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Experimento Nº 4 Filtro Prensa API Baja Temperatura/Baja Presión
INDICE
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3.1.OBJETIVOS..................................................................................................................2
3.1.1. OBJETIVOS GENERALES...................................................................................2
3.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS..................................................................................2
3.2.JUSTIFICACIÓN............................................................................................................2
3.3.FUNDAMENTO TEORICO..............................................................................................2
3.3.1. REVOQUE........................................................................................................2
3.3.2. FILTRADO........................................................................................................3
a) FILTRACIÓN DINAMICA...................................................................................4
b) FILTRACIÓN ESTATICA.....................................................................................4
3.3.3. FACTORES QUE AFECTAN LA FILTRACIÓN........................................................5
a) PRESIÓN .........................................................................................................4
b) TEMPERATURA................................................................................................5
c) DISPERSIÓN.....................................................................................................5
d) TIEMPO...........................................................................................................5
4.3.4. FILTRO PRENSA API............................................................................................6
3.4.DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS...............................................................................7
3.5.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................................11
4.5.1. CONCLUCIONES .................................................................................................11
4.5.2. RECOMENDACIONES .........................................................................................12
3.6.CUESTIONARIO............................................................................................................13
3.7.OBSERVACIONES ........................................................................................................14
3.8.BIBLIOGRAFIA.............................................................................................................14
3.9.ANEXOS.......................................................................................................................15
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Experimento Nº 4 Filtro Prensa API Baja Temperatura/Baja Presión
4.1. OBJETIVOS
4.1.1. OBJETIVO GENERAL
Formar un revoque simulando un sistema de presión y temperaturas bajas con un flujo estático.
4.1.2. OBJETIVO ESPECIFICO
Medir el volumen de filtrado o pérdida de agua que pasa hacia la formación permeable. Aprender la correcta manipulación del filtro prensa.
4.2. JUSTIFICACIÓN
Es muy importante el estudio del comportamiento del revoque ya que este nos ayuda a mantener estable el pozo y poder controlar las filtraciones, al igual que nos ayuda puede ser un factor muy importante en el entrampamiento del equipo de perforación, así que es muy importante poder conocer sus propiedades y comportamiento al estar sometido a diferentes cambios de presión y temperatura.
4.3. FUNDAMENTO TEÓRICO
Tanto el comportamiento de la filtración y las características del revoque sobre las paredes del pozo son muy importantes para el control y tratamiento delos fluidos de perforación, y así otras características de filtrado como ser el contenido de aceite y agua o emulsión, estos se ven afectados por la cantidad de sólidos en el fluido y sus interacciones físicas y químicas y a su vez estas están afectadas por la presión y temperatura.
La cantidad que pasa del pozo hacia la formación es muy importante y en el experimento será generada por un instrumento llamado PRENSA FILTRO API en cual trabaja a bajas presiones y temperaturas.
4.3.1. REVOQUE
El revoque (enjarre, película o costra de lodo), es una capa delgada formada por la deposición de los sólidos del lodo de perforación en la pared del pozo; deposición que es causada por la presión de la columna de lodo en una perforación sobre balance (Overbalanced Drilling).
El revoque depende de los siguientes factores:
1. Sólidos (cantidad y tipo), figura2. Tamaño
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Experimento Nº 4 Filtro Prensa API Baja Temperatura/Baja Presión
3. Forma4. Distribución y5. Compresibilidad (la habilidad de deformarse bajo presión)
Problemas potenciales relacionados con el espesor excesivo del revoque:
1. Puntos apretados en el pozo que causan un arrastre excesivo.2. Mayor pistoneo debido a la reducción del espacio anular libre. 3. Pegadura por presión diferencial de la columna de perforación debido a la mayor superficie de contacto y al desarrollo rápido de las fuerzas de adhesión causado por la tasa de filtración más alta. 4. Dificultades con la cementación primaria debido al desplazamiento inadecuado del revoque. 5. Mayor dificultad para bajar el revestidor.
4.3.2. FILTRADO
Es la cantidad de fluido que invade la formación por acción de la presión de la columna de lodo. En un lodo base agua el filtrado lo compone el agua que fluye a través del revoque hacia la roca permeable. La filtración ocurre cuando cualquier formación permeable es expuesta al lodo de perforación, a una presión mayor a la presión de formación. La presión causa que el filtrado fluya a través de la roca y deposite los sólidos del lodo en la pared del pozo (revoque)
Problemas potenciales relacionados con la invasión excesiva de filtrado:
1. Daños a la formación causados por la invasión de filtrado y sólidos. La zona dañada está ubicada a una profundidad demasiado grande para que pueda ser reparada mediante perforación o acidificación. Los daños pueden consistir en precipitación de compuestos insolubles.
2. Prueba inválida de muestreo del fluido de la formación. Las pruebas de flujo del fluido de la formación pueden dar resultados que se refieren al filtrado y no a los fluidos del yacimiento.
3. Dificultades en la evaluación de la formación causadas por la invasión excesiva de filtrado, la mala transmisión de las propiedades eléctricas a través de revoques gruesos, y posibles problemas mecánicos al bajar y recuperar las herramientas de registro.
4. Las zonas de aceite y gas pueden pasar desapercibidas porque el filtrado está desplazando a los hidrocarburos, alejándolos del pozo, lo cual dificulta su detección.
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Experimento Nº 4 Filtro Prensa API Baja Temperatura/Baja Presión
La filtración se presenta generalmente según las condiciones de circulación como:
• Filtración dinámica. Que se presenta cuando el fluido circula en el pozo. • Filtración estática. Que se presenta cuando el fluido se encuentra en reposo.
a) FILTRACIÓN DINÁMICA
La filtración dinámica es sensiblemente diferente de la filtración estática, muchas veces con tasas de filtración considerablemente más altas. No existe ninguna correlación directa entre las medidas de filtración estática de API y ATAP y la filtración dinámica.
La experiencia ha demostrado que un lodo que demuestra buenas características de filtración estática y estabilidad tendrá un rendimiento satisfactorio bajo las condiciones reales de perforación, indicando que la pérdida de filtrado dinámico está comprendida dentro de un rango satisfactorio.
Los revoques dinámicos son más delgados y más sólidos que los revoques estáticos. A medida que la perforación continúa, el pozo está sujeto a condiciones dinámicas. Una vez que los porta mechas pasan más allá de la formación permeable, las condiciones de flujo laminar normalmente predominan y las fuerzas de erosión hidráulica disminuyen.
b) FILTRACIÓN ESTÁTICA
La filtración estática ocurre bajo condiciones estáticas, es decir en cualquier momento en que el lodo no está circulando. El revoque está relacionado con problemas de filtración y perforación. Los factores de interés son: espesor, permeabilidad, lubricidad y textura del revoque.
El espesor del revoque puede incrementarse con un alto contenido de sólidos en el lodo y dependiendo de la calidad de estos sólidos la permeabilidad del revoque puede también ser baja. La baja permeabilidad y una capa delgada del revoque son situaciones deseadas.
No hay un método exacto para medir la filtración dinámica por lo tanto la parte del trabajo del ingeniero se basa en la determinación de la filtración estática mediante pruebas de filtrado.
4.3.3. FACTORES QUE AFECTAN LA FILTRACIÓN
e) PRESION
El efecto de la presión en la perdida de filtrado es en gran manera controlada por el contenido coloidal de sólidos en el lodo. Si los sólidos en el revoque son deformables con la presión, como las partículas de arcilla hidratables; el incremento de la presión causara una disminución de la permeabilidad del revoque, lo cual provoca un disminución de la perdida de filtrado.
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f) TEMPERATURA
Un aumento en la temperatura produce un incremento en el filtrado. El aumento de la temperatura disminuye la viscosidad de la fase fluida continua, lo que hace que se pierda más fluido si todos los otros factores permanecen constantes, además puede causar que algunas arcillas se floculen y aumenten el valor de la filtración. Esto puede deberse a cambios en el medio iónico que rodea a las partículas de arcilla o a cambios en la solubilidad del sistema. A temperaturas bajas, un aumento de la temperatura puede disminuir el filtrado, permitiendo mejor hidratación y aumentando la dispersión de las partículas coloidales.
g) DISPERSIÓN
Una adecuada dispersión de las partículas coloidales arcillosas en el lodo, es esencial para un buen control del filtrado. Cuando se tiene un lodo disperso se tienen grupos de partículas uniformemente dispersas lo que asegura buenas propiedades de filtración. En cambio cuando se tiene un lodo floculado se tienen agregados no uniformes de partículas coloidales en agrupamientos no uniformes, tal situación asegura un filtrado alto.
h) TIEMPO
El volumen de filtrado es directamente proporcional a la raíz cuadrada del tiempo de filtración para una determinada presión y temperatura; si nosotros graficamos el volumen de filtrado (V) versus la raíz cuadrada del tiempo (t) resulta una línea recta donde sin hacer caso de cualquier error constante tal error aparece desde el punto donde la línea corta el eje del volumen filtrado puede encontrarse una expresión matemática que describa esa proporcionalidad. De esta manera se tiene que éste enunciado reducido a su más simple expresión se escribe como:
V 2
V 1
=√ T 2
T1Dónde:
V2: Filtrado final en el tiempo T2
V1: Filtrado conocido en el tiempo T1
T2 : Periodo de tiempo considerado
T1 : Periodo de tiempo para V1
4.3.4. FILTRO PRENSA API
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Para la prueba API de pérdida de fluido a baja temperatura/ baja presión se emplea un filtro prensa API estándar, presurizado hasta un diferencial de 100 psi. La presión se puede aplicar con un medio fluido no peligroso, bien sea gas o líquido, o el nuevo montaje de presión hidráulica de contrapeso. Debido al riesgo de explosión no se debe usar oxigeno comprimido como una fuente de presión, pues en presencia de petróleo el oxígeno se puede combinar en una mezcla explosiva que puede incendiar el filtro. Para obtener resultados correlativos, se empleará el mismo espesor de un papel de filtro apropiado, de 9 cm, Whatman No. 50, u otro equivalente.
La celda de presión está diseñada para que un disco de papel de filtro de 3 ½ plg (9 cm) pueda ser colocado en el fondo de la cámara para remover las partículas del fluido. El área de filtración es de 7.1 + 0.1 plg2 (4580 + 60 mm2). El anillo o sello del filtro prensa es el factor determinante del área de filtración. La presión puede aplicarse por medio de un fluido no peligroso, ya sea gas o líquido. Algunos modelos están equipados con reguladores de presión y pueden ser presurizados por medio de cilindros portables, mini-cilindros o por la utilización de presión hidráulica.
4.4. DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS
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Tabla realizada a partir de las mediciones realizadas en laboratorio.
Nº de medidaTiempo Volumen de filtrado
[ ml ][ seg ] [ min ]1 30 0.5 3.22 60 1 4.03 90 1.5 4.64 120 2 5.45 150 2.5 6.06 180 3 6.47 210 3.5 7.08 240 4 7.49 270 4.5 8.0
10 300 5 8.411 330 5.5 8.812 360 6 9.213 390 6.5 9.614 420 7 10.015 450 7.5 10.2
1) Calculamos el volumen de filtrado para 30 minutos:
Se lo realiza con la siguiente ecuación:
V F2=V F1∗√ t2t1
Datos:
t 1=7.5 [ min ]
V Fil1=10.2 [ ml ]
t 2=30 [ min ]
V Fil2=? [ml ]
Reemplazamos en la formula anterior y tenemos el volumen del filtrado que se nos pide:
V Fil2=10.2 [ ml ]∗√ 30 [ min ]7.5 [ min ]
V Fil2=20.4 [ml ]
2) Con los datos de la tabla realizamos dos graficas:
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Grafica del volumen de filtrado versus tiempo:
Tiempo
[ seg ]
Volumen[ ml ]
30 3.260 4.090 4.6
120 5.4150 6.0180 6.4210 7.0240 7.4270 8.0300 8.4330 8.8360 9.2390 9.6420 10.0450 10.2
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000
2
4
6
8
10
12
Tiempo (s)
Volu
men
de
filtr
ado
(ml)
Grafica del volumen de filtrado versus la raíz cuadrada del tiempo:
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Volumen[ ml ]
Tiempo[ s ]
Raíz cuadrada del Tiempo
[ s12 ]3.2 30 5.484.0 60 7.754.6 90 9.495.4 120 10.956.0 150 12.256.4 180 13.427.0 210 14.497.4 240 15.498.0 270 16.438.4 300 17.328.8 330 18.179.2 360 18.979.6 390 19.75
10.0 420 20.4910.2 450 21.21
0 5 10 15 20 250
2
4
6
8
10
12
Tiempo (s^1/2)
Volu
men
de
filtr
ado
(ml)
3) Obtenemos la ecuación de la última gráfica (lineal) y calculamos con esta el filtrado para 30 minutos. Compare los resultados con los del punto 1.
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0 5 10 15 20 250
2
4
6
8
10
12
f(x) = 0.472456269445535 x + 0.21724088871366R² = 0.997547374300098
Tiempo (s^1/2)
Volu
men
de
filtr
ado
(ml)
Aplicando regresión lineal al conjunto de los datos volumen – tiempo, determinamos la ecuación empírica (Hoja Excel):
y=0.4725∗x+0.2172
Dónde:
y=V 2 y x=√ t
Con la ecuación empírica calculamos con esta el filtrado para 30 minutos (1800 segundos).
V 2=0.4725∗√ t+0.2172
V 2=0.4725∗√1800+0.2172
V 2=20.36 [ml ]
4) Comparamos este valor con el del punto 1:
Error%=|20.36−20.40|
20.40∗100
Error%=0.196%
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4.5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.5.1. CONCLUCIONES
Mamani Quisbert Jhosimar Wilfredo
La realizar dicha práctica se logró manipular satisfactoriamente el proceso de montado del
equipo, al utilizar un buen lodo de perforación para el proceso se logró la formación de un
buen revoque, así también tomando en cuenta el uso de un papel filtro las pérdidas de
fluido por filtración son relativamente pequeñas.
Pudiendo así concluir que se ha obtenido un buen revoque en filtración estática no
descartando que este mismo pudiera servir en un proceso de filtración dinámica.
Mamani Carrillo Erwin
Se comprobó con el objetivo planteado en este laboratorio que el volumen del filtrado o
pérdida de agua de un fluido de perforación debido a que fue sometido a una presión
diferencial, por este efecto de la presión, los sólidos del fluido de perforación se depositan
en el filtro. Con este método de filtrado API se comprueba la teoría, es así como ocurre en
las paredes de un pozo que el filtrado de agua pasa hacia las formaciones permeables.
También se comprobó los valores del volumen total de filtrado para un tiempo de 30
minutos tanto con la fórmula utilizada en los cálculos en el punto (1) y la ecuación
empírica hallada directamente mediante la regresión lineal de la gráfica en Excel, en la
cual se demostró que los valores calculados tanto en el punto (1) y punto (3), no difieren
tanto y con un error porcentual que fue del 0.196%.
Mamani Jaño Lizeth Rosmery
Para realizar el laboratorio nosotros empleamos un lodo de densidad de 9,2 LPG.
Al momento de liberar la presión pudimos observar que el líquido se va filtrando en la
probeta graduada en los primeros treinta segundos obtuvimos un volumen de 2 ml y
relativamente cada treinta segundos obtuvimos la hoja de datos. Como se puede observar
en la tabla transcurridos las siete y treinta minutos obtuvimos el volumen de 10 ml.
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En cuanto a la medida del revoque obtuvimos un espesor de 0,23 cm. Debido a que
muchas variables afectan las propiedades de filtración, es imposible pronosticar la pérdida
real de fluido a la formación a partir de las pruebas estáticas. Los registros de pozos de
referencia son las mejores herramientas para determinar el nivel de control de pérdida de
filtrado requerido para perforar un pozo determinado de manera segura y con éxito.
4.5.2. RECOMENDACIONES
Mamani Quisbert Jhosimar WilfredoPara la práctica se recomienda la buena formulación de fluido a utilizar, también verificar
el buen montado del FILTRO PRENSA API, constatar que la válvula de alivio este en
posición de cerrado al igual que la válvula de entrada de presión del equipo, debido a que
si no se hace esto la presión del tanque afectaría el volumen de filtrado
considerablemente
También se debe limpiar y medir el revoque con sumo cuidado, ya que una brusca
limpieza o medida dañaría este mismo
Mamani Carrillo Erwin
Para esta práctica se recomienda usar una probeta bien graduada para no cometer errores
de paralaje al realizar la lectura del nivel del volumen de agua filtrado en cada tiempo.
Además tener mucho cuidado en la recuperación del papel de filtro y el revoque
depositado ya este revoque es lo que nos interesa para su posterior medida.
Mamani Jaño Lizeth Rosmery
Agitar el lodo que se ha va emplear
Armar el equipo adecuadamente observando la gráfica que presenta la guía de laboratorio
Tener cuidado con la probeta graduada ya que esta es de vidrio
Tener mucho cuidado al momento de abrir la válvula de presión ya que el sistema puede
tener fugar, así como también en la medición de los volúmenes de filtrado, para lo cual se
debe de usar una probeta bien graduada y que no muestre errores de paralaje al medir el
nivel de líquido filtrado.
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4.6. CUESTIONARIO
1. ¿Cuál es la importancia del revoque?
La importancia del revoque radica en los problemas que causa, así por ejemplo: Una excesivo revoque causaría la pega de la tubería, el pistoneo de la sarta de perforación, siempre se desea un revoque con un espesor de lo más mínimo posible, para evitar cualquier problema para futuro.
2. De qué factores depende el revoque.
Los factores del que depende el revoque son los siguientes:
Compresibilidad (la habilidad de deformarse bajo presión). Distribución. Forma. Tamaño. Sólidos (cantidad y tipo).
3. De qué factores afectan la filtración. Depende de los factores siguientes:
Presión: El efecto de la presión en la perdida de filtrado es en gran manera controlada por el contenido coloidal de sólidos en el lodo. Si los sólidos en el revoque son deformables con la presión, como las partículas de arcilla hidratables; el incremento de la presión causara una disminución de la permeabilidad del revoque, lo cual provoca un disminución de la perdida de filtrado. Si los sólidos son rígidos como la arena y limos, la permeabilidad no se reducirá bajo presión y el efecto total de la presión se reflejara en la perdida de filtrado
Tiempo: Cuando todas las otras condiciones son constantes (presión, viscosidad, permeabilidad), la tasa de filtración y la velocidad de crecimiento del revoque disminuyen progresivamente con el tiempo, de la manera pronosticada por la ley de Darcy.
Temperatura: Cuando la temperatura del lodo se incrementa, la pérdida del fluido se incrementara debida a la reducción de la viscosidad del filtrado. Y si un lodo es térmicamente estable, la perdida de fluido se incrementara en la misma proporción que disminuye la raíz cuadrada de la viscosidad del filtrado. Cuando un lodo es calentado de 75 a 250 F, la viscosidad del filtrado disminuye por un factor de cuatro, resultando en incremento de la perdida de fluido por un factor de dos.
4. Cuándo ocurre la filtración estática y como se mide.
La filtración estática ocurre bajo condiciones estáticas, es decir en cualquier momento en que el lodo no está circulando. Varios factores controlan la tasa de filtración bajo estas condiciones. La ley de Darcy, un modelo clásico de flujo de fluido, ayuda a identificar los factores que afectan la filtración. También se puede usar para ilustrar el volumen de filtrado y el espesor del revoque. La
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ley de Darcy se aplica al flujo de fluidos a través de materiales permeables (arena, arenisca o revoque). Puede ser usada para establecer la relación entre la tasa de filtración y la permeabilidad, superficie de la sección transversal, presión diferencial, viscosidad del filtrado y espesor del revoque .Para el flujo de filtrado a través de un revoque, la permeabilidad del revoque es la permeabilidad determinante, visto que es mucho más baja que la permeabilidad de la formación. La ley de Darcy se puede escribir de la siguiente manera:
5. ¿Cuál es el significado de la curva V versus t para que tipos de lodos se da?
La curva de v versus el tiempo de una relación lineal entre estos valores, vale decir que si se conoce el volumen de filtrado para un tiempo de prueba, se puede pronosticar el volumen para otro tiempo de prueba esto considerando para un lodo que se asemeje a la ley de Darcy
6. ¿Qué son los filtrados API y HPHT o APAT?
Los filtrados API son aquellos que mide una taza de filtración aproximado a bajas temperaturas y bajas presiones, sin embargo el faltado a ATAP es aquella que simula las condiciones reales en el campo a altas temperaturas y altas presiones, mayormente se utiliza esta clase de prueba ya da valores más reales a los que da el método API.
4.7. OBSERVACIONES
Se tuvo una pequeña complicación al principio de la práctica, debido al mal cierre de la válvula de alivio de un grupo ajeno, y también al final con la limpieza y medición del revoque, sin embargo durante la toma de datos no se notó ninguna complicación
4.8. BIBLIOGRAFIA
Guía de Fluidos de Perforación y Laboratorio; “Freddy Guarachi Laura”
Recopilación de Fluidos de Perforación; “Chipana Gutierrez Ivan Dario”
Nueva Guía de Fluidos de Perforación y Laboratorio
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4.9. ANEXOS
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