Estudio experimental de fluidos de perforación para sitios geotérmicos de baja entalpía y pozos de agua

Abstract

Generally, in sites where there is a medium or low enthalpy geothermal resource, or simply where it exists at low temperature aquifer, the geological formations are constituted by permeable stratums. During drilling operations, it is necessary to use a fluid with properties and characteristics that facilitate the drilling of each stratum where it is very important to avoid fluid losses, since this can cause the well collapse, with a possibility to loss the drilling string. Therefore, one of the properties that drilling fluid must have, is to seal the permeable zones and to avoid fluid leaks through these strata. However, when the resource of interest is contained in the permeable stratum, this fluid hability can damage and to alter the geological formation, causing negative environmental impact and a high risk to exploit the geothermal resource, reducing the economic feasibility of drilling operations. For this reason, it is important to select correctly the control fluid. In this study experimental results were obtained with demineralized water, with conventional drilling muds (bentonite dissolved in water), and also, with a low cost foam. These experiments were carried out in different testing bench, that simulate three of the most important phenomena produced by an auxiliary fluid while drilling, such as: stratum permeability alteration (Darcy Law), cooling and, solids transport.

Por lo general, en los sitios donde se cuenta con recurso geotérmico de mediana o baja entalpía, o simplemente donde existe un acuífero de baja temperatura, las formaciones geológicas están constituidas por estratos permeables. Durante las operaciones de perforación es necesaria la utilización de un fluido con características y propiedades tales, que facilite la perforación de cada estrato, en donde es de suma importancia evitar la pérdida de circulación del fluido, ya que esto puede ocasionar el colapso del pozo, con la posibilidad de la pérdida de la sarta de perforación. Por lo anterior, una de las facultades que el fluido de perforación debe tener, es la de sellar las zonas permeables y evitar las fugas de fluido a través de estos estratos. Sin embargo, cuando el estrato permeable es el que contiene al recurso geotérmico, esta facultad del fluido puede dañar y alterar la formación geológica, causando un impacto ambiental negativo y, un alto riesgo para la explotación del recurso geotérmico, reduciendo, además, la factibilidad económica de las operaciones de perforación; de aquí la importancia en la elección adecuada de este fluido de trabajo. En el presente estudio se obtuvieron resultados experimentales con agua desmineralizada, con lodos de perforación convencionales (bentonita y agua) y, con un espumante de bajo costo. Estos experimentos se realizaron en diferentes bancos de pruebas, que simulan tres de los fenómenos principales producidos por un fluido auxiliar durante la perforación; alteración de la permeabilidad del estrato (Ley de Darcy), enfriamiento y, transporte de sólidos.