Las diversas funciones de los fluidos de perforación

El difícil medio en el que se realizan las operaciones de perforación subterránea incentivó la investigación y el desarrollo de fluidos de perforación que pueden desempeñar diversas funciones cruciales en el proceso de perforación: suspensión, control de presión, estabilización de las formaciones, flotabilidad, lubricación y enfriamiento.
SuspensiónEl paso de los fluidos de perforación a través de la tubería y luego hacia la superficie algunas veces se interrumpe, ya sea por un problema o a fin de extraer la tubería del pozo para cambiar el trépano. Cuando la perforación se detiene, los detritos suspendidos en el fluido pueden descender al fondo del pozo y obstruir la perforación. Es por eso que los fluidos de perforación están diseñados con una propiedad muy interesante que permite resolver este problema. El espesor o la viscosidad del fluido se incrementa a medida que el movimiento del fluido se hace más lento. Cuando el fluido se detiene, se forma un gel espeso que mantiene los detritos de la roca en suspensión y evita que desciendan al fondo del pozo. Cuando el fluido comienza a moverse nuevamente, se torna cada vez menos espeso y vuelve a su estado anterior, es decir, se transforma en un fluido liviano y líquido.
Control de la presiónHay una imagen muy difundida que muestra petróleo brotando de una torre de perforación muy alta que parece tocar el cielo, mientras los trabajadores desbordan de alegría por haber encontrado este preciado oro negro. En realidad, esas erupciones son poco comunes y no son motivo de celebración, dado que el objetivo es extraer petróleo en forma controlada. El lodo está diseñado para prevenir esos accidentes, ya que contrarresta la presión natural de los fluidos en las formaciones rocosas. Se debe alcanzar un equilibrio justo, en el que la presión que ejerce el fluido de perforación contra las paredes del pozo sea suficiente para contrarrestar la presión que ejercen las formaciones rocosas y el petróleo o gas, pero que no sea tan fuerte como para dañar el pozo. Si el peso del fluido de perforación fuese muy grande, podría provocar la fractura de la roca y el fluido de perforación se perdería en la tierra.
La presión de un líquido depende de su densidad. Se pueden agregar ciertos químicos al fluido de perforación para aumentar su densidad y, por lo tanto, la presión que ejerce sobre las paredes del pozo. Es decir que la densidad del líquido puede regularse para satisfacer las condiciones del pozo.
Estabilización de la formación rocosa expuesta El proceso de perforación consta de dos fases. Primero, la perforación se realiza a través de las rocas que no contienen petróleo. El objetivo es moverse lo más rápido posible y llegar a las rocas que contienen petróleo, es decir, al yacimiento. La prioridad es mantener estable la formación rocosa expuesta en el pozo, mientras se evita la pérdida de fluido de perforación. Al mantener la presión del fluido de perforación por encima de la presión del fluido de los poros de la formación rocosa, existe una tendencia natural a que el fluido de perforación penetre en la roca permeable de la formación. El uso de aditivos especiales en el fluido de perforación evita que esto suceda.
El fluido de perforación puede interactuar con la roca circundante de otras maneras. Por ejemplo, si la roca está cargada de sal, el agua disolverá la sal y provocará inestabilidad en las paredes del pozo. En este caso, sería más conveniente utilizar un fluido a base de petróleo. También es posible que las formaciones rocosas con un alto contenido de arcilla tiendan a ser arrastradas por el agua. Estas formaciones necesitan un fluido inhibidor para mantener el pozo estable y evitar ensanchamientos o hundimientos. A medida que la perforación avanza, el pozo se reviste con un entubado de acero para darle estabilidad y crear una ruta para que el petróleo pueda salir a la superficie. Una vez que se llega al yacimiento, es posible que la composición del fluido de perforación deba cambiarse para evitar que se obstruyan los poros de la roca. Al mantener los poros abiertos el petróleo podrá fluir más fácilmente en el pozo y subir a la superficie con menos dificultad.
FlotabilidadUn pozo puede encontrarse a miles de pies o metros de profundidad. Una tubería de perforación de acero de tanta longitud pesa muchas toneladas. La inmersión de la tubería de perforación en el fluido produce un efecto de flotación, que reduce su peso y hace que se ejerza menos presión sobre el mecanismo de perforación.
Lubricación y enfriamientoCuando el metal se mueve contra la roca, se produce fricción y calor. Los fluidos de perforación brindan lubricación y refrigeración para que el proceso continúe sin problemas y se pueda prolongar la vida útil del trépano. La lubricación puede ser de especial importancia para los pozos de alcance extendido u horizontales, en los que la fricción entre la tubería de perforación, el trépano y la superficie de la roca debe ser mínima.