Teoría de Control de Teoría de Control de SólidosSólidos

Teoría de Control de Teoría de Control de SólidosSólidos

Funciona debido a ……...Funciona debido a ……...

DrillingMud

Functions of Drilling FluidsFunctions of Drilling Fluids

ControlPressure

SupportDrill String

Cool &LubricateBHA

Lift DrillCuttings

ProtectPay Zone

MaintainBorehole

SuspendDrillCuttings

PowerDownhole

Motors

ReduceCosts

Funciones Mas ImportantesFunciones Mas Importantes

El lodo de perforación mueve los sólidos El lodo de perforación mueve los sólidos cortados por la mecha de perforación cortados por la mecha de perforación desde el fondo del hueco hacia la desde el fondo del hueco hacia la superficie. La remoción de los sólidos de superficie. La remoción de los sólidos de perforación es esencial para poder perforación es esencial para poder continuar perforando.continuar perforando.

El lodo de perforación resiste las El lodo de perforación resiste las presiones ejercida por la formación presiones ejercida por la formación previniendo reventones del pozo. previniendo reventones del pozo.

El lodo de perforación protege y El lodo de perforación protege y mantiene las paredes del pozo para mantiene las paredes del pozo para evitar derrumbamientosevitar derrumbamientos..

Propiedades del Lodo de Propiedades del Lodo de PerforaciónPerforación

La habilidad del lodo de perforación para La habilidad del lodo de perforación para cumplir sus funciones depende de varias cumplir sus funciones depende de varias propiedades del lodo, la mayoría de las cuales propiedades del lodo, la mayoría de las cuales son cuantificables y afectadas por la remoción son cuantificables y afectadas por la remoción de sólidos.de sólidos.

Densidad: PesoDensidad: Peso Viscosidad: Resistencia a fluir, suspensión de sólidosViscosidad: Resistencia a fluir, suspensión de sólidos Viscosidad Plástica : Resistencia a fluir causada por la Viscosidad Plástica : Resistencia a fluir causada por la

fricción de las partículas suspendidas, depende en el fricción de las partículas suspendidas, depende en el numero y tamano de particulasnumero y tamano de particulas

Yield Point: Resistencia a fluir causada por atraccion Yield Point: Resistencia a fluir causada por atraccion electrica entre las partículas suspendidaselectrica entre las partículas suspendidas

Geles - Resistencia a fluir causada por atraccion Geles - Resistencia a fluir causada por atraccion electrica entre las partículas suspendidas cuando el electrica entre las partículas suspendidas cuando el fluido no esta en movimiento fluido no esta en movimiento sobre tiemposobre tiempo

Contenido de SólidosContenido de Sólidos Contenido de Arena (> 74 micrones)Contenido de Arena (> 74 micrones) FiltradoFiltrado

DrillingMud

Impact of Drill Solids Impact of Drill Solids (Contaminants)(Contaminants)

Increasedcosts

PoorCement

Jobs

ReducedROP

LostCirculation

ExcessDrag &Torque

IncreasedViscosity

Excessabrasion

Stuck PipeLost

Production

Efectos de Sólidos de Perforación Efectos de Sólidos de Perforación Efectos de Sólidos de Perforación Efectos de Sólidos de Perforación

Menos ROPMenos ROP Cabeza hidrostática mas altaCabeza hidrostática mas alta Interferencia con la mecha/formación Interferencia con la mecha/formación

interfaseinterfase Incremento de viscosidad:Incremento de viscosidad:

Geles mas altosGeles mas altos Menos eficiencia de todos los equipos de Menos eficiencia de todos los equipos de

SCESCE Uso de mallas mas gruesoUso de mallas mas grueso Ratas de asentamiento más bajas (Stokes Law)Ratas de asentamiento más bajas (Stokes Law)

Costos de dilución y tratamiento químico Costos de dilución y tratamiento químico mas altomas alto

Efectos de Sólidos PerforadosEfectos de Sólidos Perforados

Torta de mala Torta de mala calidadcalidad

Torta mas gruesaTorta mas gruesa Mas arrastreMas arrastre Posible pega de Posible pega de

tuberíatubería Menos control de Menos control de

filtraciónfiltración Se daña la formaciónSe daña la formación Interpretaciones de Interpretaciones de

registrosregistros

REMUEVALOS REMUEVALOS AHORA MISMO!AHORA MISMO!

Mas abrasión afecta:Mas abrasión afecta: Bombas y repuestosBombas y repuestos Equipo Control de Equipo Control de

SólidosSólidos Mallas y soportes de Mallas y soportes de

mallasmallas HHiidrociclonesdrociclones Ensamblaje rotacional Ensamblaje rotacional

de centrifugasde centrifugas Turbinas y MWDTurbinas y MWD Brocas o mechasBrocas o mechas TuberíaTubería

Costos operacionales Costos operacionales mas altamas alta

Beneficios de Remoción de Beneficios de Remoción de SólidosSólidos

La principal razón para remover La principal razón para remover sólidos perforados del sistema es sólidos perforados del sistema es para prevenir problemas de para prevenir problemas de perforación y reducir costo de lodo y perforación y reducir costo de lodo y costo de manejo de desechos. En costo de manejo de desechos. En definitiva reducir el costo total de definitiva reducir el costo total de perforación.perforación.

$

TamañoTamaño FormaForma

GranularGranular EsféricoEsférico LaminarLaminar

Gravedad especifica Gravedad especifica (Densidad)(Densidad)

BajoBajo Sólidos perforadosSólidos perforados Sólidos comercialesSólidos comerciales

AltaAlta Barita o hematitaBarita o hematita

Características de SólidosCaracterísticas de Sólidos

ReactividadReactividad Interfase entre Interfase entre

partículaspartículas Afecta la viscosidadAfecta la viscosidad

Permeable o inertePermeable o inerte Retención de fluido Retención de fluido

internamenteinternamente Porcentaje humedad Porcentaje humedad

en los recortesen los recortes

Tamaños de partículas Tamaños de partículas comunescomunes

OBJETIVO OSENTIDO

DIAMETRO(MICRONES)

TAMAÑO MESHEQUIVALENTE

Arena 74-2000 200-10

Resolución de ojo 44 325

Pelo 30-180 475-80

Talco 5-50 ?-275

Sensibilidad de dedos 20 625

Sentido entre dientes 8 ?

Arcillas Menor que 2 ?

En Micrones (µ) - 25,400 Micrones = 1 pulgada

Clasificación de SólidosClasificación de Sólidos

Gravedad específicaGravedad específica Sólidos de alta gravedad (material densificante)Sólidos de alta gravedad (material densificante) Sólidos de baja gravedad ( Sólidos comerciales y Sólidos de baja gravedad ( Sólidos comerciales y

ripios)ripios) Tamaño de partículasTamaño de partículas

Recortes ( partículas descargadas por zarandas)Recortes ( partículas descargadas por zarandas) Arena API ( partículas > 74 micrones)Arena API ( partículas > 74 micrones) Silt o Limo (partículas de 2 a 74 micrones)Silt o Limo (partículas de 2 a 74 micrones) Coloidales (partículas <2micrones) Coloidales (partículas <2micrones)

Actividad eléctricaActividad eléctrica Sólidos inertes: Arena, baritaSólidos inertes: Arena, barita Sólidos reactivos: arcilla, bentonita Sólidos reactivos: arcilla, bentonita

(aglomeración, afecta viscosidad(aglomeración, afecta viscosidad))

Clasificación de Tamaño de Clasificación de Tamaño de PartículasPartículas

Clas. API Rango Nombre Común

Grueso > 2000 Gravilla

Intermedio 250 – 2000 Arena

Medio 74 – 250 Arena

Fino 44- 74 Silt

Ultra Fino 2 – 44 Silt/Arcilla

Coloidales 0 –2 Arcilla

Volumen vs. Área superficialVolumen vs. Área superficial

Volumen=1x1x1x8 cubos=8mt3Área de cubos=1 x 1 x 6 ladosx 8 cubos=48mt3 (100% mas)

Dividir el cubo 3 veces

Volumen de un cubo=2x2x2=8mt3Área de cubo=2x2x6 lados=24mt3

2

2

2

Tamaño de partículas y área de Tamaño de partículas y área de superficiesuperficieTamaño de partículas y área de Tamaño de partículas y área de superficiesuperficie

Partículas mas pequeña Partículas mas pequeña tiene mas área tiene mas área superficie por unidad de superficie por unidad de volumen volumen

Requiere mas fluido Requiere mas fluido para cubrirlospara cubrirlos

Formas cúbicas tiene Formas cúbicas tiene mas área de superficie mas área de superficie que esféricasque esféricas

El área superficial El área superficial aumenta aumenta exponencialmente con exponencialmente con la degradación de la degradación de partículaspartículas

Aumento en área de Aumento en área de superficiesuperficie

aumenta viscosidadaumenta viscosidad Menos liquido libre Menos liquido libre

disponibledisponible Mas diluciónMas dilución

Métodos de Control de SólidosMétodos de Control de SólidosMétodos de Control de SólidosMétodos de Control de Sólidos

Dilución o desplazamientoDilución o desplazamiento Única manera a Única manera a completamentecompletamente eliminar sólidos eliminar sólidos

perforadosperforados Normalmente lo mas CostosoNormalmente lo mas Costoso Restricciones ambientalesRestricciones ambientales

SedimentaciónSedimentación Efectivo para sólidos grandesEfectivo para sólidos grandes Requiere espacios grandesRequiere espacios grandes

Medios Mecánicos (Equipo de control de Medios Mecánicos (Equipo de control de sólidos)sólidos)

EconómicoEconómico Efectivo si la instalación es adecuadaEfectivo si la instalación es adecuada

Medios Mecánico-QuímicoMedios Mecánico-Químico

Desplazamiento/DiluciónDesplazamiento/DiluciónDesplazamiento/DiluciónDesplazamiento/Dilución

DesplazamientoDesplazamiento Única manera a sacar todos los contaminantes (sin Única manera a sacar todos los contaminantes (sin

adición de químicos).adición de químicos). Normalmente la manera de control de sólidos mas Normalmente la manera de control de sólidos mas

costoso.costoso. Ultimo opción en muchos casos.Ultimo opción en muchos casos.

DilucionDilucion Método común para controlar el contenido de sólidosMétodo común para controlar el contenido de sólidos.. La dilución no reduce el contenido de sólidos, este La dilución no reduce el contenido de sólidos, este

reduce su concentración.reduce su concentración. Dilución es costosa.Dilución es costosa. Cada barril de dilución, requiere de aditivos químicos Cada barril de dilución, requiere de aditivos químicos

para mantener las propiedades del lodo.para mantener las propiedades del lodo. Dilución crea exceso de lodo que finalmente debe ser Dilución crea exceso de lodo que finalmente debe ser

desechado.desechado. Sólidos no removidos por ECS debe ser diluido, para Sólidos no removidos por ECS debe ser diluido, para

mantener propiedades del lodo.mantener propiedades del lodo.

Importancia Ambiental Importancia Ambiental Sistema de Control de SólidosSistema de Control de Sólidos

Sólidos no removidos por el SCS, Sólidos no removidos por el SCS, debe ser diluido con agua para debe ser diluido con agua para mantener las propiedades del lodomantener las propiedades del lodo..

Dilución crea excesos de lodo que Dilución crea excesos de lodo que finalmente deben ser desechados.finalmente deben ser desechados.

Mayor remoción de sólidosMayor remoción de sólidos Menor diluciónMenor dilución Menor excesos de lodoMenor excesos de lodo Menor generación de desechosMenor generación de desechos Menor impacto ambientalMenor impacto ambiental

AsentamientoAsentamientoAsentamientoAsentamiento

Stokes LawStokes Law

VV = = dd22• (SG• (SGSS-SG-SGLL) • G) • G

K • K •

V = V = Velocidad de Velocidad de asentamientoasentamiento

d d = Diámetro de sólido= Diámetro de sólidoSGSGSS= Gravedad especifica = Gravedad especifica

sólidosólidoSGSGLL= Gravedad especifica = Gravedad especifica

liquidoliquido G = Fuerza gravitacionalG = Fuerza gravitacional K = ConstanteK = Constante = Viscosidad de liquido= Viscosidad de liquido

Puntos Puntos ClClaves de la Ley de aves de la Ley de Stokes Stokes

SISI

Aumenta diámetro Aumenta diámetro

de partículade partícula

Diferencia en Diferencia en

gravedades gravedades

especificas aumentaespecificas aumenta

Fuerza gravitacional Fuerza gravitacional

aumentaaumenta

Aumenta viscosidadAumenta viscosidad

AFECTO AFECTO VELOCIDADVELOCIDAD

AumentaAumenta

AumentaAumenta

AumentaAumenta

DisminuíaDisminuía

Tamaño(mm)

Micrones Mesh Tipo deParticula

AreaSuperficial*

Asentar 1’

Velocidades de Sedimentación Para Esferas de Velocidades de Sedimentación Para Esferas de

VidrioVidrio

21 1,000 18 Arena 4.87 in 3 seg2.1 100 150 Arena

fina48.7 in 38 seg

2.01 10 1000? Silt 3.38 ft 33 min2.001 1 N/A Bacteria 33.8 ft 55 hr.2.0001 .1 N/A Coloidal 3.8 yd. 230 días

Ft

Tiempopara

*Area of particles of indicated size produced from a single 10mm diameter sphere of 2.6 specific gravity

Remoción MecánicoRemoción MecánicoRemoción MecánicoRemoción Mecánico

Mallas Mallas Primer línea de Primer línea de

defensadefensa Centrifugación Centrifugación

Aumenta fuerza de GAumenta fuerza de G Basado en Stokes LawBasado en Stokes Law Remueve partículas Remueve partículas

mas finamas fina Equipo CombinaciónEquipo Combinación

Acondicionadores de Acondicionadores de lodolodo

Sistemas recuperación Sistemas recuperación de fluidosde fluidos

Tratamiento químicoTratamiento químico FloculaciónFloculación CoagulaciónCoagulación Ajuste pHAjuste pH

Método usado Método usado depende en:depende en:

Tamaño de sólidosTamaño de sólidos Tipo de sólidosTipo de sólidos Programa de lodoPrograma de lodo Factores Factores

ambientalesambientales Factores Factores

económicoseconómicos

Distribución de Sólidos 9 Distribución de Sólidos 9 lbs/gal.lbs/gal.

ARENALIMO

COLOIDALES

745 44 100 180 595

325 MESH

200 MESH

150 MESH

80 MESH30 MESH

TAMAÑO DE PARTICULAS

CA

NT

IDA

D

CORTES

ZARANDAS

HIDROCICLONES

CENTRIFUGA

Distribución de Sólidos Distribución de Sólidos 15lbs/gal.15lbs/gal.

ARENALIMO

COLOIDALES

745 44 100 180 595

200 MESH

TAMAÑO DE PARTICULAS

CA

NT

IDA

D

SOLIDOS PERFORADOS

SOLIDOS COMERCIALES

CORTES

ZARANDAS

HIDROCICLONES

CENTRIFUGA

Componentes del Fluido de Componentes del Fluido de PerforaciónPerforación

LODO

SOLIDOS

MATERIALESDE PESO

RIPIOSADITIVOSCOMERCIALES

LIQUIDO SALCloruro de SodioCloruro de CalcioCloruro de Potasio

GelPolímeroTinerOtros Aditivos

BaritaHematitaCarbonato de Calcio

AguasAceiteSalmueraAgua Salada

Sólidos de Baja Gravedad

El Contaminante

Beneficios de Control de Beneficios de Control de SólidosSólidosBeneficios de Control de Beneficios de Control de SólidosSólidos

Lodo dePeforación

AltaEficiencia

de Perforación

Reduce Costos

Disposición

ReduceCostos de Lodo

MejoraVida Util

de Equipos

BajosCosto

de Proyectos

BajosCosto

de Proyectos

BuenasPropiedades

Lodo

ReduceProblemasdel Pozo

MejoraTorta de Filtrado