Nanopartículas aplicadas al control de pérdidas por filtrado en procesos de cementación de pozos petrolíferos

Abstract

Analizar las pérdidas por filtrado en los procesos de cementación de pozos es de vital importancia, debido a que es un factor que puede generar problemas operacionales en la perforación, ocasionando un fraguado prematuro de la lechada de cemento, una deshidratación de la lechada de cemento frente a zonas permeables y un cambio en la composición química de la lechada. El volumen de filtrado es compuesto básicamente por carbonato de calcio y sulfato de calcio los cuales ocasionan daños en la formación, debido a que la composición química produce una reacción por el cambio del pH con los fluidos del yacimiento, provocando la formación de emulsiones las cuales taponan las gargantas porales, alteran la permeabilidad en la cara del pozo y obstruyen la movilidad del hidrocarburo. Por lo tanto el objetivo principal de esta tesis es evaluar el efecto de las nanopartículas de sílice en la fase acuosa, como controlador de las pérdidas por filtrado ocasionadas por la deshidratación prematura de la lechada de cemento frente a zonas altamente permeables. Este proyecto de investigación evalúo los efectos producidos por las nanopartículas de sílice en un sistema cementante como el efecto de relleno o filler y el comportamiento de la nanopartículas como centro de nucleación en el proceso de hidratación del cemento. Para comprobar la eficacia de las nanopartículas de sílice como aditivo especial, se realizó pruebas de laboratorio, utilizando las normas API RP 10A y API RP 10B las cuales recomiendan las buenas prácticas en procesos de cementación, dando como resultado de la prueba del filtroprensa de alta presión una disminución de volumen de filtrado con respecto a la lechada base. Por último se realizó una prueba a condiciones de reservorio la cual corroboro los resultados de las pruebas estáticas mostrando también un comportamiento de tendencia del filtrado con respecto al tiempo. Deduciendo así que las nanopartículas de sílice ocupadas como aditivo especial reducen el volumen de pérdida por filtrado ocasionado en un proceso de cementación.

Abstract: To analyze the filter losses into cementation process of the wells is very important, due to be a factor that can generate operational issues in drilling activities, causing a premature setting of the cement slurry. The filtrate volume is composed basically by calcium carbonate and calcium sulfate which causes formation damage due to the chemical composition produces a reaction by the pH with the fluid’s reservoir creating a formation of emulsions which plugs the poral throats, altering the permeability in the face of the well and obstruct the mobility of the hydrocarbon therefore, the main objective of this project is to evaluate the effect of silica nanoparticles in aqueous phase, as a controller of the losses by filtering caused by the premature dehydration of the cement slurry in front of highly permeable zones. This research project evaluates the effects produced by silica nanoparticles in a cementing system such as a filler effect and the behavior of nanoparticles as a nucleation center in the cement hydration process. To verify the effectiveness of silica nanoparticles as a special additive, laboratory tests were carried out, using API RP 10A and API RP 10B normativity, which recommend good practices in cementing processes. Resulting in a high-pressure filter test a decreasing of filtrate volume respect to the base slurry. Finally a test was carried out at reservoir conditions which corroborated the results of the static tests showing also a filtrate trend with respect to time. Deducing that the nanoparticles of silica occupied as a special additive reduce the volume of loss filtering caused in a cementing process.