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  Mecanismos de Daño a la Formación Marcelo Madrid Hace 3 años Estimulación En el siguiente post, se describirán las principales causas de mecanismos de daño de formación y las fuentes de daño durante las operaciones de pozo. El daño a la formación puede ser causado por el taponamiento del espacio poroso por partículas sólidas, por aplastamiento mecánico o desintegración del medio poroso, o por efectos de fluidos, tales como la creación de emulsiones o cambios en la permeabilidad relativa. El tapo
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  Mecanismos de Daño a la Formación   Marcelo Madrid Hace 3 años Estimulación En el siguiente post, se describirán las  principales causas de mecanismos de daño de formación y las fuentes de daño durante las operaciones de pozo. El daño a la formación puede ser causado por el taponamiento del espacio poroso por  partículas sólidas, por aplastamiento mecánico o desintegración del medio  poroso, o por efectos de fluidos, tales como la creación de emulsiones o cambios en la  permeabilidad relativa. El taponamiento de los poros por partículas sólidas es el más agresivo de estos mecanismos y puede venir de varias fuentes, incluyendo la inyección de sólidos dentro de la formación, dispersión de arcillas dentro de la matriz de la roca,  precipitación, y desarrollo bacterial.   1. Taponamiento del espacio poroso por partículas   El medio poroso es un ensamblaje complejo de forma irregular de granos minerales con espacios vacíos (poros), que tienen casi siempre irregular forma y distribución, la cual provee los canales necesarios para el transporte de fluidos. Los análisis de fotografías mediante microscopio de electrón (SEM, por sus siglas en inglés), como los mostrados en la Figura 1, muestran la naturaleza tortuosa del espacio poroso y la presencia común de partículas  pequeñas, generalmente llamadas finos, de srcen natural del medio poroso. Esta complicada estructura puede ser idealizada como una colección de cámaras relativamente grandes, cuerpos de poros, conectados por aberturas estrechas, llamadas gargantas porales. La permeabilidad del medio poroso es controlado principalmente por el número y conductividad de las gargantas  porales.   Cuando los finos son movidos a través del medio poroso, estos pueden ser depositados frecuentemente, y si esta depositación ocurren en las gargantas porales, puede resultar en una severa reducción de la permeabilidad. Las partículas grandes que son transportadas a través del medio poroso pueden crear puentes sobre la superficie de los mismos y crear una especie de  película dentro del medio poroso. Un ejemplo de estos puentes o películas son los formados por  el revoque del lodo en las operaciones de perforación de pozos. Estos filtros pueden reducir en gran medida la capacidad de transportar fluidos a través del medio poroso, pero es también relativamente fácil de remover o bypasear.   Figura 1.  Análisis SEM del medio poroso (arenisca).   Las partículas más pequeñas o finas pasan a través del medio poroso, y pueden adherirse en las  paredes del poro, resultando en una pequeña reducción de la permeabilidad, o pueden crear  puentes entre las gargantas porales, creando un taponamiento a nivel de los poros. El puenteo  puede ocurrir cuando las partículas son en el orden de 1/3 a 1/7 del tamaño de la garganta poral, o mayores; así, el tamaño relativo de los finos y de las gargantas porales es un factor determinante en el daño a la formación, cuando ocurre el movimiento de los finos en el medio.      Figura 2.  Formas de entrampamiento de  partículas.   2. Mecanismos de Migración de Finos   Los finos responsables de taponamiento pueden venir de diversas fuentes, tales como el lodo de perforación, o pueden srcinarse propiamente del mismo medio poroso. Los finos en el medio poroso pueden ser movilizados por un cambio en la composición química del agua o simplemente mecanismos de arrastre debido a los esfuerzos de cizallamiento aplicados por el movimientos de los fluidos. El daño a la formación es frecuentemente causado por dispersión de las partículas de arcilla cuando la salinidad del agua intersticial es reducida o un cambio en su composición iónica. Así, cualquier fluido que puede venir en contacto con el fluido de  producción (filtrado de lodo de la perforación, fluidos de completación, fluidos de estimulación, etc), deben tener una composición iónica que no creen daño a la formación.    Numerosos estudios han demostrado que repentinos bajones en la salinidad del agua de formación que fluye a través de las arenas productoras puedan ser la causa del daño de formación por dispersión de partículas de arcilla. Este fenómeno, llamado sensibilidad de las arcillas, depende de los cationes presentes en el agua de formación, del pH y la relación del  cambio de la salinidad. En general, los cationes monovalentes son mucho más dañinos que los cationes divalentes o trivalentes; la sensibilidad del agua es grandemente por sales de NaCl y decrecen en el orden Na+ > K+ > NH 4 +. Un altísimo pH, puede ser lo más sensible en cambios en la salinidad del agua en el medio poroso. Para prevenir la dispersión de arcillas debido a cambios de salinidad, cualquier fluido a base de agua que pueda entrar en contacto con la formación debe tener un mínimo de concentración de iones monovalentes o una suficiente fracción de iones divalentes. Un criterio de uso frecuente para la prevención del daño son el uso de salmueras de al menos 2% en peso de KCl o al menos 1/10 parte de los cationes sean divalentes.   3. Precipitación Química   Precipitación de sólidos provenientes del agua o crudo de formación pueden causar severos daños a la formación, cuando estos sólidos taponan el medio poroso. Los precipitados formados  pueden ser tanto de compuestos inorgánicos provenientes del agua de formación o especies orgánicas precipitadas provenientes del petróleo; en ambos casos, la precipitación puede ser debido a los cambios de temperatura o presión en la vecindad del pozo o desde alteraciones en la composición de fases por los fluidos de inyección.   Los precipitados inorgánicos que causan daños a la formación son usualmente cationes divalentes, tales como el calcio y el bario, combinados con carbonatos e iones de sulfatos. Las especies iónicas en solución en el agua connata en un reservorio se encuentran inicialmente en equilibrio químico con los minerales dentro de la formación. Un cambio en la composición del agua de formación pueden conducir a una precipitación.   Por ejemplo, la reacción en equilibrio entre el calcio y un ión de bicarbonato puede ser representado por la siguiente expresión:   Si el agua de formación es inicialmente saturada con respecto al bicarbonato de calcio, un incremento en la concentración de especies en el lado izquierdo de la ecuación o decrece la concentración de cualquiera de las especies en el lado derecho de la ecuación conduciría la reacción en el lado derecho y puede que precipite carbonato de calcio. Adición de iones de calcio causarían precipitados de carbonato de calcio, igualmente, una remoción de CO 2  conduciría a una precipitación. Así, en reservorios con alta concentración de carbonatos de calcio, la inyección de fluidos con altos contenidos de calcio como el CaCl 2 , pueden generar severos daños a la formación. Igualmente, como la presión decrece cercano al pozo productor, el CO 2  es liberado de la salmuera, y nuevamente la precipitación puede ocurrir. La
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