Mejoramiento del lodo de perforación base agua con la adición de nanopartículas para optimizar las propiedades de la retorta y minimizar el daño de formación

Abstract

En el proceso de perforación de un pozo petrolero se requiere que el diseño del lodo sea adecuado y que sus propiedades sean óptimas para reducir las pérdidas por filtrado y el espesor de la retorta para evitar la inestabilidad de las paredes del pozo y daño de formación. Este daño afecta directamente la producción (alterando la permeabilidad) y al mantenimiento del pozo. Uno de los factores más comunes que puede provocar el daño de formación por lodo de perforación es la invasión de sólidos durante el proceso de construcción del pozo. En este sentido, el objetivo de esta tesis es desarrollar un lodo de perforación base agua con el uso de nanopartículas que favorezcan su retorno, reduzca los daños, el espesor de la retorta y pérdidas por filtrado. Para este propósito se sintetizaron nanopartículas de sílice que controlen las pérdidas por filtrado y reduzcan el espesor de la retorta, encontrando una concentración óptima de nanopartículas de 100 ppm. Las nanopartículas fueron sintetizadas por el método sol-gel, se añadieron al lodo base agua para posteriormente ser evaluados a condiciones estáticas (pruebas API) y a condiciones de yacimiento mediante un portamuestras. Efectivamente, con la adición de las nanopartículas sintetizadas se lograron reducir las pérdidas por filtrado y el espesor de la retorta en un 17% y 34% en las pruebas estáticas y en 40.15% y 26.3% en las pruebas dinámicas.

Abstract: In drilling process it is required that the mud design is adequate and that its properties are optimal to reduce losses by filtering and the thickness of the retort to avoid instability of the walls of the well and formation damage. This damage directly affects production (altering permeability) and well maintenance. One of the most common factors that can cause formation damage by drilling mud is the invasion of solids during the well construction process. In this sense, the objective of this thesis is to develop a water-based drilling mud with the use of nanoparticles that favor its return, reduce damage, the thickness of the mud cake and losses by filtering. For this purpose, silica nanoparticles were synthesized to control losses by filtering and reduce the thickness of the retort, finding an optimum concentration of nanoparticles of 100 ppm. The nanoparticles were synthesized by the solgel method, they were added to the water-base mud to be later evaluated at static conditions (API tests) and at reservoir conditions through a core holder. Indeed, with the addition of the synthesized nanoparticles, the losses by filtering and the thickness of the mud cake were reduced by 17% and 34% in the static tests and 40.15% and 26.3% in the dynamic tests.