CONTROL DE SOLIDOS

CONTROL DE SOLIDOS2012

CONTROL DE SOLIDOS2012ALUMNO: TAPIA BALDOCEDA SAMMY CHRISTIAM PROFESOR: ING. CANTO ESPINOZA MIGUEL14/11/2012

INTRODUCCIN

Uno de los problemas principales que disminuye la eficacia del lodo es el contenido de partculas de gran tamao provenientes de la formacin al ser cortada por la broca .Las cuales van contenidas en los fluidos de perforacin luego de regresar hacia la superficie por el espacio anular.

Estas partculas o tambin llamado comnmente en la industria como slidos pueden disminuir la eficacia del lodo alterando en forma significativa algunas propiedades que requiere el lodo para cumplir con sus funciones dentro de la perforacin.

Es por esto que mediante avances basados en la en el sector minero los cuales usaban mecanismos para remover los recortes de su perforacin. Pero teniendo que adecuarlos a nuestra industria por obvias razones ,llegando as a la actualidad a la construccin de diversos mecanismos para la industria de lodos tales como las ZARANDAS ,DESARENADORES O DESANDER y otros.

Cada de uno de estos equipos mecnicos tienen un mtodo y tambin un tipo de partcula que debe remover es decir se diferencian por el tamao de partcula que remueve y por el mtodo que usa para removerlos.

El contenido de slidos afecta la mayor parte de propiedad de los lodos, incluyendo la densidad, la resistencia del gel, la perdida de fluido y la estabilidad a la temperatura.

Las propiedades qumicas que adquiere el lodo debido a su composicin es de gran importancia es por esto que se realiza una titulacin de este.

OBJETIVOS

El objetivo principal de este laboratorio es analizar el contenido de slidos y as demostrar que teniendo un buen sistema de control de slidos se conseguir una mayor eficiencia de remocin de slidos perforados con la finalidad de minimizar lo mejor posible la perdida de los lquidos, por esto dentro de la perforacin los desechos son primeramente almacenados, tratados y finalmente puesto al medio ambiente cumpliendo los reglamentos establecidos.

Ver que con un buen sistema de control de slidos se necesita de tener medios mecnicos para remover y separar los slidos.

Analizar tambin como vara el tipo de movimiento y la formas relimpieza de los equipos mecnicos usados.

Ver el porcentaje de slidos presente en el lodo preparado dentro del laboratorio.

Ver el contenido de arena en porcentaje y en volumen presente en el lodo preparado dentro del laboratorio.Determinar el tamao de las partculas de arcilla (barita) en porcentaje de peso.

Segn norma API debe de ser:Malla de 200: Mximo de 3%Malla de 325: Mnimo de 5% y mximo de 15%

Analizar qumicamente el lodo para poder controlar las propiedades fsico-qumicas del lodo en las operaciones de la perforacin.

FUNDAMENTO TERICO

Caractersticas de los Slidos: Los slidos se caracterizan de la siguiente manera:

Tamao: recortes ,arenas ,silt y otros Gravedad especfica(densidad):baja y alta

Clasificacin de Slidos: Los slidos pueden ser clasificados de diferentes maneras, dependiendo de algunos factores tendremos:

1. Gravedad especifica o densidad:-Slidos de alta gravedad (material densificante).-Slidos de baja gravedad (slidos comerciales y ripios).2. Tamao de partcula: -Recortes (partculas descargadas por las zarandas) -Arena API (Partculas mayores a los 74 micrones) -Silt o Limos (Partculas de 2 a 74 micrones) -Coloidales (Partculas menores a 2 micrones)3. Slidos Activos:-Arcilla y bentonita.4. Slidos inerte:-Arenas y baritina5. Slidos no comerciales

Equipos Mecnicos: Los equipos modernos de perforacin estn equipados con diversos dispositivos de remocin mecnica de slidos cada uno con uno con un proyecto en particular y con una funcin especfica.

Mallas: Este equipo va dentro de una Zaranada separadora; y su uso es muy sencillo pues es lodo atraviesa dicha malla con ciertos tipos de movimiento separando as las partculas de mayor tamao y dejando pasar la fase liquida junto con las partculas pequeas.

Mesh: Esta definido como el nmero de aberturas que se pueden contar en una pulgada lineal.

Contaminantes de los Lodos a Base de Agua: La composicin y tratamiento de los fluidos de perforacin a base agua depende de los materiales que se encuentreno agreguen intencionalmentedurantelas operaciones de perforacin. Casi todo material podr ser considerado contaminante en uno u otro caso.

En trminos generales, un contaminante es cualquier sustancia que pueda causar propiedadesindeseablesal lodo .Algunos contaminantes pueden ser esperados de antemano y hacer el tratamiento previo adecuado. Este tratamiento es de gran ayuda al no ser en exceso y al no crear efectos adversos en las propiedades del lodo. Otros contaminantes son inesperados tal como aquellos que resultan de pequeas infiltraciones o acumulaciones de contaminantes. Eventualmente, el contaminante mostrar su efecto al crear un cambio en las propiedades del lodo. Este cambio generalmente rpido, ocurre casi siempre cuando el lodo se encuentra ms vulnerable como es el caso de la deficiencia progresiva de defloculante.

Si se sabe como un compuesto qumico reacciona con el agua , se tiene entonces una buena indicacin decomo hadereaccionardentro de un lodo. Debido al gran nmero de complejos orgnicos y arcillas en un fluidode perforacin, no es sorprendente el que las predicciones delareaccin de un qumico en ellos, basada en su comportamiento con el agua, sean a veces algo erradas. Debido a esto tiene igual importancia el sentido comn y los conocimientos qumicos en el mantenimiento de un buen fluido de perforacin.

Sistemas de control de slidos.

Breve descripcin del equipo eliminador de slidos utilizado en los equipos de perforacin.

1.- Triple Tandem.

Equipo suministrado por PEMEX como primer frente de separacin. Equipo utilizado para eliminar recortes de mayor tamao, arcillas reactivas y gravas.

2.- Tres (3) vibradores (capacidad de 1,500 GPM)

Alto impacto para gastos supriores a 1,000 GPM Modelos LCM 2D/CM2 (cascada) LCM 2D, LM3 o King cobra. Estos actuaran como un segundo frente de eliminacin, de slidos perforados, eliminando partculas de 56 micrones en adelante, se utiliza la canasta de alto impacto de limpia lodos como un cuarto o tercer vibrador en casos de emergencia y/o contingencias.

Limpiador de lodo.

Modelo LCM 2D/CMC, KING COBRA. Figura 8.7.2. Consta de un desarenador compuesto de dos conos de 12 y un desarcillador dotado de 16 conos de 4 con capacidad total de manejo de 1000 GPM. La descarga pesada de los conos cae a un vibrador de alto impacto, el cual puede finalmente remover partculas desde 44 micrones en adelante.

En las etapas finales de perforacin, debido a la gran cantidad de finos existentes en el lodo por efectos de degradacin no es recomendable el uso de este equipo, ya que aparte de existir un alto grado de particin de partculas por abrasin tanto en las bombas como en los conos, un porcentaje separado en los hidrociclones cae a la malla del vibrador y retorna al fluido de perforacin debido a la diferencia de corte de partculas (24 en conos y 44 en malla 325).

En caso que se use mallas ms cerradas existe una mayor prdida de material de lodo (barita) y fluido de impregnacin. En estas etapas se recomienda el uso de las centrfugas en serie para recuperar el material pesante y limpiar continuamente el fluido del material ultra fino, lo cual evita una degradacin continua de partculas teniendo muchas veces que desechar o cambiar el fluido.

Centrifuga de alta.

Modelo HS3400.- Usada todo el tiempo como eliminadora de slidos finos, utilizada para remover slidos de 2 micrones en adelante. Las centrifugas adicionales estn disponibles para realizar deshidratacin del lodo (dewatering) en las etapas con lodo base-agua. En tal caso solo se tiene que utilizar un tanque de (6 m) con agitacin adicional para la preparacin y mezcla del qumico floculante. Los slidos producidos por las centrifugas debido a sus caractersticas de tamao son descargados directamente a las gndolas, salvo el caso de la barita recuperada que regresa al sistema de lodos en las presas. Mientras que los afluentes lquidos siempre regresan a las presas de lodo.

Propuesta de mallas a usar en las diferentes etapas.

Las mallas que se utilizan van desde tamaos de 20 hasta 325 mesh para cada uno de los vibradores. Estas cumplen con las especificaciones y caractersticas de innovacin con el fin de ofrecer un mayor tiempo de vida til, mayor confiabilidad, mayor rendimiento y una mayor rea de trabajo que garanticen una alta eficiencia en el cumplimiento de mantener las propiedades originales del fluido de perforacin.

El tamao de malla a utilizar tanto en los vibradores de alto impacto como en el limpia lodos va a depender de muchos factores inherentes a los cambios de las condiciones de perforacin entre las que se incluyen:

Tipo de barrena utilizada. El volumen o caudal de circulacin. Reologa del fluido de perforacin. Caractersticas de las formaciones perforadas. Inhibicin del fluido base agua.

Manejo y control de los recortes de perforacin.

Deshidratador de recortes (tornado).

Centrifuga cnica rotatoria utilizada para recuperar fluidos de impregnacin y contaminacin de los recortes, ofreciendo valores menores al 20% de lquidos totales en los recortes descargados a la gndola. El fluido recuperado de acuerdo a sus caractersticas y anlisis efectuado se regresa al sistema de lodos en las presas previa centrifugacin del mismo. Capacidad de proceso hasta 35 ton/hora. El equipo se utiliza tanto en las etapas de base agua como en las de emulsin inversa.

Utilizada durante toda la perforacin del pozo. Esta centrifuga se instala de manera que pueda usarse como recuperadora de material pesante (barita) o como eliminadora de slidos finos. Lo anterior resulta de gran utilidad sobre todo cuando se tiene que reducir el peso del lodo sin tener que usar volmenes adicionales de dilucin, en este equipo se remueven partculas desde 5 micrones en adelante.

Medidas preventivas para evitar un impacto al medio ambiente.

Los fluidos de Perforacin y Mantenimiento de Pozos tiene incorporados una variedad de productos y materiales qumicos (slidos y lquidos), que pueden resultar peligrosos en su manejo, causando daos txicos, respiratorio, visuales y quemaduras. Las medidas preventivas y el equipo de proteccin personal adecuado debern aplicarse al momento de manipular, mezclar y tratar estos materiales qumicos.

El entorno ecolgico terrestre y medio ambiente marino debe considerarse uno de los recursos ms preciados y comprometidos a preservar. Por lo que los fluidos que se utilizan en los pozos, como los que estos aporten podrn daarlo.

Para evitar lo anterior, debern respetarse las reglamentaciones nacionales e internacionales relacionados a derrames, el manejo y transporte de los fluidos y principalmente difundirlos a todo el personal.

Equipo especial cuando se usan lodos base aceite para prevencin de perdidas en la superficie. El equipo y los arreglos especiales al mismo, son de importancia particular cuando se usa un lodo base aceite; en virtud de su costo y de que lodo nuevo, no se prepara como en el caso del lodo base agua, es esencial mantener en un mnimo las prdidas en la superficie.

Tener instalada vlvula inferior en la flecha (Macho Kelly), que evitara el tirar de lodo por cada conexin.

Vibrador doble con mallas finas, para evitar la acumulacin de recortes en el lodo; puede usarse una malla de 30 a 50 en la parte superior y malla 80 en la parte inferior.

Chaqueta de lodos, para evitar prdidas de lodo cuando se efectan desconexin de T.P., deber tener una conexin con manguera flexible en la parte inferior de esta y el otro extremo a la lnea de flote.

Hules limpiadores de T. P.

Vas de drene, instalados alrededor de los petatillos de estiba de T.P., con conexin a la lnea de flote.

Vas de drene y depsito para desviar el agua de lavado, de las entradas al sistema de lodo, ya que dicha agua perjudica al lodo.

Desarenadores de alta presin y centrfugas de decantacin que reducen el contenido de slidos perforados con lodos de baja densidad (1 a 1.38 gr/cc).

Cobertizos en las presas, para protegerlas de las lluvias.

Charola ecolgica, para evitar derrames de lodo.

Contenedores.

Gndolas para transportar recortes.

Instalacin de geomembrana en cada componente del equipo.

Trascabo para llenar las gndolas de recortes, cuando se limpien presas.

Enviar recortes a plantas especializadas.

Checar bien los tapones de las presas antes de agregarle el lodo para evitar fugas o filtraciones.

Verificar que los equipos de control de slidos sus descargas estn a los canales recolectores.

Mantener el contrapozo, vaco y limpio.

Vigilar carga y descarga de las pipas con lodo o diesel, para evitar derrames.

MATERIALES

Porcentaje de Slidos : -Baritina -Bentonita -Agua -Agitador Hamilton -Vasos adecuados donde se agitara el lodo -Tubo centrfugo graduado. -Recipiente apropiado para esta prueba Granulometra de la baritina y la bentonita : -Baritina -Bentonita -Agua -Agitador Hamilton -Vasos adecuados donde se agitara el lodo -Horno -Balanza analtica

PROCEDIMIENTOS1era experiencia: Porcentaje de solidos (%)

Preparar el lodo de la siguiente manera: 22.5 grs, Bentonita + 11.5 grs, Baritina +350cc de agua

Verter la muestra en el recipiente apropiado que tiene una malla mesh y lavamos con agua

Luego. unimos la boca de este recipiente con su respectiva tapa, que tiene forma de embudo para poder recoger los slidos en el tubo centrfugo(tubo de decantacin)graduado ,cuando volvamos a lavar con agua

Esperamos que todos los slidos se precipiten un cierto tiempo

Una vez que suceda esto anotamos el porcentaje, ya que el tubo esta graduado.

Arena contenida en el lodo de perforacin

Anlisis de resultados

Para calcular el % en volumen de la arena aplicamos la siguiente frmula:

O

Los porcentajes de volumen de arena obtenidos fueron los siguientes:

1. 22.5gr bentonita + 40gr baritina + 350cc H2O

2. 22.5gr bentonita + 11.5gr baritina + 350cc H2O

3. 22.5gr bentonita + 20gr baritina + 350cc H2O

2da experiencia: Granulometra

Pesar dos muestras de10 gramos de baritina y dos muestras de10 gramos de bentonita .luego verterlos de la siguiente manera: 10gr bentonita.malla 200 10gr bentonita.malla 325 10gr baritinamalla 200 10gr baritinamalla 325nota: malla 200.max. 3% malla 325.min.5%

Luego vertemos el lodo sobre la malla mesh de 200 y 325 y lavamos la arcilla con agua de cao.

Limpiamos la malla que contiene a los slidos para poder introducirlos al horno y secar los slidos lavados.

Una vez que los slidos hayan secado recogemos los slidos de la malla con una brocha pequea.

Finalmente, pesamos los slidos en la balanza analtica y anotamos los datos.Anlisis de resultados

Para calcular el % en peso de los granos atrapados en las mallas aplicamos la siguiente frmula:

O

Los resultados al trmino del experimento fueron:

Baritina 042040

Malla 200: 3.2% Malla 325: 9.478%.

Baritina Maslerpet lote A12

Malla 200: 2.08%. Malla 325: 15.40%.

Baritina Produccin

Malla 200: 5.3%. Malla 325: 17.7%.

3era experiencia: Mtodo de la Retorta de Lodos

La retorta se emplea para determinar la cantidad de lquidos y slidos en el fluido de perforacin. Los instrumentos de retorta recomendados son unidades con una capacidad de 10, 20 o 50 cm3, con camisas externas de calentamiento.

El fluido se coloca en un contenedor de acero y se calienta hasta que se evaporen los componentes lquidos. Los vapores pasan a travs de un condensador y se recogen en un cilindro graduado. El volumen del lquido se mide, mientras que el contenido de slidos, suspendidos y disueltos, se determina por diferencia.

Equipo de retorta de lodos

Materiales:

Una retorta de campo Lodo de perforacin Petrleo malla de acero Balanza electrnica Cronometro.

Procedimiento:

1. Limpie y seque el ensamblaje de la retorta y el condensador.

2. Recoja y prepare la muestra de fluido

Recoja una muestra de fluido representativa y virtala a travs de un embudo Marsh con un tamiz de malla 12. La temperatura de la muestra deber encontrarse dentro de 10o F (6o C) de la temperatura a la cual se determin la densidad del fluido

Mezcle muy bien la muestra de fluido para asegurar su homogeneidad, evitando que quede aire atrapado y procurando que no queden slidos en el fondo del recipiente. Debido al aire o gas atrapado en la muestra que ha pasado por la retorta, los resultados para el contenido de slidos pueden ser errneamente elevados, a causa del menor volumen de fluido.

3. Con una jeringa limpia, llene la taza de la retorta lentamente, para evitar que quede aire atrapado. Golpee suavemente un lado de la taza para sacar el aire. Coloque la tapa sobre la taza y grela hasta que cierre bien. Asegrese de que un pequeo exceso de fluido salga por el orificio en la tapa. Limpie el exceso de fluido de la tapa, evitando presionar la vlvula para que no salga el fluido.

4. En nuestro caso agregamos un poco de petrleo al lodo para que los resultados muestren una pelcula de grasa en la probeta.

Agregamos unos mililitros de petrleo para obtener la capa de grasa en la retorta

5. Llene el cuerpo de la retorta con lana de acero.( pesar la masa de malla)

Tapamos con malla de acero para retener las partculas solidas

6. Aplique lubricante/sellante a las roscas en el cuello de la retorta y conecte el condensador. Coloque el ensamblaje de la retorta en la camisa de calentamiento. Cierre la tapa aislante.

Muestra de lodo con petrleo

7. Coloque un recipiente colector limpio y seco por debajo de la salida del condensador.

Equipo de retorta ensamblado

8. Ponga en funcionamiento la retorta y espere 45 minutos. Si el fluido se desborda hacia el recipiente colector, ser necesario repetir la prueba. Llene el cuerpo de la retorta con una cantidad mayor de lana de acero (Paso 4) y repita la prueba

La prueba termina cuando la luz de la retorta se apaga

9. Deje que el recipiente colector de lquido se enfre. Lea y registre: (a) el volumen total de lquido; (b) el volumen de aceite; y (c) el volumen de agua en el recipiente colector.

10. Si hay una interfaz de emulsin entre las fases de aceite y agua, dicha emulsin se puede romper calentando la interfaz. Una vez rota la emulsin, deje que el recipiente colector se enfre. Lea el volumen del agua en el punto ms bajo del menisco.

11. Apague la retorta. Deje enfriar antes de limpiar.

Anlisis de resultados

Datos obtenidos:

Antes de la retorta

V cilindro= 10 ml

W cilindro= 83.54 gr

W malla= 1.6319 gr

W cilindro+ lodo= 94.09 gr

Despus de la retorta

W malla + slidos = 2.0378 gr

W cilindro+ slidos= 83.8404 gr

V fluidos recuperados=9.733ml

Para calcular el %V de slidos primero calculamos l %V de fluidos y por diferencia hallamos l %V de slidos.

Reemplazando

De aqu que

Por lo tanto

Calculando el peso inicial de lodo en la retorta

W lodo inicial = W cilindro+ lodo - W cilindro

W lodo inicial = 94.09 gr - 83.54 gr

W lodo inicial = 10.55 gr

Calculando el peso de slidos obtenidos

W slidos= W malla + slidos + W cilindro+ slidos - W cilindro - W cilindro

W slidos=2.0378 gr+ 83.8404 gr - 83.54 gr - 1.6319 gr

W slidos=0.7063 gr

Para hallar el % en peso de slidos aplicamos:

Reemplazando

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El anlisis y control de los slidos es muy importante porque nos ayuda a conseguir una mayor eficiencia de remocin de los recortes perforados tratando as de minimizar al mximo la prdida de los lquidos. Los mtodos del laboratorio vistos con la utilizacin de las mallas nos sirven tambin para poder ver el rendimiento de los equipos de control de slidos (zarandas) y as ver si estos equipos mecnicos retienen la cantidad de slidos requeridos. El tipo de malla usada dentro del equipo mecnico de remocin afecta radicalmente en el rendimiento del lodo y por ende afecta la perforacin .Es por esto que se requiere una malla adecuada as como tambin un movimiento adecuado para cada tipo de formacin. Las normas API son aquellas que determinan las caractersticas que deben cumplir los lodos y sus componentes es por esto que se requiere hacer un anlisis de porcentaje de slidos teniendo que ser este valor muy pequeo menor al 1% El fluido filtrado tiene que ser sometido a ensayos qumicos para determinar la presencia de contaminantes para poder as controlar las propiedades del lodo y as poder asistir un buen tratamiento al lodo requerido. Si en caso durante el anlisis qumico no hubiera habido un cambio en la coloracin esto hubiera indicado una alcalinidad igual a cero. En este laboratorio entendimos la importancia del tamao de grano en los productos comerciales para la preparacin de lodos. Observamos tambin la variedad de tamaos de malla que existen para el uso del control de slidos. Aprendimos la como estandarizar el tamao de grano de la baritina para su uso como insumo para el lodo de perforacin. La baritina que no pasa esta prueba no puede salir al mercado de fluidos de perforacin debe ser molida y volver a realizar la prueba para su visto bueno. En este laboratorio aprendimos uno de los mtodos de campo para determinar el contenido de arena en el fluido perforacin. Esta arena es perjudicial para el fluido ya que puede afectar la perforacin y adems afectar tambin las propiedades del fluido de perforacin.

BIBLIOGRAFIA

Manual de Procedimientos de Laboratorio de Fluidos de Perforacin; Luis Velsquez Villegas.

Manual de Baroid, the Complete fluids Company.

Manual IMCO

Manual de lodos de perforacin, Biblioteca FIP.

Fundamentos de perforacin, Petroleum Extensin Service.

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