El presente trabajo consiste en dar a conocer los resultados obtenidos durante el desarrollo del prototipo de fluido de perforación espumado para yacimientos altamente depresionados, con productos surfactantes patentados por el Instituto Mexicano del Petróleo.
El protocolo experimental para este desarrollo consistió en la realización de diferentes pruebas experimentales. Para seleccionar la espuma más estable tanto a condiciones atmosféricas como a alta presión y alta temperatura. Así como en la obtención de las propiedades del fluido, las cuales deben de cumplir con funciones de un fluido de perforación como pueden ser. Solo por mencionar algunos: a) transportar y suspender los recortes, b) controlar la presión de la formación, c) resistir a contaminantes, d) inhibir la interacción con arcillas y d) evitar daño a la formación. Durante el desarrollo, también se diseñó un prototipo generador y rompedor de espuma.
Introducción
El desarrollo se llevó a cabo mediante un protocolo experimental que contempló:
- Selección de la formulación de espuma más estable en condiciones atmosféricas y bajo alta presión y alta temperatura (HPHT).
- Evaluación de propiedades clave de desempeño como fluido de perforación, incluyendo:
a) transporte y suspensión de recortes,
b) control de presión de formación,
c) resistencia a contaminantes,
d) inhibición de la interacción con arcillas,
e) prevención de daño a la formación.
Durante el proyecto, se diseñaron y fabricaron prototipos de generador y rompedor de espuma para pruebas controladas.
Contexto Operativo
En numerosos campos maduros de México, la explotación prolongada ha reducido la presión de operación de los pozos. PEMEX requiere fluidos de baja densidad que mejoren la eficiencia en perforación e intervenciones. El fluido espumado desarrollado por el IMP responde a esta necesidad, permitiendo:
- Control y minimización de pérdidas.
- Evitar daño en yacimientos naturalmente fracturados y altamente depresionados.
- Mejorar la capacidad de limpieza y transporte de recortes.
Formulación de los Surfactantes
Los surfactantes utilizados fueron desarrollados y patentados por el IMP para:
- Procesos de recuperación mejorada de petróleo.
- Control de movilidad de fluidos indeseables (agua y gas) en pozos.
Características de operación:
- Estabilidad en salinidades de hasta 300,000 ppm TDS.
- Dureza de hasta 30,000 ppm CaCO₃.
- Temperaturas de operación de hasta 150 °C.
El efecto sinérgico de sus componentes permite su aplicación en yacimientos carbonatados bajo estas condiciones extremas.
Metodología
La estabilidad de la espuma se evaluó mediante la medición de la altura de la columna de espuma frente a su rompimiento en función del tiempo, generando curvas de comportamiento que permiten predecir su desempeño en campo.
Resultados Principales
- Resistencia a hidrocarburos y gases
- Interacción con aceite pesado del yacimiento Sihil: incremento de estabilidad hasta >24 h.
- Estabilidad del 90–100% frente a aire y metano.
- Reducción del ~50% con CO₂ y H₂S.
- Calidad y caracterización de la espuma
- Alta calidad obtenida con el prototipo generador.
- Caracterización física (estabilidad, calidad, textura) mediante equipo patentado por el IMP.
- Compatibilidad ambiental y operacional
- Ausencia de microorganismos (hongos, bacterias, virus).
- Toxicidad por debajo de norma NMX-AA-110-1995-SCFI para cuerpos de agua salada.
- Índice de corrosividad en rango para tuberías de 5” a 36”.
- Pruebas en circuito superficial
- Generación de espuma en rangos de calidad del 40% al 98%, con flujo de bombeo estable.
- Evaluación de rompimiento con el prototipo de rompedor: baja eficiencia detectada.
Conclusiones
El prototipo de fluido espumado desarrollado por el IMP demostró:
- Alta estabilidad y desempeño en condiciones HPHT y salinidad extrema.
- Compatibilidad ambiental y operacional.
- Potencial para su aplicación en perforación de yacimientos altamente depresionados.
No obstante, se requiere optimizar la tecnología de rompimiento de espuma para permitir la reutilización y regeneración del fluido en operaciones continuas.
Los Ingenieros Galicia Mabel Acosta Garate, Florentino Leyte Guerrero (IMP), Carlos Arturo González López. Gustavo Espinosa Castañeda y David Velázquez Cruz presentaron el trabajo en la anterior edición del Congreso Mexicano del Petróleo (CMP).
