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TECNOLOGIA DE FLUIDOS AP-AT
Antecedentes
 Marco mundial
– Demanda creciente de hidrocarburos
– Precios actuales
– Impulso a exploracion de nuevos yacimientos
 Mayores profundidades  Mayores P y T
 Ambientes marinos de mayores laminas de agua
– Situacion en Brasil es combinacion de estos factores
Objetivos del Trabajo
 Mostrar el diseno de revestidores para pozos con
laminas de agua profundas en Brasil
 Mostrar el procedimiento de seleccion de fluidos
Ubicacion de Cuencas de
Santos, Campos y Espirito Santo
 Entre 150 y 250 km
costa afuera
 Laminas de agua desde
250m hasta 2,500m
Cuenca de Santos
 Entre 150 y 250 km
costa afuera
 Laminas de agua desde
250m hasta 2,500m
Cuenca de Santos
Diagrama de un Pozo Tipico de Santos
Compromisos con AP-AT
Descripcion
Necesidad
PVT - Escaid 110 &
LVT 200 – VASSA
Calculos Hidraulicos
Viscosimetro
600ºF/40Kpsig
Vacio Tecnologico en
medicion de
propiedades de lodo
Software para
prediccion y control
Problemas de
hidraulica, arremetidas
de gas, propiedades de
lodo a altas
temperaturas, etc.
Desarrollo de Sistemas
y Productos
Fluidos acuosos y no
acuosos Ultra AT
Expansion de Bases en
Tierra
Capacidad de
Almacenaje
Experiencia en AP-AT
 Revision de Experiencia en AP-AT
– Busqueda de Data a Nivel Mundial
– Pesos > 1.26SG (10.5 ppg) – ± 150 Pozos Geotermicos no
incluidos
– Recoleccion y Verificacion de Data
 Servicios proveidos por BHI
 Sistemas de Fluido/Material Densificante
 Profundidad Vertical Real (TVD)
 Año en que se Perforo
 Peso Maximo
– Gran Cantidad de Pozos AP-AT Perforados
Experiencia AP-AT
Pozos con Servicio BHDF > 232oC (450oF)
 Numero de Pozos: 34
– Texas - 31 Pozos (91.2%)
– Sur de Louisiana - 2 Pozos
– Internacional – 1 Pozo (sintetico)
 Profundidad Promedio –
5,816m (19,080 ft)
 Pesos
– Promedio – 2.11SG (17.6 ppg)
– Numero de Pozos ≥ 2.28SG (19.0
ppg)
 4 Pozos
– Numero de Pozos ≥ 2.16SG (18.0
ppg)
 17 Pozos
 Sistemas de Fluido
– Fluidos No-Acuosos
(FNA) – 25 Pozos
(73.4%)
– HPHT WBM (PYRODRILL) – 9 Pozos
 Material Densificante
– Barita – 24 Pozos
– Hematita - 10 Pozos
Experiencia AP-AT
Pozos con Servicio BHDF > 204oC (400oF)
 Numero de Pozos: 170
– 12 Pozos: 227°C -232°C
 (440° - 450°F)
– 27 Pozos: 221°C-227°C
 (430° - 440°F)
 Profundidad Promedio –
5,224m (17,138ft)
 Pesos
 Distribucion de Pozos
– Texas - 147 Pozos (87.5%)
– Sur de Louisiana - 4 Pozos

– Mobile Bay – 11 Pozos
– Destin Dome – 1 Pozo
– Mississippi – 1 Pozo
– Internacionales – 6 Pozos
(Sur del Mar de China & Pakistan) 
– Promedio – 2.08SG (17.4 ppg)
– Numero de Pozos ≥ 2.28SG – 8
 (19.0 ppg)
– Numero de Pozos ≥ 2.16SG – 62
 18.0 ppg – 62 (35.7%)
Sistemas de Fluido
– FNA – 137 Pozos (81%)
– HPHT WBM (PYRO-DRILL) – 33
Pozos
Material Densificante
– Barita – 129 Pozos (75.6%)
– Hematita - 41 Pozos
Revision de Parametros de Laboratorio
 Equipo Especializado
 Formulacion & Propiedades
 Resultados Fann 75
 Viscosidad Relativa vs. AP-AT Extremas
 Comparacion de Materiales Densificantes
Alternativos
 Fluidos Acuosos para AP-AT
 Ensayos PVT
Experiencias Recientes AP-AT en el
Golfo De Mexico
Viscosimetro AP-AT
Chandler Modelo 7600

Proyecto de Desarrollo Cooperativo con Chandler Engineering

316°C (600°F) / 40,000 psig

Impulsor Magnetico Ubicado Fuera de la Camara de Fluido
Aditivos de Sistema HPHT OBM
(MAGMA-TEQ)
 MAGMA-GEL
– Suspension
– Hectorita Organofilica
 MAGMA-GEL SE
– Suspension
– Atapulgita Organofilica
 MAGMA-VERT
– Emulsificante Secundario
– Amido amina
 MAGMA-SEAL
– Control de Filtrado
– Lignito Organofilico
 MAGMA-TROL
– Control de Filtrado
– Polimero Sintetico
Formulacion del Fluido a
2.16SG (18.0 lb/gal)
VASSA LP-90, bbl
M AGM A -GEL, lb
M AGM A -GEL SE, lb
Cal, lb
CARBO-MUL HT, lb
M AGM A -VERT, lb
Agua bbl
97% CaCl2, lb
MIL-BAR, lb
M AGM A -SEAL, lb
CARBO-TEC S, lb
0.4038
2.0
2.0
20.0
20.0
16.5
0.0385
4.64
572
12.0
1.5
40
80
35
70
30
Yield Point, lb/100 sq ft
60
25
HTHP Filtrate At 350°F, mL
Plastic Viscosity, cP
50
20
40
15
30
10
20
5
10
0
500°F
500°F
500°F
550°F
580°F
0
16
96
24
10
Envejecimiento Estatico, hr
0
Viscosidad Plastica
Punto Cedente / Filtrado AP-AT
Resumen de Propiedades
Comparacion de Materiales Densificantes
Alternativos – Propiedades Fisicas



Barita (BaSO4)
– Gravedad Especifica
– Tamano Promedio Particula, m
– Dureza Mohs
– Costo Relativo
Hematita (Fe2O3)
– Gravedad Especifica
– Tamano Promedio Particula, m
– Dureza Mohs
– Costo Relativo
Tetroxido de Manganeso (Mn3O4)
– Gravedad Especifica
– Tamano Promedio Particula, m
– Dureza Mohs
– Costo Relativo
4.2
17
3.0 – 3.5
1X
4.9
26
5.5 – 6.5
2X
4.8
0.5
N/A
15X
Comparacion Barita / MICROMAX
BARITA
MICROMAX
20 micrones
20 microns
Comparacion de Materiales Densificantes
Alternativos – Formulaciones 2.16SG (18ppg)
Aditivo
Barita
Hematita
VASSA LP-90, bbl
M AGM A -GEL, lb
M AGM A -GEL SE, lb
Cal, lb
CARBO-MUL HT, lb
M AGM A -VERT, lb
Agua, bbl
97% CaCl2, lb
MIL-BAR, lb
Densimix, lb
MicroMax , lb
M AGM A -SEAL, lb
CARBO-TEC S, lb
BIO-COTE, lb
0.4038
2.0
2.0
20.0
20.0
16.5
0.0385
4.64
572
12.0
1.5
-
0.4697
2.0
2.0
20.0
20.0
16.5
0.0435
5.24
547
12.0
1.5
1.0
Tetroxido de
Manganeso
0.4456
2.0
2.0
20.0
20.0
16.5
0.0420
5.06
557
12.0
1.5
1.5
Comparacion de Materiales Densificantes
Alternativos – Propiedades de los Sistemas
Barita
Viscosidad Plastica, cP
Punto Cedente, lb/100 pie 2
Lectura a 200-rpm
Lectura a 100-rpm
Lectura a 6-rpm
Lectura a 3-rpm
Gel 10-seg, lb/100 pie2
10-min Gel, lb/100 pie 2
Estabilidad Electrica, volts
60
23
63
39
12
11
19
58
2000
Tetroxido
Hematita
de
Manganeso
50
35
14
23
45
45
28
32
7
15
6
14
11
27
40
37
540
1700
HPHT WBM (PYRO-DRILL)







Estabilidad termica superior a 450ºF en pozos de petroleo
y gas, y > 650ºF en pozos geotermicos
Acepta pesos de lodo hasta 2.34 SG (19.5 ppg) con barita,
y hasta 2.70 SG (22.5 ppg) con hematita
Estabilidad de hoyo excelente
Resistente a contaminaciones
Se puede usar en ambientes salinos
Bajas tasas de corrosion
Aditivos
–
–
–
–
All-Temp / Mil-Temp
Kem-Seal Plus
Pyro-Trol
Chemtrol X
PYRO-DRILL: Fluido Base
Agua 2.16SG (18ppg)
Agua Fresca, bbl
MIL-GEL, lb
MIL-TEMP, lb
CHEMTROL X, lb
NaOH, lb
PYRO-TROL, lb
KEM-SEAL PLUS, lb
Polydrill, lb
MIL-CARB, lb
MIL-BAR, lb
0.56
5.0
1.5
6.0
0.5
2.0
1.0
8.0
10.0
548
PYRO-DRILL:
Fluido Base Agua - Propiedades
16
24
48
150
500
500
Propiedades Reologicas a 120°F
229
126
118
Lectura a 600 rpm
131
73
67
Lectura a 300 rpm
93
55
49
Lectura a 200 rpm
52
38
30
Lectura a 100 rpm
9
12
9
Lectura a 6 rpm
6
10
7
Lectura a 3 rpm
98
53
51
Viscosidad Plastica, cP
33
20
16
Punto Cedente, lb/100 pie2
6
12
8
Gel 10-seg, lb/100 pie2
11
40
39
Gel 10-min, lb/100 pie2
1.0
1.8
2.2
Filtrado API, mL
10.2
12.8
13.2
Filtrado AP-AT 350°F, mL
9.46
8.67
8.6
pH
Esfuerzo de Corte Estatico,
200
230
2
lb/100 pie
Envejecimiento, hr
Temperatura, °F
96
500
24
550
145
90
70
48
6
5
55
35
16
57
2.6
15.2
8.7
200
140
83
62
40
10
9
57
26
9
48
3.4
20.8
8.8
450
PYRO-DRILL:
Fluido Base Agua - Resumen
Plastic Viscosity, cP
120
20
Viscosidad Plastica / Punto
Cedente
Yield Point, lb/100 sq ft
HTHP Filtrate at 350°F
15
80
10
60
40
5
20
0
0
0
24
48
Envejecimiento Estatico a 500°F, hr
96
Filtrado AP-AT, mL
100
MIL-TEMP - Estabilizador Reologico
 MIL-TEMP - SSMA
(sodium salt of a sulfonated styrene maleic anhydride
copolymer)
– Termicamente estable a mas de 400°C (752°F)
– Resistente a contaminantes
– No depende del pH
– Ambientalmente aceptable
Mejora de Estabilidad Termica con
MIL-TEMP
Lodo Base
CONSISTENCIA
140
+ 6 #/bbl
CLS
120
100
+ 2 #/bbl
MILTEMP
90
80
Se alcanzo 500° F & 15,000 psi en 2 Horas
y se mantuvieron constantes
60
40
20
0
0
2
4
6
HORAS
8
10
12
ALL-TEMP - Estabilizador Reologico
 ALL-TEMP
(sulfonated synthetic interpolymer)
– Termicamente estable a mas de 260°C (500°F)
– Resistente a contaminantes
– No depende del pH
– Ambientalmente aceptable
CHEMTROL-X
Aditivo para Control de Filtrado
 CHEMTROL-X
Mezcla de Polimero y lignito
– Termicamente estable hasta 218°C (425°F)
– Control de Filtrado HPHT
– Aplicaciones desde agua fresca hasta 30,000 mg/L
de cloruros
– Ambientalmente aceptable
CHEMTROL-X
Reduce el filtrado HPHT sin aumentar la viscosidad en un
lodo de campo de 1.74SG (14.5 #/gal)
40
Base
Base+ 3 #/bbl CHEMTROL-X
30
20
10
0
PV
YP
10 min Gel
API FL
HPHT @ 300ºF
PYRO-TROL – Aditivo de control de filtracion
 PYRO-TROL - AMPS / AM Copolymer
(2 acrylamide - 2 methyl propane sulfonic acid / acrylamide
monomer)
– Aplicaciones de campo hasta 360°C (680°F)
– Aditivo para control de filtrado HPHT
– Funciona en agua fresca y salada
– Mejora la estabilidad de lutitas como PHPA HPHT
– Ambientalmente aceptable
KEM-SEAL PLUS
Aditivo para controlar filtrado
 KEM-SEAL PLUS - AMPS / AAM
Copolymer
(2 acrylamide - 2 methyl propane sulfonic acid / alkyl
substituted acrylamide monomer)
– Aplicaciones de campo hasta 360°C (680°F)
– En agua fresca actua como viscosificante
– Control de Filtrado HPHT
– Funciona en agua fresca y salada
– Efectivo en alto pH y dureza
– Ambientalmente aceptable
KEM-SEAL PLUS – Efecto en reologia
Lbf /100ft2
100
Yield Point
Inicial
Yield Point
Luego de 16 hrs @ 375°F
10” Gel Inicial
10” Gel Luego de
16 hrs @ 375°F
80
60
40
20
0
0
0.5
1
1.5
Concentracion,
lb/bbl
2
2.5
Tolerancia a la contaminacion de PYRO-DRILL
ante influjo de CO2 durante un viaje
29.4
30
26
25
20
15
10.3
10
9.2
10.6
9.2
7
6
4
5
4
0
Densidad
P.V.
Temperatura del Flow Line
antes del influjo – 92°C
(198°F)
Y.P.
API FL
HPHT FL
Temperatura del Flow Line
despues del influjo – 90°C
(195°F)
Ambientes Geotermicos
 BHT hasta 360°C (680°F)
 Perdidas de Circulacion
 Problemas de estabilidad de hoyo
 Contaminantes
– Salinidad hasta 160,000 mg/L
– Alta dureza
– CO2
Ambientes de agua fresca y salada
 BHT hasta 232°C (450°F)
 Cloruros hasta 20,000 mg/L
 Dureza hasta 1,500 mg/L
 Problemas de estabilidad de hoyo
 Contaminantes varios
Ambientes altamente salinos
 BHT hasta 216°C (420°F)
 Estabilidad termica en lab hasta 500 °F
 Cloruros hasta saturacion
 Dureza hasta 1,500 mg/L
 Problemas de estabilidad de hoyo
 Contaminantes varios
 Viscosidad y filtrado
Evaluacion de contaminacion
1.80 SG (15 lb/gal), Agua fresca, PYRO-DRILL
Yield Point
10 min. Gel
API FL
HPHT FL
Properties after Hot Rolling @ 350 F for 16 hours
30
28
25
22.5
20.8
20
20
15
15
10
10
5
5
3.4
2
3.2
2
1.8
3
3.1
2
4
3.1
2
0
0
Base
18% NaCl
3 ppb
Yeso
1 ppb Soda
Ash
250 ppm H2S
Modelaje y Simulaciones
 Fluidos Compresibles
 Modelaje de Hidraulica
 Modelaje de Temperatura
 Modelaje en Deteccion de Arremetidas
Resultados PVT– Escaid 110 (Similar
a VASSA LP–90)
2.40E-05
498.2 °F
399.7 °F
Compressibility, (1/psia)
2.00E-05
301.1 °F
La Data
Convencional
PVT llega hasta
aqui
1.60E-05
239.0 °F
148.8 °F
1.20E-05
63.0 °F
36.0 °F
8.00E-06
4.00E-06
0.00E+00
0
5000
10000
15000
Pressure, psia
20000
25000
30000
Compresibilidad:
Riesgos de la Extrapolacion
Capacidades de Modelaje
 Software para Modelaje de Hidraulica AP-AT
– Caidas de Presion en el Sistema
 Densidad Equivalente de Circulacion (ECD)
 Presion en el Stand Pipe (SPP)
 Suabeo y Surgencia
 Hidraulica en la mecha
– Limpieza de Hoyo
– Compresibilidad/Expansibilidad de Fluidos
 Densidad Estatica Equivalente a condiciones de fondo (ESD)
– Correccion de Reologia
Modelaje de Temperatura
 Advantage:
– Modelo de Estado Estacionario – Las magnitudes alcanzan un
estado en el que no hay cambios con el tiempo
 Presmod:
– Modelo Dinamico – Las magnitudes cambian con el tiempo
 Aplicaciones
• Pozos AP-AT – Temperaturas de circulation
• Pozos en Aguas Profundas – Formacion de Hidratos
 Validado en el campo en pozos AP-AT antes de distribuirlo
 BHDF – validado en GDM, AP-AT en Sur de Texas
ADVANTAGE
Temperatura Promedio del Lodo vs Densidad Estatica
Equivalente
Advantage & Presmod en Conjunto
Advantage
+
Modelo de Temperatura
Dinamico
=
Mayor Exactitud en Modelaje
Otras Capacidades en Software:
Software de Arremetidas (Kick Software)
 Kick software: Funciones








Evaluacion de procedimientos de control de pozo
Estudios de tolerancia de arremetidas
Evaluacion de puntos de asentamiento de revestidores
Diseño de revestidores
Diseño de equipo de superficie
Evaluacion de sistemas de deteccion de arremetidas
Analisis posterior de incidentes de arremetidas
Entrenamiento del personal antes de perforar un pozo
complicado
Otras Capacidades en Software
 Displex: Software para Desplazamiento
– Multiples Fluidos
 Bridgewise Calculo de Distribucion de Tamano
de Particulas
– Optimizar Material Sellante
PYRO-DRILL™ CASO HISTORICO
Intervalo de Produccion – Hoyo 8 ½” de 4,850m a 6,680m
 Objetivos
 Resultados
– Correr casing 7” en seccion
larga
– Sin perdidas ni DF NPT
– Sin problemas de estabilidad
termica con BHST ± 380° F
– ROP Promedio > 7 m/hr
– Mantener hoy estable
– Terminar con ± 17.0 lbm/gal
– Manejar ECD y ESD con
precision comparado a PWD
– Modelaje de T cercano al real
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Lamina de agua 423ft
Hoyo vertical
HPHT WBM PYRO-DRILL
Max. MW 2.17SG (18.1ppg)
MD 5,840m (19,160ft)
Diametro del hoyo: 6”
Temp Circ. 137°C (278°F)
DF NPT “0”
Sin problemas de estabilidad
termica con BHST ± 380° F
– ROP Promedio > 7 m/hr
PYRO-DRILL™ CASE HISTORY
Background:
While drilling with a competitor’s HPHT fluid, the Operators of
the well encountered a number of problems. These included a
non-gauge hole, thermally unstable rheological properties,
poor hole cleaning, and high filtration rates. The mud was
highly sensitive to cement contamination, necessitating large
fluid displacements. In addition, the highly corrosive nature
required the replacement of a large quantity of drill pipe.
Based on these problems, the Operator selected Baker
Hughes’ PYRO-DRILL fluid system to drill the remainder of the
well..
The use of PYRO-DRILL delivered a number of significant
improvements to the drilling process. These included:
Application:
The use of PYRO-DRILL delivered a number of significant
improvements to the drilling process. These included:
● Gauge hole
● Better hole cleaning
● Reduced HPHT filtration (from 60 ml to 20 ml / 30 minutes)
● Corrosion rates reduced from 5 lb/100ft2/yr to 1 lb/100ft2/yr
● Routine treatments controlled cement contamination
Windischeschenbach, Germany
PYRO-DRILL Benefits:
● Stable fluid properties provided a gauge hole, improved hole cleaning, low corrosion rates, and favorable hole
conditions.
● Even with higher temperatures, increased densities, and greater depths, total mud costs were reduced.
Resumen
 Tecnologia de avanzada en Laboratorio
 Capacidades en Modelaje y Simulacion
 Sistemas y aditivos de Fluidos de Perforacion de
Desempeño Probado
 Personal altamente capacitado con experiencia
en AP-AT