¿Pérdidas de circulación y fugas frecuentes durante la perforación? ¿Ha identificado las causas reales?
La perforación es una operación fundamental en la exploración geológica, la minería, la construcción de cimentaciones de pilotes y otras áreas de ingeniería. Sin embargo, los proyectos a menudo se enfrentan al problema de la ruptura de pozos y las pérdidas durante la perforación (pérdidas rápidas de fluido de perforación). Esto no solo provoca grandes pérdidas de lodo y colapsos del pozo, sino que también retrasa los cronogramas, aumenta los costos y puede comprometer la calidad del pozo y la seguridad de la construcción. Basándose en la práctica de campo, este artículo analiza las causas fundamentales de las pérdidas de circulación y propone contramedidas específicas para orientar proyectos similares.
Causas principales de la pérdida de circulación. La pérdida de circulación rara vez se debe a un solo factor; generalmente resulta de la interacción entre las condiciones de la formación y la práctica operativa. Las causas se pueden agrupar en dos categorías principales:
Factores geológicos: limitaciones inherentes a la formación. La formación en sí misma es el principal factor predisponente a la pérdida de circulación. Cuando la perforación intersecta ciertas unidades geológicas, el riesgo de pérdida de lodo aumenta considerablemente:
Capas de arena suelta: La gran porosidad intergranular y la cementación deficiente facilitan la rápida filtración del fluido de perforación a través de los espacios porosos. Las pérdidas son especialmente pronunciadas en arenas finas y capas limosas.
Macizos rocosos fracturados: Los carbonatos, granitos y otras rocas con fracturas desarrolladas, diaclasas o cavidades de solución contienen vías irregulares por donde el lodo puede escapar rápidamente, produciendo el fenómeno de “pérdidas durante la perforación”.
Otras unidades adversas: Los conglomerados, zonas falladas y trituradas tienen estructuras sueltas e inestables que no sólo promueven la pérdida de fluidos sino que también aumentan el riesgo de colapso del pozo, lo que agrava la dificultad de la construcción.
Factores operativos: influencias controlables en la construcción. Incluso con una geología favorable, las operaciones inadecuadas pueden provocar pérdidas de circulación. Dos problemas operativos son los más críticos:
Velocidad de perforación excesiva: la búsqueda de un avance rápido mediante el uso de velocidades de rotación o penetración excesivamente altas provoca una perturbación intensa de la pared del pozo, destruye su estabilidad en el campo cercano, produce grietas o desconchados y permite que el fluido de perforación escape.
Propiedades inadecuadas del fluido de perforación: El fluido de perforación es la barrera clave que protege el pozo. Si la viscosidad es demasiado baja, no puede formar una torta de filtración eficaz; si la densidad es insuficiente, no puede equilibrar la presión de formación. Cualquiera de estas condiciones impide el sellado eficaz de poros y fracturas, y provoca pérdidas.
Contramedidas específicas Para abordar la pérdida de circulación se necesita un enfoque de “primero prevenir, luego remediar” con tratamientos estratificados y graduados que aborden el problema desde su origen.
Optimice las propiedades del fluido de perforación para reforzar la protección del pozo. El fluido de perforación es la primera línea de defensa contra pérdidas. Ajustar la formulación del fluido puede mejorar significativamente el sellado y el soporte estructural.
Aumentar la viscosidad y la densidad: agregar bentonita, derivados de celulosa, poliacrilamida y aditivos similares para aumentar la viscosidad para que el fluido pueda adherirse mejor a la pared del pozo y formar una torta de filtración; aumentar moderadamente la densidad para proporcionar una mayor presión de sellado contra los poros y fracturas de la formación.
Modificación dirigida: Para zonas de arena suelta, agregue materiales fibrosos como aserrín o cáscaras de arroz para mejorar la capacidad de suspensión y taponamiento; para zonas fracturadas, agregue agentes de fraguado rápido (cemento, silicato de sodio) para que el fluido pueda gelificarse rápidamente en las fracturas y formar un sello.
Coloque agentes de taponamiento para sellar los puntos de pérdida activos Cuando se produzcan pérdidas, introduzca rápidamente materiales de taponamiento en el pozo para rellenar directamente los poros y las fracturas y bloquear las vías de fluidos:
Materiales de obturación comunes: Arcilla (bentonita), aserrín, cemento, fibra de algodón, cáscaras de nuez, etc. Elija los materiales según la gravedad de la pérdida. Para pérdidas menores, la arcilla o el aserrín pueden ser suficientes; para pérdidas moderadas, una mezcla de cemento y arcilla aprovecha el endurecimiento del cemento para mejorar el sellado a largo plazo.
Método de colocación: utilice colocación por etapas y técnicas de “perforación y tapón”: introduzca lentamente los materiales en la zona de pérdida mientras mantiene la circulación del lodo para que los materiales sean transportados a las vías de fuga, llenen los huecos y formen un tapón estable que evite más pérdidas.
Controlar los parámetros de perforación para reducir las perturbaciones del pozo Una práctica operativa adecuada es esencial para evitar la pérdida de circulación minimizando los daños a la pared del pozo:
Reducir la tasa de penetración: reducir la velocidad de rotación y la velocidad de avance, especialmente al cruzar arenas sueltas o estratos fracturados; adoptar un enfoque de “bajas revoluciones por minuto, pequeño avance” para reducir el impacto de la broca en la pared y limitar las perturbaciones.
Dar tiempo para la formación de la torta de filtración: una perforación más lenta le da tiempo al fluido para depositar una torta de filtración densa y uniforme en la pared del pozo, consolidando aún más la pared y sellando los microporos para reducir el riesgo de pérdida.
Rellenar y volver a perforar en caso de pérdidas graves Cuando las pérdidas son graves y el taponamiento de rutina falla (o cuando se produce un colapso de pozo a gran escala), puede ser necesario rellenar el intervalo y volver a perforar:
Selección de materiales de relleno: Se recomienda arcilla, lechada de cemento o una mezcla de arcilla y cemento. La arcilla es económica y eficaz para el sellado; la lechada de cemento se endurece para proporcionar un refuerzo de alta resistencia a la pared del pozo.
Procedimiento de relleno y reperforación: Rellene el intervalo de pérdida y un margen superior con el material seleccionado hasta que se llene la sección afectada. Deje que el material se endurezca lo suficiente (normalmente de 24 a 48 horas, según las condiciones del material y la formación) para formar un sello estable y luego reanude la perforación. Al reperforar, optimice el fluido de perforación y controle la penetración para evitar la recurrencia.
Conclusión: La ruptura de pozos y las pérdidas durante la perforación son comunes y surgen tanto de las condiciones inherentes de la formación (arenas sueltas, zonas fracturadas) como de factores controlables (velocidad de perforación excesiva, rendimiento deficiente del fluido de perforación). Para gestionar el riesgo eficazmente, realice estudios de formación previos a la construcción para anticipar las zonas propensas a pérdidas; durante la construcción, prevenga las pérdidas optimizando las propiedades del fluido y controlando los parámetros de perforación; y, en caso de pérdidas, aplique una respuesta gradual que incluya el taponamiento, el relleno y, de ser necesario, la reperforación. Adoptar una mentalidad de "prevención primero, remediación después" y ajustar las medidas para que se ajusten a las características de la formación y a las realidades del campo es esencial para superar los problemas de pérdida de circulación, garantizar la fluidez de las operaciones de perforación y mejorar la calidad y la eficiencia de la construcción.
