Investigación sobre el mecanismo de daño y el sistema de lodo de perforación para la protección del yacimiento jurásico en el campo petrolífero de Zhenbei

Por qué importa proteger las rocas petrolíferas ocultas

Muy por debajo del centro-norte de China, gruesas capas de roca del periodo Jurásico contienen silenciosamente enormes reservas de petróleo. Extraer estos recursos es vital para satisfacer las necesidades energéticas, pero la propia acción de perforar puede dañar las rocas y atrapar el petróleo. Este estudio del campo petrolífero de Zhenbei en la Cuenca de Ordos analiza por qué estos yacimientos son tan susceptibles al daño y describe un nuevo tipo de lodo de perforación diseñado para protegerlos, mantener abiertos sus diminutos pasajes y aumentar la producción en pozos reales.

El reto de las autopistas subterráneas estrechas

Las rocas de estos yacimientos jurásicos son como esponjas naturales de piedra. Contienen pequeños espacios, o poros, y canales estrechos entre ellos que permiten el flujo del petróleo. Mediciones de cientos de muestras muestran que estas rocas suelen tener un espacio poroso moderado y una capacidad de transmisión de fluidos media. Esa combinación las hace valiosas pero frágiles: existe suficiente espacio poroso conectado para producir petróleo, pero los canales son lo bastante estrechos como para que cualquier partícula extra o agua introducida por el lodo de perforación pueda obstruirlos fácilmente y cortar el flujo.

Polvo de arcilla y agua: una fuente oculta de daño

Al examinar la roca con microscopios y pruebas de rayos X, los investigadores hallaron que el yacimiento está compuesto principalmente por granos de cuarzo y feldespato unidos por minerales arcillosos como la caolinita. La caolinita es mecánicamente débil y se rompe con facilidad en pequeñas escamas cuando un fluido de alta velocidad la arrastra. Las pruebas de sensibilidad mostraron que la roca es más vulnerable a los cambios en la velocidad de flujo y al agua dulce. Cuando los lodos de perforación irrumpen en la roca, pueden arrancar partículas de arcilla y arrastrarlas hacia las bocas estrechas, donde quedan alojadas y bloquean el paso. El agua dulce también puede hacer que las arcillas se hinchen. En conjunto, estos efectos convierten micro-pasajes abiertos en cuellos de botella obstruidos, reduciendo bruscamente la facilidad con la que el petróleo puede moverse.

Diseñando una receta de perforación protectora

Para combatir este daño, el equipo diseñó un sistema de lodo de perforación que actúa más como una venda temporal que como un tapón permanente. Probaron varios aditivos y se decantaron por un material taponante temporal soluble en aceite llamado G325 y un agente “autodegradable” que limita la pérdida de fluidos. Las partículas de estos materiales se calibraron cuidadosamente para coincidir con las aberturas medias de poro en las rocas jurásicas, de modo que formen una capa ajustada y delgada en la cara rocosa en lugar de invadir en profundidad. Las pruebas de laboratorio mostraron que esta combinación redujo drásticamente la cantidad de fluido filtrado en las muestras de roca y selló más del 70% de las vías de fuga potenciales, mientras que permitía que la capa taponante se descompusiera posteriormente en petróleo. Cuando se lavaron con petróleo los testigos tratados con este lodo, su capacidad de transmisión volvió a alrededor del 98% del nivel original, lo que indica que las vías internas de la roca permanecieron en gran medida intactas.

Del banco de laboratorio a pozos reales

La prueba definitiva fue en el campo. El nuevo sistema de lodo de perforación se usó en yacimientos jurásicos de la 11.ª planta de producción de petróleo de Zhenbei y se comparó con pozos anteriores perforados con lodos convencionales. Tras el cambio, la producción media de ensayo del horizonte jurásico en esa zona pasó de aproximadamente 12 a casi 19 metros cúbicos de petróleo por día —una ganancia de más del 50%. En pozos horizontales donde se perforó la misma capa rocosa en ubicaciones similares, los pozos perforados con el lodo protector superaron a sus vecinos en torno a un 50–80%. Estos resultados sugieren que prevenir el daño microscópico durante la perforación puede tener un impacto muy visible en la superficie.

Mantener los poros abiertos a largo plazo

En términos sencillos, este trabajo muestra que las rocas portadoras de petróleo pueden sufrir menos daño si las tratamos con cuidado desde el inicio. Al comprender que la arcilla fácilmente fragmentable y los poros estrechos hacen que los yacimientos jurásicos sean sensibles a flujos rápidos y al agua dulce, los investigadores pudieron diseñar un lodo de perforación que sella brevemente la roca, limita la invasión y luego se disuelve en petróleo. El enfoque mantiene abiertos los diminutos canales de la roca, de modo que más petróleo puede moverse libremente hacia el pozo. Para los productores de energía, esto significa mejores rendimientos de campos existentes; para el público en general, un uso más eficiente de los recursos subterráneos con menos pozos desperdiciados.

Cita: Wang, J., He, W., Zhang, M. et al. Research on the damage mechanism and reservoir protection drilling fluid system of Jurassic reservoir in Zhenbei oilfield. Sci Rep 16, 6887 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35924-5

Palabras clave: Yacimiento petrolífero del Jurásico, lodo de perforación, daño al yacimiento, migración de finos de arcilla, Cuenca de Ordos