un excelente catedrático, puso mucho empeño en la coordinación de la carrera, y nos infundió entusiasmo en todo momento, logrando así que ésta fuera reconocida a escala nacional e internacional.

A excelentes profesores de ingeniería de petróleos como:

Ing. Luis calle Ing. Vinicio Melo Ing. Christian Castañeda Ing. Víctor Pinto Dr. José Cóndor Ing. Danilo Vásconez

Con quienes tuve el honor de recibir cátedras impartidas con profesionalismo y sobre todo con vocación docente.

A mis compañeros y amigos que hicieron de la universidad una experiencia sin igual. A todos deseo éxito y espero pronto vernos como colegas en la industria.

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

RESUMEN 1

ABSTRACT 2

1. INTRODUCCIÓN 3

1.1 OBJETIVO 10

1.1.1 OBJETIVO GENERAL 10

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 10

2. METODOLOGÍA 11

2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS CRITERIOS DE SELECCIÓN 11 2.2 DETERMINACIÓN DE LOS CRITERIOS DE SELECCIÓN 11

2.2.1 CRITERIOS AMBIENTALES 11

2.2.2 CRITERIOS TÉCNICOS 12

2.2.3 CRITERIOS ECONÓMICOS 13

2.3 EJEMPLOS DE SELECCIÓN 13

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 15

3.1 CLASIFICACIÓN DE LOS CRITERIOS DE SELECCIÓN 15

3.2 CRITERIOS AMBIENTALES 15

3.2.1 USO DE FLUIDOS Y PRODUCTOS 15

3.2.2 MANEJO DE DESECHOS 16

3.2.3 EJEMPLO DE SELECCIÓN DE FLUIDOS DE

PERFORACIÓN DE ACUERDO A LOS CRITERIOS

AMBIENTALES 18

3.3 CRITERIOS TÉCNICOS 20

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ii

PÁGINA

3.3.1.1 Ejemplo de selección por criterios técnicos

de logística 20

3.3.2 SEGURIDAD Y SALUD 21

3.3.2.1 Ejemplo de selección por criterios de Seguridad

y Salud 21

3.3.3 DESEMPEÑO EN LA PERFORACIÓN 22

3.3.3.1 Ejemplo de selección por criterios técnicos

de desempeño 24

3.4 CRITERIOS ECONÓMICOS 27

3.4.1 COSTOS DE ELABORACIÓN Y MANEJO 27

3.4.2 COSTOS DE DISPOSICIÓN FINAL DE DESECHOS 27 3.4.3 EJEMPLO DE SELECCIÓN POR CRITERIOS

ECONÓMICOS 28

3.5 EJEMPLO DE SELECCIÓN GENERAL 29

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 32

4.1 CONCLUSIONES 32

4.2 RECOMENDACIONES 32

BIBLIOGRAFÍA 33

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iii

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Límites permisibles de descarga de efluentes

(descargas líquidas) 16

Tabla 2. Límites permisibles para lixiviados en la disposición final de lodos y ripios de perforación en superficie (Depósitos

controlados) 17

Tabla 3. Parámetros adicionales y límites permisibles para aguas y

descargas líquidas 18

Tabla 4. Evaluación de fluidos según los criterios ambientales 19

Tabla 5. Evaluación de fluidos según los criterios de logística 20

Tabla 6. Evaluación de fluidos según los criterios de seguridad y salud 21

Tabla 7. Modo de calificación 24

Tabla 11. Evaluación de fluidos según los criterios económicos 28

Tabla 12. Primera evaluación general 29

Tabla 13. Evaluación de fluidos para la sección de 16” 30

Tabla 14. Evaluación de fluidos para la sección de 12 ¼” 30

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ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1. Sistema de circulación 4

Figura 2. Clasificación de los fluidos de perforación 7

Figura 3. Mapa de localización de la cuenca oriente 9

Figura 4. Clasificación de los criterios de selección de fluidos

de perforación para la cuenca Oriente 15

Figura 5. Desempeño en perforación de los fluidos seleccionables 27

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v

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA

ANEXO 1. RESUMEN DE ENTREVISTA 36

ANEXO 2. PANORAMA GENERAL DE LA LEGISLACIÓN

AMBIENTAL PARA LA INDUSTRIA PETROLERA

ECUATORIANA 38

ANEXO 3. MARCO LEGAL AMBIENTAL APLICABLE A LA

INDUSTRIA PETROLERA ECUATORIANA 39

ANEXO 4. ANÁLISIS DEL RAOHE ESTABLECIDO POR EL

DECRETO PRESIDENCIAL 1215 40

ANEXO 5. RECOMENDACIONES PARA REDUCCIÓN,

TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE DESECHOS NO

CARACTERIZADOS COMO PELIGROSOS 42

ANEXO 6. DESCRIPCIONES DE LOS FLUIDOS TOMADOS

PARA LOS EJEMPLOS DE SELECIÓN 43

ANEXO 7. ANÁLISIS DE LOS PARÁMETROS DE CONDUCTIVIDAD

ELÉCTRICA Y TPH 45

ANEXO 8. SOBRE LA INFORMACIÓN DE REFERENCIA 46

ANEXO 9. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN 47

ANEXO 10. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS EN DIFERENTES

CAMPOS DE LA CUENCA ORIENTE Y PROPIEDADES

PROMEDIO 48

ANEXO 11. DESCRIPCIÓN DE LAS FORMACIONES TOMADA DE

UN PROGRAMA DE FLUIDOS DE CCDC-CNPC

ECUADOR 50

ANEXO 12. RIESGOS DURANTE LA PERFORACIÓN

REGISTRADOS EN UN PROGRAMA DE

PERFORACIÓN DE CCDC-CNPC ECUADOR 52

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PÁGINA

ANEXO 14. MATRIZ DE ANÁLISIS DE RIESGOS 56

ANEXO 15. RIESGOS EN LA PERFORACIÓN DE LA CUENCA

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1

RESUMEN

El presente trabajo consistió en un estudio sobre los criterios de selección de fluidos de perforación usados en la cuenca Oriente ecuatoriana y fue pensado para ser aplicable para dicha cuenca. Este trabajo fue un aporte al conocimiento general sobre los fluidos de perforación, sobre todo en el plano de selección donde se emplean múltiples criterios en procura de obtener la máxima eficacia y eficiencia en la perforación de pozos petroleros. Se hizo con base en una investigación básica descriptiva, que comprendió la recolección y procesamiento de datos con el fin de determinar los criterios que se emplean en la selección de fluidos de perforación para la cuenca Oriente ecuatoriana. Para esto se recurrió a información de perforación provista por la compañía CCDC-CNPC Ecuador (auspiciante), como fuente principal. Mediante los datos que se obtuvieron de esta compañía en conjunto con la legislación ambiental vigente para las operaciones hidrocarburíferas en Ecuador, y otras fuentes y documentos, se determinaron los criterios de selección que se clasificaron en: Ambientales, técnicos y económicos. Los criterios ambientales se subclasificaron según: El uso de fluidos y productos, y manejo de desechos; los criterios técnicos se subclasificaron en: Logística, seguridad y salud, y desempeño en perforación; los criterios económicos se subclasificaron en: Costos de elaboración y manejo; y costos de disposición final. Para los diferentes criterios determinados fueron propuestos ejemplos para demostrar su aplicación. En estos ejemplos se compararon 7 sistemas de fluidos (Nitrato de Calcio, Polimérico, Drill in, Bentonítico, Cloruro de Potasio, Aceite mineral, y Espuma rígida) con respecto al cumplimiento de los criterios por parte de cada uno. Donde se concluyó que: Los fluidos de base agua (Nitrato de calcio, Polimérico, Drill in y Bentonítico), fueron recomendados como los más adecuados para usarse en la cuenca Oriente por ser ambientalmente amigables, presentar un buen rendimiento en perforación y generar bajos costos.

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2

ABSTRACT

The present work consisted in a study about the selection criteria of drilling fluids used in the Ecuadorian Oriente basin and was thought to be applicable for said basin. This work was a contribution to the general knowledge about drilling fluids, especially in the selection plane where multiple criteria are used in order to obtain the maximum effectiveness and efficiency in the drilling of oil wells. It was based on basic descriptive research, which included the collection and processing of data in order to determine the criteria used in the selection of drilling fluids for the Ecuadorian Oriente basin. For this, drilling information provided by the company CCDC-CNPC Ecuador (sponsor) was used as the main source. Through the data obtained from this company in conjunction with the current environmental legislation for hydrocarbon operations in Ecuador, and other sources and documents, the selection criteria that were classified into: Environmental, technical and economic were determined. The environmental criteria were subclassified according to: The use of fluids and products, and waste management; the technical criteria were subclassified in: Logistics, safety and health, and performance in drilling; the economic criteria were subclassified into: Elaboration and management costs; and final disposal costs. For the different criteria determined, examples were proposed to demonstrate its application. In these examples, 7 fluid systems (Calcium Nitrate, Polymeric, Drill in, Bentonitic, Potassium Chloride, Mineral Oil, and Rigid Foam) were compared with respect to the fulfillment of the criteria by each one. Where it was concluded that: Water-based fluids (Calcium Nitrate, Polymeric, Drill in and Bentonitic), were recommended as the most suitable for use in the Oriente basin because they are environmentally friendly, have good drilling performance and generate low costs.

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1. INTRODUCCIÓN

El fluido de perforación es un sistema compuesto de sustancias líquidas, gaseosas o una mezcla de ellas, que además contiene material sólido y aditivos químicos, que le otorgan propiedades físico-químicas adecuadas para las operaciones de perforación del subsuelo, las cuales tienen el propósito de establecer un medio que conecte la superficie con un objetivo de interés a una determinada profundidad dentro de la corteza terrestre. Es muy común en la industria llamar lodos a los fluidos de perforación (Schlumberger, 2018); y por conveniencia, en ciertas partes de este trabajo se usa ese nombre.

Este fluido se desplaza a través de un sistema de circulación comprendido por dos partes principales que son: Los componentes de superficie y los componentes subsuperficiales; por estos últimos, fluye a lo largo de la sarta de tuberías y ensamblaje de fondo hasta salir por las toberas de la broca, y retorna a la superficie por el espacio anular entre: tubería de perforación - pared de la roca y tubería de perforación - tubería de revestimiento (Gulf profesional publishing, 2005).

El sistema de circulación es el medio a través del cual circula el fluido de perforación. Según lo indica Reología, hidráulica y mechas de perforación (s. f.) este sistema está conformado de las siguientes partes, con sus respectivas funciones:



Tanques: Almacenan, reacondicionan y permiten la succión del lodo.



Bombas: Transmiten energía al fluido de perforación.



Conexiones superficiales: Permiten conectar la bomba con la sarta de perforación. Están constituidas por el tubo vertical, la manguera de perforación, la unión giratoria y el cuadrante.



Sarta de perforación: Conecta la superficie con el fondo del pozo, permitiendo la penetración y profundización del mismo. Está constituida principalmente por la tubería de perforación, lastrabarrenas o portamechas y la mecha.



Espacio anular: A través de él regresan a la superficie el fluido y los cortes de formación que produce la mecha.

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4 El sistema de circulación se describe de manera gráfica en la figura 1. Cabe aclarar que las dimensiones responden a un fin didáctico, y que la ilustración representa a un taladro de perforación convencional, con torque agregado por mesa rotatoria y fluido de perforación líquido.

Figura 1. Sistema de circulación

(API, 2001)

El objetivo principal de la perforación de pozos es: Realizar un conducto desde superficie hasta el yacimiento de una forma eficaz, amigable con el ambiente y rentable. Para ello, los fluidos de perforación deben aportar al alcance de este objetivo mediante el cumplimiento de ciertos objetivos específicos, que, de acuerdo con los requerimientos de la perforación y diseño del pozo, pueden variar en su importancia, no obstante, alcanzar o no estos objetivos afectará de forma directa la realización del pozo y/o influirán en su eficacia y por consiguiente en su viabilidad (Romero, 2018). Por lo tanto, y sin seguir un orden específico, los objetivos de los fluidos quedan enlistados de la siguiente manera:



Favorecer las operaciones de cementación y revestimiento.



Posibilitar la toma de información de herramientas y de las formaciones.



Mantener la estabilidad física y química de las formaciones productoras.



Favorecer la seguridad durante la perforación.



Facilitar las operaciones dentro de los tiempos y costos planificados.

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5 Las funciones a diferencia de los objetivos son cometidos que debe cumplir el fluido de perforación para la consecución de los objetivos del fluido y por lo tanto tienen un efecto indirecto en la realización del pozo como objetivo principal. Varios autores como: API (2001), Gulf profesional publishing (2005), Mitchell (2006), Baker Hughes (2006), entre otros, indican las funciones de los fluidos de perforación, de las cuales se enlistan las más comunes que tendría que cumplir un fluido estándar:

 Transportar los recortes perforados hacia la superficie.

 Mantener en suspensión a los recortes cuando la perforación se detenga.

 Controlar la pérdida de filtrado, sobre todo hacia las formaciones de alta permeabilidad.

 Controlar los influjos y arremetidas del pozo.

 Enfriar y lubricar la broca y demás componentes de la sarta de perforación.

 Mitigar y minimizar los puntos apretados y los derrumbes del pozo.  Minimizar el daño de formación.

 Generar desechos ambientalmente amigables.

 Transferir energía hidráulica a las herramientas de fondo y a la broca.

 Dar la estabilidad y lubricidad necesaria al hoyo para las corridas de herramientas.

 Controlar la corrosión de los componentes del sistema de circulación.

 Proveer el medio adecuado para el funcionamiento de las herramientas de medición, toma de núcleos y registros.

Para cumplir con estas funciones, los fluidos de perforación (líquidos) deben tener ciertas propiedades, que son aquellas características físicas y químicas que inicialmente adquieren producto de su diseño base y que, a medida que los fluidos interactúan con el medio subterráneo, son modificadas intencional e inintencionalmente. Por lo tanto, debe entenderse que las propiedades de un fluido no son constantes, sino que pueden alterarse en el transcurso de la perforación (Prieto, 2002). El mismo autor menciona algunas de las más relevantes:

 Propiedades físicas:

- Densidad

- Reología (viscosidad API, viscosidad plástica, geles)

- Filtrado API / HT, HP

- Porcentaje de arena

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 Propiedades químicas:

- Dureza

- Alcalinidad

- Contenidos de cloruros

- Concentración de sólidos arcillosos

- pH

 Propiedades físico-químicas especiales:

- Tamaño de partícula

- Acreción

- Dispersión

- Lubricidad

- Potencial de inhibición de arcillas

Para controlar dichas propiedades en un fluido líquido y cumplir con las funciones que a su vez permitan alcanzar los objetivos de los fluidos de perforación, existen diferentes aditivos que se agregan al sistema como los que describe Prieto (2002):

 Densificantes:

Barita, Hematita, Galena, Magnetita, Siderita, Dolomita, Calcita.

 Viscosificantes:

Bentonita, Atapulgita, CMC, Goma Xántica, HEC, Goma Guar.

 Controladores de filtrado:

Bentonita, Polímeros manufacturados, Almidones, Lignitos,

Lignosulfonatos, Celulosas polianiónicas (PAC), Carbonato de Calcio.

 Controladores de reología:

Lignosulfonatos, lignitos, adelgazantes poliméricos.

 Controladores de pH:

Soda cáustica, Potasa cáustica, Cal.

 Controladores de pérdida de circulación:

Fibra celulósica, Grafito siliconizado, Carbonato de Calcio.

 Lubricantes:

Aceites minerales, Surfactantes, Grafito, Gilsonita, Bolillas de vidrio.

 Surfactantes:

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7

 Removedores de sólidos:

Sales, Cal hidratada, Polímeros sintéticos (Poliacrilamidas), Goma Guar, Polímeros acrílicos, Yeso.

 Estabilizantes de lutitas:

Polímeros sintéticos de alto peso molecular (PHPA), Asfaltos, Sales inorgánicas, Cal/Yeso.

 Anticorrosivos:

Secuestradores de oxígeno como las sales solubles de sulfito y sulfonato, Agentes de superficie, Sulfuros insolubles a base de Zinc.

 Bactericidas:

Sulfuros orgánicos, Aminas cuaternarias, Aldehídos, Clorofenoles.

 Precipitadores:

Cal, Yeso, Bicarbonato de Calcio, Carbonato de Calcio.

Los fluidos de perforación están compuestos por una fase predominante en la cual son agregados los aditivos. Dependiendo de la naturaleza de esta fase y los ingredientes primarios, los fluidos de perforación se clasifican como se indica en la figura 2. Además, se subcategoriza a los fluidos base agua.

Figura 2. Clasificación de los fluidos de perforación

(Nistov, James, & Walker, 2007) (API, 2001) (Gulf profesional publishing, 2005) (Castillo, 2008) FLUIDOS DE PERFORACIÓN

LÍQUIDOS FLUIDOS BASE NO ACUOSA GRUPO 1 CRUDO, DIÉSEL GRUPO 2 ACEITES DE BAJA TOXICIDAD GRUPO 3 ÉSTERES, PARAFINAS FLUIDOS BASE AGUA DISPERSO INHIBIDO SALES INORGÁNICAS SALES ORGÁNICAS CÁLCICO NO INHIBIDO FOSFATO -BENTONÍTICO

LIGNITO LIGNO -SULFONATO NO DISPERSO INHIBIDO POLIMÉRICO -AMINA / GLICOL POLIMÉRICO -KCl DRILL-IN SALINOS NO INHIBIDO POLÍMERO -BENTONÍTICO NATIVO POR SU EFECTO EN LOS

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8 Los fluidos de perforación base agua son el tipo de fluidos de los que se entiende que su fase continua es el agua, y existe una gran variedad de combinaciones que se logran a partir de este líquido, debido a la diversidad de aditivos que se encuentran en el mercado. Son el tipo de fluidos de perforación más usado; se estima que aproximadamente el 80% de todos los pozos son perforados con esta clase de fluidos (West, 2006). La razón se encuentra en sus beneficios en términos: económicos, ambientales, de desempeño técnico, y en la amplia gama de productos que son compatibles con la fase acuosa.

También es necesario mencionar que en la perforación los fluidos llegan a tener en su sistema elementos que forman parte de la composición de manera inintencional, es decir, que se encuentran como contaminantes, esto sucede porque ingresan al sistema como producto de la perforación y por consiguiente pueden modificar las características del fluido preparado, afectando así su rendimiento.

Como lo señala Castillo, Á. (2008) y también lo indica la figura 2, los sistemas de fluidos a base de agua pueden clasificarse considerando algunos factores como el efecto del fluido en los sólidos y material arcilloso que se incorporan durante el proceso de perforación, teniendo así cuatro grupos, en los que se encontrarían la mayoría de fluidos de perforación usados actualmente, y éstos son:

 Sistemas Dispersos - Inhibidos. Éstos usan dispersantes químicos para el control de los sólidos perforados, y también emplean iones para controlar la hidratación y debilitamiento mecánico de las arcillas.

 Sistemas Dispersos - No inhibidos. Éstos usan agentes químicos para mantener dispersa la bentonita sódica, y no se emplean inhibidores a base de sal ya que la presencia de los dispersantes es suficiente para controlar los sólidos perforados.

 Sistemas No dispersos - Inhibidos. En estos la ausencia de dispersante va a permitir que las arcillas encuentren su equilibrio natural en el sistema, y también para este caso, se agregan agentes inhibidores que controlen la hidratación de las arcillas de la formación. Estos agentes comúnmente son sales.

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9 La cuenca oriente ecuatoriana es una cuenca sedimentaria de gran importancia tanto científica como económica. Se encuentra ubicada en región amazónica y es parte de la provincia petrolífera Putumayo-Oriente-Marañón, siendo el segmento que contiene el mayor volumen de hidrocarburos de los tres con aproximadamente 33000 millones de barriles de petróleo original en sitio (POES), y 8600 millones de bls de petróleo en reservas probadas + probables según datos de finales del año 2010, de las cuales resta al menos un 40% por producir (Baby, Rivadeneira, & Barragán, 2014). Los mismos autores señalan que esta cuenca, actualmente, está conformada por tres corredores (plays) principales: el corredor Occidental o Subandino, el corredor Central o Sacha-Shushufindi y el corredor Oriental o Capirón-Tiputini; los tres con características propias en sus trampas, crudos y reservorios.

La figura 3 demuestra la ubiación de la cuenca en el territorio ecuatoriano.

Figura 3. Mapa de localización de la cuenca oriente

(Estupiñán, Marfil, Scherer, & Permanyer, 2010)

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10 determinado proyecto de perforación se deberían aplicar ciertos criterios. Los criterios de selección son discernimientos basados en normativas y datos comprobados que permiten diferenciar a los tipos fluidos por su valor para determinado trabajo. Para definir estos criterios, primeramente, es necesario conocer las particularidades del proyecto, y para ello deben ser planteadas y contestadas algunas interrogantes como las que menciona Gulf profesional publishing (2005):

 ¿Qué tipo de pozo se va a perforar?

 ¿Cuáles son los mayores riesgos en el pozo?

 ¿Existe algún desafío en logística que se deba considerar?

 ¿Qué regulaciones ambientales se deben cumplir en este proyecto? Posteriormente, los datos que respondan a este tipo de interrogantes son enfocados al cumplimiento de los objetivos de los fluidos de perforación para obtenerse así los criterios de selección.

En el caso de la perforación en la cuenca oriente, se han venido empleando los criterios de selección que las circunstancias han demandado (Romero, 2018), no obstante, a la fecha, no se encuentra un análisis detallado, formal y accesible sobre este tema.

1.1 OBJETIVO

1.1.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar los criterios empleados en la selección de los fluidos para la perforación de la cuenca Oriente ecuatoriana con base en información de la compañía CCDC-CNPC Ecuador.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Clasificar los criterios de selección de acuerdo a la naturaleza de los parámetros involucrados.

 Determinar los criterios ambientales, técnicos y económicos para la selección de los fluidos de perforación.

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(31)

11

2. METODOLOGÍA

Este trabajo se fundamentó en una investigación básica descriptiva que implicó la recopilación de información de varios recursos bibliográficos, incluidos datos referenciales proporcionados por la compañía CCDC-CNPC (Ecuador Branch). Esta información, especificada en los subtítulos siguientes, se analizó, procesó y describió de modo que facilite la comprensión del tema propuesto. Además, este estudio es de carácter prospectivo puesto que establece las bases para nuevas investigaciones.

2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS CRITERIOS DE SELECCIÓN

Esta clasificación se realizó agrupando a los criterios según la índole de su contenido. Para esto se recopiló y procesó información de las siguientes fuentes: La normativa que rige la industria petrolera del Ecuador en materia ambiental; datos provistos por CCDC-CNPC Ecuador (Programas y reportes finales de fluidos de perforación, lecciones aprendidas y riesgos operacionales durante la perforación); tesis de pregrado, artículos científicos, manuales de fluidos de perforación, libros, catálogos y sitios web relevantes para el tema de estudio.

2.2 DETERMINACIÓN DE LOS CRITERIOS DE SELECCIÓN

En primera instancia, se realizó una entrevista como una herramienta de investigación cualitativa que sirva de punto de partida para tener una idea clara de los requerimientos ambientales, técnicos y económicos. Esta entrevista fue realizada al ingeniero Henry Romero (Laboratorista de fluidos de perforación de la compañía CCDC-CNPC Ecuador) y experto en fluidos de perforación y completación. Las preguntas y respuestas más relevantes de dicha entrevista, fueron incluidas en el anexo 1 de este trabajo.

Posteriormente se revisó información de diversas fuentes bibliográficas, en procura de obtener datos puntuales y confiables que permitan relacionar los fluidos de perforación con el cumplimiento de los objetivos, y así determinar los criterios de selección respectivos.

2.2.1 CRITERIOS AMBIENTALES

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12

 Legislación ambiental para la industria petrolera ecuatoriana. Se revisaron el panorama general, la categorización de la normativa, y las leyes que influyen en las actividades de perforación y por ende en el área de fluidos. Esto quedó incluido en los anexos 2 y 3 del presente trabajo.

 Análisis del RAOHE. Se analizaron los artículos: 24, 29, 52, 56 y 59 que señalan aspectos a considerar sobre las operaciones de perforación, uso y desecho de fluidos y ripios (Véase el anexo 4 de este trabajo); sobre todo se hizo especial énfasis en los datos concernientes al desecho de fluidos contenidos en las tablas de límites máximos permisibles de esta normativa (Véase también el anexo 5).

A partir de este análisis, se determinaron los criterios para seleccionar los mejores fluidos en cuanto al cumplimiento de la normativa establecida para el manejo de fluidos, sus productos químicos constituyentes y ripios producidos, así como la disposición final de los mismos.

2.2.2 CRITERIOS TÉCNICOS

La determinación de estos criterios se hizo mediante el estudio por secciones de pozo. Sabiendo que un pozo convencional de la cuenca oriente tiene tres secciones (superficial, intermedia y productora), se procesaron datos de pozos de tres secciones de la información de perforación cuenca oriente proporcionada por la compañía CCDC-CNPC Ecuador como fuente principal; también se revisaron otras fuentes las cuales fueron debidamente citadas.

La información de CCDC-CNPC se procesó de la siguiente manera:

 De los programas de perforación, reportes finales de perforación se extrajeron datos como: los tipos de fluidos utilizados en las diferentes secciones de los pozos, las propiedades de dichos fluidos, la geometría de los pozos, las formaciones geológicas atravesadas y manejo de los fluidos durante la perforación (Véase los anexos 6-12).

 De los registros de lecciones aprendidas de varios pozos dentro de la cuenca oriente, se extrajeron y tabularon los eventos que se pueden presentar en las formaciones geológicas de la cuenca Oriente (Ver el anexo 13).

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13 evento, (análisis con base en el método semicuantitativo GHA (Gross Hazard analysis). (Ver anexos 12, 14 y 15).

2.2.3 CRITERIOS ECONÓMICOS

A partir del análisis de diversas fuentes de información, y la entrevista realizada al ingeniero especialista en fluidos de perforación Henry Romero, se determinaron los criterios económicos basados en los costos de elaboración, manejo, logística, y disposición final de residuos.

2.3 EJEMPLOS DE SELECCIÓN

Para simular la selección de fluidos por medio de criterios, se propuso el uso de tablas comparativas donde se evaluaron 7 diferentes fluidos de perforación con respecto al cumplimiento de los criterios ya determinados para un pozo convencional de la cuenca oriente.

Se evaluaron cinco sistemas de base agua, un sistema base no acuosa y un sistema espumado. Los fluidos base agua fueron inspirados en los sistemas que usa la compañía CCDC-CNPC Ecuador en la cuenca Oriente, los mismos que podrían ser candidatos potenciales para nuevos proyectos de perforación. Estos fluidos pueden tener diversos nombres comerciales, dependiendo de la compañía que preste este servicio; sin embargo, en su formulación contienen ingredientes similares; que confieren al fluido propiedades similares, por lo cual se emplearon sus nombres genéricos.

 Para el ejemplo de selección por criterios ambientales se hicieron discernimientos simples con base en el cumplimiento o no de los parámetros de cada criterio. Después se describieron los fluidos que cumplieron con la mayoría de los parámetros y las observaciones correspondientes.

 El ejemplo de selección por criterios técnicos se hizo según la subclasificación propuesta:

- Para los criterios técnicos de logística y seguridad y salud se hicieron discernimientos simples en base al cumplimiento o no de los parámetros de cada criterio.

(34)

14 de grado ALTO, para que cobren mayor relevancia en la evaluación y en la posterior selección. Esto se hizo duplicando el valor del rendimiento obtenido por cada fluido en los criterios ponderados. Al final se describieron los fluidos con mejor puntaje.

Las tablas comparativas se hicieron por sección asumiendo el caso de un pozo de tres secciones (16”, 12 ¼” y 8 ½”).

- Para los ejemplos de evaluación económica se propusieron costos referenciales de elaboración de cada fluido, y se hicieron tablas donde se analizó la relación desempeño/costo. Después se seleccionaron los fluidos que representaron los costos más bajos para la cuenca oriente.

 También se propuso un ejemplo de selección general donde se evaluaron los fluidos. Primeramente, se hizo una selección con base en los criterios ambientales, de logística, y de salud y seguridad, luego, los fluidos seleccionados pasaron a evaluarse según la relación Desempeño técnico/Costo por barril para las tres secciones antes mencionadas, de la que se seleccionaron los sistemas mejor calificados.

(35)

(36)

15

Criterios Técnicos Criterios Ambientales

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1 CLASIFICACIÓN DE LOS CRITERIOS DE SELECCIÓN

Los criterios de selección fueron clasificados a partir la naturaleza de los parámetros de estudio en tres categorías principales. Estas categorías fueron empleadas para diferenciar los criterios de estudio y agruparlos dentro de un título general que simplifique el análisis. Además, se subdividieron según se indica en la figura 4 a continuación:

Figura 4. Clasificación de los criterios de selección de fluidos de perforación para la cuenca Oriente

3.2 CRITERIOS AMBIENTALES

3.2.1 USO DE FLUIDOS Y PRODUCTOS

Para el uso de fluidos de perforación y productos que se agregan a los mismos se determinaron los siguientes criterios ambientales:

 Cumplimiento del uso de productos químicos justificados técnica y/o económicamente y con su debido sustento.

 Favorecimiento del uso reducido de químicos en cuanto a cantidad y especialmente productos peligrosos.

Criterios Económicos CRITERIOS DE SELECCIÓN

- Uso de fluidos y productos

- Manejo de desechos

- Costos de

elaboración y manejo - Costos de disposición final de desechos - Logística

- Seguridad y salud

(37)

16

3.2.2 MANEJO DE DESECHOS

Para evaluar a los fluidos que faciliten el manejo de desechos sólidos y líquidos producidos por efecto de la perforación, se establecieron criterios basados en las normas técnicas analizadas que incluyen las tablas con los parámetros, valores máximos referenciales y límites permisibles para el monitoreo ambiental interno rutinario y control ambiental, contenidos en el anexo 2 del artículo 87 del RAOHE.

Tomando en cuenta los desechos líquidos que se generen a partir del uso de los fluidos de perforación, se determinó el siguiente criterio basado en la tabla 4 del RAOHE:

 Generación de desechos líquidos que cumplan con los parámetros para descarga de efluentes que se detallan en la tabla 1 siguiente:

Tabla 1. Límites permisibles de descarga de efluentes (descargas líquidas)

Valores límite en efluentes (Medición en punto de descarga)

Parámetro Expresado

en Unidad

Valor límite permisible

Promedio anual Potencial hidrógeno pH --- 5<pH<9 5,0<pH<9,0 Conductividad eléctrica CE µS/cm <2500 <2000 Hidrocarburos totales TPH mg/l <20 <15 Demanda química de oxígeno DQO mg/l <120 <80 Sólidos totales ST mg/l <1700 <1500 Bario Ba mg/l <5 <3 Cromo (Total) Cr mg/l <0,5 <0,4 Plomo Pb mg/l <0,5 <0,4 Vanadio V mg/l <1 <0,8 Nitrógeno global

(Incluye N orgánico, amoniacal y óxidos) NH4-N mg/l <20 <15 Fenoles --- mg/l <0,15 <0,10

Valores límite en el cuerpo receptor (Medición en punto de control)

Parámetro Expresado

en Unidad

Valor límite permisible

Promedio anual Temperatura --- °C +3°C --- Potencial hidrógeno pH --- 6,0<pH<8,0 6,0<pH<8,0 Conductividad eléctrica CE µS/cm <170 <120 Hidrocarburos totales TPH mg/l <0,5 <0,3 Demanda química de oxígeno DQO mg/l <30 <20 Hidrocarburos aromáticos policíclicos HAPs mgC/l <0,0003 <0,0002

(38)

17 Los fluidos de perforación y ripios que vayan a ser desechados en superficie, deberán cumplir con los parámetros estipulados en la tabla 7 del anexo 2 del RAOHE, por lo tanto, en la selección de los fluidos debería considerar lo siguiente:

 Generación de residuos (lodos y ripios; para ser desechados en superficie), que cumplan con los parámetros para lixiviados registrados en la tabla 2 a continuación:

Tabla 2. Límites permisibles para lixiviados en la disposición final de lodos y ripios de perforación en superficie (Depósitos controlados)

Sin impermeabilización de la base

Parámetro Expresado en Unidad Valor límite

permisible

Potencial hidrógeno pH --- 6<pH<9 Conductividad eléctrica CE µS/cm 4000

Hidrocarburos totales TPH mg/l <1 Hidrocarburos aromáticos policíclicos HAPs mgC/l <0,003

Cadmio Cd mg/l <0,05

Cromo total Cr mg/l <1,0

Vanadio V mg/l <0,2

Bario Ba mg/l <5

Con impermeabilización de la base

Parámetro Expresado en Unidad Valor límite

permisible

Potencial hidrógeno pH --- 4<pH<12 Conductividad eléctrica CE µS/cm 8000

Hidrocarburos totales TPH mg/l <50 Hidrocarburos aromáticos policíclicos HAPs mgC/l <0,005

Cadmio Cd mg/l <0,5

Cromo total Cr mg/l <10,0

Vanadio V mg/l <2

Bario Ba mg/l <10

(Decreto ejecutivo 1215, 2001)

(39)

18

 Generación de desechos líquidos que cumplan los parámetros adicionales señalados en la tabla 3 a continuación:

Tabla 3. Parámetros adicionales y límites permisibles para aguas y descargas líquidas

Parámetro Expresado en Unidad Valor límite permisible

Cloruros Cl- mg/l <2500

Sulfatos SO42- mg/l <1200

Fluoruros F- mg/l <5,0

Cadmio Cd mg/l <0,1

Mercurio Hg mg/l <0,01

Níquel Ni mg/l <2,0

Selenio Se mg/l <0,5

Cianuros libres CN- mg/l <0,05 Sulfuro de hidrógeno H2S mg/l <0,0002 Demanda bioquímica de

oxígeno DBO5 mg/l <40

Fenoles --- mg/l <0,15

(Decreto ejecutivo 1215, 2001)

Adicional a estos parámetros, el RAOHE incluye recomendaciones para la disposición final de desechos no caracterizados como peligrosos. Estas recomendaciones se registraron en el anexo 5 de del presente trabajo.

3.2.3 EJEMPLO DE SELECCIÓN DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN DE ACUERDO A LOS CRITERIOS AMBIENTALES

Para todos los ejemplos se tomaron como referencia 7 sistemas de fluidos diferentes con las siguientes sustancias base:

 Fluidos base agua: Nitrato de Calcio, Polimérico, Bentonítico, Drill in, y Cloruro de Potasio.

 Fluido base no acuosa: Aceite mineral.  Fluido base líquido - gas: Espuma rígida.

Las descripciones de estos fluidos para motivo de ejemplo se incluyen en el anexo 6 del presente trabajo.

(40)

19

Tabla 4. Evaluación de fluidos según los criterios ambientales

CRITERIOS AMBIENTALES

SISTEMAS DE FLUIDOS

Nit rato de Calc io P o limé rico Dri ll i n Bent o n it a Clo ru ro de P o tas io Acei te min er al E spu ma rígid a

Uso de productos químicos justificados técnica y/o económicamente y con su

debido sustento



Favorable al uso reducido de químicos en cuanto a cantidad

y especialmente productos peligrosos



X X



Generación de desechos líquidos que cumplan con los parámetros para descarga de

efluentes de la tabla 1



X X



Generación de residuos (lodos y ripios) que cumplan con los

parámetros para lixiviados registrados en la tabla 2



X X



Generación de desechos líquidos que cumplan los parámetros adicionales señalados en la tabla 3



X X



Esta evaluación generó las siguientes conclusiones:

- Los sistemas: Nitrato de calcio, Polimérico, Drill in, Bentonita, y

Espuma rígida cumplen con los parámetros ambientales, por lo tanto, podrían ser usados en la cuenca oriente.

- El sistema a base de Cloruro de potasio no favorece el uso reducido de químicos y genera desechos que superan los límites de conductividad eléctrica (Tablas 1 y 2) y cloruros (Tabla 3); así que, para ser usado en la cuenca Oriente se requeriría de un mayor tratamiento a los desechos.

(41)

20

3.3 CRITERIOS TÉCNICOS

3.3.1 LOGÍSTICA

Los criterios de logística más relevantes fueron determinados con base en el contexto de la perforación en la cuenca Oriente ecuatoriana; los mismos se describen a continuación:

 Operación con personal capacitado en fluidos convencionales.

 Operación con facilidades y equipos convencionales.

 Requerimiento de productos convencionales para el diseño de los sistemas de fluidos.

 Empleo de recursos hídricos cercanos a la locación.

 Demanda convencional de energía.

3.3.1.1 Ejemplo de selección por criterios técnicos de logística

La tabla 5 describe la evaluación de los fluidos candidatos en relación al cumplimiento de los criterios técnicos de logística.

Tabla 5. Evaluación de fluidos según los criterios de logística

CRITERIOS TÉCNICOS DE LOGÍSTICA

Nit rato d e Calc io P o limé rico Dri ll i n Bent o n it a Clo ru ro de P o tas io Acei te min er al E spu ma rígid a

Operación con personal capacitado en

fluidos convencionales



X Operación con facilidades y equipos

convencionales



X X

Requerimiento de productos convencionales para el diseño de los

sistemas de fluidos



X X

Empleo de recursos hídricos cercanos a

la locación



X



Demanda convencional de energía



X

Esta evaluación sugiere lo siguiente:

(42)

21

de Potasio cumplen con los criterios de logística para la cuenca Oriente ecuatoriana; de modo que, podrían ser usados en ese lugar.

- El fluido de Aceite mineral requiere de equipos apropiados para su almacenamiento y manejo; además de y grandes volúmenes de fluido base que deberán ser transportados porque comúnmente no se hallan cerca la locación, lo que implica algunos problemas en logística; por lo tanto, su uso no se recomienda a menos que la relación costo-beneficio sea favorable. - El fluido Espumado incumple la mayoría de los criterios de logística; además de ser un fluido poco empleado en la perforación; por lo tanto, su uso para la cuenca Oriente no se recomienda a menos que la relación costo-beneficio sea favorable.

3.3.2 SEGURIDAD Y SALUD

Los criterios relacionados a las medidas de seguridad y salud laboral que tienen mayor relevancia en la selección de fluidos de perforación fueron los siguientes:

 Facilidad de control de arremetidas.

 Uso de sustancias no peligrosas.

 Operación con niveles convencionales de ruido y polvo.

3.3.2.1 Ejemplo de selección por criterios de Seguridad y Salud

Tabla 6. Evaluación de fluidos según los criterios de seguridad y salud

CRITERIOS TÉCNICOS DE SALUD Y SEGURIDAD

Nit rato de Calc io P o limé rico Dri ll i n Bent o n it a Clo ru ro de P o tas io Acei te min er al E spu ma rígid a

Facilidad de control de arremetidas



X X Uso de sustancias no peligrosas



X X



Operación con niveles convencionales de

ruido y polvo



X

De esta evaluación se tiene el siguiente análisis:

(43)

22 - El fluido de Aceite mineral, presenta un problema grave en cuanto al control de pozos, y se debe a que los influjos pueden no ser detectados a tiempo, por cuanto el gas se disuelve en la fase aceitosa (Drilling-mud.org, 2014). Y además de la toxicidad de los emulsificantes y dispersantes que contiene (Bennett, 1984), emite vapores que son nocivos a corto y largo plazo, por lo tanto, no se recomienda su uso a menos que se tomen en las medidas correspondientes para cumplir estos criterios.

- El fluido Espumado, a pesar de que controla los influjos de mejor manera que los fluidos neumáticos, por su naturaleza no puede suspender el material densificante necesario para contrarrestar las arremetidas del pozo, y además requiere de equipos compresores y bombas que incrementan el ruido en la estación de trabajo; por lo tanto, no se recomienda su uso a menos que se garantice un mínimo riesgo de arremetidas.

3.3.3 DESEMPEÑO EN LA PERFORACIÓN

La determinación de los criterios para evaluar el desempeño de los fluidos de perforación en la cuenca Oriente requirió de datos y análisis que se registraron en los anexos 9 -15. Además, los criterios fueron determinados por secciones de pozo como se verá a continuación:



Para la sección superficial

 Transmisión de información por pulsos de presión.

 Favorable para análisis de ripios.

 Facilidad de cambio de sistema de fluido.

 Compatibilidad con los fluidos de las formaciones.

 Favorece alta rata de penetración ROP.

 Favorece la limpieza en hoyo vertical.

 Favorece la limpieza en hoyo de hasta 50°.

 Provisión de estabilidad a las paredes del hoyo.

 Control de arcillas tipo gumbo.

 Resistencia a la contaminación de calcio.

 Manejo de alto contenido de sólidos.

 Inhibición de arcillas químicamente reactivas.

 Control de pérdida de circulación.

 Control de influjos de agua.

 Prevención de formación de espuma.

 Prevención de pega diferencial.

 Baja dispersión-erosión.

 Baja tendencia al embolamiento.

(44)

23



Para la sección intermedia

 Baja interferencia en la toma de registros de pozo.

 Favorece alta rata de penetración ROP.

 Favorece la limpieza en hoyo vertical.

 Resistencia a la contaminación de calcio.

 Control de influjos de agua.

 Baja dispersión-erosión.

 Baja tendencia al embolamiento.



Para la sección de producción

 Favorable para toma de núcleos.

 Baja interferencia en la toma de registros de pozo.

 Favorable para limpieza en hoyo vertical.

 Favorable para limpieza en hoyo de hasta 50°.

 Favorable para limpieza en hoyo de hasta 90°.

 Control de influjos de agua, petróleo y/o gas.

 Prevención de daño de formación.

(45)

24

3.3.3.1 Ejemplo de selección por criterios técnicos de desempeño

En el siguiente ejemplo, se propusieron las siguientes secciones: 16”, 12 ¼” y 8 ½”; correspondientes a las tablas 8, 9 y 10; Se asignaron valores al factor de desempeño como indica la tabla 7, y además se incluyó la ponderación para ciertos criterios de acuerdo al análisis de riesgos del anexo 15.

Tabla 7. Modo de calificación

Desempeño Factor Factor en Criterios de Riesgo ALTO

Malo 0 0

Regular 1 2

Bueno 2 4

Muy bueno 3 6

Tabla 8. Evaluación de fluidos según los criterios de desempeño para la sección de16”

Sección de 16” SISTEMAS DE FLUIDOS

CRITERIOS TÉCNICOS DE DESEMPEÑO Nit rato de Calcio P o liméric o Dri ll in Bent o n it a Clo ru ro de P o tasio

Aceite _min

er al E spu ma rígid a

Transmisión de información por pulsos de presión 3 3 3 3 3 3 0 Favorable para análisis de ripios 3 3 3 3 3 1 1 Facilidad de cambio de sistema de fluido 3 3 3 3 3 1 1 Compatibilidad con los fluidos de las formaciones 2 3 3 3 2 1 3 Favorece alta rata de penetración ROP 3 2 2 2 3 3 3

Favorece la limpieza en hoyo vertical 2 6 6 4 2 4 2

Favorece la limpieza en hoyo de hasta 50° 2 2 2 2 2 6 2

Provisión de estabilidad a las paredes del hoyo 4 6 6 4 4 6 0

Control de arcillas tipo gumbo 6 2 0 4 6 6 6

Resistencia a la contaminación de calcio 3 1 1 2 1 3 1

Manejo de alto contenido de sólidos 4 2 2 4 4 4 0

Inhibición de arcillas químicamente reactivas 6 6 6 0 6 6 6

Control de pérdida de circulación 1 2 3 1 2 2 3

Control de influjos de agua 4 6 4 6 4 4 0

Prevención de formación de espuma 2 1 1 1 1 3 0 Prevención de pega diferencial 1 2 3 1 2 2 3 Baja dispersión-erosión 1 2 1 1 3 3 1 Baja tendencia al embolamiento 3 1 1 2 3 3 2

Favorece amplio diámetro de hoyo 6 4 2 6 6 0 4

(46)

25 Esta evaluación surgiere lo siguiente:

- Por el puntaje obtenido, el sistema de Aceite mineral es seleccionado como el fluido más adecuado, en términos de desempeño, para ser usado en la sección de 16”.

- Los sistemas Cloruro de potasio y Nitrato de Calcio también podrían ser empleados si cumplen con los otros criterios.

Tabla 9. Evaluación de fluidos según los criterios de desempeño para la sección de12 ¼”

Esta evaluación surgiere lo siguiente:

- Dado el puntaje, el sistema de Aceite mineral es seleccionado como el fluido más adecuado, en términos de desempeño, para ser usado en la sección de 12 ¼”.

- Los sistemas Polimérico y Drill in también podrían ser empleados si cumplen con los demás criterios.

Sección de 12 ¼” SISTEMAS DE FLUIDOS

CRITERIOS TÉCNICOS DE DESEMPEÑO Ni tr ato d e Cal c io P ol imé ri c o Dr ill i n B ento ni ta Cl orur o de P otas io A c ei te mi neral E s pum a rígi da

Transmisión de información por pulsos de presión 3 3 3 3 3 3 0 Favorable para análisis de ripios 3 3 3 3 3 1 1 Facilidad de cambio de sistema de fluido 3 3 3 3 3 1 1 Baja interferencia en la toma de registros de pozo 2 2 3 2 1 2 1 Compatibilidad con los fluidos de las formaciones 2 3 3 3 2 1 3 Favorece alta rata de penetración [ROP] 3 2 2 2 3 3 3

Resistencia a la contaminación de calcio 3 1 1 2 1 3 1 Manejo de alto contenido de sólidos 3 1 1 2 2 2 0

Control de pérdida de circulación 1 2 3 1 2 2 3 Control de influjos de agua 2 3 2 3 2 2 0 Prevención de formación de espuma 2 1 1 1 1 3 0 Prevención de pega diferencial 1 2 3 1 2 2 3 Baja dispersión-erosión 0 2 1 0 3 3 1

Baja tendencia al embolamiento 6 6 2 4 6 6 4

(47)

26

Tabla 10. Evaluación de fluidos según los criterios de desempeño para la sección de 8 ½”

Esta evaluación surgiere lo siguiente:

- Por el puntaje obtenido, el sistema de Aceite mineral es seleccionado como el fluido más adecuado, en términos de desempeño, para ser usado en la sección de 8 ½”.

- Los sistemas Drill in y Polimérico también podrían ser empleados si cumplen con los demás tipos de criterios.

La figura 5 describe el Desempeño en perforación de los diferentes sistemas de fluidos para las tres secciones.

Sección de 8 ½” SISTEMAS DE FLUIDOS

CRITERIOS TÉCNICOS DE DESEMPEÑO Nit rato de Calcio P o liméric o Dri ll in Bent o n it a Clo ru ro de P o tasio

Aceite _min

er al E spu ma rígid a

Transmisión de información por pulsos de presión 3 3 3 3 3 3 0 Favorable para análisis de ripios 3 3 3 3 3 1 1 Favorable para toma de núcleos 3 3 3 3 2 3 1 Facilidad de cambio de sistema de fluido 3 3 3 3 3 1 1 Baja interferencia en la toma de registros de pozo 3 2 2 2 1 2 1

Compatibilidad con los fluidos de las formaciones 4 6 6 0 4 2 6

Manejo de alto contenido de sólidos 6 2 2 4 4 4 0

Control de pérdida de circulación 1 2 3 1 2 2 3 Control de influjos de agua, petróleo y/o gas 2 3 2 3 2 2 0 Prevención de formación de espuma 2 1 1 1 1 3 0 Prevención de pega diferencial 1 2 3 1 2 3 3

Prevención de daño de formación 2 4 6 0 2 6 6

(48)

27

Figura 5. Desempeño en perforación de los fluidos seleccionables

- En esta figura se pudo apreciar que el fluido base Aceite mineral tiene el mejor desempeño en las tres secciones. También se aprecia que el sistema

Polimérico tiene un desempeño similar, aunque inferior.

3.4 CRITERIOS ECONÓMICOS

Los criterios económicos se determinaron a partir del análisis de costos asociados a los fluidos de perforación. Para esto se tiene que entender que los costos pueden variar en el tiempo por diversos factores, sin embargo, los distintos sistemas de fluidos, podrían mantener una diferencia constante.

3.4.1 COSTOS DE ELABORACIÓN Y MANEJO

Este tipo de criterios fue definido en función de los costos que representan el diseño y manejo de un fluido de perforación, quedando de la siguiente manera:

 Costo de barril de fluido (por sección).

 Costo de alquiler de equipos.

 Costos de transporte y almacenamiento.

3.4.2 COSTOS DE DISPOSICIÓN FINAL DE DESECHOS

La disposición de los desechos, en cumplimiento con las normas ambientales, involucra ciertos costos, que son mayores cuanto más sofisticado sea el método de tratamiento. A continuación, se definen los siguientes:

0 10 20 30 40 50 60 70

Nitrato de Calcio

Polimérico Drill in Bentonita Cloruro de Potasio

Aceite mineral

Espuma rígida

FA

C

TOR

FLUIDOS DE PERFORACIÓN

(49)

28

 Costo de reutilización.

 Costo de reinyección.

 Costo de disposición en depósitos impermeabilizados.

 Costo de disposición en depósitos sin impermeabilizar.

 Costo de incineración.

Nota: En muchos casos se utiliza el costo por pie perforado como un costo general que resume a los demás. Para esto las compañías manipulan sus variables independientes para hacer que el costo de ciertos fluidos se adapte a los requerimientos del cliente; sin embargo, es difícil hacerlo sin afectar los otros parámetros (Romero, 2018).

3.4.3 EJEMPLO DE SELECCIÓN POR CRITERIOS ECONÓMICOS

El siguiente ejemplo se hizo con base en costos referenciales que fueron propuestos para fines ilustrativos, pero buscando mantener un margen realista. Además, se tomó en cuenta únicamente al criterio de costo de barril de fluido para simplificar el análisis.

La tabla 11 representa un ejemplo de evaluación económica con base en los costos por barril de fluido para las secciones de 16”, 12 ¼” y 8 ½”.

Tabla 11. Evaluación de fluidos según los criterios económicos

COSTO POR BARRIL

(USD)

SISTEMAS DE LODOS Nitrato

de Calcio

Polimérico Drill

in Bentonita

Cloruro de Potasio

Aceite mineral

Espuma rígida

sección 16” 10 20 27 7 20 200 7

sección 12 ¼” 20 40 32 24 40 310 20 sección 8 ½” 40 67 43 40 67 390 38

De esta evaluación económica se obtuvo que:

- Los sistemas de Espuma rígida y Bentonita son seleccionados como los más convenientes en términos económicos para la sección de 16”; Los sistemas Espuma rígida y Nitrato de calcio para la sección de 12 ¼”; y el

sistema de Espuma rígida para la sección de 8 ½”.

- También se destaca que el fluido más costoso para cada sección es el sistema de Aceite mineral, seguido por los sistemas Cloruro de potasio y

(50)

29 La figura 6, a continuación, se describen los costos por barril de cada uno de los 7 sistemas de fluido propuestos.

Figura 6. Costos por barril de fluido de perforación

- En la figura 6 se pudo apreciar el gran la diferencia de costos que tiene el fluido base aceite en relación con los demás fluidos.

3.5 EJEMPLO DE SELECCIÓN GENERAL

Luego de haber aplicado todos los criterios pertinentes, se hizo una selección preliminar como se ve en la tabla 12.

Tabla 12. Primera evaluación general

CRITERIOS GENERALES

SISTEMAS DE LODOS Nitrato

de Calcio

Polimérico Drill in Bentonita

Cloruro de Potasio Aceite mineral Espuma rígida

Ambientales



X X



T

éc

ni

c

os Logística



X X

Salud y

Seguridad



X X X

- En esta primera selección se descalificó a los sistemas de Cloruro de potasio, Aceite mineral y Espuma rígida; por cuanto no favorecen el cumplimiento de los criterios ambientales, de logística, salud y seguridad; o, a su vez, resultaría muy costoso usarlos en la cuenca Oriente.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Nitrato de Calcio

Polimérico Drill in Bentonita Cloruro de Potasio Aceite mineral Espuma rígida US D

FLUIDOS DE PERFORACIÓN

(51)

30 - En cambio los fluidos de base agua: Nitrato de calcio, Polimérico, Drill in y Bentonítico; puesto que, si favorecen el cumplimiento de los criterios anteriores, pasaron a la siguiente evaluación.



SELECCIÓN DE FLUIDOS PARA LAS SECCIONES 16”, 12 ¼” Y 8 ½”

La evaluación final para los fluidos candidatos se obtuvo mediante la relación: Desempeño técnico / Costo por barril de fluido [RDC], la misma que se expresa de la siguiente manera:

𝑅𝐷𝐶 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑚𝑝𝑒ñ𝑜

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (𝑈𝑆𝐷) [1]

 EVALUACIÓN DE FLUIDO PARA LA SECCIÓN DE 16”

La tabla 13 indica la determinación de la relación desempeño/costo para los fluidos finalistas de la sección 16”.

Tabla 13. Evaluación de fluidos para la sección de 16”

EVALUACIÓN FINAL PARA 16”

SISTEMAS DE LODOS Nitrato de

Calcio Polimérico Drill in Bentonita

Factor de desempeño técnico 59 57 52 52 Costo por barril de fluido (USD) 10 20 27 7

RDC = 5,90 2,85 1,93 7,43

 EVALUACIÓN DE FLUIDO PARA LA SECCIÓN DE 12 ¼”

La tabla 14 indica la determinación de la relación desempeño/costo para los fluidos finalistas de la sección 12 ¼”.

Tabla 14. Evaluación de fluidos para la sección de 12 ¼” EVALUACIÓN FINAL PARA

12 ¼”

(52)

31

 EVALUACIÓN DE FLUIDO PARA LA SECCIÓN DE 8 ½”

La tabla 15 indica la determinación de la relación desempeño/costo para los fluidos finalistas de la sección 8 ½”.

Tabla 15. Evaluación de fluidos para la sección de 8 ½”

EVALUACIÓN FINAL PARA 8 ½”

RDC = 1,13 0,84 1,37 0,85

A partir de esta evaluación final se hizo el siguiente razonamiento:

- Los fluidos seleccionados como los más adecuados para ser usados en la cuenca oriente son los sistemas: Bentonítico para la sección superficial de 16”; Nitrato de calcio para la sección intermedia de 12 ¼”; y Drill in para la sección productora de 8 ½”.

- El sistema Polimérico también podría usarse en la sección intermedia y productora, dado que en términos de desempeño técnico tiene muy buen puntaje.

(53)