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Definición y funciones de los fluidos Se denomina Fluido de Perforación a una amplia gama de fluidos, gases, líquidos o mezclas de ellos que se usan en la perforación, terminación o reparación de pozos. Una buena inyección es la llave para una operación de perforación exitosa, además es el ingrediente que hace que los esfuerzos por optimizarla funcionen. Las ocho funciones básicas de la inyección son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Transportar los recortes de perforación y derrumbes hacia la superficie. Suspender los recortes y derrumbes cuando la circulación es parada. Controlar las presiones de las formaciones. Enfriar y lubricar el trépano y la columna de perforación. Soportar las paredes del pozo. Ayudar a suspender el peso de la columna de perforación y del casing. Proporcionar energía hidráulica contra la formación a través del trépano. Proporcionar un medio idóneo para efectuar perfiles.

1. Transporte de recortes del trépano y derrumbes

L

os recortes del trépano y el derrumbe son más pesados que la inyección, por lo tanto al mismo tiempo que son llevados a superficie por el fluido que fluye por el espacio anular, están sujetos a la fuerza de gravedad, lo que causa que caigan hacia el fondo del pozo; la velocidad a la cual estas partículas caen a través de la inyección depende principalmente de la densidad y viscosidad de la inyección y del tamaño. forma y densidad de las partículas.

Debido a que la inyección circula hacia superficie, la velocidad a la cual las partículas son subidas será la diferencia entre la velocidad de la inyección en el espacio anular y la velocidad de caída de las partículas, si el pozo no se limpia correctamente, el material sólido se acumulará en el ánulo, causando: incremento de torque, arrastre, alta presión hidrostática, aprisionamientos, reducción den la velocidad de penetración y pérdidas de circulación.

2. Suspensión de partículas cuando la circulación es cortada

C

uando no circulamos la inyección, la fuerza del fluido que sube es eliminada, los recortes del trépano y derrumbes caerán hacia el fondo, a menos que la inyección

sea capaz de formar una estructura de gel cuando no está fluyendo. La inyección debe por supuesto ganar nuevamente su fluidez cuando se la circule.

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Definición y funciones de los fluidos 3. Control de las presiones de formación

T

anto el agua como el gas y el petróleo encontrados durante la perforación, se hallan a gran presión, ésta deberá ser balanceada para prevenir un flujo descontrolado de estos fluidos dentro del pozo; este control es efectuado

manteniendo suficiente presión hidrostática en el espacio anular. La presión hidrostática es directamente proporcional a la densidad de la inyección y a la altura de la columna de inyección.

4. Enfriar y lubricar el trépano y el sondeo

A

medida que el trépano perfora el pozo y el sondeo es rotado contra las paredes del pozo, se genera calor; la inyección debe absorber este calor y conducirlo a superficie eliminándolo allí. Cualquier inyección es capaz de efectuar este trabajo durante la circulación. La inyección también actúa como lubricante para el trépano,

el sondeo y el casing durante la perforación. A veces se agregan a la inyección ciertos materiales para incrementar sus propiedades lubricantes, los beneficios que proporcionan son los siguientes: mayor vida del trépano, menor torque y arrastre, menor presión de bombeo y reducción en el desgaste de la columna de perforación y el casing.

5. Soportar las paredes del pozo

A

medida que el trépano perfora, el soporte lateral de las paredes del pozo se pierde. A menos que este soporte sea reemplazado por la inyección hasta que se entube el pozo, la formación caerá dentro del mismo, o sea, se derrumbará. El mecanismo que previene que ésto ocurra depende de la naturaleza de la formación, si ésta es muy firme (granito

sería un ejemplo extremo) se requerirá poco soporte de la inyección, si la formación es medianamente firme y consolidada (arcilla por ejemplo) se obtendrá suficiente soporte con un lodo sin densificar, si la formación es débil y no consolidada (arena por ejemplo) la inyección deberá ser de densidad suficiente y ser capaz de formar una capa o revoque fino y resistente en las paredes del pozo.

6. Suspender el peso del sondeo y del casing

E

l peso de una columna de perforación o de una cañería de entubación puede exceder las 200 Tn en el aire. Este alto peso puede provocar alto esfuerzo en la torre y subestructura de los equipos de perforación, de todas maneras este alto

peso está parcialmente soportado por la fuerza de flotación de la inyección, de la misma manera que un barco de acero flota en el mar, la fuerza de flotación depende de la cantidad y densidad del fluido desalojado por el objeto sumergido.


Definición y funciones de los fluidos 7. Transmisión de energía hidráulica

D

urante la circulación la inyección es expulsada a través de las boquillas del trépano a gran velocidad. Esta fuerza hidráulica mantiene la superficie bajo el trépano libre de recortes, si éstos no fueran removidos, el trépano reperfo-

raría los viejos recortes, reduciendo la velocidad de perforación. El removido exitoso de los recortes por debajo del trépano depende de las propiedades físicas de la inyección y de la velocidad de ésta en las boquillas.

8. Proporcionar un medio idóneo para perfilar

A

unque la inyección cambia las características originales de la formación, su presencia es necesaria para la mayoría de los perfiles usados para evaluar las formaciones. El uso de estos perfiles requiere que la inyección sea un fluido eléctricamente conductivo que

tenga propiedades diferentes de los fluidos de la formación. Una correcta evaluación de la formación se ve dificultada si la faz líquida de la inyección penetra profundamente en la formación, o si ha erosionado química o mecánicamente el pozo.

Composición de los fluídos, fases SE TOMAN EN CUENTA: • • • • • • •

Consideraciones ecológicas Tipo de formación a perforar El rango de presiones de subsuelo El rango de temperatura Los tipos de evaluaciones de formaciones a usar La calidad y tipo de agua disponible El tipo de pozo a perforar

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TIPOS DE FLUIDOS LIQUIDOS

GASES

MEZCLA DE GASES + LIQUIDOS

LODOS BASE AGUA

LODOS BASE OIL

ESPUMA NIEBLA

LODOS AIREADOS

AIRE

FASES CONTINUA

DISPERSA

LIQUIDA GASEOSA

LIQUIDA GASEOSA SOLIDA

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GAS NATURAL


Componentes: naturaleza, funci贸n, procedencia ORGANICOS

INORGANICOS

ALMIDONES PAC - CMC (Celulosas) GOMA XANTICA ASFALTOS LUBRICANTES TENSIOACTIVOS ANTICORROSIVOS ANTIESPUMANTES ASERRIN C. DE NUEZ ETC.

ARCILLA BARITINA CARB. DE CALCIO CAL YESO OX. DE HIERRO TENSIOACTIVOS MICA ETC.

SOLIDOS

DESEABLES O INDESEABLES

DISUELTOS O SUSPENDIDOS

ACTIVOS O INERTES

BENTONITA POLIMEROS BARITINA CARBONATO DE Ca SOLIDOS PERFORADOS

BENTONITA POLIMEROS BARITINA CARBONATO DE Ca SOLIDOS PERFORADOS SALES

BENTONITA POLIMEROS BARITINA CARBONATO DE Ca SOLIDOS PERFORADOS

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Analisis de Inyección Notas sobre seguridad en los análisis de inyección 1. Use siempre la pera de goma (pro pipeta) para pipetear cualquier líquido

(para evitar la ingestión de productos químicos tóxicos o corrosivos).

2. Use antiparras en todo momento, cuando está haciendo un análisis

(para evitar salpicaduras de productos químicos tóxicos o corrosivos en los ojos).

3. Tape perfectamente bien los envases de los reactivos usados en el análisis antes de guardarlos. 4. Tenga su lugar de trabajo limpio y despejado de todo elemento ajeno al análisis que está efectuando. 5. No se lleve a la boca ningún elemento usado para los análisis (pipetas, varillas de agitación, vasos de

precipitado, etc.)

6. No comer durante el análisis. Lavarse las manos una vez finalizado el mismo. 7. No desarme ni modifique ni regule ninguno de los aparatos utilizados en los análisis de inyección,

enviarlos a la base de C.Rivadavia para su reparación.

8. Una vez terminado el análisis limpie perfectamente todos los elementos utilizados. 9. Estas recomendaciones rigen para todos los análisis de inyección.

Densidad

L

a densidad de inyección es su peso por unidad de volumen, normalmente se expresa en gr./l, grs/cm3 o en lbs/gal (ppg). El instrumento más usado para determinar la densidad

es la “balanza de inyección”, consiste de las siguientes partes: una base de soporte, una taza con tapa, un brazo graduado con un contrapeso que se desliza por este último y una cuchilla con un nivel.

DENSIDAD, CALCULOS Presión hidrostática, kg/cm2 = Densidad, grs/cm3 x Profundidad, m/10 Presión Hidrostática, lbs/pulg2 = Densidad, lbs/gal x 0,052 x Prof, pies Por ejemplo: calcular la Presión Hidrostática ejercida por una columna de lodo de 1,20 grs/cm3 a una profundidad de 2000 m = 1,20 grs/cm3 * 2000 m / 10 = 240 kgs/cm2 (1,20 grs/cm3 * 8,33) * (2000 m * 3,28) * 0,052 = 3.409 lbs/pulg2

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Densidad CALCULAR LA DENSIDAD (con el ejemplo anterior) Presión Hid. = 240 kg/cm2 Si PH = Densidad, grs/cm3 x Profundidad, m/10, luego: Densidad, grs/cm3 = PH * 10 / Profundidad, entonces: 240 kg/cm2 * 10 / 2000 m = 1,20 grs/cm3

PROCEDIMIENTO 1. Llenar hasta el borde de la taza con la muestra de inyección, colocar la tapa con un movimiento rotato rio y firme (algo de inyección saldrá por el orificio de la tapa indicando que la taza está llena), asegurarse que no queda aire dentro de la taza. 2.Colocando el dedo pulgar en el orificio de la tapa, lavar perfectamente la balanza y secarla. 3.Colocar la balanza en la base cuidando que la cuchilla entre perfectamente en el alojamiento acanalado de la base. Deslizar el contrapeso hasta que la balanza quede equilibrada, por medio del nivel. 4.La densidad se lee en el borde del contrapeso. 5.Lavar la balanza y secar perfectamente. Para asegurar la exactitud de la determinación, la balanza deberá periódicamente ser calibrada con agua, la que debe pesar 1.000 gr./l o 8,33 lbs/gal. Las diferencias pueden ser corregidas numéricamen te o mecánicamente, alterando la cantidad de perdigones que se encuentran dentro de un receptáculo al final del brazo de la balanza tapado por un tornillo.

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Viscosidad

P

ara los fines prácticos se la define como la resistencia que opone un fluido a ser bombeado. En otras palabras, la resistencia al flujo.

Viscosidad de embudo marsh

E

l embudo Marsh es un instrumento con una configuración precisa utilizado para medir la viscosidad embudo de 1.500 cc de una muestra de inyección. El embudo es un cono de 6” de diámetro en su base y

12” de altura, terminando en un tubo de 2” de largo con un orificio de 3/16” de diámetro. En su par te superior y a 3/4” del borde tiene una malla metálica de 200 mesh.

PROCEDIMIENTO 1.Tapar el orificio del embudo con el dedo y llenarlo con una muestra de inyección hasta justo la parte inferior de la malla de 200 mesh. La inyección debe pasar a través de esta malla al llenar el embudo, esto elimina cualquier sólido que taparía el orificio de salida. 2. Retirar el dedo y disparar el cronómetro tomando el tiempo que tarda en llenarse la jarra con 940 cc de inyección (en el sistema internacional de medidas se tomará el tiempo para 1.000 cc). El embudo Marsh se puede calibrar usando agua la cual tendrá aproximadamente 26 +/- 0,5 seg/ 940 cc de viscosidad Marsh. Una vez efectuada la determinación, lavar y secar perfectamente el embudo y la jarra. Se anotarán en el parte los segundos requeridos para llenar los 940 cc, como así también la temperatura de la muestra en grados centígrados.

Reología Es la cinencia que estudia la deformación y el movimiento de los fluídos.

Viscosidad Plástica Es el producto de la fricción entre los componentes del lodo.

Punto de fluencia Es una medida de la atracción electroquímica entre las partículas del lodo en estado de flujo.

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Viscosidad Plástica y Punto de fluencia Para efectuar este análisis se utilizará un reómetro Fann V.G.Meter.

PROCEDIMIENTO 1. Obtener una muestra de inyección de un lugar predeterminado del circuito de inyección (se deberá anotar en el parte donde se tomó la muestra, normalmente en zaranda o succión). Importante: El tiempo que media entre la toma de la muestra y la realización del análisis, no deberá ser mayor de 5 minutos, ni la tem¬peratura de la muestra bajar más de 5 grados centígrados (anotar la temperatura de la muestra en el parte). 2. Llenar con inyección el recipiente donde se efectuará el análisis, colocarlo en el reómetro, sumergir la camisa rotativa del reómetro hasta la marca. 3. Poner en marcha el motor a 600 R.P.M., esperar a que el dial de lectura se estabilice, tomar la lectura L600. 4. Cambiar a 300 R.P.M., esperar que el dial de lectura se estabilice, tomar la lectura L300.

Viscosidad aparente = L600/2

Viscosidad plástica = L600-L300 = en centipoise

Punto de Fluencia = L300 - Visc.plástica = en lbs/100 ft2

5. La muestra de inyección se agita nuevamente por 10 seg. a 600 R.P.M. o más, se para el motor, se espera 10 seg. y girando el botón superior en contra de las agujas del reloj se determina el gel inicial, tomando como valor la máxima deflexión del dial, provo¬cada por el anterior movimiento. 6. Se agita nuevamente la muestra a 600 R.P.M. o más, se espera 10 minutos y siguiendo el procedimiento anterior se determina el gel 10 minutos. El gel 10’ y 10” quedan determinados en lbs/100 pies2. Una vez terminado el análisis lavar y secar el instrumento utilizado.

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Tixotropía Es la propiedad de ciertos fluídos de desarrolla estructuras de atracción electroquímicas en reposo que desaparecen con agitación.

Fuerza de Gel Es el producto de la atracción electroquímica entre las partículas del lodo, en estado de reposo.

Lectura a 600 rpm - 47 menos Lectura a 300 rpm - 32

=

Viscosidad Plástica - 15

Lectura a 300 rpm - 32 menos Viscosidad Plástica - 15

=

Punto de Fluencia - 17

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Fuerza de GEL Determinación de los valores de GEL

PROCEDIMIENTO • Gel 10” Agitar a 600 rpm hasta lectura estable, dejar 10” en reposo, colocar el reómetro a 3 rpm y leer la máxima deflexión. • Gel 10’ Agitar a 600 rpm hasta lectura estable, dejar 10’ en reposo, colocar el reómetro a 3 rpm y leer la máxima deflexión.

Filtración Es la perdida de fase continua que experimenta el lodo en contacto con formaciones permeables.

Filtrado

E

l equipo a utilizar para esta determinación se denomina “Filtro prensa”, está construido según la norma API RP13A, consta de un recipiente cilíndrico con dos tapas, una inferior y otra superior, ambas tienen empaquetaduras de goma para poder retener la presión de 100 psi a aplicar durante el ensayo. La tapa inferior lleva doble empaquetadura, entre és-

tas se colocará primero una malla metálica de 200 mesh y luego un papel de filtro tipo Whatman 50, ó S y S576, en la par te inferior de esta tapa hay un orificio por donde saldrá el filtrado que deberá ser recolectado con una probeta. Todo este conjunto se coloca en una prensa especial para mantenerlo cerrado durante el análisis.

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Filtración Filtrado

PROCEDIMIENTO 1. Obtener una muestra de inyección recientemente agitada, anotar la temperatura en grados centígrados, llenar el recipiente cilíndrico hasta 1/2" del borde. 2. Armar el equipo de filtrado y en menos de 30 segundos aplicar aproximadamente 100 +/- 5 psi, disparar el cronómetro durante ese lapso. 3. Recoger todo el líquido que sale por el orificio de la tapa inferior durante 30 minutos con una probeta. 4. El volumen del filtrado se reportará en cc como filtrado API. 5. Desarmar el equipo y retirar el papel del filtro, lavar el revoque con agua suavemente. 6. Informar el espesor del revoque en mm. y su consistencia con adjetivos tales como: firme, duro, esponjoso, elástico, suave, resistente, etc.

Porcentaje de Arena

S

e define como arena todo aquel material que habiendo pasado por la zaranda, no pasa la malla 200. Para efectuar el análisis se toma una muestra medida de inyección debajo de la zaranda y se pasa por malla 200, se mide luego el volumen de los sólidos retenidos en dicha malla y se reporta como porcentaje de arena, en base al volumen de muestra. Este análisis también se puede hacer en la suc-

ción, lo que nos da una idea de la eficiencia del sistema separador de sólidos de superficie. El equipo para hacer el análisis consta de: un cilindro de 2 1/2” diámetro interno, que en su parte media tiene colocada una malla de 200 mesh, un embudo en el cual entra justo el anterior cilindro por ambos lados y un tubo graduado en porcentaje de arena de 0 a 20% y además las siguientes marcas “mud to here” y “water to here”.

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Filtración Porcentaje de Arena

PROCEDIMIENTO 1. Tomar una muestra de inyección recién agitada. 2. Llenar el tubo de vidrio hasta la marca “mud to here”. 3. Agregar agua hasta la marca “water to here”. 4. Tapar con el dedo y agitar vigorosamente. 5. Pasar el contenido del tubo a través de la malla 200. 6. Llenar el tubo con agua y repetir el procedimiento hasta lavar bien el tubo y la malla. 7. Colocar el embudo en la parte superior del cilindro e invertir todo el conjunto suavemente. 8. Colocar el tubo de vidrio en el vástago del embudo. 9. Agregar una lluvia de agua que pase por la malla 200. 10. Recolectar este líquido con el tubo de vidrio. 11. Esperar a que decante la arena y leer el porcentaje de arena. 12. Anotarlo en el informe como así también el lugar que se tomó la muestra. Nota: el procedimiento anterior puede variar según sea el tipo de tubo de vidrio que se usa.

Sólidos

P

ara determinar la cantidad de sólidos y líquidos en una inyección, se requiere el uso de una retorta de sólidos. Una muestra de inyección se coloca dentro de un recipiente de acero y se ca¬lienta, vaporizando los componentes líquidos. Los vapores son condensados

por una unidad refrigeradora (cilindro o bloque de aluminio) y luego colectados en un cilindro graduado en CC o %. El volumen del líquido se mide en porcentaje y todos los sólidos, tanto disueltos como suspendidos, se determinan por diferencia.

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Ensayos químicos PH o Potencial Hidrógeno

E

l pH de la inyección (NO DEL FILTRADO) se determina de dos maneras diferentes: una con la cinta de papel pH, la otra con un instrumento llamado pHmetro.

Cinta de papel PH:

E

sta viene en rollo dentro de una caja plástica la cual en una de sus caras tiene una carta de colores a fin de poder determinar el pH de la muestra a examinar.

PROCEDIMIENTO 1. Cortar un trozo de aproximadamente 2 cm. de la tira de papel pH. 2. Colocarla sobre la superficie de la inyección sin permitir que se hunda. 3. Esperar a que el cambio de color se estabilice, ésto demorará aproximadamente 1/2 minuto. 4. Comparar este color con la carta de colores y estimar el pH de la muestra. 5. Anotar en el parte el pH así obtenido. Nota: Esta determinación está sujeta a gran error si la inyección es muy salada.

Alcalinidad Materiales Necesarios 1. Solución ácida estandarizada 0,02 normal (N/50) de ácido sulfúrico o nítrico. 2. Solución indicadora de fenolftaleína 1 gr./100 cm.3 de alcohol etílico al 50 %. 3. Solución indicadora de anaranjado de metilo 1 gr./100 cc de agua. 4. Recipiente titulador con fondo blanco de 100 a 150 cm.3. 5. Dos pipetas: 1 de 1 cm.3 y otra de 10 cm.3. 6. Una varilla agitadora.

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Ensayos químicos Alcalinidad

PROCEDIMIENTO: Alcalinidad de fenolftaleína (PF) 1. Medir 1 cm.3 de filtrado o más y colocarlo dentro del recipiente titulador. 2. Agregar 1 ó 3 gotas del indicador de fenolftaleína mientras agita. 3. Si se desarrolla un color rosado a rojo, titular con la solución 0,02 N de ácido, gota a gota, hasta que el color desaparezca o que el filtrado tome su color original (si no puede notar el cambio de color usar un pH Metro y titular hasta PH 8,3). 4. Anotar en el parte la alcalinidad del filtrado (PF) como el número de cm.3 de ácido requerido 0,02 N por cada cm.3 de filtrado, para alcanzar el punto final.

PROCEDIMIENTO: Alcalinidad de Metilo (MF) 1. A la misma muestra anteriormente titulada, agregar 2 ó 3 gotas del indicador anaranjado de metilo (el color cambiará a anaranjado oscuro). 2. Agregar gota a gota la solución ácida 0,02 N hasta que el color cambie de anaranjado a rosado, o que el PH caiga a 4,3. 3. Anotar en el parte la alcalinidad de anaranjado de metilo (MF) como el número de cm.3 de ácido 0,02 N por cada cm.3 de filtrado, para alcanzar el punto final de anaranjado de metilo más los cm.3 usados para alcanzar el PF.

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Ensayos químicos Cloruros Materiales 1. Solución de nitrato de plata (AgNO3) conteniendo 4,7910 gr/cm.3 (equivalente a 0,001 gr. de ion cloruro/cm.3. 2. Solución de cromato de potasio (CrO4K2) 5 gr./100 cm.3. 3. Solución ácida estandarizada 0,02 N de sulfúrico o nítrico. 4. Solución indicadora de fenolftaleína. 5. Agua destilada. 6. Pipeta graduada: 2 de 1 cc y 1 de 5 cc. 7. Recipiente titulador fondo blanco de 100 a 150 cm.3. 8. Varilla agitadora.

PROCEDIMIENTO 1. Colocar 1 cm.3 o más de filtrado en el reci¬piente titulador. 2. Agregar 2 ó 3 gotas del indicador de fenolftaleína. 3. Titular con la solución de ácido hasta que el color desaparezca (si el color rojo desarrollado era muy intenso agregar 2 cm.3 más de ácido). 4. Agregar 25 cm.3 de agua destilada y 6 a 10 gotas de cromato de potasio. 5. Titular gota a gota con la solución de nitrato de plata. 6. Continuar titulando y agitando hasta que el color cambie a un color anaranjado rojizo y que éste permanezca por 30 segundos. 7. Anotar el número de cm.3 de nitrato de plata utilizados. 8. Reportar el contenido de cloruros del filtrado de acuerdo con el siguiente cálculo: Cloruros (p.p.m) = (cm3de AgNO3) x (1000) cm.3 de filtrado Sal (p.p.m)

= (1,65 x (cloruros p.p.m))

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Ensayos químicos Dureza Total Materiales 1. Solución de E.D.T.A. estandarizada 1 cm.3 equivalente a 1 mg. de carbonato de calcio. 2. Solución Buffer PH 10. 3. Indicador negro de eriocromo T. 4. Frasco titulador. 5. Pipetasde 1 cm.3. 6. Varilla agitadora.

PROCEDIMIENTO: Alcalinidad de Metilo (MF) 1. Agregar en el frasco titulador 50 cm.3 de agua destilada. 2. Agregar en el frasco titulador 2 cm.3 de solución Buffer. 3. Agregar en el frasco titulador suficiente indicador para que se desarrolle un color azul oscuro. Nota: Si se desarrolla un color rojo vino en vez de color azul, ésto indica dureza en el agua destilada. Agregar gota a gota solución de E.D.T.A hasta que el color cambie a azul (no utilizar para el cálculo este volumen de E.D.T.A). 4. Agregar 1 cm.3 de filtrado o más. 5. La presencia de calcio o magnesio hará que el color cambie de azul a rojo vino. 6. Agregar gota a gota con la pipeta y agitando la solución de EDTA hasta obtener nuevamente el color azul. 7. Anotar los cm.3 de EDTA utilizados. 8. Reportar la dureza de la muestra de filtrado de acuerdo con el siguiente cálculo: Ca (CO3) (p.p.m)

= (cm3 de EDTA) x (1000)

cm.3 de filtrado Calcio (p.p.m)

= (0,4 x (CaCO3 p.p.m))

Nota: si bien este análisis informa calcio, no es el análisis correcto puesto que determina la suma de calcio y magnesio presentes en el filtrado. Para determinar calcio solamente debemos cambiar el indicador por Murexida o Calver y el buffer

por solución de Hidróxido de Sodio 8 N. Esto es importante de destacar debido a que las contaminaciones de calcio y magnesio se tratan de manera distinta en la inyección, aún cuando sus efectos sobre la misma sean iguales. 18


Ensayos químicos Prueba de Azul Metileno Materiale Necesario 1. 3 Pipetas 1 ml o goteros graduados a 0,5 y 1 ml y 1 pipeta de 10 ml. 2. Agua oxigenada 3%. 3. Ácido sulfúrico 5 N. 4. Azul de Metileno (USP) 3,74 gr./lt. 5. Erlenmeyer 200 ml. 6. Varilla agitadora. 7. Papel de filtro.

PROCEDIMIENTO Colocar 15 ml de agua en el Erlenmeyer, medir 1 ml de inyección o más y colocarlo en el mismo, lavando varias veces la pipeta (chupando y des¬cargando la solución hasta lavarla) agregar 0,5 ml de sulfúrico 5 N y 15 ml de agua oxigenada, hervir suavemente durante 10 minutos y dejar enfriar.

entre un agregado y otro deberá ser siempre igual, por ej. agregar Azul de Metileno cada 2 minutos o sea que si el primer agregado lo hago a las 17 horas 23 minutos, el segundo será a las 17 horas 25 minutos y el tercero a las 17 ho¬ras 27 minutos y así sucesivamente (por eso es necesario el reloj con cronómetro).

Una vez frío agregar en pociones de 0,5 ml Azul de metileno, agitar durante 30 segundos (con re¬loj), tomar una gota de la suspensión y colocarla en el papel de filtro (tener cuidado de no tocar el borde del Erlenmeyer al introducir varilla de vidrio o plástico porque en éste puede haber go¬tas de Azul de Metileno sin reaccionar que darían un falso punto final de la titulación). Continuar con el agregado de Azul de Metileno, el tiempo que media

Punto final: el fin de esta prueba queda determinado cuando alrededor del centro azul de la gota que se colocó en el papel de filtro se forme un halo de color azulverdoso claro, si esto ocurre se deberá seguir agitando durante 2 minutos y colocar nuevamente una gota de la suspensión en el papel de filtro, si el halo persiste este es el punto final, si no, se continúa con el agregado de 0,5 ml e Azul de Metileno hasta que lo anterior ocurra.

Arcilla activa en lbs/bbl

= ml de Azul de M. x 5 ml de inyección

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Control de Sรณlidos 1. La fase sรณlida 2. El anรกlisis de sรณlidos 3. Separaciรณn, equipos y rendimientos 4. Diluciones y renovaciones de volumen

CONTROL DE SOLIDOS

DISOLUCION

SEPARACION MECANICA

SEPARACION QUIMICA

FLOCUACION

AGUA - disolucion LODO NUEVO - renovacion

ZARANDAS DESARENADOR DESTILER CENTRIFUGAS

FLOCUACION

FLOCUACION

FLOCUACION

DENSIDAD DE LODO, DL, grs/cm3 CAUDAL DE BOMBA, Q, gpm PENETRACION, mts/hora DIAMETRO DE TREPANO, pulg. DENS. DE FRACTURA o ADMISION, grs/cm3 DENSIDAD DEL CUTTING, grs/cm3 DENSIDAD LODO + CUTTINGS, gr/lt, ppg PENETRACION MAX. ACONSEJADA, m/h

1,040 450 24,5 8,5 1,062 2,30 8,75 28,7

20

1,050 450 24,5 8,5 1,062 2,30 8,84 16,5

1,060 450 24,5 8,5 1,062 2,30 8,92 4,5


Remoción Mecánica El método ultilizado depende de: • Tamaño de los solidos • Tipo de sólidos • Programa de lodo • Factores ambientales • Factores económicos

Tipos de remoción mecánica Tamizado • Primer línea de defensa Centrifugación • Remueve partículas mas finas Combinación • Acondicionadores de lodo • Sistemas recuperación de fluidos Tratamiento químico • Floculación • Coagulación

A | Zarandas

L

a zaranda es el único equipo de control de sólidos que separa por tamaño. Los hidrociclones y la centrífuga separan por diferencia relativa de masa. Se clasifican como de movimiento circular-elíptico ó lineal según sea el modo de imprimirles el movimiento que se utilice. • Zarandas de movimiento circular ó elíptico: emplean rodillos elípticos que generan movimiento circular de vaivén para mejorar la separación.

• Zaranda de movimiento lineal: emplean un movimiento de vaivén recto de avance y retroceso con el que mantienen el fluido circulando sobre la malla.

La eficiencia de separación de una zaranda está definida por la finura de la malla y el tipo ó diseño.

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Remoción Mecánica A | Zarandas

Separadores de “gumbo”

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Remoción Mecánica A | Zarandas Fallas o roturas PROBLEMA Desgarre o rajadura en la malla

Malla suelta, no ajusta

Zaranda produce alto inusual ruido al operar Valvula o manija del By-pass atascada

CAUSA

SOLUCION

Tension insuficiente

Reemplace la malla y tensionela apropiadamente

Caucho en mal estado

Reemplace caucho

Tornillos tensores en mal estado (torcidos/ rosca mala)

Reemplace los tornillos malos

Malla en mal estado

Reemplace Malla

Falta caucho en la bandeja o está en mal estado

Reemplace caucho

Arandelas o tornillos sueltos

Chequee y Ajustelos

Tornillos tensores sueltos

Chequee y Ajustelos

Rodamientos de Vibradores malos

Reemplace Rodamientos

Valvula o manija con solidos y lodo

Limpie cuerpo de manija o valvula con agua o diesel

B | Hidrociclones

H

ay dos tipos de equipos de esta naturaleza: • Hidrociclones • Centrífugas decantadoras

Conocidos como desarenadores, desarcilladores ó desilters, son equipos en los cuales la energía hidráulica se convierte en fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga desarrollada mediante la alimentación

tangencial del fluido en la cámara de alimentación, multiplican la velocidad de sedimentación de las partículas más pesadas, forzándolas hacia la pared del cono, mientras que las más livianas son arrojadas hacia el centro y arriba formando un remolino espiral hacia la descarga superior. Esta descarga es lo que se denomina sobreflujo (overflow) mientras que lo que se desaloja por el fondo del cono, se llama flujo de descarte (underflow).

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Remoci贸n Mec谩nica B | Hidriciclones

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Remoción Mecánica B | Hidriciclones

Problemas | Soluciones Ejemplos de análisis Uno o más conos no están descargando-otros O.K.

Bloqueado en la entrada del alimentador o a la salida-remueva el cono y limpie las lineas.

Algunos conos perdiendo lodo entero en una corriente

Flujo de regreso de derrame en manifold, la entrada al cono tapada.

Alta perdida de lodo, figura cónica en alguno conos-otros normal.

Velocidad baja al ingreso debido al bloqueo parcial de la entrada o cuerpo de cono.

Repetido bloqueos de los vértices. Ruido al operar

Las aperturas del desagüe muy pequeñas. By-pass en Zarandas o mallas rotas.

Altas pérdidas de lodo, corriente debil, figura conica.

Bajo cabeza de alimento-chequee por obstrucción, tamaño de bomba y rpm, valvula parcialmente cerrada.

La descarga del cono no es uniforme, cabeza del alimenta- Gas o aire en el lodo de la centrífuga, lineas de succión de la centrídor variando. fuga muy pequeñas.

Baja vida del Impeller.

Cavitacion en la bomba- Taza de flujo muy altas, necesita lineas mas largas. Linea de succión bloqueada . Chequear obstrucciones.

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Remoción Mecánica B | Hidriciclones Problemas | Soluciones Ejemplos de análisis

Conos descargando una pesada corriente moviéndose lentamente

Los conos estan sobrecargados - Use un tamaño de Vertice mas grande, insufientes conos para manejar la cantidad de solidos en el lodo. By-pass en equipos corriente arriba.

Altas pérdidas de lodo.

Apertura inferior muy grande - Ajuste el vertice del cono. Considere bombear el descarte hacia las centrífugas o hacia una zaranda.

Continuamente se apaga la bomba centrífuga.

Aumento del amperaje de la capacidad nominal de la bomba Nivel de lodo por debajo de la solución - entrada de aire en la succión. Caballos de fuerza por encima de la capacidad del motor. Chequear taponamientos en lineas de descarga o uso.

Desarenadores:

E

stán compuestos por baterías de conos de 6” ó más. El tamaño mínimo de partículas puede remover, está en el orden de los 40 micrones (con conos de 6”)

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Remoción Mecánica B | Hidriciclones Desilters:

C

ompuestos por baterías de conos de 4,0” ó menos, se los conoce también como desarcilladores ó deslimadores y pueden separar partículas de entre 6 y 40 micrones, según el tamaño del cono.

Los hidrociclones son efectivos para eliminar una fracción importante de los sólidos perforados, pero no son recomendados para lodos densificados ó cuando se utilizan concentraciones importantes y/o caras de materiales de puente.

Centrifuga decantadora:

E

s un equipo de separación constituido por un recipiente cónico horizontal, que gira a muy alta velocidad y un transportador de tipo doble tornillo sin fin, que gira en el mismo sentido que el recipiente. Pero a distinta velocidad (menor ).

Para que la separación sea eficiente, la viscosidad del efluente debería estar entre 35 a 37 seg. Una viscosidad por debajo de los valores indicados, podría provocar turbulencia en el interior del recipiente con la reducción de la eficiencia del equipo.

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Remoción Mecánica B | Hidriciclones Principio de funcionamiento

L

as centrífugas separan sólidos por fuerza centrífuga, aplicada al fluido dentro de un recipiente ó tazón interior (bowl) que rota a alta velocidad. El fluido se alimenta por medio de un tubo alimentador.

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Separación Química Fundamentos de la separación química

L

a capacidad de separación de los equipos utilizados en la industria, tropieza con las limitaciones impuestas por sus características y el tamaño de las partículas suspendidas en el lodo.

Este tamaño puede llegar a ser tal, que obliga a tratamientos combinados químico-mecánicos, para conseguir u separación tanto en operación de control sobre el sistema, como en tratamientos de clarificación ó dewatering.

Causas que indican el tratamiento combinado: • Control de las propiedades del lodo • Devolución al medio ambiente • Reciclado • Deposición final

Objetivos de la separación combinada • Maximizar la separación de sólidos • Disminuir el consumo de químicos • Reciclar ó recuperar agua de fabricación • Hacer ambientalmente tolerables los deshechos

Problemas con la inyección Para cumplir estas funciones se deberán minimizar los siguientes efectos colaterales: 1. Daños a la formación, especialmente las productoras. 2. Corrosión tanto a la columna de perforación como al casing. 3. Reducción de la velocidad de perforación. 4. Pistoneo, contrapresión, presión de circulación en exceso. 5. Pérdidas de circulación. 6. Aprisionamiento del sondeo contra la pared del pozo. 7. Erosión del pozo. 8. Retención de sólidos indeseables por la inyección en las piletas. 9. Desgaste de las bombas. 10. Contaminación del medio ambiente.

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Problemas con la inyección 1. Daños a las formaciones

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asi todas las inyecciones alteran las características originales de las formaciones que toman contacto con ella, aunque algunas formaciones son más sensitivas que otras y algunas inyecciones son más dañinas que otras; los daños a la formación pueden aparecer de dos formas diferentes: • Reducción en la habilidad de la formación para producir hidrocarburos.

• Reducción en la estabilidad del pozo. El daño a la formación productora puede ser causado por taponamiento de la misma por sólidos inertes o por reacción química entre la inyección y la formación. El pozo puede tornarse inestable por medio de reacciones químicas (como en arcillas sensibles al agua) o por medio de erosión mecánica. Formaciones muy sensibles pueden requerir tratamientos especiales de la inyección o inyecciones especiales para ser perforadas.

2. Corrosión

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a inyección puede proveer un ámbito corrosivo para el sondeo y casing. Este efecto puede ser minimizado con un tratamiento químico adecuado o agregando una

capa protectora a la superficie de acero en contacto con la inyección. Algunas inyecciones no son corrosivas (ej. emulsión inversa).

3. Reducción de la velocidad de perforación

E

xisten muchos factores que afectan la velocidad de perforación, el más significativo está relacionado con la diferencia entre la presión hidrostática y la presión de la formación. Bajas velocidades de perforación serán obtenidas si el gradiente de presión de la inyección es mucho

mayor que el gradiente de presión de la formación. Alto porcentaje de sólidos y viscosidad mayor que la necesaria son factores que afectan también en gran medida la velocidad de perforación.

4. Contrapresión, pistoneo

L

os problemas de contrapresión, pistoneo y presión de circulación pueden ser causados por altas viscosidades, geles altos, y sólidos indeseables, éstos se ven agravados si una gruesa capa de revoque, resultado de un mal control del filtrado, constriñe el pozo. Excesivo pistoneo aumenta las posibilidades de un des-

control. Excesiva contrapresión al bajar herramienta o alta presión de circulación pueden causar pérdidas de circulación y de inyección. Una inyección con alta viscosidad y sólidos altos reduce la energía disponible en el trépano, incrementa el desgaste de la bomba y en casos extremos resulta inbombeable.

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Problemas con la inyección 5. Pérdidas de circulación

L

as pérdidas de circulación incrementan el costo de la inyección y del pozo, como así también el peligro de un descontrol. Ocurren cuando la presión ejercida por la inyección contra la formación, es mayor que la

resistencia de la formación; ésto puede ocurrir por alta densidad. Alta viscosidad y gel causan excesiva presión en el pozo cuando se circula, al prender la bomba o al hacer viajes.

6. Aprisionamiento

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os aprisionamientos suelen ocurrir por varias causas, entre las más importantes están: • Por presión diferencial, causada por alta densidad y alto filtrado. • Por derrumbes. • Por falta de limpieza del pozo. • Por perforar formaciones plásticas (como sal o arcillas plásticas).

7. Erosión del pozo

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as causas pueden ser físicas o químicas. Las físicas pueden ser evitadas bajando el caudal de la bomba o por otros medios según sea el diagnóstico. La erosión

química depende de la reacción entre la inyección y la formación (por ej. perforar un domo salino con agua dulce).

8. Retención de sólidos indeseables

L

a mayoría de las inyecciones crean fuerzas de gel para suspender los sólidos perforados cuando paramos la circulación, éstos deberán ser removidos de la inyección antes de ser recirculada al pozo, desafortunadamente las propiedades de gel dificultan esta ope-

ración, algo de decantación ocurrirá en las piletas, pero usualmente ésta no será suficiente para mantener una concentración baja de sólidos, por lo que la mayoría de las inyecciones requieren el uso de equipos mecánicos de remoción de sólidos.

9. Desgaste de la bomba

L

os sólidos abrasivos en la inyección causan excesivo desgaste de las partes del equipo que tienen contacto con ellos. El más abrasivo de todos es la arena, ésta y

cualquier otro sólido abrasivo debe ser eliminado de la inyección, sea por decantación o por separadores mecánicos.

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Problemas con la inyección 10. Contaminación del medioambiente

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iertos líquidos, sólidos o aditivos químicos usados en la inyección, como así también cierto tipo de inyecciones, presentan problemas de contaminación ambiental. Algunas veces es necesario usar sistemas especiales para reducir estos efectos adversos, en otros casos se deberán reemplazar los aditivos por otros formulados especialmente y que normalmente son más caros y de relativa efectividad. Un fluido que aparente cumplir con todas las condiciones necesarias, puede resultar ser inefectivo cuando se somete a ciertas condiciones de pozo, en particular la inyección debe: • Resistir posibles contaminaciones por causas externas. Las inyecciones que normalmente son óptimas para perforar son químicamente incompatibles con las lechadas de cemento usadas para cementar las cañerías; por lo que éstas deben ser separadas por medio de un fluido espaciador al cementar. La inyección debe ser capaz de resistir la contaminación de las formaciones perforadas, de los líquidos o gases

contenidos en ellas y de los materiales agregados al sistema durante las operaciones de rutina. La contaminación más importante probablemente son los sólidos perforados, especialmente si éstos son pequeños o si reaccionan químicamente con la inyección. Severa contaminación causarán: los cationes contenidos en el agua de formación (sodio, calcio, etc.), el perforar cemento o ciertos gases (CO2, H2S, etc.) entrampados en las formaciones. Normalmente las inyecciones requieren cierto tipo de tratamiento, si la contaminación es muy severa y a veces es necesario cambiarla por otra más tolerante. • Permanecer estable a altas temperaturas y presiones. La inyección puede estar sujeta a temperatura de 150ºC o más y presiones de 15.000 psi en algunos pozos. Muchos de los aditivos colocados a la inyección son susceptibles de degradación térmica, mientras que otros resultan antieconómicos o poco prácticos en inyecciones densificadas. Fallas de la inyección en mantener su estabilidad bajo condiciones imperantes en el pozo pueden ser muy perjudiciales para la operación de perforación.

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C uando no circulamos la inyección, la fuerza del fluido Una buena inyección es la llave para una operación de perforación exitosa, además e...

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