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Densidad del petróleo
La densidad del petróleo escila entre 0,8 y 0,9 gr/ml, esto quiere decir, que cada mililitro de petróleo tiene una masa comprendida entre 0,8 y 0,9 gramos. Dada la gravedad °API de un petróleo, la gravedad específica del petróleo viene dada por:
δo= (141.5) /( °API – 131.5)
donde la gravedad especifica del petróleo es adimensional. La densidad del petróleo en lbs/pie3 es 62.4 x δo y en kg/m3 es 1000 x δo ambas a condicione normales.
La densidad del petróleo a cualquier temperatura, está dada por:
ρo =ρocs / ((1) +( (T-68)/ (1885)))
Donde la temperatura en °F y ρocs la densidad del petróleo a condiciones normales.
Calor especifico de los fluidos
Filtrado de RevoqueEl residuo depositado en un medio permeable como un revoque o un fluido de perforación, se ve obligado contra el soporte bajo una presión. El filtrado es el líquido que pasa por el medio, dejando el revoque en el medio. Los lodos de perforación son evaluados para determinar la tasa de filtración y las propiedades de del filtrado de lodo. Las propiedades tales como espesor del revoque, tenacidad, y permeabilidad son importantes porque el revoque que se forma en zonas permeables en el pozo puede causar pegado de tuberías de perforación y otros problemas. Reducción de producción de petróleo y gas pueden resultar del daño depósito cuando una torta de filtro permite pobres profunda filtrado invasión. Un cierto grado de acumulación de pastel es conveniente aislar a las formaciones a partir de fluidos de perforación. En terminaciones de pozo abierto en el ángulo alto o huecos horizontales, la formación de filtrado externo es preferible a un pastel que forma parte dentro de la formación. Este último tiene un mayor potencial de daño de formación
PROPIEDAD DESCRIPCIÓN
Densidad o pesoEs la propiedad del fluido que tiene por función principal mantener en sitio los fluidos de la formación. La densidad se expresa por lo general en lbs/gal, y es uno de los dos factores, de los cuales depende
la presión hidrostática ejercida por la columna de fluido. Durante la perforación de un pozo se trata de mantener una presión hidrostática ligeramente mayor a la presión de la formación, para evitar en lo posible una arremetida, lo cual dependerá de las características de la formación.
Viscosidad APIEs determinada con el Embudo Marsh, y sirve para comparar la fluidez de un líquido con la del agua. A la viscosidad embudo se le concede cierta importancia práctica aunque carece de base científica, y el único beneficio que aparentemente tiene, es el de suspender el ripio de formación en el espacio anular, cuando el flujo es laminar. Por esta razón, generalmente no se toma en consideración para el análisis riguroso de la tixotropía del fluido. Es recomendable evitar las altas viscosidades y perforar con la viscosidad embudo más baja posible, siempre y cuando, se tengan valores aceptables de fuerzas de gelatinización y un control sobre el filtrado. Un fluido contaminado exhibe alta viscosidad embudo.
Viscosidad plástica Es la viscosidad que resulta de la fricción mecánica entre: Sólidos
Sólidos y líquidos Líquido y líquidos Esta viscosidad depende de la concentración, tamaño y forma de los sólidos presentes en el fluido, y se controla con equipos mecánicos de Control de Sólidos. Este control es indispensable para mejorar el comportamiento reológico y sobre todo para obtener altas tasas de penetración (ROP). Una baja viscosidad plástica aunada a un alto punto cedente permite una limpieza efectiva del hoyo con alta tasa de penetración
Punto cedenteEs una medida de la fuerza de atracción entre las partículas, bajo condiciones dinámicas o de flujo. Es la fuerza que ayuda a mantener el fluido una vez que entra en movimiento. El punto cedente está relacionado con la capacidad de limpieza del fluido en condiciones dinámicas, y generalmente sufre incremento por la acción de los contaminantes solubles como el carbonato, calcio, y por los sólidos reactivos de formación.Un fluido floculado exhibe altos valores de punto cedente.
La floculación se controla de acuerdo al causante que lo origina. Se usan adelgazantes químicos cuando es causada por excesos de
sólidos arcillosos y agua cuando el fluido se deshidrata por altas temperaturas.
Resistencia o fuerza de gelEsta resistencia o fuerza de gel es una medida de la atracción física y electroquímica bajo condiciones estáticas. Está relacionada con la capacidad de suspensión del fluido y se controla, en la misma forma, como se controla el punto cedente, puesto que la origina el mismo tipo de sólido (reactivo). Las mediciones comunes de esta propiedad se toman a los diez segundos y a los diez minutos, pero pueden ser medidas para cualquier espacio de tiempo deseado. Esta fuerza debe ser lo suficientemente baja para: Permitir el asentamiento de los sólidos en los tanques de superficie, principalmente en la trampa de arena. Permitir buen rendimiento de las bombas y una adecuada velocidad de circulación Minimizar el efecto de succión cuando se saca la tubería Permitir el desprendimiento del gas incorporado al fluido, para facilitar el funcionamiento del desgasificador.
Filtrado API y a HP –HT (Alta presión – Alta temperatura)
El filtrado indica la cantidad relativa de líquido que se filtra a través del revoque hacia las formaciones permeables, cuando el fluido es sometido a una presión diferencial. Esta característica es afectada por los siguientes factores: Presión Dispersión Temperatura TiempoSe mide en condiciones estáticas, a baja temperatura y presión para los fluidos base agua y a alta presión (HP) y alta temperatura (HT) para los fluidos base aceite.
Su control depende del tipo de formación. En formaciones permeables no productoras se controla desarrollando un revoque de calidad, lo cual es posible, si se tiene alta concentración y dispersión de sólidos arcillosos que son los verdaderos aditivos de control de filtración. Por ello, es práctica efectiva usar bentonita prehidratada
para controlar el filtrado API.
pHEl pH indica si el lodo es ácido o básico. La mayoría de los fluidos base acuosa son alcalinos y trabajan con un rango de pH entre 7.5 a 11.5. Cuando el pH varía de 7.5 a 9.5, el fluido es de bajo pH y cuando varía de 9.5 a 11.5, es de alto pH.
% ArenaLa arena es un sólido no reactivo indeseable de baja gravedad específica. El porcentaje de arena durante la perforación de un pozo debe mantenerse en el mínimo posible para evitar daños a los equipos de perforación. La arena es completamente abrasiva y causa daño considerable a las camisas de las bombas de lodo.
% Sólidos y líquidosEl porcentaje de sólidos y líquidos se determina con una prueba de retorta. Los resultados obtenidos permiten conocer a través de un análisis de sólidos, el porcentaje de sólidos de alta y baja gravedad especifica. En los fluidos base agua, se pueden conocer los porcentajes de bentonita, arcilla de formación y sólidos no reactivos de formación, pero en los fluidos base aceite, no es posible conocer este tipo de información, porque resulta imposible hacerles una prueba de MBT.
Propiedades químicas
PROPIEDAD DESCRIPCIÓN
DurezaEs causada por la cantidad de sales de calcio y magnesio disuelta en el agua o en el filtrado del lodo. El calcio por lo general, es un
contaminante de los fluidos base de agua.
ClorurosEs la cantidad de iones de cloro presentes en el filtrado del lodo. Una alta concentración de cloruros causa efectos adversos en un fluido base de agua.
Alcalinidad
La alcalinidad de una solución se puede definir como la concentración de iones solubles en agua que pueden neutralizar ácidos. Con los datos obtenidos de la prueba de alcalinidad se pueden estimar la concentración de iones OH– CO3 = y HCO3 –, presentes en el fluido.
MBT (Methylene Blue Test)Es una medida de la concentración total de sólidos arcillosos que contiene el fluido.
Fluidos de perforacion Descripcion del equipo
Los fluidos que se emplean en la perforación de un pozo se administran mediante el llamado sistema
de circulación y tratamiento de inyección. El sistema está compuesto por tanques intercomunicados
entre sí que contienen mecanismos tales como:
Zaranda/s: dispositivo mecánico, primero en la línea de limpieza del fluido de perforación, que se
emplea para separar los recortes del trépano u otros sólidos que se encuentren en el mismo en su
retorno del pozo. El fluido pasa a través de uno o varios coladores vibratorios de distinta malla o
tamaño de orificios que separan los sólidos mayores;
Desgasificador/es: separador del gas que pueda contener el fluido de perforación;
Desarenador/desarcillador: dispositivos empleados para la separación de granos de arena y partículas
de arcilla del fluido de perforación durante el proceso de limpieza del mismo. El fluido es bombeado
tangencialmente por el interior de uno o varios ciclones, conos, dentro de los cuales la rotación del
fluido provee una fuerza centrífuga suficiente para separar las partículas densas por efecto de su peso;
Centrífuga: instrumento usado para la separación mecánica de sólidos de elevado peso específico
suspendidos en el fluido de perforación. La centrífuga logra esa separación por medio de la rotación
mecánica a alta velocidad;
Removedores de fluido hidráulicos/mecánicos; Embudo de mezcla: tolva que se emplea para agregar
aditivos polvorientos al fluido de perforación;
Bombas centrífugas y bombas a pistón (2 o 3): son las encargadas de recibir la inyección preparada o
reacondicionada desde los tanques e impulsarla por dentro de la columna de perforación a través del
pasaje o pasajes del trépano y devolverla a la superficie por el espacio anular resultante entre la
columna de perforación y la pared del pozo, cargada con los recortes del trépano, y contaminada por
los componentes de las formaciones atravesadas.
Las funciones del sistema son las siguientes:
Preparar el fluido de perforación, recuperarlo al retornar a la superficie, mantenerlo limpio (deshacerse
de los recortes producidos por el trépano), tratarlo químicamente, según las condiciones de
perforación lo exijan, y bombearlo al pozo.
Los fluidos de perforación, conocidos genéricamente como inyección, constituyen un capítulo especial
dentro de los elementos y materiales necesarios para perforar un pozo. Su diseño y composición se
establecen de acuerdo a las características físico-químicas de las distintas capas a atravesar. Las
cualidades del fluido seleccionado, densidad, viscosidad, ph, filtrado, composición química, deben
contribuir a cumplir con las distintas funciones del mismo, a saber:
Ø enfriar y limpiar el trépano;
Ø acarrear los recortes que genere la acción del trépano;
Ø mantener en suspensión los recortes y sólidos evitando su asentamiento en el interior del pozo
cuando por algún motivo se interrumpa la circulación de la inyección;
Ø mantener la estabilidad de la pared del pozo;
Ø evitar la entrada de fluidos de la formación del pozo, situación que podría degenerar en un pozo en
surgencia descontrolada (blow out);
Ø controlar la filtración de agua a la formación mediante un buen revoque;
Ø evitar o controlar contaminaciones no deseadas por contacto con las distintas formaciones y fluídos.
Como fluidos base de perforación se utilizan distintos elementos líquidos y gaseosos, desde agua,
dulce o salada, hasta hidrocarburos en distintas proporciones con agua o cien por ciento
hidrocarburos. La selección del fluido a utilizar y sus aditivos dependen de las características del
terreno a perforar, profundidad final, disponibilidad, costos, cuidado del ambiente, etc.
Durante la perforación de un pozo se realiza el entubado del mismo con cañerías de protección,
intermedias y/o de producción, y la posterior cementación de las mismas. Normalmente y con el fin de
asegurar el primer tramo de la perforación (entre los 0 y 500 m. Apróx.), Donde las formaciones no son
del todo consolidadas (arenas, ripios), hay que proteger napas acuíferas para evitar su contaminación
con los fluidos de perforación y proveer de un buen anclaje al sistema de válvulas de control de
surgencias (que normalmente se instalan al finalizar esa primera etapa). Se baja entonces un
revestidor de superficie, que consiste en una tubería (casing), de diámetro interior mayor al del
trépano a emplear en la siguiente etapa, y se lo asegura mediante la circulación del lechadas de
cemento que se bombean por dentro de la tubería y se desplazan hasta el fondo, hasta que las
mismas desbordan y cubren el espacio entre el caño revestidor y las paredes del pozo. Estas tuberías
así cementadas aíslan al pozo de las formaciones atravesadas.
CIRCUITO DE LODO
Es la parte del equipo responsable del movimiento del fluido de perforación hacia y desde el pozo y del fluido de perforación hacia y desde el pozo y de la remoción de sólidos acarreados por el mismo. Remoción de sólidos acarreados por el mismo.
Permite la acumulación y la preparación de fluidos para el pozo.
Permite el tratamiento de fluidos durante las operaciones. Permite la recuperación de fluidos del pozo y su evaluación.
El fluido de perforación es bombeado desde las piletas de lodo, desciende por la sarta de perforación, asciende por lodo, desciende por la sarta de perforación, asciende por el espacio anular, y luego retorna a las piletas. El espacio anular, y luego retorna a las piletas.
Bombas de Lodo
Son el corazón del sistema de circulación.En general los equipos tienen dos bombas, una principal y la otra como back up, o si las condiciones del pozo lo requieren, el como back up, o si las condiciones del pozo lo requieren, el perforador puede combinar las dos bombas para circular grandes perforador puede combinar las dos bombas para circular grandes volúmenes de lodo.
Succionan el fluido de los tanques y lo circulan hasta el fondo del pozo, fuera del trepano y de vuelta a superficie. Pozo, fuera del trepano y de vuelta a superficie.
Son diseñadas para requerimientos de potencia, presión de salida y caudal. Salida y caudal.
Comúnmente se utilizan bombas de desplazamiento positivo dúplex o triplex.
Algunos equipos utilizan bombas centrifugas para precargar las bombas de lodo y proveer de fluido a los equipos de control de sólidos y mezcladores de lodo. Este tipo de bomba utiliza un impulsor de paletas tipo aspas que gira dentro de una carcasa para impulsar el fluido en vez de un pistón reciprocarte dentro de un cilindro.
BOMBAS DUPLEX: (no son comunes en los equipos de perforación).
Estas tienen dos cilindros o cámaras, cada una de las cuales descarga lodo a presión alternativamente por ambos lados descarga lodo a presión alternativamente por ambos lados del movimiento del pistón.
Cuando se descarga en un sentido se llena de lodo la cámara vacía al otro lado del pistón.
Por consiguiente las bombas duplex son de doble acción son de doble acción.
Mueven más lodo en una sola carrera que una bomba triplex pero, debido a que son de doble acción, tienen un sello alrededor de la varilla del pistón que evita que se muevan tan rápido como las bombas evitan que se muevan tan rápido como las bombas triplex. entrada va de
190 a1790 HP.La máxima presión de trabajo es de 5000psi con camisas de máxima de 6 pulgadas (152 mm).
BOMBAS TRIPLEX:Tienen tres pistones, cada uno de los cuales se mueve en su propia camisa, con sus respectivas válvulas de admisión y con sus respectivas válvulas de admisión y descarga. El pistón descarga lodo sólo cuando se mueve hacia delante en la camisa. En la camisa. Cuando se mueve hacia atrás, succiona lodo en el mismo lado del pistón. Por eso se conocen como bombas triplex de un sentido.
Single acting triplex pumpsBombean lodo a velocidades relativamente altas. La potencia de entrada en caballos de fuerza va de 220 a 2200HP.Las bombas grandes pueden bombear más de1100 galones por minuto (4000 litros por minuto).por minuto. Las bombas de algunos taladros tienen presiones de trabajo superiores a 7000 psi con camisas de 5 pulgadas (127 mm).
Aditivos para los fluidos de perforación
Materiales densificantes:
Son materiales no tóxicos ni peligrosos de manejar, que se utilizan para incrementar la densidad del fluido y en consecuencia, controlar la presión de la formación y los derrumbes que ocurren en aquellas áreas que fuerontectónicamente activas.
De los siguientes minerales, algunos de ellos se usan con frecuencia como densificantes en los fluidos de perforación.
Galena SPb 7.4 – 7.7Hematita Fe2O3 4.9 – 5.3Magnetita Fe3O4 5.0 – 5.2Baritina SO4Ba 4.2 – 4.5Siderita CO3Fe 3.7 – 3.9Dolomita CO3CaCO3Mg 2.8 – 2.9Calcita CO3Ca 2.6 – 2.8
Materiales viscosificantes:
Estos productos son agregados a los fluidos para mejorar la habilidad de los mismos de remover los sólidos perforados y suspender el material densificante, durante la perforación de un pozo. Sin embargo, no todos los viscosificantes potenciales van a
brindar una limpieza efectiva y económica del hoyo, y tampoco se hallan totalmente a salvo de las interferencias mecánicas yquímicas del medio ambiente.
Material Componente principal
Arcilla Bentonita Silicato de aluminio y sodio / calcio
Polímeros Atapulgita Silicato de aluminio y magnesio
SISTEMA DE CIRCULACION
INTRODUCCION
La principal función del sistema de circulación es de hacer circular el fluido de perforación
hacia el interior y fuera del pozo con el propósito de remover los recortes de roca del
fondo del pozo a medida que se perfora, además de proveer un medio para controlar el
pozo y las presiones de formación mediante el fluido de perforación.
Los fluidos de perforación o lodo se lo asocia con la perforación rotaria, ya que no se
puede concebir la perforación de un pozo por rotación si no interviene un fluido.
El fluido de perforación (lodo) es una mezcla de agua y unos agentes químicos (aditivos),
a veces se utiliza diesel en vez de agua o se añade un poco de diesel al agua para darle
ciertas propiedades al lodo.
El lodo de perforación se utiliza para mantener la presión de formación bajo control y para
transportar los recortes de perforación hasta la superficie para que los mismos sean
eliminados con los equipos de control de sólidos.
CIRCULACION DEL FLUIDO DE PERFORACION
La circulación del lodo empieza en el tanque de succión. La bomba succiona al lodo del
tanque y lo desplaza hacia la línea del manifold hasta la tubería vertical que esta
conectada a la cabeza de inyección, el lodo entra por la cabeza de inyección, baja por el
cuadrante o kelly, tubería de perforación, portamechas, estabilizadores y sale por las
boquillas del trepano para retornar a la superficie or el espacio anular, finalmente el
lodo sale a la superficie, a través de la linea de descarga y cae sobre un tamiz
vibratorio llamado zaranda, esta zaranda separa los recortes mas grandes y los
deposita en la fosa y el lodo pasa a los tanques de control de sólidos para luego
finalmente llegar a los tanques de succión porque el lodo ya esta en condiciones
de ser nuevamente bombeado al pozo.
El sistema de circulación esencialmente es un sistema cerrado donde el mismo
lodo circula una y otra vez durante la perforación (ciclo de perforación). Al fluido de
perforación de vez en cuando se le añade agua, bentonita, baritina y otros agentes
que con la finalidad de reemplazar lodo perdido o para ajustar las propiedades del
lodo a las necesidades de las formaciones que están siendo perforadas.
El sistema de circulación esta formado por una serie de equipos y accesorios que
permiten el movimiento continuo del eje principal de la perforación como lo es el
fluido de perforación
EL SISTEMA DE CIRCULACION PARA UNA MAYOR COMPRENCION SE
DIVIDE EN LAS SIGUIENTES PARTES FUNDAMENTALES:
AREA DE PREPARACION DEL FLUIDO DE PERFORACION
Esta área se encuentra al principio del sistema de circulación. En esta area es
donde los fluidos son inicialmente preparados, mantenidos, o posteriormente
alterado, dependiendo de las condiciones existentes en el pozo.
Las alteraciones son necesarias para mantener la estabilidad del
pozo, para proveer al fluido la capacidad de tolerar fluidos de densidad y pesos mayores,
Proveer la proteccion a las zonas productoras. La preparación y mantenimiento de los
fluidos de perforación es absolutamente necesario para cualquier operación exitosa.
Existen cuatro pasos esenciales para la preparación de los fluidos.
Estos son:
• Preparación inicial.
• Incremento de la densidad del fluido
• Reducción de la densidad.
• Cambio químico de fluido.
El área de preparación de los fluidos de perforación esta compuesto de un montaje de
equipo especializado, que esta cuidadosamente instalado para fácil preparación y
tratamiento de los fluidos.
El área generalmente incluye:
DEPOSITO DE MATERIAL
Es una cabaña o cobertizo cerrado y elevado que se encuentra localizada cerca de los
cajones de lodo y los contenedores de almacenamiento general. El depósito de material
contiene sacos apilados de aditivos que son almacenados hasta el momento en que son
necesitados en el programa de tratamiento de lodo. El cobertizo esta usualmente a la
misma altura del tope de los cajones de lodo, esto hace que la descarga de los camiones
sea mucho mas fácil, manteniendo los aditivos secos a cierta altura y facilitando el
tratamiento efectivo.
CAJONES DE LODO
Los cajones de lodo son contenedores grandes de forma rectangular usados para
contener y controlar el fluido de perforación cuando este se encuentra fuera del pozo
perforado. Los cajones de lodo son llamados cajones de agitación o tanques de
almacenaje cuando están en el área de acondicionamiento. Los cajones de lodo del área
de preparación son llamados de reserva o de succión. Son usados debido a que pueden
ser rápidamente instalados, fácilmente mantenidos y tienen un volumen conocido que
facilita el tratamiento.
TOLVA MEZCLADORA
Es un artículo o dispositivo en forma de embudo usado en la adición de materiales sólidos
durante el tratamiento del fluido de perforación en los cajones de lodo. La tolva trabaja
con un principio de vacio.
Esta tolva mezcladora puede manejar de 5 a 10 sacos de más de 800 lbs. De material por
minuto.
TANQUE MEZCLADOR DE QUIMICOS
Es un dispositivo utilizado para agregar los químicos del fluido de perforación. Este
dispositivo en forma de barril esta montado encima del cajón de lodo. Es un dispositivo
utilizado para agregar los fluidos de perforación.
Es preferible agregar algunas sustancias químicas lenta y continuamente al sistema en
caso que sea difícil hacerlo con la tolva, tales substancias químicas se mezclan de
antemano con agua en un tanque mezclador de químicos y luego se lo deja gotear dentro
del sistema activo de lodo.
TANQUE DE AGUA
Contenedor para el almacenamiento de agua en forma de barril esta al lado del cajón de
lodo. El agua puede ser suministrada desde varias fuentes: de los pozos de agua, lagos y
ríos, en algunos casos es necesario traer agua de un lugar alejado.
FOSA DE RESERVA
Es una pileta grande hecha de arena situada lejos del arreglo. Es usada para almacenar
los recortes residuales procedentes del pozo y a veces los excesos de lodo para
emergencia.la fosa también se utiliza para desechar algunos fluidos que puedan ser
producidos durante alguna prueba de formación.
La fosa frecuentemente esta dividida en dos partes:
El “slush pit” (pileta de inyección) donde se encuentran los recortes de roca, material
indeseado, etc.
El “duck nest” donde se almacena el exceso de lodo para emergencias.
En general, la fosa se utiliza para evitar la contaminación de terrenos circundantes al pozo
por medio de fluidos contaminantes utilizados en el pozo.
EQUIPO DE CIRCULACION
Es uno de los mayores componentes en el sistema. El equipo mueve físicamente el lodo
El lodo es movido desde el área de preparación, baja por el vástago y sube por el espacio
anular, luego es limpiado en el área de acondicionamiento y es transportado nuevamente
a los cajones de lodo para recirculación.
El equipo de circulación esta compuesto de equipo severamente especializado. Estos
componentes son:
• Bombas de lodo.
• Bomba de descarga y Línea de retorno
• Tubería vertical
• Manguera de inyección
Estos componentes están conectados al sistema de perforación a través de la unión
giratoria y proveen del instrumento al sistema de rotación para que el lodo circule.
BOMBAS DE LODO
Estas bombas son el corazón del sistema de circulación. Su función principal es el de
mover grandes volúmenes de lodo a bajas y a altas presiones, funcionan con energía
mecánica o energía del equipo de perforación. Además deben proveer suficiente potencia
para superar la fuerza de fricción y ejercer la fuerza en el trepano.
Las bombas de lodo movilizan el lodo desde la pileta de succión hasta el fondo del pozo y
luego de vuelta hasta la línea de descarga.
Existen dos tipos básicos de bombas:
1. Duplex (doble acción)
2. Triplex (simple acción)
BOMBAS DUPLEX
Son de doble acción se caracterizan por que llevan dos pistones y desplazan al lodo en
dos sentidos o sea el movimiento del fluido se lleva a cabo en ambos lados del pistón de
la bomba. A medida que el fluido es succionado en un lado es descargado al otro lado.
Están definidas por el diámetro del vástago, longitud y diámetro de la camisa. La longitud
de la camisa equivale a la longitud de la embolada y el diámetro de la camisa equivale al
diámetro del pistón.
Las bombas duplex son generalmente de doble efecto, pues los dos cilindros descargan
tanto en el movimiento hacia delante de los pistones como en el movimiento hacia atrás.
BOMBAS TRIPLEX
Son de triple acción y se caracterizan por que llevan tres pistones y desplazan el lodo en
un solo sentido o sea que el movimiento del fluido se lleva a cabo en un solo lado del
pistón de la bomba.
Estas bombas proporcionan altas presiones a precio mas barato (20 a 50% menos)
también son mas livianas, lo que hace mas fácil su transportación. Este tipo de bomba
esta definido por la longitud y el diámetro de la camisa.
Las bombas triplex son generalmente de efecto único, ya que los tres cilindros descargan
solamente en el movimiento del pistón hacia delante.
LINEAS DE DESCARGA.- Son generalmente tubería de 4 a 6 pulgadas en diámetro, son
extra reforzadas. Se acostumbra tener una cámara de amortiguación con un poco de aire
comprimido en la parte superior, cerca de la descarga de la bomba
TUBERIA VERTICAL.
Es una tubería de acero que se encuentra parada al lado del mástil o torre de perforación,
y esta conecta al lodo entre las líneas de descarga y la manguera de inyección. La
manguera de inyección descarga en el cuello de cisne que se ajusta en la parte final y
más alta de esta tubería vertical y transporta al lodo a la unión giratoria donde es forzado
a bajar por el vástago.
Esta tubería vertical permite que la unión giratoria y la manguera de inyección se muevan
verticalmente hacia arriba o hacia abajo según sea necesario.
MANGUERA DE INYECCION
Es una manguera de goma reforzada, flexible y extremadamente fuerte que conecta la
tubería vertical con la unión giratoria. Es flexible porque permite a la unión giratoria
moverse libremente en un sentido vertical.
Debe ser también extremadamente durable, ya que esta sujeta aun trabajo físico severo,
transportando fluido de perforación extremadamente abrasivo bajo presión. La
característica de flexibilidad permite bajar y elevar la tubería de perforación durante las
operaciones de perforación.
Las mangueras de inyección son por lo general de 7.62mm o mas de diámetro interior
para que no se tengan en ella caída de presión apreciable, y están disponibles en largos
mayores de 75 pies.
CUELLO DE GANSO.- Es un extremo de la manguera de inyección que tiene forma de
(S) como el cuello de un ganso esta conectado a la unión giratoria.
AREA DE ACONDICIONAMIENTO DEL FLUIDO DE PERFORACION
Esta se encuentra cercana a al torre. Esta área incluye equipo especializado para dejar
limpio el fluido de perforación después que este es devuelto del pozo. El equipo
especializado incluye:
• Separador de gas del lodo
• Desgasificador
• Zaranda vibratoria
• Hidrociclones
• Desarenador
• Desarcillador
• Limpiador de lodo
• Centrifugas
La función primaria de esta área es remover los recortes indeseables y cualquier gas que
haya ingresado al lodo.
Existen dos métodos básicos para remover los recortes y gases: el primero utiliza la
gravedad para evadir los fluidos a través de la zaranda a la fosa del lodo, el segundo es
mecánico donde los equipos especializados de remoción, montados en las partes
superiores de los cajones de lodo mueven los recortes indeseables y los gases.
Las ventajas de la eliminación de los sólidos del lodo son:
a) Menor desgaste de los elementos que entran en contacto con el lodo: Camisas,
pistones, y válvulas de las bombas de perforación, bombas centrifugas; mangueras,
protectores de goma de las barras, etc.
b) Incrementa la vida útil del trepano (mejor lubricación y refrigeración).
c) Costos menores en el tratamiento de lodo.
SEPARADOR DE GAS DEL LODO
El separador de gas del lodo es montado encima del equipo de acondicionamiento
próximo a la zaranda vibratoria este es usualmente vertical (algunas veces horizontal)
Sus funciones principales son:
a) Eliminar las grandes cantidades de gas que vienen junto al fluido de perforación
b) Rescatar algo de fluido de perforación para pasarlo al desgasificador
c) Conducir cualquier gas inflamable y/o venenoso hasta una distancia segura del arreglo.
DESGASIFICADOR
El desgasificador es usualmente montado sobre los cajones del lodo. Su función primaria
es continuar removiendo las entradas de gas que aun existen en el fluido de perforación.
Los gases son removidos porque ellos:
a) Reducen la densidad del fluido de perforación.
b) Reducen la eficiencia de la bomba.
c) Decrecen la presión hidrostática del fluido de perforación.
d) Incrementa el volumen de fluido ZARANDA VIBRATORIA
La zaranda vibratoria es usualmente montada al final del primer tanque de lodo, su
función primaria es eliminar la fracción mas gruesa de los recortes con la finalidad de
optimizar el uso de los restantes equipos de control de sólidos.
Una zaranda se compone de una o varias mallas separadoras que están montadas sobre
una caja vibradora que es movida por un motor eléctrico, el cual a través de poleas y un
eje excéntrico(zarandas convencionales) le imprime la vibración necesaria para el proceso
de separación de una parte fluida y de los recortes de formación. En el caso de zarandas
de alta vibración esta es dada por dos motores en giros opuestos.
Según Overock la capacidad de procesamiento de una zaranda (caudal que la zaranda
puede procesar sin votar lodo) depende de una serie de factores que van desde la
fabricación de la misma, (tipo de zaranda, mallas utilizadas, inclinación de las mallas),
formación perforada (arenas, arcillas, etc.), el tipo de lodo usado, del caudal de circulación
y de velocidad de penetración.
HIDROCICLONES
Los hidrociclones son recipientes de forma cónica en los cuales la energía de presión es
transformada en fuerza centrifuga. El lodo se alimenta por medio de una bomba
centrifuga, a través de una entrada que la envia tangencialmente en la cámara de
alimentación.
Una corta tubería llamada tubo de vortice (vortex finder) se extiende hacia abajo en el
cuerpo del cono y fuerza a la corriente en forma de remolino a dirigirse hacia abajo
en dirección al vértice, es decir hacia el extremo delgado del cono.
Los hidrociclones están diseñados parta separar sólidos de diferentes tamaños, de
acuerdo al principio de asentamiento de partículas. El principio básico del
funcionamiento consiste en hacer pasar tangencialmente el lodo por la parte
superior del cono o ciclón, dando origen a una rotación similar a un torbellino que,
a la vez, crea una fuerza centrifuga que hace que las partículas se concentren
hacia la pared del cono.
Las partículas de mayor tamaño y densidad se precipitan hacia abajo y son
eliminadas al llegar al fondo del cono. El resto del lodo rebosa por arriba y sale por
la abertura sobre el vértice. Los hidrociclones tienen diferentes diámetros, El de 6
pulgadas elimina la mitad de las partículas de 30 a 35 micrones, el de 4 pulgadas
descarta el 50% de las partículas de 15 a 20 micrones y el de 2 pulgadas elimina
la mitad de las partículas de 5 a 10 micrones.
Los hidrociclones operan eficientemente cuando la descarga es en forma de rocio
intermitente. Por el contrario, cuando es en forma de chorro continuo, indica que
no se están eliminando los sólidos indeseables y que además se esta botando el
lodo. En este caso se debe ajustar la presión de operación y la abertura en el
fondo del cono.
Cuando los conos descargan muy poco están tapados, es
necesario destaparlos con la ayuda de una varilla. Generalmente las varillas de
soldadura son muy efectivas para estos casos.
Existen conos metálicos y de poliuretanos. Los de poliuretanos son mas
económicos, manuables y requieren menos mantenimiento que los metálicos,
además no son afectados por la acción abrasiva de los sólidos pero si por las altas
temperaturas, normalmente a temperaturas mayores de 160 ºF se daña la boquilla
de descarga.
Finalmente, no es recomendable el uso de hidrociclones para lodos con densidad
mayor de 10 lb/gal.
DESARENADOR (DESANDER)
El desarenador consiste de un numero de conos superpuestos cilíndricos estos
remueven pequeñas partículas sólidas que pasaron por las mallas de la zaranda
vibratoria.
El fluido es forzado a pasar por el cilindro bajo presión con las partículas, después
es removido y descargado por las fuerzas centrifugas.
La posición correcta de estas unidades es colocarlas después de la zaranda y su
función principal es eliminar las arenas.
DESARCILLADOR (DESILTER)
El desarcillador es similar al desarenador en operación y función excepto que el
desarcillador puede remover muy diminutas partículas de la formación que varían
desde 10 a 30 micrones dependiendo del tamaño del cono. Su uso es efectivo
tanto del desarenador como el desarcillador, porque esto reduce
significativamente el desgaste de la bomba de lodo.
El desarcillador esta diseñado para
remover los sólidos que no han sido descartados por el desarenador (partículas
mayores de 60 micrones). Los conos son por lo general de 4 pulgadas de diámetro
y cada uno procesa mas o menos 50 gal/min. A una presión de 40 a 50 psi.
LIMPIADOR DE LODO (MUD CLEANER)
Si los desechos del desarcillador cae sobre una zaranda vibratoria, el conjunto se
conoce con el nombre de MUD CLEANER o limpia lodo. Esta unidad es utilizada
para procesar lodos de alta densidad ya que la malla utilizada permite recuperar la
baritina desechada (material densificante del lodo) por los conos, y eliminar los
recortes de formación. La zaranda debe llevar mallas muy finas desde 150 a 270
mesh según sea las condiciones de trabajo.
CENTRIFUGA
Esta diseñada para remover sólidos de baja gravedad especifica y baritina de
menos de 3.5 micrones. Sólidos de mayor tamaño y de mayor densidad son
devueltos al sistema. Elimina, además de sólidos parte de la fase liquida del lodo
que contiene material químico en solución, tales como lignosulfito, soda cáustica y
otros.
Las centrifugas de decantación, están compuestas de dos conos, uno externo que
gira a baja velocidad y el otro que gira a muy alta velocidad de revolución.
Las centrifugas rotan el lodo a altas velocidades separando partículas de acuerdo
a su peso, estas unidades pueden extraer partículas de hasta 2 micrones. Tiene
una capacidad máxima de 20 – 35 rpm y puede ser utilizado con lodo de peso
mayor de 13 lb/gal.
