EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS

INDICE

ContenidoINTRODUCCION......................................................................................................................................................2

MARCO TEORICO....................................................................................................................................................2

1. DEFINICION DE CONTROL DE SOLIDOS.......................................................................................................2

2. PROCESO DE REMOCIÓN............................................................................................................................3

3. SECUENCIA DE INSTALACIÓN DE EQUIPOS SEGÚN EL TAMAÑO.................................................................3

4. EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS...........................................................................................................4

4.1. ZARANDA (SHALE SHAKER).................................................................................................................4

4.1.1. VOLUMEN DE PROCESAMIENTO Y CAPACIDAD DE SEPARACIÓN...............................................5

4.1.2. MALLAS (SCREEN).......................................................................................................................5

4.2. HIDROCICLONES.................................................................................................................................6

4.2.1. FUNCIONAMIENTO................................................................................................................6

4.2.2. DESARENADOR...........................................................................................................................8

4.2.3. DESILTER.....................................................................................................................................8

4.3. LIMPIADOR DE LODO O MUD CLEANER..............................................................................................9

4.4. CENTRIFUGA DE DECANTACIÓN.......................................................................................................10

4.4.1. FUNCIONAMIENTO...................................................................................................................10

4.5. DESGASIFICADOR..............................................................................................................................11

CONCLUSIONES....................................................................................................................................................12

INTRODUCCION:

El control de sólidos es vital para mantener una operación eficiente de perforación. Altos valores de sólidos incrementarán la densidad y la viscosidad, lo cual llevará a mayores costos de tratamiento químico, mala hidráulica, y altas presiones de bombeo. Con los sólidos altos, el lodo se torna muy abrasivo e incrementa el desgaste en la sarta de bombeo, en el pozo y en el equipo de superficie. Se irá haciendo más difícil remover los sólidos de un lodo a medida que aumente su contenido de sólidos. El lodo que va llegando a superficie al salir del pozo contiene cortes de perforación, arena y otros sólidos, y probablemente gas, todos los cuales deben ser removidos para que el lodo pueda ser inyectado de nuevo dentro del pozo. Continuamente deben agregarse arcillas para el tratamiento del lodo además de productos químicos para mantener las propiedades físicas y químicas que se requieren. Para todas estas tareas se requiere equipo especializado. Cuando sale del pozo, el lodo es retirado en la ‘campana’ que está sobre las BOPs al seguir su camino por el flow line depositado en la zaranda. Aquí en este punto es donde el mudlogger ha de instalar una trampa de gas y otros sensores para monitorear y analizar el lodo que viene del pozo.

MARCO TEORICO:

1. DEFINICION DE CONTROL DE SOLIDOS:Conjunto de equipos instalados en superficie que tienen como objetivo de diseño

alcanzar, paso a paso, la remoción progresiva de los sólidos perforados. Esto permite

que cada equipo optimice el desempeño del equipo siguiente. Además, el sistema

debe tener la habilidad para diferenciar entre los sólidos perforados y el valioso

material pesante.

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2. PROCESO DE REMOCIÓN:El proceso de remoción se lo realiza por la separación mecánica que es la

separación selectiva de los sólidos perforados del lodo por diferencias de tamaño y

masa. Hay varios tipos de equipos los cuales son diseñados para operar

eficientemente bajo condiciones específicas.

CLASIFICACION TAMAÑO EN MICRONES

COLOIDAL Menor a 2

ULTRA FINO 2-44

FINO 45-74

MEDIO 75-250

INTERMEDIO Mayor a 250Clasificación API del tamaño de sólidos.

3. SECUENCIA DE INSTALACIÓN DE EQUIPOS SEGÚN EL TAMAÑOLos sólidos son removidos del sistema de circulación de acuerdo con su tamaño, es decir

de mayor a menor. Es por esta razón que los equipos mecánicos deben ser instalados en

secuencia, para que los sólidos no descartados por un equipo sean removidos por el

equipo que le precede. En este sentido, los equipos básicos que integran el sistema de

control de sólidos en cualquier taladro, deben ser instalados en la siguiente secuencia:

zaranda, desarenador, desilter y centrifuga de decantación. Estos equipos, deben trabajar

con la máxima eficiencia para minimizar los problemas operacionales atribuidos al control

de sólidos. Es por ello que deben ser diseñados, instalados y mantenidos adecuadamente

por personal especializado.

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4. EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS:

4.1. ZARANDA (SHALE SHAKER):

La zaranda constituye el principal equipo que integra el sistema de control de sólidos y

de su eficiencia operacional depende fundamentalmente el rendimiento del resto de los

equipos. Es el único equipo que procesa todo tipo de fluido, con o sin peso, y a diferencia

de los hidrociclones y de las centrifugas de decantación, separa partículas basándose en

su tamaño.

La zaranda o shale shaker debe funcionar desde el inicio de la perforación con máxima

eficiencia para lograr:

Máximo descarte de sólidos limpios y secos con mínima perdida de fluido.

Máxima recuperación de fluidos costosos.

Mayor durabilidad y capacidad de procesamiento de las mallas.

Mínimo daño a los equipos agua abajo.

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Reducir los gastos operacionales.

Este equipo, debe operar todo el caudal en circulación, no debe operar en ningún

momento con mallas rotas ni presentar fugas ni “bypass”. Debe operar con mallas finas

que no causen perdidas excesivas de fluido ni sobrecarguen a los hidrociclones.

4.1.1. Volumen de procesamiento y capacidad de separación:

El volumen de fluido que puede procesar una zaranda y la capacidad de separación de

sólidos, depende principalmente de los siguientes parámetros:

Motores

Fuerza “G”

Retención de las mallas

A. Los motores: las características básicas de los motores de una zaranda son:

antiexplosivos, trifásicos 230/460, 60 Hz, de 2 a 3 HP, 1770 a 1800 RPM. La

velocidad del motor es la que realmente influye en la capacidad de procesamiento

y separación de partículas en una zaranda lineal.

B. Fuerza “G”: es la fuerza relacionada con la capacidad que tiene la zaranda para

desplazar el fluido, los cortes sobre las mallas. Esta fuerza depende del porcentaje

de ajuste de las contra pesas o pesos excéntricos colocados en los extremos de los

motores y en otras de las RPM de los motores.

C. Retención de las Mallas: la tensión de las mallas influye notablemente en su

durabilidad y en la capacidad de separación de las partículas, esto quiere decir que

la falta de tensión aumenta las emboladas y en consecuencia, lo que retarda la

salida o el descarte de las partículas.

4.1.2. MALLAS (SCREEN):

La malla es uno de los componentes de la zaranda que tiene por función el control de

sólidos por tamizado, y su eficiencia depende de una selección adecuada y del

rendimiento del resto de los componentes de la zaranda.

Para seleccionar la malla mas adecuada de una zaranda, se toman en consideración

varios parámetros, como:

Caudal o tasa de bomba

Densidad o peso del fluido

Viscosidad plástica

Diámetro del hoyo

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Tasa de penetración

Tipo de formación

De todos estos parámetros, el caudal, el peso o la viscosidad plástica, son los que

realmente toman en consideración las empresas de servicio para seleccionar las mallas

de sus equipos.

4.2. HIDROCICLONES:

Un hidrociclon es un cono que separa sólidos por centrifugación. En su mayoría se

fabrican de poliuretano, material liviano y resistente a temperaturas y abrasividad.

Algunos están constituidos por una solo pieza; otros se pueden dividir en dos o tres

partes.

4.2.1. Funcionamiento:

El proceso de separación de partículas se lleva cabo de la siguiente manera: el fluido

entra al cono a presión y en forma tangencial, choca contra un vértice y desarrolla una

fuerza centrifuga, la cual permite que las partículas de mayor tamaño y gravedad se

separen de la fase liquida y se peguen a la pared del cono, deslizándose hacia la parte

inferior por donde son descartados. Las partículas de menor tamaño y gravedad toman el

centro del cono y retorna al sistema de circulación por la parte superior o línea de

descarga.

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Capacidad de Procesamiento: la capacidad de procesamiento y la presión trabajo de

un hidrociclon dependen fundamentalmente de su diámetro interno. La capacidad

aumenta en la medida que aumenta el diámetro interno del hidrociclon, mientras que la

presión, suministrada por la bomba centrifuga que alimenta a los hidrociclones,

disminuye.

4.2.2. DESARENADOR:

Es un equipo de control de sólidos diseñado para remover arena. Este aparato puede

estar formado por uno, dos o tres conos, generalmente de 10 o 12” de diámetro interno,

con punto de corte de 40µ.

Cada cono procesa aproximadamente 500 gal/min y debe estar en capacidad de procesar

el 125% del volumen total en circulación.

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La cantidad de conos que integran un desarenador se toma con base al caudal máximo a

usar durante la perforación del hoyo superficial, y es por ello que la mayoría de los

taladros tienen instalados desarenadotes de dos conos.

4.2.3. DESILTER:

Es un equipo de control de sólidos diseñado para remover sedimento, partículas entre 2 y

74µ. Su capacidad de procesamiento depende del tamaño y cantidad de conos que lo

integran. Generalmente tiene varios conos de 4” que manejan aproximadamente 50

gal/min c/u, con punto de corte de 20µ. Un desilter de 10 conos de 4” procesa

aproximadamente 500 gal/min.

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4.3. LIMPIADOR DE LODO O MUD CLEANER:

El limpiador de lodo o mud cleaner es un equipo de control de sólidos que combina

desilter, desander con una malla fina.

La función básica de un limpiador de lodo consiste en hacer pasar a través de la malla

fina, generalmente de 210 mesh en adelante, la descarga inferior del desilter y/o

desander, recuperar barita, carbonato y descartar los sólidos perforados. Este

procedimiento permite mantener libre de impurezas al fluido, sin perder densidad.

Cuando se trabaja con un mud cleaner es de suma importancia conocer la potencia del

motor de la bomba centrifuga que alimenta tanto al desilter como al desander, ya que

sobrepasar la relación de “4 veces la densidad del fluido, podría causar problemas de

sobrecalentamiento y dañar el motor.

Este equipo conocido como tres en uno, opera como una sola unidad integrada por un

desarenador y un desilter montados sobre una zaranda lineal. Esta combinación ahorra

espacio, sobre todo en las gabarras de perforación.

Este equipo tiene una gran capacidad de procesamiento y se utiliza frecuentemente,

tanto en el proceso de recuperación de fases liquidas costosas y descarte de sólidos

indeseables, como en el proceso de solidificación de sólidos.

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4.4. CENTRIFUGA DE DECANTACIÓN:

Una centrifuga de decantación es un equipo de control de sólidos que remueve sólidos

por centrifugación. Está conformado por un tambor (bowl) de acero inoxidable y un

transportador o tornillo helicoidal con doble conexión (screw conveyor) que gira en

diferente dirección al bowl y a una velocidad ligeramente menor.

4.4.1. Funcionamiento:

El fluido entra por el lado de la descarga sólida, cuando este fluido entra debido a las rpm

que va girando el bowl, se genera internamente una fuerza centrifuga, la cual lo

experimenta el fluido, lo que permite separar la fase sólida de la liquida. El conveyor que

se encuentra adentro arrastra todos los sólidos que se pegan en la pared del bowl y la

fase liquida va saliendo por las boquillas del otro extremo del bowl.

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Estado de humedad y sequedad de los sólidos: El estado de humedad y sequedad

de los sólidos descartados por una centrífuga de decantación se puede lograr mediante el

cambio de las rpm del bowl. Al aumentar la velocidad, los solidos salen más secos.

Porque disminuye la cantidad de solidos que permanecen sedimentados en la pared del

tambor, pero al bajar las rpm, los sólidos salen más húmedos.

4.5. DESGASIFICADOR

Este equipo, aunque no forma parte de los equipos de control de sólidos, ayuda a mejorar

su eficiencia al remover el gas del fluido cuando está presente. Este debe procesar un

volumen mayor al de la tasa de bombeo para evitar la recirculación del gas y debe

succionar del compartimiento continuo a la trampa de arena y descargar en el siguiente

compartimiento. Es recomendable mantenerlo en funcionamiento mientras se obtiene el

fondo arriba, para remover el posible gas de viaje o de conexión.

El gas disminuye considerablemente la densidad del fluido y afecta, por cavitacion las

bombas de lodo y las centrifugas que alimentan a los hidrociclones. Cuando hay

problemas con gas, es recomendable bajar la reologia del fluido para facilitar el

desprendimiento de las burbujas, y mejorar de esta manera la eficiencia del

desgasificador.

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Una manera de verificar la eficiencia de un desgasificador es pesando el fluido en la

succión y descarga del equipo, de manera que si la diferencia de densidad es mínima,

indica baja eficiencia y si es alta, todo lo contrario.

CONCLUSIONES:

El control de sólidos ayudan a mejorar su capacidad de servicio en el campo

laboral, así como también están contemplados las gamas de equipos que poseen

diferentes compañías diseñadoras de Equipos de Control de sólidos a nivel

Internacional, que ayudan a reconocer y estar informado de la actualidad y la alta

tecnología que poseen.

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Tener un adecuado control de solidos favorece en la vida de las bombas de lodo, bombas centrifugas y el trepano porque se evita el rozamiento con sólidos no deseados que provienen de las formaciones perforadas.

El control de solidos nos ayuda a llevar un adecuado estudio de la litología que se va atravesando durante la perforación.

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