Practica 1. Yacimientos

5/17/2018 Practica 1. Yacimientos - slidepdf.com

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UNEFA-La Isabelica Laboratorio Yacimientos IIPráctica Nº 1UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTALPOLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA

Escuela: Ingeniería de PetróleoAsignatura: Ingeniería de YacimientosSemestre: VICódigo: PET-

Práctica Nº I(Control y Filtro de Arena Parte I)

Determinación del Tamaño de las Partículas de Arena

Objetivo General: Determinar las diferentes pruebas de control y filtro de arenas en el tamaño de laspartículas usando los diferentes equipos.

Objetivos específicos:- Caracterizar e identificar una muestra de arena

- Familiarizarse con el uso de los diferentes equipos para dicho control

- Capacitar a los estudiantes en el reconocimiento de los diferentes métodos que pueden ser aplicados aun pozo.

- Determinar de manera microscópica el tamaño de los diferentes granos.

- Realizar reconocimiento de los materiales de uso en el laboratorio.

- Aprender a determinar la densidad error absoluto y relativo, tomando en cuenta el rango y laapreciación de los materiales dentro del laboratorio.

Teoría Básica:El Control de Arena, se define como control de arena al conjunto de técnicas mediante las cuales se

maneja, total o parcialmente, la producción de sólidos provenientes de la formación productora, las cuales

se producen conjuntamente con los fluidos, sin restringir la productividad del pozo.

Durante la naturaleza de la producción de arena se establecen como las condiciones que pueden originar

la producción de arena y el estado en que probablemente se encuentran el yacimiento, se determina basado

en los factores que originan la producción de la misma. Estos factores deben describir tanto la naturaleza

del material de la formación como las fuerzas que ocasionan las fallas en la estructura de la misma. Laresistencia de una arenisca está determinada por:

a- La fuerza de fricción existente entre los granos.

b- La fuerza de presión capilar.

c- La presión del fluido entre los poros de la roca.

d- La cantidad y el tipo de material de cementación que mantiene la cohesión de los granos.

Causas de la producción de arena: las causas principales de la producción de la arena es la falta de

compactación y cementación entre los granos de arena existente en una formación geológica. Esto depende

de los diversos procesos geológicos a los que han sido sometidos durante largos periodos de tiempo, o al

desgaste posterior de los mismos, llegando a ser insuficientes para resistir los esfuerzos a través de ellos

por el paso de fluido.

Principalmente causas que incidan la tendencia de producción de arena:Grado de Consolidación,

Reducción de la presión de Poro, Tasa de Producción, Viscosidad del Fluido del Yacimiento, Aumento de

la Producción de Agua.



Inconvenientes Ocasionados por la Producción de Arena: La producción de arena en los pozos pueden

ocasionar múltiples inconvenientes, los cuales están relacionados con las grandes inversiones para el

mantenimiento y reparación de los equipos afectados, tanto en el subsuelo como en superficie. Los

problemas más comunes son: Arenamiento del hoyo, el deterioro o ruptura del equipo de subsuelo y de

superficie, así como de las instalaciones de distribución y recolección de petróleo ocasionado por el poder

abrasivo de la arena, Acumulación de arena en el fondo del pozo, Acumulación de arena en los equipo de

superficie, El tratamiento del crudo con el fin de liberarlo de sus impurezas, debido a las dificultades que

causa la presencia de la arena, Colapso de la formación, Reducción de la formación, Aumento de costo deoperación del campo.

Predicción de la Producción de Arena: el estudio de predicción de producción de arena aun esta en

evolución. En tanto no se disponga de técnicas de predicción más exactas, la mejor manera de definir si se

quiere controlar la producción de arena en un pozo en particular, cosiste en efectuar prueba de producción

con un monitoreo continuo de sólidos y variación de parámetros.

Empaque con Grava: es un método de control de arena que se basa en cuenteo de arena de formación

geológica al hallar restricción frente a granos más grandes, siendo esta última retenida por tubo ranurado o

rejilla. La arena de grano más grande, llamada arena de empaque con grava se dimensiona para que sea de

5 a 6 más grande que la arena de dimensión. Su función principal es la de actuar como filtro y a las vez

evitar que lo granos de arena de la formación productora y otros sólidos entre en el pozo. Bloquear laformación contra en empaque con grava es la clave para controlar el movimiento de la arena.

Cuando se obtiene un bloqueo efectivo tanto de la arena como de otras partículas sólidas que son

arrastrados por los fluidos de formación, ambas son depositadas en la periferia del empaque, permitiendo

solo el paso de fluidos limpios. Los empaques con grava se realizan bajando el tubo ranurado o rejilla en el

hoyo y circulando la grava hacia su posición, utilizando un fluido de acarreo. Se deber obtener óptimos

resultados, todo el espacio entre la rejilla y la formación debe estar completamente empacado con arena de

empaque con grava de alta impermeabilidad.

Tipos De Empaques Con Grava: Empaque con Grava Convencional en Hoyo Revestido, Empaque con

Grava Convencional en Hoyo Desnudo.

Selección del tamaño de la grava el éxito de un empaque con grava depende, en gran parte, de la

selección correcta del tamaño de la grava y de su colocación apropiado alrededor del tubo ranurado o

rejilla. El empaque con grava debe cubrir completamente los alrededores de las tuberías ranuradas o rejilla,

ya que si quedan cavidades, estas permitirán la migración y producción de arena desde la formación.

Análisis granulométrico de la formación. La base de la selección de tamaño de la grava es el análisis

granulométrico de la arena del yacimiento. El tamaño de la grava debe ser seleccionado a través del

método que suministre suficiente exactitud. El utilizado por la industria petrolera es “TYLER



STANDARD SCREEN SCALE”. El tamaño de las partículas que componen la arena se termina por medio

de tamices.

El análisis del tamizado consiste en colocar una muestra de arena del yacimiento encima de una serie de

rejillas cuyos tamaños de malla son progresivamente pequeños. Los granos de arena de la muestra original

del pozo atravesaran las rejillas hasta encontrar una a través del cual ese tamaño de granos no pueda pasar,

ya que las aberturas son demasiado pequeñas. Al pesar las rejillas antes y después del tamizado, podrá

determinarse el peso de la muestra de formación que cada tamaño de rejilla ha retenido.

El porcentaje de peso acumulado de cada muestra retenida puede graficarse como una comparación de

los tamaños de malla de las rejillas, en coordenadas semilogaritmicas, con el fin de obtener un gráfico de

distribución de tamaños de arena. La lectura del grafico al peso acumulado del 505 permita definir el

diámetro de los granos de la formación, este tamaño de grano, que suele conocerse como D50, constituye

la base para los procedimientos de selección del tamaño de la arena para el empaque con grava.

Distribución de los tamaños de arena a partir del tamizado. Las muestras que se utilizan en el análisis del

tamizado deben ser representativas de la formación si se espera que los datos del análisis proporcionen

información precisa acerca del empaque con grava. El tamaño mínimo de la muestra de formación que se

requiere para el análisis del tamizado es de 15 centímetro cúbicos.

Relación grava-arena. La relación grava-arena se define como la razón existente entre el tamaño del

grano de la grava y el tamaño del grano de la arena de formación. Este parámetro es de vital importancia

para la selección correcta del rango de grava a utilizarse en un empaque. La técnica que más se emplea en

la actualidad fue desarrollada por Saucier, donde este trabajo parte de la premisa básica de que el control

óptimo de arena cuando el tamaño medio de los granos de arena del empaque con grava es no más de seis

veces mayor que el tamaño medio de los granos de la arena de formación.

Saucier estableció en esta relación una serie de experimentos con flujo a través de núcleos. En los

trabajo, la mitad del núcleo estaba constituido por arena de empaque con grava y la otra mitad era arena de

formación. La relación del tamaño medio de los granos de arena del empaque con grava/tamaño medio delos granos de arena de formación se modificó a lo largo de un rango comprendido entre dos y diez, para

determinar donde se lograba el control óptimo de arena.

La relación tamaño medio de la arena de empaque con grava/tamaño medio de la arena de formación es

conocida con parámetros D, es decir:

D=D50 / d50

Donde:

d50: es el tamaño promedio de la grava (punto50-percntil).

D50: es el tamaño promedio de la arena de formación (punto 50-percentil).

En la práctica, se selecciona el tamaño correcto de la arena del empaque con grava multiplicandoel tamaño medio de los grano de arena de formación por cuatro y por ocho, con el fin de lograr unrango de arena de empaque con grava cuyo promedio sea seis veces mayor que el tamaño medio delos granos de arena de formación.

Uniformidad de la Arena. El grado de uniformidad de la arena de formación geológica tiene un efecto

significativo en el diseño del empaque con grava. La técnica de Saucier se basa exclusivamente en el

tamaño medio de los granos de la arena de formación sin tomar en cuenta el grado de organización de los

granos de la formación. La uniformidad de la arena se puede determinar a través del coeficiente de

uniformidad o factor de organización de los granos (Cu), el cual se calcula de la siguiente manera:

Cu= D40 / D90

Donde:

Cu: factor de organización de los granos o coeficiente de uniformidad.



D40= tamaños de los granos en el nivel acumulado del 40% derivado del grafico del análisis del tamizado.

D90= tamaños de los granos en el nivel acumulado del 90% derivado del grafico del análisis del tamizado.

Si Cu es mayor que cinco, se considerara que los granos de arena están pocos organizados o no

uniformes, lo que podría justificar la utilización de un tamaño de arena para el empaque con grava

inmediatamente inferior al calculado mediante la técnica de Saucier. Se podía utilizar el tamaño D75 de

grano en el lugar del D50, para calcular el tamaño adecuado de arena de empaque con grava.

Análisis mineralógico: con este análisis se determina el contenido del cuarzo en la grava, el cual

representa resistencia de la misma. A mayor contenido de cuarzo se tiende a generar menor cantidad de

finos cuando la grava se somete a fuerzas comprensivas. Aunque el API no ha estandarizado el contenido

de cuarzo que debe tener la grava, se acepta el 98%. Esto quiere decir que una grava de buena calidad no

debe generar más del 2% de finos cuando e somete a fuerzas comprensivas. El análisis mineralógico se

hace, generalmente, por difracción de Rayos X.

Análisis granulométrico: el API recomienda grava de adecuada calidad no debe tener más de 2% de

granos más gruesos, es decir, el mínimo de material tamizado debe ser igual a 98%.

Redondez y esférica: la redondez es la medida del grano de tersura o igualdad de superficie del grano.La esfericidad es la medida del grano en el cual el aspecto del grano se aproxima a una esfera. Ambos,

redondez y esfericidad pueden ser medidas a microscopio y el resultado, comparado con la carta de

Krumbein para asignarle una escala. Estas propiedades son importantes ya que son responsables de la

degradación mecánica que sufre la grava durante su transporte y bombeo.

Determinación del tamaño del grano promedio de la arena de formación. Las técnicas de muestreo y el

análisis granulométrico de la arena de formación son muy importante para selección d la grava utilizada

para el empaque, el tamaño de las ranuras del forro ranurado y rejilla para diferentes técnicas del control de

arena. El tamaño de la arena de formación se calcula generalmente mediante análisis granulométrico

obtenido del tamizado de muestras de arena proveniente de:

Muestras de núcleos convencionales: la muestra de formación más representativa es lo que se obtiene a

partir de núcleos convencionales. En el caso de formaciones no consolidadas podría ser necesario correr

tomas de núcleos convencionales que constituyan la muestra de formación más deseable, no se encuentra

fácilmente disponible debido al costo de las operaciones de extracción de núcleo. De ser factible puede

tomarse pequeños tapones en condiciones controladas en distintas secciones del núcleo, con el fin dedeterminar de manera absoluta y precisa el tamaño medio de los granos de la formación y la distribución

dl tamaño de los mismos.

Muestras de núcleos de pared: las muestras d núcleos de pared se obtienen separando proyectiles huecos

desde un cañón que se hace descender por el pozo con un cable eléctrico, hasta la profundidad deseada.

Los proyectiles permanecen unidos al cañón mediante cables de acero, de manera tal, que cuando se extrae

el cañón del pozo, se recuperan los proyectiles con una pequeña muestra de formación en su interior.

Muestras producidas por achique: las muestras que se toman del fondo de un pozo utilizando

achicadores enganchados al cable de acero son también fáciles de obtener, pero probablemente estas

tampoco estas tampoco sean representativas de la arena de formación las muestras obtenidas mediante

achiques generalmente están constituidas por los granos de arena de mayor tamaño, suponiendo que la

mayoría de los granos más pequeños se producen hacia la superficie.

Muestras producidas: en un pozo que produce arena. Puede obtenerse fácilmente una muestra de la arena

de formación en la superficie. Si bien dicha muestra puede analizarse y utilizarse para determinar cuál debeser el tamaño de la arena del empaque con graba, las características del fluido producido y el diseño de los

tubulares de la completación son factores que determinan que un tamaño especifico de grano de arena de

formación se produzca hacia la superficie o se deposite hacia el fondo de poso.



Rejillas y tubos ranurados para empaque con grava: las rejillas constan de un espiral de alambre,

fabricado mayormente de acero al carbón o inoxidable, enrollado atreves de una estructura de soporte,

formando un tubo. Las secciones son habitualmente de veinte pies de largo.

Las rejillas de alambre es muy eficiente en posos completados en a hoyo desnudo, ya que son fabricadas

con ranuras de tamaños muy pequeños pero al mismo tiempo capaz de presentar un área abierta adecuada

para minimizar las áreas de carga por fricción. Las ventajas principal de las rejillas, al compararlas con los

tubos ranurados, es la mayor área de influjo. El área de influjo de una camisa típica para este tipo derejillas será de 2 a 12 veces mayor que un forro ranurado, dependiendo del calibre debido a que la camisa

de la rejilla es de acero inoxidable u otro material de aleación, el taponamiento de las aberturas en el

alambrado no es un problema. Estas rejillas, como ya se menciono puede tener un ancho de abertura de

0,006 pulgadas. Las tolerancias de fabricación por las alturas de las rejillas son, generalmente +0,001

pulgada por encima del ancho requerido y -0,002 pulgadas.

Rejillas pre-empacadas: Las rejillas pre-empacadas utilizan arena de empaque revestida con resina,

como parte de la propia rejilla, esta arena actúa como agente punteante cuando se produce arena de

formación. Las rejillas pre-empacadas son diseñadas para su uso en aplicaciones para empaque con graba,

como un mecanismo de mayor seguridad en caso de que fallen tal empaque.

Factor en empaque: Es un valor que representa la cantidad de grava que se coloca dentro de las

perforaciones realizadas por el cañoneo o dentro de la formación en el hoyo desnudo.

Fluido de acarreo: es el fluido utilizado para transportar la grava hacia el espacio anular entre las rejillas

y la paredes del hoyo este fluido puede ser agua de formación, agua salada filtrada, agua viscosificada con

polímeros, etc.

Miembro Pilón: Consiste principalmente en lutitas medianamente duras, micáceas y carbonosas.

También están presentes delgadas láminas de arenisca pobremente sorteadas, con nódulos de chert, pirita y

fragmento de conchas.

Miembro Jobo: Consiste en areniscas, de grano grueso, pobremente sorteadas, sub-angulares, con

muchos granos de cuarzo con marcha ferruginosas y algunos gránulos de chert.

Miembro Yabo: Consiste de lutitas gris oscuro o marrón, con algunas intercalaciones de delgados lentes

de arenisca.

Miembro morichal: Este miembro está dividido en 2 unidades (Miembro Superior e Inferior)

Miembro Superior: Esta unidad está conformada por una serie de intercalaciones de cuerpos delgados de

arenisca y lutitas de espesos variable.

Miembro Inferior: Consiste de arenisca de grano grueso, pobremente sorteados, con algunos granos de

pirita y abundante fragmentos de conchas, intercaladas con lutitas gris oscuro, micáceas, calcáreas y

fosilíferas.



Distribución granulométrica

MD= 7315’ TVD 5550MD= 5550’



ANALISIS GRANULOMETRICO DE ARENA DE FORMACIONRIF J30935654-2

Cliente: PETRODELTA Fecha: 31-05-2010

Fecha Muestreo: VARIAS Distrito:

Pozo: ELS-32 Requerido por: PETRODELTA

Muestra: ARENA Prof. Muestra: 6957 ft

Malla Peso Peso Porcentaje Porcentaje Diámetro Diámetro

Retenido Acumulado en Peso en Peso

(US Series) (g) (g) Retenido Acumulado (mm) (pulg.)

12 1,7000 0,0661

20 2,91 2,91 2,91 2,91 0,8500 0,0331

30 7,79 10,70 7,79 10,70 0,6000 0,0234

40 10,80 21,50 10,80 21,50 0,4250 0,0165

50 24,71 46,21 24,71 46,21 0,3000 0,0117

60 11,79 58,00 11,79 58,00 0,2500 0,0098

80 24,51 82,51 24,51 82,51 0,1800 0,0070

100 8,53 91,04 8,53 91,04 0,1500 0,0059

140 6,38 97,42 6,38 97,42 0,1060 0,0041

200 2,18 99,60 2,18 99,60 0,0750 0,0029

325 0,40 100,00 0,40 100,00 0,0450 0,0017

Base 100,00 100,00

Totales 100,00 100,00 100,00 100,00

D40 0,0129 pulg

D50 0,0111 pulg

D90

0,0060 pulg

UC = D40 / D90 2,139

Criterio Arena Uniforme

% Retenido Sobre Abertura 44,67

Peso acumulado vs. Diametro de malla

01020

30

405060

70

8090

100

0,0000,0100,0200,0300,0400,0500,0600,070

Diametro de la Malla, (pulg)

P e s o A c u m

u l a d o ,

( % )



Especificaciones generales de las rejillas





Implementos para Ingresar al Laboratorio.

a.- Bata de Laboratorio.

b.- Mascarilla.

c.- Lentes de Seguridad Transparentes.

d.- Guantes de Tela o Carnaza.

e.- Zapato Cerrado.

Procedimiento Experimental:

Materiales y Equipos a Usar en el Laboratorio:

Equipos Materiales y Reactivosa.- Balanza Digital. a. Muestras de Arena.

b.- Termómetro. b.- Agua Destilada.

c.- Beaker de vidrio. c.- Arena Lavada.

d.- Porta Núcleos. d.- Toallas Absorbentes.

e.- Cilindros Graduados. e.- Rocas.

f.- Tamizadores. f.- Grava.g.- Apisonadores. g.- Brocha de ½”

h.- Cocina Eléctrica. h.- Platos Plásticos

i.- Vernier. i.- Inyectadora.

j.- Microscopios Digitales.

Nota Importante:- Los equipos será proporcionados por el docente.

- Los alumnos deben traer las toallas absorbentes, los platos plásticos, la brocha ½”, y la grava.

- Las muestras de arena serán proporcionadas por el docente.

Procedimiento Experimental:

Primera Parte:

- Proceda a caracterizar la arena, las rocas, la grava. Pesar las mismas

- Encienda la Balanza y pese cada una de las muestras dadas por el docente.

- Tomar un grano de grava y una roca, proceda a medir con el vernier en (mm) y en (pulgadas).

Recolecte los datos obtenidos.

- Encienda el microscopio dado por el docente y observe la textura, la granulometría, y la forma del

grano de grava y la roca.

- Tomar de los envases donde se encuentran las muestras de arenas que están siendo lavadas y extraiga

la cantidad de un Beaker de 50 ml.

- Tomar una muestra del agua donde están colocadas las muestras de arena y con el uso del termómetro

medir temperatura.

- Pasar dicha muestra por la cocina eléctrica para secarla y luego proceda al pesaje de la misma. Medir

densidad

Nota: Antes de pesar el beaker de 50ml con la muestra se debe pesar vacío.

Segunda Parte:- Proceda a pesar los portas núcleos dados por el docente.

-Tome las muestras de arena, roca y grava, utilice los porta núcleos y proceda a de la siguiente manera:

- Con el agua destilada rociar el interior del mismo (Utilice la inyectadora).

- Tomar la primera muestra colocarla dentro del porta núcleo apisonar 25 veces la misma. Repetir el

paso para las siguientes muestras.

- Con el uso de la Balanza proceda a pesar. Medir la densidad.



- Tomar el porta núcleo y extraiga el núcleo formado colocarlo en un plato desechable.

- Proceda al montaje del tamizador.

- Utilice la brocha y limpie cada tamiz o malla, y colocarlo en su correspondiente numeración.

- Con el uso del apisonador destruya por completo el núcleo formado.

- Proceda a colocar el material destruido en la parte superior del tamizador.

- Proceda con el uso de las manos a darle movimiento al primer tamiz. Observara que baja parte material

al siguiente tamiz. Repetir el mismo procedimiento para cada uno de los tamices que serán utilizados.

-

Luego de observar que ya no cae más material al último tamiz de la parte inferior, retire el primer tamizdonde comenzó a caer el material y proceda a medir densidad.

- Nota: antes de colocar el material se debe pesar cada tamiz sin ninguna muestra para poderobtener con más exactitud una densidad adecuada de las mismas.

- Proceda a tabular todos los resultados y colocar las tablas apropiadas

- Fin de la Práctica.

Nota: Cuadro de Caracterización de muestra, las muestras como gasolina, gasoil, aceitelubricante y el kerosén deben ser llevadas en envases de vidrios medianos e identificados cadauno con sus respectivas muestras.

CARACTERIZACION/MUESTRA IDENTIFICACIÒNMuestra

Procedencia

Día

Fecha

Hora

Aspecto

Estado

Olor

Color

Cantidad de Muestra

Densidad

Punto de Ebullición

Punto de Fusión

Punto de Inflamación

Punto de Votalizaciòn

Diseño y Elaboración: Prof. José Lòpez Año; 2011Aprobado por:

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