Efecto de la distribución del tamaño de partículas a escala nanométrica en los fluidos de perforación base agua: reducción del filtrado y espesor del revoque

Abstract

El daño de formación durante las operaciones de perforación se debe principalmente a la invasión de partículas sólidas y filtrado del fluido de perforación a la zona productora. Hoy en día es empleado el carbonato de calcio como un agente densificante y puenteante basado en el tamaño de garganta de la formación para generar un revoque estable, delgado, duradero y de baja permeabilidad, que impida la filtración. Sin embargo, el diseño del fluido de perforación, especialmente el tamaño del carbonato de calcio, está limitado a la cantidad y calidad de la información que se tenga disponible de la formación objetivo como permeabilidad, tamaño de garganta y mineralogía. Un diseño deficiente puede generar taponamiento de gargantas o filtrados excesivos a la formación. En este sentido, la nanotecnología se presenta como una alternativa flexible que complementa los diseños de los fluidos de perforación para mejorar las propiedades del revoque y reducir el volumen de filtrado a la formación, permitiendo obtener un rango de aplicación más amplio debido a las propiedades de estos nanomateriales; además de contar con los beneficios de usar esta tecnología con respecto al incremento de productividad de los pozos y la reducción de viscosidad de los crudos pesados contenidos en el yacimiento, en caso tal de que las nanopartículas ingresen al yacimiento a través del filtrado. Consecuentemente, este trabajo propone evaluar el efecto de la distribución de tamaño de nanopartículas en un fluido de perforación base agua para el mejoramiento de las propiedades del revoque y del filtrado. Mediante este estudio se pretende lograr un mayor acercamiento a la aplicación de nanopartículas en la perforación de pozos contemplando los escenarios más complicados cuando no se posee información acertada de la formación de interés y dar un mejor entendimiento del uso de nanopartículas para la inhibición del daño de formación a partir de la reducción del volumen de filtrado y mejoramiento del revoque.

Abstract : The formation damage during drilling operations is mainly due to the invasion of solid particles and filtration fluid from the drilling fluid to the pay zone. Calcium carbonate is currently used as a densifying and bridging agent based on the pore throat size of the formation to generate a stable, thin, durable and low permeability mudcake that prevents filtration. However, the design of the drilling fluid, especially the size of calcium carbonate, is limited to the quantity and quality of information available from the reservoir such as permeability, pore throat size, and mineralogy. Poor design can generate excessive plugging or fluid filtration to the formation. In this sense, nanotechnology is presented as a flexible alternative to complement the design of drilling fluids to improve the properties of the mudcake and reduce the filtration volume to the formation, allowing to obtain a wider application range due to the properties of these nanomaterials. In addition, using this technology having the benefits of the increase of productivity and the reduction of the viscosity of the heavy oil in the reservoir, in the case that the nanoparticles entered the reservoir through the filtrate. Consequently, this work proposes to evaluate the effect of the size distribution of nanoparticles in a water-based drilling fluid for the improvement of the properties of the mudcake and the filtration. This study aims to achieve a closer approach to the application of nanoparticles in well drilling contemplating the most complicated scenarios when there is no accurate information of the formation of interest and to give a better understanding of the use of nanoparticles for the inhibition of the formation damage based on the reduction of the filtration volume and improvement of the mudcake.