Curso Basico de Lodos Qmax

QMAX-Ecuador QMAX-Ecuador

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CURSO BASICO DE FLUIDOS DE PERFORACION

Klever Obando PuenteIngeniero de Lodos.


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Día 1IntroducciónComposición básica de los fluidos de perforaciónFunciones y Propiedades

Día 2 Determinación de Propiedades Laboratorio Día 3 Aditivos

Clasificación de los fluidosDía 4

Fluido Maxdrill ContaminaciónDía 5

Equipo de Control de Solidos Cierre

AGENDAAGENDA


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INTRODUCCIONINTRODUCCION

• El principio en el que se basa la perforación se distingue por dos factores importantes: 1) La broca rota contra el fondo del pozo. 2) Se circula un fluido hacia abajo del agujero por la sarta a través de la barrena y, finalmente, hacia la superficie por el espacio anular.

• Este fluido de circulación (usualmente lodo), cumple con los requisitos de eficiencia de limpieza y seguridad durante la perforación de un pozo.


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• Los fluidos usados en la perforación, son el medio para extraer los recortes del interior del pozo, también para evitar que los fluidos de la formación entren en el mismo durante la perforación y para impedir derrumbes de las paredes del agujero. Son considerados como uno de los factores más importantes para evitar fallas en las operaciones de perforación. Los fluidos de perforación deben cumplir con otras funciones de igual importancia y directamente relacionadas con la eficiencia, economía y total automatización de la operación de perforación. Por esta razón la composición de los fluidos y sus propiedades resultantes están sujetas a muchos estudios y análisis.

• Atendiendo a las necesidades, los fluidos deben poseer la capacidad de tener propiedades físicas y químicas que le permitan adaptarse a una gran variedad de condiciones, para satisfacer las funciones más complejas, por ello se ha requerido que la composición de los fluidos sea más variada y que sus propiedades estén sujetas a mayor control.

INTRODUCCIONINTRODUCCION


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• El fluido de perforación es una mezcla de líquidos (agua y/o aceite), sólidos disueltos y sólidos en suspensión que tienen propiedades físicas y químicas tendientes a favorecer la perforación, protegiendo las formaciones que se atraviezan.

• La fase líquida puede estar constituida por agua, aceite diesel, aceite mineral no tóxico, aceites sintéticos.

• La fase sólida se compone de materiales viscosificantes naturales ó artificiales (polímeros), densificantes, sales y sólidos perforados y adiciones especiales

• Aire y espuma son usados para algunas operaciones en los pozos.

COMPOSICIONCOMPOSICION


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FUNCIONESFUNCIONES• Llevar los cortes del fondo a superficie.• Sostener las paredes del pozo.• Controlar las presiones naturales en las formaciones

perforadas.• Enfriar y lubricar la broca y la sarta de perforación.• Ayudar a soportar la sarta de perforación (boyanza)• Mantener el pozo limpio de cortes.• Suspender los cortes cuando se para la circulación.• Permitir obtener información de las formaciones.• Transmitir potencia hidraúlica a la broca.• Permitir la fácil remoción de los cortes en superficie.


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PROPIEDADESPROPIEDADES

• Densidad

• Sólidos

• Reología

• Filtración

• Alcalinidad

• Salinidad


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DENSIDADDENSIDAD

• La densidad del fluido de perforación es el peso del fluido por unidad de volumen.

• La densidad es expresada en libras/galon o en kilogramos / metro cúbico.

• La densidad del agua fresca es 1000 kgr/m3 equivalente a 8.33 lb/gal.

• Los fluidos de perforación se clásifican en densos o no densos a partir de 9.5 lb/gal.


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DENSIDADDENSIDAD

Materiales usados para incrementar la densidad:

Producto Rango máx*

Carbonato de calcio 12 lb/gal

Barita 21 lb/gal

Galena 32 lb/gal

Hematita 27 lb/gal

Siderita 18 lb/gal

* rango máximo recomendado


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SOLIDOSSOLIDOS• Uno de los mayores problemas en los fluidos de perforación es

el control de los sólidos producidos durante la operación, que se van incorporando al fluido a medida que son recirculados, reduciendo su tamaño y de esta manera dificultando su descarga del sistema.

• Su presencia produce:– Daño al equipo de perforación (bombas, tubulares).– Disminución de la rata de penetración (ROP).– Incrementos indeseables en otras propiedades del fluido.– Incremento en los costos de operación.– Puede causar pega de la tuberia y pérdida del pozo.

• Su determinación se hace por evaporación de la fracción líquida y se mide en porcentaje (equipo: retorta).


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SOLIDOSSOLIDOS• En la actualidad se cuenta con diferentes equipos de

control de sólidos para su remoción mecánica del sistema.

• Su utilización reduce costos por la disminución del volumen total de fluido requerido para perforar.

• Los sólidos se clasifican de acuerdo a su gravedad específica en:– de alta gravedad (HGS) 4.2 S.G.– de gravedad media 2.9 – 4.2 S.G– de baja gravedad (LGS) 1.6 – 2.9 S.G.


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SOLIDOSSOLIDOSGravedad específica de algunos materiales:

– barita 4.0 – 4.5– arena 2.6 – 2.7– bentonita 2.3 – 2.7– diesel 0.85– caliza 2.7 – 2.9– galena 6.5– agua 1.0

Clasificación API de los sólidos perforados de acuerdo con el tamaño de la partícula

• grueso mayor de 2,000 micrones• intermedio entre 250 y 2,000 micrones• medio entre 74 y 250 micrones• fino entre 44 y 74 micrones• ultra-fino entre 2 y 44 micrones• coloidal menor de 2 micrones (un micrón es igual a una milésima de milimetro)


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REOLOGIAREOLOGIA

• Reología es el estudio de los fluidos y su comportamiento cuando se encuentran en movimiento.

• En general los fluidos se clasifican de acuerdo con la respuesta que muestran cuando son agitados (shear stress) a diferentes velocidades de agitación (shear rate).

• Los fluidos de perforación se comportan como fluidos no newtonianos


1414

REOLOGIAREOLOGIA


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REOLOGIAREOLOGIA

• De los fluidos no newtonianos, el comportamiento de los lodos obedece, en general, al comportamiento estudiado por Bingham: El lodo requiere de una fuerza inicial de agitación para comenzar a moverse.

• En términos prácticos, la fuerza inicial se conoce como punto de cedencia (yield point) y la pendiente del comportamiento del fluido se conoce como viscosidad plástica.


1616

REOLOGIAREOLOGIA


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VISCOSIDAD PLASTICAVISCOSIDAD PLASTICA

Viscosidad plástica es la resistencia que ofrece un fluido a fluir una vez que se encuentra en movimiento y es causada por la interacción de la fasé fluida ó líquida con las partículas presentes, sólidas y líquidas de diferente densidad al fluido base.

El material de mayor uso para mejorar la viscosidad de un lodo es la bentonita; este mineral tiene la capacidad de aumentar su tamaño al hidratarse hasta en 20 veces.


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PUNTO DE CEDENCIAPUNTO DE CEDENCIA

El punto de cedencia (Yield Point) es la resistencia de un fluido a mantenerse en movimiento y es causado por las fuerzas electroquímicas de las particulas componentes del fluido.

Sales y productos químicos presentes en el fluido pueden incrementar ó reducir el punto cedente.

El punto de cedencia permite valorar la capacidad de un fluido para soportar y arrastrar a superficie los cortes generados durante la perforación.


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ESFUERZOS DE GELESFUERZOS DE GEL

Las fuerzas de gel son el producto de la resistencia de un fluido a ponerse en movimiento y es causado por las fuerzas electroquímicas de las particulas componentes del fluido.

Sales y productos químicos presentes en el fluido pueden incrementar ó reducir las fuerzas de gel.

Las fuerzas de gel permiten valorar la capacidad de un fluido para soportar los cortes generados durante la perforación cuando el flujo se interrumpe.


2020

ESFUERZOS DE GELESFUERZOS DE GEL


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FILTRACIONFILTRACION

Los fluidos de perforación, al entrar en contacto con formaciones permeables permiten la salida de parte de su fase líquida, generando en la pared del pozo un revoque o torta (cake) lo cual hace que la filtración del fluido se haga menor con el tiempo de exposición.

Es importante controlar la filtración porque se evita el daño de las formaciones permeables productoras.

La formación de revoque permite el aislamiento de las zonas permeables y su calidad ayuda a mejorar la calidad operacional del hueco.


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ALCALINIDADALCALINIDADpH indica la concentración de iones hidrógeno en una disolución; es una medida de la acidez y el término (del francés pouvoir hydrogène, “poder del hidrógeno”) se define como el logaritmo de la concentración de iones hidrógeno, H+, cambiado de signo:

pH = -log [H+]

donde [H+] es la concentración de iones hidrógeno en moles por litro

Debido a que los iones H+ se asocian con las moléculas de agua para formar iones hidronio, H3O+, el pH también se expresa a menudo en términos de concentración de iones hidronio


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ALCALINIDADALCALINIDADLos fluidos de perforación son preparados utilizando productos alcalinos (básicos) para mejorar la eficiencia de otros productos usados; se usan, en bajas concentraciones:

soda caústica (NaOH)

potasa caústica (KOH)

soda ash (Na2CO3)

cal (Ca(OH)2) y cemento

La presencia de hidroxilos (OH-) en el fluido de perforación permite mantenerlo libre de bacterias y ayuda a evitar la corrosion por su efecto secuestrante sobre el oxígeno del aire. En general, la alcalinidad del lodo se expresa como pH y su rango oscila entre 8.0 y 9.5


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SALINIDADSALINIDADLos lodos son preparados usando algunas sales comunes para inhibir la hidratación de las arcillas presentes en las formaciones perforadas. Esta inhibición evita que el tamaño de las arcillas se incremente con el contacto del agua presente en el fluido de perforación.

La hidratación de las arcillas puede provocar la inestabilidad del hueco, produciendo derrumbes y por consiguiente cavernas, para el caso de formaciones arcillosas.

Sales usadas: sal (NaCl)cloruro de potasio (KCl)cloruro de calcio (CaCl2)sales de amoniosales de nitrato


2525

PREGUNTAS ?

Mount Taranaki


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DETERMINACION DE PROPIEDADESDETERMINACION DE PROPIEDADES


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SALINIDADSALINIDAD

La determinación de la salinidad a utilizar en un fluido de perforación se hace por medio de pruebas de laboratorio en las que cortes de la formación son sometidos a rolado, inmersos en fluidos de diferentes salinidades para evaluar el estado final de los cortes, su pérdida de peso ó su hidratación.


2828

SALINIDADSALINIDAD

aging cell

roller oven


2929

DENSIDADDENSIDAD

La densidad del fluido se mide con la balanza de lodos, en lb/gal

Se utiliza como referencia para su calibración la densidad del agua fresca: 8.337 lb/gal


3030

SOLIDOSSOLIDOS

La retorta es el aparato usado para determinar el contenido total de sólidos.

Siendo una prueba de evaporación, el agua destilada debe resultar en 100% de recobro.


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SOLIDOSSOLIDOS

El contenido de arena es medido con una malla 200 que retiene las partículas de tamaño mayor a 74 micrones y su valor en % vol


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REOLOGIAREOLOGIA

Las propiedades reológicas de los fluidos se miden usando el viscosímetro, que permite obtener las resistencias al movimiento de una manera directa

1 cp = 0.01 Poise

1 Poise = 1 dina-seg / cm2

Lecturas de agua fresca deben ser cero.

Los viscosímetros están diseñados para dar lecturas a 3, 6, 100, 200, 300 y 600 rpm


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REOLOGIAREOLOGIA

Viscosidad plástica (PV) = R600 – R300 expresada en centipoises.

Punto de cedencia (YP) = R300 – PV

gel 10 segundos (GS 10 sec) = R3 a 10 seg

gel 10 minutos (GS 10 min) = R3 a 10 min

expresados en lb / 100 ft2


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REOLOGIAREOLOGIA

Otra manera cualitativa de determinar la viscosidad, es mediante el uso del embudo de Marsh donde un cuarto de galón (946 cc) de fluido es pasado a través del embudo y el tiempo medido, expresa la viscosidad en segundos Marsh.agua fresca = 26 seg Marsh


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En lodos base agua se utiliza un filtro prensa API de 7.1 pulg2 de área en cuya cámara se coloca el fluido y se presiona a 100 psi durante 30 minutos, colectando el filtrado en probeta graduada.

papel filtro de 2.7 µm

se reportan cc de filtrado


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En lodos base aceite se utiliza un filtro prensa de 3.55 pulg2 de área en cuya cámara se coloca el fluido, se calienta a la temperatura deseada (API=300 F) y se presiona a 500 psi durante 30 minutos, colectando el filtrado en probeta graduada.

papel filtro de 2.7 µmse reportan cc de filtrado x 2


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ALCALINIDADALCALINIDAD

• El pH de una disolución puede medirse mediante una valoración, que consiste en la neutralización del ácido (o base) con una cantidad determinada de base (o ácido) de concentración conocida, en presencia de un indicador (un compuesto cuyo color varía con el pH).

• También se puede determinar midiendo el potencial eléctrico que se origina en ciertos electrodos especiales sumergidos en la disolución.


3838


El pH-meter es el aparato de mayor uso en lodos para determinar el grado de acidez ó alcalinidad de la fase líquida.

Se reporta el valor leido

El electrodo se debe mantener humedo


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DETERMINACION DEL pHDETERMINACION DEL pH

Abreviatura para Potencial del ion hidrógeno. Los valores del pH oscilan entre 0 y 14; 7 es el pH neutro, y los otros valores son índices de acides (por debajo de 7) ó de alcalinidad (por arriba de 7).

Estos números son una función de la concentración del ion hidrógeno en peso de ion – gramo por litro, función que a su vez esta relacionada con la disociación del agua.


4040



4141

FUNDAMENTO ALCALINIDAD:FUNDAMENTO ALCALINIDAD:

La Alcalinidad es la medida ó concentración de iones OH, Carbonatos ó Bicarbonatos que contiene el Lodo.

El conocimiento de la Alcalinidad es importante en muchas operaciones de perforación para asegurar el control apropiado de la naturaleza química del Fluido; asi como detectar con anticipación algún tipo de contaminante proveniente del pozo como puede ser: CO2, H2S, etc. Los aditivos químicos empleados, particularmente algunos Defloculantes requieren un medio alcalino para realizar su función adecuadamente y esta prueba se efectúa en el Lodo y el Filtrado API


4242

PROCEDIMIENTO BASE AGUA PROCEDIMIENTO BASE AGUA Pf y Mf: Pf y Mf:

Mida uno ó mas mililitros de filtrado en el recipiente.

Agregue 25 a 50 ml, de agua destilada

Agregue 2 ó 3 gotas de fenolftaleina. Si el indicador se torna rosa, agregue ácido 0.02 N gota a gota con la pipeta, manteniendo agitación hasta que el color desaparezca y anote el vol, gastado de ácido, (Pf).

Agregue 2 a 3 gotas de Anaranjado de Metilo y agite.

Titule con ácido 0.02 N gota a gota hasta el vire de amarillo naranja a rosado canela y registre los ml de ácido como Mf.


4343

DESCRIMINANTE = D = Mf - Pf

CO3 HCO3 OHCondición del Fluido

D > Pf (Pf)(1200) (D-Pf) (1220) ---------------- Muy Inestable

D = Pf (Pf) (1200) ----------------- ---------------- Inestable

D < Pf (D) (1200) ----------------- (Pf-D)(340) Estable

CALCULOS:

PROCEDIMIENTO BASE AGUA PROCEDIMIENTO BASE AGUA Pf y Mf:Pf y Mf:


4444

DETERMINACION DE CLORUROSDETERMINACION DE CLORUROS

Para determinar la concentración ión cloruro en el filtrado (Lodo Base Agua), se requiere:

Solución Nitrato de Plata (0.0282 N).

Solución Cromato de Potasio (5 grs/100 ml de agua).

Solución acida 0.02 normal (N/50) de ácido sulfúrico.

Solución de fenolftaleína (1 gr por 100 ml de mezcla al 50 % de alcohol isopropilico con 50 % de agua.

Agua destilada.


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PROCEDIMIENTO BASE AGUA:PROCEDIMIENTO BASE AGUA:Mida uno ó mas mililitros de filtrado en el recipiente.

Agregue 25 a 50 ml, de agua destilada

Agregue 2 ó 3 gotas de fenolftaleina. Si el indicador se torna rosa, agregue ácido 0.02 N gota a gota con la pipeta, manteniendo agitación hasta que el color desaparezca y anote el vol, gastado de ácido, (Pf).

Agregue de 5 a 10 gotas de cromato de potasio.

Agite mientras agrega solución de nitrato de plata gota a gota hasta que el color cambie a rojo ladrillo y este color persista por 30 segundos, anote el volumen gastado de nitrato de plata.


4646

CALCULOS DE CLORUROSCALCULOS DE CLORUROS

Calculos:

Lodos Base Agua:

Cloruros (p.p.m.) = (cm3 de AgNO3)(1000) / cm3 de muestra de filtrado.

Calculos:Lodos Base Aceite:

Cloruros = (Vol. Gastado de AgNO3 X 10,000) / 2.

CaCl2 (% Peso) = (15.65 X ml de AgNO3 X 100)

(15.65 X ml de AgNO3 ) + (1000 X % H2O/100) X (ml de lodo).

CaCl2 (p.p.m.) = % Peso CaCl2 X 10,000.


4747

DUREZA TOTAL:DUREZA TOTAL:

La dureza del agua y de los fluidos se debe principalmente a los iones de calcio y magnesio presentes y es independiente de los iones ácidos que los acompañan. La dureza total se mide en términos de las partes por millón de carbonato de calcio ó p.p.m, de calcio


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Solución de Versenato estándar (1 ml = 1 mg de CaCO3).Solución Buffer de dureza.Solución indicadora de dureza (Eriocromo negro).Recipiente de titulación preferentemente blanco, 150 ml.Dos pipetas graduadas 5 ml y 10 ml.Probeta graduada 50 ml.Agua destilada.

Reactivos y Matls.



4949

Ponga 50 ml de Agua Destilada en un recipiente para titulación.Agregue 2 ml de Sol. Buffer y suficiente Sol. Indicadora de Dureza (2 a 6 gotas), para dar un color intenso.Si se torna la Solución en un color rojo, indicara la existencia de dureza en el agua, por lo que es necesario agregar Solución de Versenato, gota a gota, hasta que el agua se torne azul. No incluya este Vol, de Solución de Versenato, en los cálculos de la dureza de la muestra del Filtrado.

Procedimiento



5050

Ponga uno ó más mililitros de filtrado en el recipiente de titulación. En caso de que haya presencia de calcio ó magnesio, la solución se tornará color vino.Agregue solución de Versenato, agitando continuamente, hasta que la muestra se torne azul. En filtrados coloreados de café rojizo debido a productos químicos, el cambio de color puede ser de púrpura – café a gris.

Calcio (p.p.m.) =

(ml de Versenato usados / ml de muestra) X 400

CALCULOS:

Procedimiento



5151

PRUEBA DE AZUL DE METILENO:PRUEBA DE AZUL DE METILENO:

La capacidad de Azul de metileno (MBT), de los fluidos de perforación es una indicación de la cantidad de arcillas reactivas (Bentonita y/o sólidos de perforación) presentes en el sistema. Esta prueba también se realiza a los recortes perforados (CEC) y de igual manera nos da un estimado del Intercambio Catiónico de las formaciones perforadas.


5252

Agregar 1 cc de muestra de fluido en el matraz Erlenmeyer, el cual contiene 10 cc de agua destilada.Agregar 15 cc de Peróxido de Hidrógeno al 3 %.Agregar 0.5 cc de Acido Sulfúrico 5 N y agitar.Hervir suavemente por 10 min., llevar el vol, a un total de 50 cc con agua destilada (dejar enfriar muestra).Agregar 1 cc de Azul de Metileno y agitar por 30 seg.

PRUEBA REALIZADA EN UNA MUESTRA DE LODO (MBT)



5353

Tomar una muestra con una varilla de vidrio y aplicar en forma de gota sobre el papel Whatman ó filtro.

Observar si se forma un anillo Azul – Verdoso sobre la gota marcada, si no se forma, agregar Azul de Metileno en adiciones de 0.5 cc cuantas veces sea necesario hasta alcanzar la aureola (Punto Final).

CALCULOS:

MBT = (Ml de Azul de Metileno) ( 5) = ppb bentonita



5454

PREGUNTAS ?

Mount Taranaki


5555

Existen diferentes productos o aditivos usados en la industria de los lodos, algunos de los cuales cumplen múltiples funciones.

FUNCIONES DE LOS ADITIVOS


5656

Productos usados para mejorar las propiedades reológicas de los fluidos:

- Bentonita ( Natural gel,Milgel, Aquagel, M-I Gel)

- Atapulgita (Salt Water Gel, Zeogel, Salt Gel)

- CMC, Carboximetil Celulosa

- PAC, Celulosa Polianiónica

- Extendedores de Bentonita

- Polímeros: goma Xántica ( XCD Polymer)

VISCOSIFICADORES


5757

Se utilizan materiales inertes, con gravedad específica media o alta y sirven para controlar las presiones de la formación, sostener las paredes del pozo y para facilitar la salida de la tubería seca.

- Barita (Baroid, Mil-Bar, M-I Bar)

- Hematita (Mil-Dense, Hi-Dense, Bargain)

- Carbonato de calcio (Lo Wate, Baracarb, W.O.

30)

- Oxidos de hierro

DENSIFICADORES


5858

Se utilizan diferentes sales para incrementar o reducir el pH del fluido:

- Soda Caústica- Potasa Caústica- Cal hidratada- Yeso- Soda ash ó carbonato liviano de sodio- Bicarbonato de sodio- Pirofosfato ácido de sodio (SAPP)

ADITIVOS DE ALCALINIDAD


5959

Utilizados para reducir la reología del lodo, modificando la relación de viscosidad y porcentaje de sólidos, algunos ayudan tambien a reducir la pérdida de filtrado.

- taninos (Mil FLO)

- lignito (Ligco, Ligcon, Carbonox, Tannathin)

-lignosulfonato (Uni-Cal, Setan, Q-Broxin, Spersene, VC-

10)

- polifosfatos (sapp, Oilfos, Barafos)

- polímeros modificados (Desco, New-Thin)

DISPERSANTES/ ADELGAZANTES


6060

Utilizados para reducir filtrado, formando una torta homogénea e impermeabilizante.

- Bentonita ( Natural Gel,Milgel, Aquagel, M-I Gel)

- Lignito (Ligco, Ligcon, Carbonox, Tannathin)

- PAC (Drispac, Mil-Pac, Pac R, Pac LV)

- CMC (Cellex, CMC)

- Polacrilato (Cypan, WL-100, SP-101, New-Trol)

- Almidón Pregelatinizado (Stardrill)

REDUCTORES DE FILTRADO


6161

Usados para incrementar la viscosidad mediante la mejora del rendimiento de la bentonita. Se usan además para hacer de-watering a fluidos de bajos sólidos al ser usados para producir la floculación del fluido separando los sólidos de la fase líquida.

- sal ó salmuera

- cal hidratada

- cemento

- yeso

- bicarbonato de sodio

- acrilamidas (Surfloc 2515, OFXC 1143, OFXC 1223)

FLOCULANTES


6262

Se utilizan fuentes de calcio y potasio solubles, así como sales inorgánicas y compuestos orgánicos que evitan la hidratación:

- Cloruro de potasio

- Nitrato de potasio

- Cloruro de calcio

- Cal hidratada

- Asfalto ( Soltex,Protectomagic, AK-70, Stabil Hole)

- PHPA (New-Drill, ID Bond, Poly-Plus RD)

- Maxdrill ( amina )

- Glymax ( glicol )

INHIBIDORES DE ARCILLAS/ LUTITAS


6363

Su función primaria es sellar la zona de pérdida para que se pueda continuar la operación sin pérdida del fluido de perforación:

- Cascarilla de arroz

- Mica

- Mezclas de cáscaras de coco y nueces

- Aserrín

- Semilla de algodón

- Cemento

MAT. PARA PERDIDA DE CIRCULACION


6464

• Antiespumantes• Bactericidas• Emulsificadores• Espumantes• Estabilizadores de temperatura• Inhibidores de corrosión• Liberadores de tubería• Lubricantes• Reductores de calcio

OTROS ADITIVOS


6565

ADITIVOS QMAXADITIVOS QMAX

NOMBREACIDO CITRICOBARITACARBONATO DE CALCIODEFOAMDESCODRILLING DETERGENTFLOWZANGLYMAXKELZANLIPCIDEMAXDRILLNATURAL GELNUT PLUGPAC ( R-L)Q STOP SAPPSTARDRILLSODA ASHSODA CAUSTICATDL-13

• FUNCION• Regula pH, trata contaminacion con cemento • Densificante• Densificante – material puenteante• Tensoactivo antiespumante• Dispersante – reductor de filtrado• Tensoactivo – antiembolante – humectante• Modificador reologico, ( reologia de cola)• Inhibidor de lutitas, antiembolante, lubricante• Modificador reologico• Bactericida• Inhibidor de lutitas y arcillas• Viscosificante, reductor de filtrado• Material para perdida de circulación – obturante• Reductores de filtrado – viscosificantes• Material obturante-sellante• Dispersante – trata contaminación por calcio• Reductor de filtrado• Elimina contaminación por anhidrita• Controlador de pH• anticorrosivo


6666

PREGUNTAS ?

Mount Taranaki


6767

Existen nueve sistemas definidos de fluidos de

perforación, siendo seis de estos base agua; entre

los restantes se clasifican los fluidos base aceite,

aceites sintéticos y aireados o espumas.

CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS


6868

CLASIFICACIONCLASIFICACION

ORGANICOS

VERDADEROS

FLUIDOS DE PERFORACIÓN

BASE PETROLEO BASE AGUA NEUMATICOS

INVERSOS NO INHIBITORIOS INHIBITORIOS AIRE GAS NIEBLA

O

ESPUMA

NATIVOSLIGERAMENTE

TRATADOS

SOLIDOS

MINIMOSINHIBICION

IONICA

ENCAPSULACION

INORGANICOS Ca+ Na+ K+ NH4+


6969

Estos sistemas incluyen los lodos de inicio, los lodos naturales y aquellos que tienen mínimo tratamiento. Se usan para perforar pozos poco profundos o al iniciar la perforación de un pozo.

Algunos sistemas incluyen extendedores de bentonita

LODOS BASE AGUA NO DISPERSOS


7070

Son usados para perforar pozos problemáticos a grandes profundidades donde se requiere incrementar la densidad y en donde se encuentran arcillas que se disuelven fácilmente en el lodo pero que no presentan hidratación e hinchamiento.

El sistema se dispersa usando lignosulfonatos, lignitos o taninos y químicos potásicos para dar inhibición, así como otros productos que ayudan a mantener las propiedades.

LODOS BASE AGUA DISPERSOS


7171

Cationes de calcio son usados para inhibir las formaciones con altos contenidos de arcillas y lutitas solubles e hidratables. Altos niveles de calcio ayudan a controlar la hidratación, previniendo el derrumbe de las formaciones arcillosas y el lavado del hueco

Estos lodos son altamente resistentes a la contaminación por sal y anhidrita, pero son susceptibles a gelificación o solidificación a altas temperaturas (>250oF)

LODOS CALADOS


7272

Estos fluidos incorporan el uso de polímeros de cadena larga y alto peso molecular para:

- Encapsular los sólidos perforados.- Prevenir su dispersión.- Reducir la pérdida de filtrado.- Inhibir las formaciones perforadas.- Incrementar la reología.

Se tienen a disposición diferentes tipos de polímeros entre los que se encuentran la celulosa, los acrilamida y productos naturales a base de goma. Tambien es frecuente usar sales inhibidoras como NaCl o KCl para mejorar la estabilidad de las arcillas.

LODOS POLIMERICOS


7373

Estos sistemas normalmente contienen una mínima cantidad de bentonita y pueden ser sensibles a sales de calcio y de magnesio.

La mayoria de los polímeros son afectados por la temperatura y su límite generalmente esta por debajo de 300oF pero bajo condiciones especiales pueden ser usados a altas temperaturas de fondo

LODOS POLIMERICOS


7474

LODOS POLIMERICOS- CELULOSA


7575

LODOS POLIMERICOS- CMC


7676

LODOS POLIMERICOS- ACRILAMIDA


7777

Son los sistemas de lodos en los que la cantidad y tipo de sólidos son altamente controlados.

El volumen total de sólidos presentes en el fluido se mantiene en un rango entre 6 y 10% vol.

LODOS DE BAJO CONTENIDO DE SOLIDOS


7878

LODOS DE BAJOS SOLIDOS- PHPA

PHPA = Poliacrilamida Parcialmente Hidrolizada


7979

Se clasifican en:

saturados > 190,000 mg/l Cl-

salados 10,000 – 190,000 mg/l Cl-

agua de mar < 10,000 mg/l Cl-

LODOS DE AGUA SALADA


8080

Los sistemas saturados son usados para perforar domos salinos, los sistemas salados son usados para controlar arcillas reactivas y los de agua de mar, por logística; en sitios donde la obtención de agua fresca es difícil y costosa.

Los sistemas salados son preparados en general de agua fresca ó salmuera, adicionando sales de sodio o de potasio hasta obtener la salinidad requerida. Productos como la atapulgita, el cmc, el almidón y otros, son usados para incrementar la viscosidad ayudando en la limpieza del pozo y para reducir la pérdida de filtrado

LODOS DE AGUA SALADA


8181

Son usados para una variedad de aplicaciones donde son requeridas estabilidad del fluido e inhibición tal como en zonas de altas temperaturas, pozos profundos y principalmente en pozos donde la inestabilidad de las formaciones perforadas presentan grandes problemas.

Estos lodos son dependientes de la temperatura.

LODOS BASE ACEITE


8282

Son emulsiones de agua en aceite que contienen salmuera de cloruro de calcio en la fase emulsionada y aceite como fase continua; el volumen de salmuera puede variar entre 5% y 50%.

Existen dos tipos comunes de estas emulsiones:

- De filtrado controlado

- De filtrado relajado

EMULSIONES INVERTIDAS


8383

Son los lodos base aceite más usados pues permiten la perforación de formaciones inestables en condiciones favorables de lubricidad y limpieza; al emulsificar salmuera de cloruro de calcio con la salinidad adecuada, permite controlar la hidratación de las arcillas presentes. Generalmente son tolerantes a todos los contaminantes y por su caracter de dispersión, toleran adecuadamente los sólidos perforados

Los lodos base aceite tienen inconvenientes para permitir la evaluación de las formaciones por registros y se requieren herramientas especiales

EMULSIONES DE FILTRADO CONTROLADO


8484

En estos sistemas no se lleva control de la pérdida de filtrado, lo que ayuda a mejorar la humectabilidad de la roca en aceite mientras es perforada; mejorando considerablemente la rata de penetración.

El sistema relajado puede ser convertido facilmente a controlado mediante adición de productos (asfaltos y gilsonitas).

EMULSIONES DE FILTRADO RELAJADO


8585

Poco usadas por el alto costo del fluido base. Proveen

las mismas caraterísticas de los fluidos a base de

aceite diesel, produciendo menor contaminación

ambiental y menor daño a la salud, por la ausencia de

componentes bencénicos.

EMULSIONES SINTETICAS


8686

En estos sistemas no hay incorporación de agua al sistema, pero son tratados para emulsificar el agua que aportan las formaciones perforadas.

Normalmente son usados para trabajos de perforación en la zona productora y para operaciones de corazonamiento.

LODOS BASE ACEITE (TRUE-OIL)


8787

Cuatro operaciones básicas se incluyen en esta categoria:1. Perforación con aire seco, o inyección de aire o gas en el pozo a ratas de flujo suficientes para remover los cortes perforados.2. Sistemas de niebla: se inyecta un agente espumante a la corriente de aire para prevenir que el agua producida hidrate los cortes perforados.3. Espumas: sistemas de inyección que contienen agentes surfactantes, arcillas y polímeros para emulsificar el agua que aportan las formaciones perforadas y cargar los sólidos perforados hasta superficie.4. Lodos aireados, donde aire o nitrógeno es inyectado al fluido para reducir su densidad y por consiguiente la presión hidrostática.

ESPUMAS


8888

PREGUNTAS ?PREGUNTAS ?


8989

FLUIDO MAXDRILLFLUIDO MAXDRILL

• Maxdrill:Inhibidor orgánico catiónico usado para

perforar formaciones sensibles al agua

• 1,6 hexadiamina: 30-60%• Acido formico : 10-30%• Densidad: 1,07, pH: 9-10 ( 6.8 real)• Nombre y Fórmula Química: • 1,6 hexadiamina : NH2( CH2)6NH2Acido fórmico: CHCOOHSolubilidad: 60 %Toxicidad: 5 ppm para organismos

acuáticos ( MSDS para acido fórmico)

• Glymax• Polyglicol empleado como inhibidor

de lutitas y mejorador de ROP• Poli-etilenglicol: 1-5 %• Eteres de poli-oxi-alquil-etilenglicol:

60-100%• Fórmula Química:• OH-(CH2-CH2-O)n-H• Densidad: 1.01• Solubilidad: emulsionable• pH: 9.6• Toxicidad: conc. mayores a 310

ppm.


9090

CONCENTRACIONES DE MAXDRILL Y CONCENTRACIONES DE MAXDRILL Y GLYMAX EMPLEADAS EN EL CAMPO:GLYMAX EMPLEADAS EN EL CAMPO:

• Hueco de superficie:

Maxdrill : 0.05%- 0.02 gal/bar- 0.17 ppb.• Hueco Intermedio:

Maxdrill : 0.7%- 0.30 gal/bar-2.5 ppb.

Glymax : 1.5% - 5.2 ppb.• Hueco de Producción:

Maxdrill: 0.24% - 0.10 gal/bar- 0.83 ppb.


9191

Existen formaciones perforadas y operaciones del

taladro que actuan sobre el fluido de perforación,

alterando sus propiedades y la estabilidad del

sistema.

CONTAMINANTES


9292

Actuan sobre la bentonita y los polímeros:• cloruros (Cl-) >2000 ppm• calcio (Ca++) > 200 ppm• magnesio (Mg++) > 200 ppm• carbonatos (HCO3-, CO3=) • sulfatos (SO4=)• Cemento

Su tratamiento consistirá en el uso de productos químicos para precipitar el contaminante, dilución o si el problema persiste, cambio del fluido; convirtiéndolo en un sistema que sea compatible con el contaminante.

CONTAMINANTES QUIMICOS

CONTAMINANTES QUIMICOS CONTAMINANTES QUIMICOS COMUNESCOMUNES

•Cemento

•Anhidrita / Yeso

•Magnesio

•Sal

•Gases Acidos ( CO2 Y H2S )

FACTORES QUE AFECTAN LA FACTORES QUE AFECTAN LA SEVERIDAD DE LA SEVERIDAD DE LA CONTAMINACIONCONTAMINACION

•Tipo de Sistema de Lodo

•Tipo de Contaminante

•Concentración del Contaminante

•Tipo y Concentración de Sólidos

CONTAMINACION CON CEMENTOCONTAMINACION CON CEMENTOCa (OH)2 = Ca++ + 2OH-

CAUSAPerforando CementoBarita Contaminada

INCREMENTOViscosidad de Embudo Punto CedenteGelesFiltradopH, Pm, Pf, Mf, Ca++ Aumenta si el pH < 10.5Ca++ Disminuye si el pH > 11.5

CONTAMINACION CON CEMENTOCONTAMINACION CON CEMENTO

Ca (OH)2 = Ca++ + 2OH-

TRATAMIENTO

Eliminar el cemento duro con equipos de remocion de solidos

Reducir el pH y las alcalinidades. Con Lignito , SAPP.

Precipitar el Ion Calcio. Con Bicarbonato de Sodio, SAPP.

Adicionar aditivos para control de filtrado si es necesario.

CONTAMINACION CON CONTAMINACION CON ANHIDRITA / YESOANHIDRITA / YESO

Ca SO4 = Ca++ + SO4-2

Ca SO4*2H2O = Ca++ + SO4-2 + 2H2O

FUENTEFormación

INCREMENTO DISMINUCIONViscosidad de Embudo pH, Pm, Pf, Mf, Punto CedenteGelesFiltradoCa++

CONTAMINACION CON ANHIDRITA CONTAMINACION CON ANHIDRITA / YESO/ YESO

Ca SO4 = Ca++ + SO4-2

Ca SO4*2H2O = Ca++ + SO4-2 + 2H2O

TRATAMIENTOPrecipitar el Ion Calcio. Con Carbonato de Sodio.Incrementar las alcalinidades. Con Sosa CausticaTOLERANCIAIncrementar el pH a 9.5 – 10.5DiluciónLignosulfonato para defloculacionEl CO2 de la Formacion y de la Atmosfera terminaran precipitando el calcio.

CONTAMINACION CON CONTAMINACION CON ANHIDRITA / YESO ANHIDRITA / YESO

Ca SO4 = Ca++ + SO4-2

Ca SO4*2H2O = Ca++ + SO4-2 + 2H2O

TOLERANCIASi se espera grandes secciones de anhidrita, convertir a un sistema de Lodo de Yeso.

CONVERSION DEL SISTEMADiluirExceso de Yeso = 23 – 30 kgr/m3Sosa Caustica : pH 9.5 – 10.5Lignosulfonato para desfloculacionAgentes de control de filtrado que toleren Ca++ si es necesario.

CONTAMINACION CON CONTAMINACION CON MAGNESIOMAGNESIO

K Mg Cl3*6H2O = K+ + Mg++ + 3 CL- + 6H2O

FUENTE

Agua SaladaFormación ( Sal Carnalita )

EFECTO

Sobre el rendimiento del lodoLas Arcillas no se Hidratan en agua dura. Filtrado mas dificil de reducir.Los productos no son tan solubles.

CONTAMINACION CON MAGNESIOCONTAMINACION CON MAGNESIO

K Mg Cl3*6H2O = K+ + Mg++ + 3 CL- + 6H2O

TRATAMIENTO

Precipitar : Adicione Carbonato de Sodio

Secuestrar : Adicione fuente de Oxhidrilo

Ca(OH)2 Solamente secuestra el MagnesioNa OH Secuestra el Magnesio y el CalcioK OH Secuestra el Magnesio y el Calcio

CONTAMINACION CON SALCONTAMINACION CON SAL

Halita Na CL + H2O = Na+ + CL- + H2O

Silvita K CL + H2O = Ka+ + CL- + H2O

Carnalita K Mg CL3*6H2O + H2O = Ka+ + Mg++ +3 CL- + 7H2O

FUENTESal de RocaAgua de Preparación : ( Na+ , K+, Ca++, Mg++, CL- )Agua de la Formación : ( Na+ , K+, Ca++, Mg++, CL- )

CONTAMINACION DE CARBONATOS - CONTAMINACION DE CARBONATOS - BICARBONATOSBICARBONATOS

Carbonatos CO3=

Bicarbonatos HCO3-

FUENTE

Aire ( Atmosférico) Inyectado por las bombas, Tolvas Mezcladoras, Temblorinas y Agitadores.Intrusión de gas CO2.Sobretratamiento con Carbonato de Sodio o Bicarbonato.Degradación de ciertos aditivos del Lodo.Barita.


Carbonatos CO3=

Bicarbonatos HCO3-

INDICADORES

Reacción mínima o ninguna reacción a los defloculantes químicos.

Una reducción de las propiedades reologicas puede producirse cuando se adicione Sosa Cáustica si el pH del lodo < 10.0 .


Carbonatos CO3=

Bicarbonatos HCO3-

INCREMENTOS DISMINUCION

Viscosidad de Embudo pHPunto Cedente Ca++Geles Filtrado PmPfMf


Carbonatos CO3=

Bicarbonatos HCO3-

Muchas veces se considera que un problema de sólidos es un problema de Carbonatos, ambos aumenten la Viscosidad y los esfuerzos de Gel del lodo, especialmente en la línea de flujo.

ANALISIS : SOLIDOS & CARBONATOS

Analizar los Sólidos del Lodo .

Buscar tendencias que se han desarrollado durante los últimos días.

CONTAMINACION DE CARBONATOS BICARBONATOSCONTAMINACION DE CARBONATOS BICARBONATOS

Después de la evaluación completa de los sólidos, examinar la química del lodo.

Si el pH disminuye y el Pf aumenta o sigue igual, esto constituye la primer señal de un problema de carbonatos.

Si el pH disminuye y el Pf también disminuye, el problema esta probablemente relacionado con los sólidos

CONTAMINACION DE SULFURO DE CONTAMINACION DE SULFURO DE HIDROGENO H2SHIDROGENO H2S

SULFURO DE HIDROGENO H2S

FUENTE

Formación

Bacterias Anaerobias ( generalmente insignificante )

Agua de preparación ( generalmente insignificante )

CONTAMINACION DE SULFURO DE CONTAMINACION DE SULFURO DE HIDROGENO H2SHIDROGENO H2S

SULFURO DE HIDROGENO : H2S = H+ + HS- = S= + 2H+

INDICADORES

Aumento de la Viscosidad, Punto Cedente y Esfuerzos de Gel en la línea de flujo .Disminución del pH y las Alcalinidades.Olor Sulfuroso Fético en la línea de flote.Oscurecimiento del lodo.La columna de perforación se vuelve negra.

CONTAMINACION DE SULFURO DE HIDROGENO CONTAMINACION DE SULFURO DE HIDROGENO H2SH2S

SULFURO DE HIDROGENO :

H2S = H+ + HS- = S= + 2H+

INCREMENTOS DISMINUCION

Viscosidad de Embudo pH

Punto Cedente Pm

Esfuerzos de Gel Pf

Perdida de Filtrado Mf

CONTAMINACION DE SULFURO DE HIDROGENO CONTAMINACION DE SULFURO DE HIDROGENO H2SH2S

SULFURO DE HIDROGENO :

H2S = H+ + HS- = S= + 2H+

TRATAMIENTO

Aumentar el pH > 10

Separar los Sulfuros mediante precipitación :

S= + Zn++ = Zn S (precipitado)

CONTAMINACIONCONTAMINACION DE SOLIDOSDE SOLIDOS

Exceso de sólidos de baja gravedad específica ( LGS ).

Exceso de sólidos finos.

El efecto de los sólidos sobre un lodo depende de :

ConcentraciónReactividadTamaño y forma

Cuando la temperatura de fondo aumenta, el efecto de la contaminación por sólidos también aumenta.

CONTAMINACION DE SOLIDOSCONTAMINACION DE SOLIDOS

Exceso de Sólidos de Baja Gravedad Específica ( LGS ).

Propiedades Físicas del Lodo

Aumentan Disminución Ligera

Peso del Lodo Pérdida de filtradoViscosidad de Embudo Viscosidad PlásticaPunto CedenteGeles Sólidos %MBT

CONTAMINACION DE SOLIDOSCONTAMINACION DE SOLIDOS

Exceso de Sólidos de Baja Gravedad Específica ( LGS ).

Propiedades Químicas del Lodo

Disminución Ligera Sin Cambio o Aumento ligero

pH Ca++

Pm CL-

Pf Pf / Mf

Mf


115115


Robertson Island


116116

Los sólidos perforados son uno de los mayores contaminantes del fluido de perforación y por ende de la operación. Entre sus efectos están:

- Incremento de la reología

- Incremento de la densidad

- Daño en los equipos y tubulares

- Reducción de la rata de penetración

CONTROL DE SOLIDOS


117117

La reducción en la rata de penetración y la necesidad de mantener altos volúmenes de dilución para controlar las propiedades del lodo, hacen necesario que los sólidos sean removidos mecanicamente.

Estos sólidos podrían ser controlados quimicamente o con lodo nuevo, descargando parte del lodo contaminado; pero su costo sería muy alto.

Adicionalmente, la recirculación de los cortes hace que estos vayan disminuyendo su tamaño, haciendo menos probable su remoción e incrementando las propiedades del fluido de manera indeseable.

CONTROL DE SOLIDOS


118118

• grueso mayor de 2,000 micrones

• intermedio 250 - 2,000 micrones

• medio 74 - 250 micrones

• fino 44 - 74 micrones

• ultra-fino 2 - 44 micrones

• coloidal menor de 2 micrones

un micrón es igual a una milésima de milimetro

CLASIFICACION API


119119

• corte mayor de 500 micrones

• arena 74 - 500 micrones

• limo 2 - 74 micrones

• arcilla menor de 2 micrones

CLASIFICACION POR TAMAÑO


120120

DIAMETRO DE LAS PARTICULAS


121121

EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS

Shale Shaker.- Diseñados para remover partículas mayores de 75 micrones


122122

DESANDERDiseñados para remover partículas mayores de 40 micrones (cono 12”)


123123

DESILTER

Diseñados para remover partículas mayores de 25 micrones (cono 6”)


124124

MUD CLEANER

Diseñados para remover partículas mayores de 15 micrones (cono 4”)


125125

CENTRIFUGA DECANTADORA

Diseñadas para remover partículas menores de 80 micrones (hasta 5 – 10)


126126


127127


128128


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Curso Basico de Lodos Qmax