1 Informe- Sistema Agua-ben y Lodo Dens
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Universidad De Oriente Núcleo de Anzoátegui Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Departamento de Petróleo Asignatura: Laboratorio de Perforación SISTEMA DE LODO AGUA-BENTONITA INFORME 1 Profesor: Bachilleres: Roberto Salas Arupón, Katerine C.I: 20.633.692 Técnico: Velasco, Omar C.I: Edoardo Mavo Arriojas, Eliezer C.I:
Transcript of 1 Informe- Sistema Agua-ben y Lodo Dens
Universidad De Oriente
Núcleo de Anzoátegui
Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
Departamento de Petróleo
Asignatura: Laboratorio de Perforación
SISTEMA DE LODO AGUA-BENTONITA
INFORME 1
Profesor: Bachilleres:
Roberto Salas Arupón, Katerine C.I: 20.633.692
Técnico: Velasco, Omar C.I:
Edoardo Mavo Arriojas, Eliezer C.I:
Preparador: C.I:
Luis Martínez
Barcelona, mayo de 2013
Pág.
:
SUMARIO ............................................. II
INTRODUCCIÓN ............................................. III
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................. 5
EQUIPOS Y PROCEDIMIENTOS ............................................. 19
DATOS Y RESULTADOS ............................................. 27
DISCUSIÓN DE RESULTADOS ............................................. 32
CONCLUSIONES ............................................. 50
RECOMENDACIONES ............................................. 55
APLICACIÓN DEL TEMA A LA …….................................... 60
BIBLIOGRAFÍA ..................... 62
CONTENIDO
SUMARIO
La práctica que se realizó consistió en preparar un lodo base agua-bentonita con
la finalidad de mostrar y analizar las propiedades de fluido, así como también las
características de este sistema, debido a que los lodos de perforación tienen
características físicas y químicas que se deben mantener según las exigencias
operacionales y cumplir con ciertas funciones importantes durante la perforación,
las cuales van a depender de la formación, de los fluidos que se encuentran
contenidos, de las presiones, la temperatura y la profundidad que se requiera ser
alcanzar y así lograr un proceso de perforación eficiente.
Tomaremos notas de las propiedades antes y después de densificar el lodo. La
primera parte de la practica consistió en la preparación de un sistema de lodo
nativo (Agua- Bentonita) con el mismo volumen de agua pero con porcentajes en
pesos diferentes de Bentonita para nuestro grupo de 3%, a los cuales le
determinaron ciertas propiedades como: Densidad, Viscosidad Marsh, Viscosidad
Plástica, Punto Cedente, Viscosidad Aparente y Fuerza Gel; con el fin de
identificar cual es el porcentaje en peso más óptimo que cumpla con las funciones
requeridas. La segunda parte de la practica preparamos una suspensión de Agua-
Bentonita al 8% en peso de Bentonita para proceder a densificarlas con Barita,
Carbonato de Calcio, Hematita en diferentes muestras y así estudiar las propiedades
anteriormente mencionadas en la primera parte, además del % de Agua, el % de
Arena.
De los cuatro sistemas de lodo que se estudiaron el más apto para su utilización en
las labores de perforación es el sistema de 8% en peso de bentonita, el cual
resultó ser el más apropiado, pues cubre muy cercanamente todas las
características esenciales, en cuanto a propiedades reológicas. En cambio los
demás sistemas se alejaban de los valores teóricos y no entraban en el rango
estipulados.
INTRODUCCIÓN
El Fluido de Perforación es un fluido de características químicas y físicas
apropiadas, que puede ser aire o gas, agua, petróleo y combinaciones de agua y
aceite con diferente contenido de sólidos. No debe ser tóxico, corrosivo ni
inflamable, pero sí inerte a las contaminaciones de sales solubles o minerales y
además, estable a altas temperaturas. Debe mantener sus propiedades según las
exigencias de las operaciones y debe ser inmune al desarrollo de bacterias. El
objetivo principal que se desea lograr con un fluido de perforación, es garantizar la
seguridad y rapidez del proceso de perforación, mediante su tratamiento a medida
que se profundizan las formaciones de altas presiones, la circulación de dicho
fluido se inicia al comenzar la perforación y sólo debe interrumpirse al agregar cada
tubo, o durante el tiempo que dure el viaje que se genere por el cambio de la mecha.
El lodo debe tener ciertas propiedades de flujo que deben ser controladas si se
pretende que se comporte en forma apropiada en sus varias funciones. Estas
propiedades son en gran parte consecuencia de la viscosidad (medida de la
resistencia interna al flujo) o, más fundamentalmente de la reología.
Las propiedades reológicas más importantes de un lodo de perforación están:
Viscosidad Plástica, Viscosidad aparente, Punto Cedente y la Resistencia al Gel. El
control de la reología del lodo es sin duda el aspecto más relevante cuando
perforamos y va a depender de la composición química que éste posea, es decir, la
concentración de aditivos químicos. En este ensayo los aditivos serán la misma
arcilla (Bentonita) que compone al lodo y los distintos densificantes que se agregan
para aumentar la densidad del mismo. A veces la densidad deseada se consigue
mediante una combinación de sales y otros agentes densificantes. El
comportamiento de la densidad va a depender de la presión y profundidad a la cual
se esté perforando, debido a que estos dos parámetros aumentan simultáneamente.
De esta manera el peso del lodo debe aumentar para que la presión hidrostática de
éste sea ligeramente mayor que la presión de la formación y de esta forma poder
minimizar los posibles problemas de una arremetida. El agente densificantes de
lodos de mayor importancia es la Barita, por ser un sólido inerte y no abrasivo.
Las propiedades del agua son importantes. La presencia excesiva de partículas
sólidas interfiere con la hidratación de la Bentonita y reducen su eficacia, además
disminuyen la tasa de penetración (propiedad relacionada con el aumento de la
Viscosidad Plástica). Un sólido es deseable solamente en el caso de que su
contribución positiva a las propiedades del lodo sea tan grande como para justificar
su presencia. Esto significa que el sólido debe ser extraordinariamente eficiente en
la contribución que se le hace al proceso. La Barita y la Bentonita, si se usan en
forma apropiada, satisfacen ese criterio. Otros agentes densificantes, tales
como: El Carbonato de Calcio y la Hematita necesitan de ciertos aditivos
químicos secundarios para que trabajen en un rango óptimo dentro del pozo.
La variación de las propiedades reológicas de un lodo con respecto al porcentaje en
peso de arcilla, el aumento de la densidad y el porcentaje de líquidos y sólidos
serán las características estudiadas en este informe.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Los fluidos de perforación constituyen un elemento indispensable en el método
rotatorio de perforación. Desde que se comenzó a usar este método, a principio del
siglo pasado y hasta la actualidad, se han desarrollado numerosos estudios, todos
orientados a determinar con mayor eficiencia las características y composiciones de
los lodos requeridos en el sondeo del pozo de manera que se adapten a las
condiciones extremas de presión y temperatura a las que están sometidos durante
este proceso y especialmente a la contaminación por la acción de las formaciones
perforadas, las cuales con regularidad logran variar la densidad y la reología del
lodo
Un lodo perforación se compone de varias fases cada una con propiedades
particulares y todas en conjunto trabajan para mantener las propiedades del fluido
en óptimas condiciones, principalmente se consta con una fase liquida constituida
por un elemento que mantendrá en suspensión o reaccionará con los diferentes
aditivos que constituyen las otras fases.
Esta fase generalmente es agua dulce ya que es un fluido ideal para perforar en
zonas donde existan bajas presiones de formación y libre de problemas, pero
también puede ser agua salada (agua de mar) generalmente estos lodos se usan
parcialmente saturados de sal cuando se perfora costa afuera debido a la abundancia
de agua salada o una emulsión de agua – petróleo, petróleo o aceite. La densidad
de esta fase influirá en la densidad final del fluido, por consiguiente debe conocerse
la gravedad específica del agua y la gravedad API del petróleo; así como también
una fase sólida reactiva esta fase la constituye la arcilla, que será el elemento
cargado de darle cuerpo al fluido, o sea darle el aspecto coloidal y las propiedades
de gelatinosidad que él presenta. Comúnmente se le llama Bentonita y su mineral
principal será la Montmorillonita para fluidos de agua dulce o Atapulguita para
fluidos a base de agua salada. Se consideran fluidos a base de agua salada cuando el
contenido del ion cloro es mayor de 35.000 ppm. La arcilla tiene una gravedad
específica de 2.5 y su calidad se mide por el rendimiento que ella pueda
proporcionar, o sea el número de barriles de fluido con una viscosidad
aparenta determinado, que se pueda preparar con un peso de arcilla también
determinado.
En la Industria petrolera se ha fijado una viscosidad aparente de 15 cps y un peso de
arcilla de 2.000 lbs considerando este peso como una tonelada, se define entonces
como un rendimiento de arcilla de barriles de fluido con una viscosidad aparente de
15 cps que se puedan preparar con una tonelada de arcilla. Una Bentonita buena
calidad tiene un rendimiento de 90` a 100 Bbls/Ton.
La arcilla es un material de silicato de aluminio hidratado y está formado de
partículas delgadas y planas con cargas eléctricas.
En la arcilla seca los sólidos son de tamaño algunas en menor grado que otras. Esta
propiedad conocida con el nombre de hinchamiento, hace que la arcilla
desarrolle viscosidad y contribuyan a la reducción del filtrado.
Existe también la fase sólida inerte, los sólidos que se hidratan o que tienen
numerosas cargas eléctricas de superficies expuestas, se denominan sólidos activos
en los lodos de base agua. Otros sólidos como por ejemplo la Barita son
comparativamente inertes. La mayoría de los sólidos son inertes en lodos de base
petróleo. El tamaño de las partículas sólidas en un lodo tiene también importancia.
Las partículas de menos de dos micrones se clasifican como coloides. Su pequeño
tamaño hace que sean muy sensibles a sus cargas eléctricas y se considera a las
partículas coloidales como sólidos más activos. Las partículas que poseen un
tamaño superior a los 74 micrones son clasificadas como arenas API que por su
abrasividad produce desgaste en las bombas, en los trépanos y de las herramientas.
No está demás decir que la velocidad de penetración disminuye a medida que
aumentan la cantidad de partículas sólidas en el lodo. Por esto se considera a un
sólido como deseable cuando su presencia contribuya positivamente con las
propiedades del lodo de perforación, de lo contrario son partículas no deseadas
deseable.
La Barita y la Bentonita, si se usan en forma apropiada satisfacen ese criterio (los
sólidos de perforación por lo general no lo satisfacen) por lo que se consideran
indeseables y deben ser eliminados del lodo.
Por último encontramos una fase Química la cual la constituyen un grupo de
aditivos tales como: dispersantes, emulsificantes, reductores de filtrado, neutralizadores
de PH, reductores de viscosidad, entre otros, que se encargan de mantener el fluido
según lo exigido por el diseño. Estos químicos no influirán en la determinación de la
densidad final del fluido pero son indispensables en las otras propiedades de fluido.
El propósito fundamental del lodo es hacer rápida y segura la perforación o el
reacondicionamiento y sus funciones principales son:
Transportar los Ripios de Perforación, Derrumbes o Cortes desde el Fondo del
Hoyo hasta la Superficie: Los ripios de perforación deben ser retirados del pozo a
medida que son generados por la rotación de la mecha; para lograrlo, el fluido de
perforación se hace circular dentro de la columna de perforación y con la ayuda de
la mecha se transportan los recortes hasta la superficie, subiendo por el espacio
anular. La remoción eficaz y continua de los ripios, depende del tamaño, forma y
densidad de los recortes, de la velocidad de penetración, rotación de la columna de
perforación y de la viscosidad, siendo el parámetro más importante, la velocidad
anular del fluido de perforación, el cual depende del caudal o régimen de bombeo y
para esto, el fluido debe ser bombeado a la presión y volumen adecuado, logrando
que el fondo del hoyo se mantenga limpio.
En la Figura 1 se ilustra el proceso de remoción de los ripios durante la perforación
de un pozo y adicionalmente se muestra de forma macroscópica los ripios
desprendidos de la formación debido a la rotación de la mecha en dicho proceso.
Figura 1.Proceso de Remoción de Ripios y Vista Macroscópica de Ripios
Desprendidos de la Formación al Girar la Mecha.
Mantener en Suspensión los Ripios y Material Densificante cuando se Detiene
la Circulación: El fluido de perforación debe tener la capacidad de suspender los
recortes de perforación y el material densificante cuando la fuerza de elevación por
flujo ascendente es eliminada y estos caen al fondo del hoyo al detener la
circulación. Esta característica del fluido de perforación, se puede lograr gracias a
la propiedad tixotrópica que pueden poseer algunos de ellos, la cual le permite al
fluido de perforación mantener en suspensión las partículas sólidas cuando se
interrumpe la circulación y luego depositarlos en superficie al reiniciar la misma.
Así mismo, bajo condiciones estáticas la fuerza de gelatinización debe evitar que el
material densificante se precipite en los fluidos más pesados. La Figura 2 ilustra
esta capacidad de suspensión de partículas que puede poseer un fluido de
perforación.
Figura 2. Suspensión de Recortes Bajo Condición Estática
Controlar las Presiones de la Formación: El fluido de perforación se prepara con
la finalidad de contrarrestar la presión natural de los fluidos en las formaciones. Se
debe alcanzar un equilibrio justo, es decir, un equilibrio tal en el que la presión
ejercida por el fluido de perforación (presión hidrostática) contra las paredes del
pozo sea suficiente para contrarrestar la presión que ejercen los fluidos que se
encuentran en las formaciones, el petróleo y el gas; pero que no sea tan fuerte que
dañe el pozo. Si el peso del fluido de perforación fuese muy grande, podría
provocar la fractura de la roca y el fluido de perforación se perdería hacia la
formación.
Limpiar, Enfriar y Lubricar la Mecha y la Sarta de Perforación: A medida que
la mecha y la sarta de perforación se introducen en el hoyo, se produce fricción y
calor. Los fluidos de perforación brindan lubricación y enfriamiento mediante la
capacidad calorífica y conductividad térmica que estos poseen, para que el calor sea
removido del fondo del hoyo, transportado a la superficie y disipado a la atmósfera,
y así permitir que el proceso de perforación continúe sin problemas y se pueda
prolongar la vida útil de la mecha. La lubricación puede ser de especial importancia
para los pozos de alcance extendido u horizontales, en los que la fricción entre la
tubería de perforación, la mecha y la superficie de la roca debe ser mínima. Esta
característica de los fluidos de perforación puede aumentarse agregando
emulsificantes o aditivos especiales al fluido de perforación de perforación que
afecten la tensión superficial.
Prevenir Derrumbes de Formación Soportando las Paredes del Hoyo: La
estabilidad del pozo depende del equilibrio entre los factores mecánicos (presión y
esfuerzo) y los factores químicos. La composición química y las propiedades del
fluido de perforación deben combinarse para proporcionar la estabilidad del pozo
hasta que se pueda introducir y cementar la tubería de revestimiento.
Independientemente de la composición química del fluido de perforación, el peso
de debe estar comprendido dentro del intervalo necesario para equilibrar las fuerzas
mecánicas que actúan sobre el pozo (presión de la formación, esfuerzos del pozo
relacionados con la orientación y la tectónica). La inestabilidad del pozo se
identifica por el derrumbe de la formación, causando la reducción del hoyo, lo cual
requiere generalmente el ensanchamiento del pozo hasta la profundidad original.
Además, el fluido de perforación debe ofrecer la máxima protección para no dañar
las formaciones productoras durante el proceso de perforación.
Suministrar un Revoque Liso, Delgado e Impermeable para Proteger la
Productividad de la Formación: Un revoque es un recubrimiento impermeable
que se forma en la pared del hoyo, debido al proceso de filtración, la cual puede
ocurrir bajo condiciones tanto dinámicas como estáticas, durante las operaciones de
perforación. La filtración bajo condiciones dinámicas ocurre mientras el fluido de
perforación está circulando y bajo condiciones estática ocurre durante las
conexiones, los viajes o cuando el fluido no está circulando.
Ayudar a Soportar, por Flotación, el Peso de la Sarta de Perforación y del
Revestimiento: La inmersión de la tubería de perforación en el fluido produce un
efecto de flotación, lo cual reduce su peso y hace que se ejerza menos presión en el
mecanismo de perforación; puesto que, con el incremento de la profundidad de
perforación el peso que soporta el equipo se hace cada vez mayor, con lo cual el
peso de una sarta de perforación o de revestimiento puede exceder las 200
toneladas y esto puede causar grandes esfuerzos sobre los equipos de superficie.
El peso de la sarta de perforación y la tubería de revestimiento en el fluido de
perforación, es igual a su peso en el aire multiplicado por el factor de flotación. A
medida que aumenta el peso del fluido de perforación, disminuye el peso de la
tubería.
Transmitir la Potencia Hidráulica a la Formación por Debajo de la Mecha: En
perforación de pozos, cuando se habla de hidráulica se hace referencia a la relación
entre los efectos que pueden causar la viscosidad, la tasa de flujo y la presión de
circulación sobre el comportamiento eficiente del fluido de perforación.
Durante la circulación, el fluido de perforación es expulsado a través de las
boquillas de la mecha a gran velocidad. La energía hidráulica hace que la superficie
por debajo de la mecha esté libre de recortes para así maximizar la velocidad de
penetración; ya que, si estos no son removidos la mecha sigue retriturando los
viejos recortes, lo que reduce la velocidad de penetración. Esta energía también
alimenta los motores de fondo que hacen girar la mecha. Las propiedades
reológicas ejercen influencia considerable sobre la potencia hidráulica aplicada y
por lo tanto deben mantenerse en valores adecuados.
Informe inmediato sobre las formaciones perforadas
La calidad del lodo debe permitir la obtención de toda la información necesaria
para evaluar la capacidad productiva de las formaciones atravesadas. Debemos
poseer un lodo con unas características físicas y químicas que permitan la
información geológica deseada, la obtención de mejores registros eléctricos y la
toma de núcleos.
Medio para perfilaje de cable
Si bien el lodo perturba las características originales de las formaciones, su
presencia es necesaria para realizar muchos de los perfiles de cable que se emplean
para evaluación la formación. La utilización de esos perfiles requiere que el lodo
sea buen conductor de la electricidad y que presenten propiedades eléctricas
diferentes de las de los fluidos de la formación. Una evaluación apropiada de la
formación es difícil si la fase líquida del lodo penetra profundamente en la
formación o si el lodo erosiona el pozo física o químicamente.
Para llevar a cabo esas funciones, deben minimizarse los siguientes efectos
colaterales:
– Daño a las formaciones subterráneas, especialmente a las que pueden
ser productivas.
– Corrosión de la sarta y del revestimiento.
– Reducción de la velocidad de penetración.
– Problemas de presiones de succión, de pistón y de presión de circulación.
– Perdida de circulación.
– Pegamiento de la sarta contra las paredes del pozo.
– Erosión de la superficie interna del pozo.
– Retención de sólidos indeseables por el lodo en las piletas.
– Desgaste de las partes de las bombas.
– Contaminación con las lechadas de cemento.
– Contaminación del ambiente natural.
Un lodo que parece tener todas las propiedades que se han mencionado
precedentemente puede resultar deficiente cuando está sometido a ciertas
condiciones de pozo. En particular, el lodo debe:
- Resistir la contaminación posible derivada de fuentes externas.
- Mantenerse estable a temperaturas y presiones elevadas.
La Bentonita tiene gran utilidad e importancia en cuanto a lodos de perforación se
refiere, por sus características reológicas, su alto poder de absorción de agua, y a su
tixotropía, es que permite mantener un revoque protector sobre las formaciones
perforadas, y con una buena capacidad de acarreo.
Es una arcilla hidrofilica, y uno de los viscosificadores más importantes para lodos
a base de agua dulce y es probablemente el agente más importante entre los que se
emplean para control de pérdida de filtrado.
Se encuentra clasificada en Montmorillonita o Bentonita y Sub-Bentonita o,
Montmorillonita cálcica, la Sub-Bentonita se hincha cuatro veces su volumen seco
original al pasarla en agua dulce. La Sub-Bentonita se utiliza para mejorar la
distribución de tamaño de partículas en los lodos con el objeto de reducir la perdida
de filtrado. La Bentonita rinde 90 a 100 barriles por tonelada (en agua dulce.
La Montmorillonita sódica o Bentonita (Arcilla hinchable) es una arcilla de tres
capas (Sílice – Alumina – Sílice) de estructura laminar. Las propiedades API de
ésta arcilla son: viscosidad Aparente: 15 cps (mínimo), Punto Cedente: 3 *
Viscosidad Plástica (máximo),Filtrado 30 min: 13.5 cc (máximo),Rendimiento de
Arcilla: 91 Bls/Ton.
Cabe destacar que la Bentonita tiene un PH de 8 y una gravedad especifica de 2.35.
La Bentonita cálcica o sub-bentonita, también se caracteriza por ser una
arcilla no hinchable, porque no absorbe suficiente agua para dispersarse y, cuando
se le agrega al lodo de perforación actúa como un sólido inerte. La Bentonita
cálcica en agua fresca tiene una concentración de 40 Lbs/Bls y tiene una viscosidad
Marsh, aproximadamente de 36 segundos por 1/4 de galón.
REOLOGÍA Y PROPIEDADES.
La Reología se conoce como la ciencia de la fluidez de la materia que denota o
describe el estudio de la deformación de materiales y el comportamiento del flujo
de fluidos de perforación.
La medición de las propiedades reológicas de un lodo es importante para calcular
las pérdidas de presión por fricción para determinar la capacidad del lodo para
elevar los recortes y desprendimientos hasta la superficie para analizar la
contaminación del lodo por sólidos, sustancias químicas o temperaturas; y para
determinar los cambios de presión en el interior del pozo durante un viaje. Las
propiedades reológicas fundamentales son: la viscosidad que se conoce como la
resistencia que ofrece un fluido a fluir (a deformarse). De ahí que a mayor
resistencia mayor viscosidad; viscosidad API determinada con el embudo Marsh.
El embudo sirve para comparar la fluidez de un líquido con la del agua; viscosidad
plástica que resulta de la fricción mecánica entre:
- Sólidos.
- Sólidos y líquidos.
- Líquidos y líquidos (efecto del cizallamiento del líquido mismo).
La plasticidad depende de la concentración, tamaño y forma de los sólidos
presentes en el lodo. Se mide con el viscosímetro de lectura directa.El control de la
viscosidad plástica en lodos de bajo y alto peso es indispensable para mejorar el
comportamiento reológico y sobre todo para lograr altas tasas de penetración. Este
control se obtiene con agua o con equipos mecánicos para controlar sólidos
coladores e hidrociclones. Para lograr tal propósito, es fundamental que los equipos
funcionen en óptimas condiciones; punto cedente es 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. Depende de:
- De las propiedades de la superficie de los sólidos del lodo.
- De la concentración de los sólidos en el volumen de lodo.
- Del ambiente eléctrico de los sólidos.
Normalmente el punto cedente alto es causado por los contaminantes solubles como
el calcio, carbonato, y por los sólidos arcillosos de formación. Altos valores del
punto cedente causan la coagulación del lodo, que debe controlarse con diluyentes
químicos.
La viscosidad plástica y el punto cedente constituyen las propiedades reológicas del
lodo. El control reológico está relacionado directamente con la capacidad que tiene
el lodo para limpiar el hoyo y con el régimen de penetración de las barrenas,
resistencia o fuerza de la gelatinidad es una medida de la atracción física y
electroquímica bajo condiciones estáticas. Es una medida de la fuerza necesaria
para empezar el flujo desde la condición estacionaria.
En relación con gelatinosidad lo principal es que no deben ser muy altas. Algunos
operadores insisten en la necesidad de una resistencia mínima de gelatinosidad.
Gran cantidad de pozos han sido perforados con gelatinosidad cero - cero (gel
inicial 0 y a los 10 minutos 0). Esto es característico de los lodos a base de cal.
La resistencia de gelatinización debe ser suficientemente baja para:
- Permitir que la arena y el ripio se depositen en los tanques de decantación.
- Permitir buen rendimiento de las bombas y una adecuada velocidad de
circulación.
- Minimizar el efecto de la succión cuando se saca la tubería.
- Permitir el desprendimiento del gas incorporado al lodo.
FACTORES QUE AFECTAN LA REOLOGIA.
Temperatura: la reología de un lodo depende de la temperatura. Si un lodo se
ensaya en un viscosímetro a 70 ºF, luego se calienta y se vuelve a ensayar a 140 ºF,
se obtendrán resultados muy diferentes. En el ejemplo anterior la viscosidad
disminuiría con el incremento de la temperatura.
Presión: la presión ejerce poco efecto sobre la reología de los lodos de base agua,
pero puede afectar significativamente la de los lodos base petróleo.
Tiempo: la reología de un lodo depende del tiempo, ya que el lodo contiene una
serie de sólidos en suspensión es necesario realizar los ensayos reológicos lo más
pronto posible después de que se le haya retirado del agitador a fin de evitar que
dicho sólidos se decanten.
CONCEPTOS RELACIONADOS AL FLUIDO DE PERFORACION
Fluidos Newtonianos: son aquellos que estando el fluido en reposo, no necesitan
ningún esfuerzo para hacerlos mover. Entre estos se tienen: agua, aceite, glicerina.
Otra definición seria: la viscosidad de estos tipos de fluidos permanece constante a
una presión y a su temperatura dada.
Fluidos no-newtonianos: son aquellos que al estar en reposo se gelatinizan y para
ponerlos en movimiento necesitan de un esfuerzo grande. Entre estos se encuentran
fluidos de perforación
Floculación: asociación de partículas sin gran cohesión en grupos igualmente
ligados, asociación no paralela de plaquetas de arcilla. En suspensiones
concentradas tal como es el caso de los lodos, la floculación de por resultado la
gelificación.
Agregación: condición normal de la arcilla de ser hidratada. Las partículas se
encuentran agrupadas en conjuntos de dos o tres cara a cara y pueden ser separadas
por agitación mecánica y por hidratación y dispersión.
Dispersión: representa la subdivisión de agregados, es decir, se considera como la
separación de las partículas como consecuencia de la absorción o entrada de agua.
La cara cargada negativamente es atraída por los bordes de las cargadas
positivamente. La dispersión aumenta la superficie de cada partícula, lo cual causa
un aumento de la viscosidad y de la resistencia al gel.
Desfloculación: separación de las partículas de arcilla por neutralización de las
cargas eléctricas por los lignosulfonatos y lignitos, es decir, es la ruptura de
flóculos de estructura de tipo gel empleando un reductor de viscosidad o
dispersante. Las partículas pueden separarse individualmente o en grupos de dos o
tres unidades por caras.
Tixotropía: es la capacidad que tiene un fluido para desarrollar resistencia de gel
con el tiempo. También se considera como la propiedad de un fluido que hace que
adquiera una estructura de gel rígido o semi–rígido si se deja en reposo, pero que se
convierte nuevamente en fluido por agitación mecánica. Este cambio es reversible.
El grado de tixotropía se determina midiendo la fuerza gel al principio de un
período de 10 segundos, después de agitarlo y 10 minutos después. Esto se reporta
como fuerza gel inicial a los 10 segundos y fuerza gel final a los 10 minutos.
Gel: coloide en forma más sólida que una solución. Sustancia semisólida,
aparentemente homogénea que puede ser elástica o gelatinosa y más o menos rígida
(gel de sílice) y que puede formarse por coagulación de varias maneras
(enfriamiento, evaporación, precipitación). Puede ser un sistema disperso
consistente, típicamente en un compuesto de alto peso molecular o en un agregado
de pequeñas partículas en estrecha asociación con un líquido. El gel o índice de
gelatinización es muy propio de los fluidos de perforación.
Montmorilonita: son arcillas hidrofílicas. La Montmorillonita sódica o Bentonita
es el viscosificante más importante para lodos de base agua dulce, y es
probablemente el agente más importante entre los que se emplean para control de
pérdida de filtrado.
Atapulgita: es una arcilla con estructura catenaria. Formada por un
aluminio- silicato de magnesio hidratado cuya aplicación principal en lodos ha sido
la de viscosificante para lodos que contienen demasiada sal para que la Bentonita se
pueda hidratar en forma apropiada. Es un excelente viscosificante pero, a diferencia
de la Bentonita, no contribuye al control de filtrado. Una buena Atapulgita rinde
unos 150 bbl/ton.
Densificantes: Son aquellos compuestos que se le agregan a un sistema de
lodos con la finalidad de aumentarle la densidad a dicho lodo. Para modificar las
características de los lodos se emplean muchos aditivos. Los agentes densificantes
(tales como Barita, carbonato de calcio, Hematita y sales solubles) aumentan la
densidad de los lodos, ayudando con ello a mantener las presiones subterráneas y a
sostener las paredes del pozo. Las arcillas viscosificante, polímeros y agentes
emulsionantes líquidos hacen que los lodos se espesen y así aumenten su capacidad
para transportar y suspender los recortes y los materiales sólidos densificantes. Por
otro lado, los lodos se pueden hacer más fluidos agregando dispersantes,
reduciendo de esa manera la presión de succión, los efectos de pistón y los
problemas de presión de circulación. La Soda Cáustica se añade a menudo a los
lodos para aumentar su PH, aumentando así la función de dispersantes y
minimizando la corrosión. Pertenece a la categoría de los aditivos sustancias tales
como los preservativos, los bactericidas, los emulsionantes y los ampliadores de
temperatura; su función es mejorar el rendimiento o desempeño de otros aditivos.
Densificación: proceso en el cual se aumenta la densidad a un fluido por medio de
diversos elementos: Barita, Carbonato de calcio, Hematita.
Barita: es una Barita con un peso específico que oscila entre 4.2 y 4.27. La Barita
se emplea en todos los lodos para incrementar la densidad. Se pueden obtener
densidades de lodo hasta aproximadamente 22 ppg, con lodos aun bombeables.
Carbonato de Calcio: tiene un peso específico de 2.8 aproximadamente. Se
emplea principalmente para aumentar la de base petróleo con el fin de
evitar la invasión de sólidos en forma productora.
Hematita: mineral de color rojizo compuesto de oxido de hierro puede variar, de
color negro hierro (cristalizado), pardo rojizo a rojo pardusco (terroso). Se
encuentra en los más diversos tipos genéticos de yacimientos, siempre en
condiciones de oxidación.
Magnetita: un oxido de hierro con un peso específico 5.1 es otro sólido de alta
densidad que se utiliza a veces cuando se necesitan densidades excepcionalmente
altas en el lodo.
Galena: en casos raros se necesitan densidades superiores a las que se pueden
obtener con Barita. La Galena es un sulfuro de plomo nativo, tiene un peso
específico de 6.5 a 6.7. Su empleo reduce el volumen total de sólidos requeridos en
lodos densos y permite la obtención de lodos con densidades hasta 35 ppg.
EQUIPOS Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Balanza de lodo: consiste de un recipiente con tapa que está montada en el
extremo de un brazo graduado que lleva un cursor. Es el instrumento más usado
para determinar la densidad de los fluidos de perforación. Este instrumento permite
mediciones con una precisión entre + 0.1 lpg, ó + 0.5 lpg. La balanza consiste de
las siguientes partes: una base de soporte, un recipiente con cubierta, un brazo
graduado con caballete móvil y un punto de apoyo con una burbuja de nivel.
Embudo de Marsh: es un instrumento con una configuración definida, utilizado
para medir la viscosidad de embudo de una muestra de 1500 cm3 de un fluido de
perforación. El embudo tiene un diámetro de 6 pulgadas en el extremo superior y
una longitud de 12 pulgadas. Su diámetro decrece hasta alcanzar un tubo de 2
pulgadas cuyo diámetro interno es de 3/16 de pulgada. El embudo contiene un
tamiz fijo de malla 12 a una distancia ¾ de pulgada del borde superior del embudo.
Viscosímetro de Fann: este aparato está constituido por un rotor exterior que gira
dentro de un vaso mediante un motor eléctrico. Una caja de velocidades, que actúa
mediante un sistema de engranajes, hace girar el rotor a 3, 6, 100, 200, 300 y 600
rpm. Al girar el rotor produce un cierto arrastre de un estator concéntrico al mismo.
Este arrastre se mide mediante una balanza de torsión, que indica la fuerza
desarrollada en un dial graduado. El instrumento está diseñado de forma tal que
puede hacerse la lectura directa en unidades adecuadas. Generalmente en el
campo se utilizan viscosímetros manuales o eléctricos de dos velocidades (300 y
600).
Agitador eléctrico: es un aparato que consta de un motor eléctrico que hace girar a
un eje alargado que posee unas pequeñas aspas que le dan un movimiento circular
al fluido en forma de remolino. El equipo consta de un potenciómetro con el cual
podemos cambiar a la velocidad con la cual se desee mezclar el lodo y así
mantenerlo en constante movimiento.
Balanza analítica: es un aparato que sirve para determinar el peso de los aditivos
químicos que son usados en la preparación de los lodos. Consta de un plato que
sostiene el material a ser pesado. La balanza contiene un nivel que indica cuando la
medida es correcta. Este tipo de balanza normalmente se utiliza para pesar desde
muy pequeñas cantidades.
Retorta Kit: es un aparato que se usa para determinar la cantidad de líquido y
sólido en fluido de perforación. El lodo se coloca en un recipiente de acero (cilindro
portamuestra), que va enroscado en la retorta y se calienta hasta que los
componentes líquidos se hayan vaporizado. Los vapores pasan a través de un
condensador de reflujo y luego se recogen en forma líquida en un cilindro
graduado. Los sólidos, en suspensión y disueltos en el lodo, se determinan por
diferencia.
Equipo para determinar el contenido de arena: este consiste en:
–Un tamiz especial, de malla N° 200 de 2.5 pulgadas de diámetro, unido a un
embudo. La malla del tamiz está construida de bronce.
–Una probeta graduada de 0 a 20 %, para leer directamente el volumen de arena.
El aparato se usa, como su nombre lo indica, para determinar el contenido de arena
e impurezas que puedan estar presentes en el lodo de perforación. Controlar el
contenido de arena a un máximo de 2 % en volumen es considerado generalmente
buena práctica. Se considera como impurezas la arena o sólidos superiores al
tamaño de tamiz 200.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
PRACTICA 1A:
1. Preparar suspensiones de arcilla en agua bentonita de seis (6) barriles en los
porcentajes de 3, 5, 8 y 9% en peso de bentonita. Un porcentaje en arcilla diferente
para cada grupo de laboratorio. El volumen de agua se coloca en un recipiente y
con el uso de un agitador eléctrico se agita a medida que se le agrega la bentonita.
Nota: el volumen de agua y peso de arcilla necesario para preparar los 6 barriles de
lodo a las distintas suspensiones fue calculado previamente en un balance de masa.
2. Determinar para cada uno de los porcentajes las siguientes propiedades:
Densidad (lbs / gal).
Viscosidad Marsh (seg. Marsh/32 onzas).
Viscosidad aparente (cps)
Punto cedente (lbs / 100 pie²).
Viscosidad plástica (cps).
Fuerza de Gel – 10’ 10’’ (lbs/100pie2)
Rendimiento de Arcilla (bls / ton). Alcalinizar con 0.02 lbs/bbl de NaOH.
Calculo de densidad a través de la Balanza de lodo.
1.- Llenar la copa con el lodo que se va a analizar.
2.- Colocar la tapa sobre la copa y asentarla firmemente, pero en forma lenta con un
movimiento giratorio. Asegurarse que sale un poco de lodo por el orificio de la
tapa.
3.- Lavar o escurrir los restos de lodo que se encuentren en el exterior de la copa o
el brazo.
4.- Colocar el espigón sobre el soporte y mover el cursor a lo largo del brazo
graduado hasta que la burbuja del nivel indique la nivelación correcta.
5.- Leer la densidad del lodo en el lado izquierdo del cursor en su unidad
correspondiente.
Viscosidad marsh con el uso del embudo marsh.
1.– Tapar el extremo del embudo con un dedo y verter lodo a través del tamiz hasta
que el nivel coincida con la base del tamiz. Sostener firmemente el embudo sobre
una jarra graduada con indicación de 946 cc (1/4 de galón).
2.– Retirar el dedo del extremo y medir con un cronómetro el tiempo que toma en
escurrir 946 cm³ de lodo a través del embudo. El número de segundos registrados es
la viscosidad Marsh.s
Viscosidad plástica, viscosidad aparente, punto cedente y resistencia al gel con
la utilización del viscosímetro de fann.
1. – Colocar la muestra recientemente agitada en el recipiente y sumergir el
cilindro del rotor hasta la marca que se encuentra grabada en el exterior del rotor.
2. – Se pone en marcha el motor y se pone en su posición más baja el botón que
acciona la caja de velocidades para obtener la más alta velocidad de 600 rpm y
coloca el switch en posición HIGH. Se mantiene la agitación durante 10 a 15
segundos hasta obtener una lectura constante en el dial, anotar el valor.
3. – Se coloca el switch en posición LOW para obtener baja velocidad. El valor
constante del dial a baja velocidad es la lectura a 600 rpm.
4. - El valor resultante de la resta de las lecturas a 600 y 3000 rpm se expresa como
viscosidad plástica (Vp). Y como punto cedente en libras /100pie 2el valor obtenido
de la resta de la lectura de 300 rpm y la viscosidad plástica.
NOTA: el cambio de una velocidad a otra se hace por medio de un engranaje
(perilla o botón rojo). Para evitar daños en el aparto el cambio se debe efectuar con
el motor en funcionamiento.
5. – Agitar la muestra de lodo por 10 segundos a una alta velocidad
y permitir que permanezca sin perturbar por 10 segundos. Colocar
la velocidad en 3 rpm. y hacer girar el rotor lentamente en dirección opuesta a las
manecillas de un reloj para producir una lectura del dial positiva. La lectura
máxima es la resistencia de gel de 10 segundos en lb / 100 pies2 . La
temperatura de las muestras debe registrarse en el informe en grados Fahrenheit.
6. – Agitar la muestra nuevamente por 10 segundos a una alta velocidad y permitir
que permanezca quieta por 10 minutos. La medición se hace exactamente como la
de 10 segundos y es registrada como la resistencia de gel de 10 minutos en lb / 100
pies2.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
PRACTICA 1B:
1. – Preparar el equivalente a tres (3) barriles de lodo agua-bentonita al ocho (8 %)
en peso de bentonita.
2. – Separar 1 un barril de lodo base e incrementar su densidad a la calculada por el
Balance de Masa y densificar con el fluido determinado para cada grupo ya sea:
Barita o Carbonato de Calcio
3. – Determinar para cada una de las propiedades de los lodos densificados.
4.- Propiedades a determinar
Densidad (lbs / gal).
Viscosidad Marsh (seg. Marsh/32 onzas).
Viscosidad aparente (cps)
Punto cedente (lbs / 100 pie²).
Viscosidad plástica (cps).
Fuerza de Gel – 10’ 10’’ (lbs/100pie2)
% De Agua y Sedimento
% De Arena
Alcalinizar con 0.02 lbs/bbl de NaOH.
En la primera parte se describió como se efectuó las mediciones de: densidad,
viscosidad (marsh, aparente y plástica), punto cedente y fuerza gel; y a
continuación describiremos los aparatos para calcular ambos porcentajes (%).
Porcentaje de líquidos y sólidos (retorta kit)
Para determinar la cantidad de líquidos y sólidos de un fluido de perforación se
requiere el uso de la retorta. El procedimiento es el siguiente:
1.– Desenroscar la cámara inferior con la ayuda de la espátula
2.– Sacar y reemplazar la lanilla de acero de la cámara superior.
3.– Limpiar y llenar con lodo la cámara inferior (10 cc). Asegurarse que no haya
aire en la misma. Esta es una fuente muy común de error.
4.– Limpiar el exceso de lodo y enroscar la cámara inferior en la superior. Usar
lubricante en la rosca.
5.– Colocar la retorta en la caja aislante. Bajar la tapa.
6.– Colocar debajo de la descarga del condensador un cilindro graduado
porcentualmente y totalmente limpia.
7.– Calentar la retorta (30 minutos) y continuar el calentamiento durante 10
minutos, después que no se haya recogido más condensado en el cilindro. Todos los
sólidos suspendidos y disueltos serán retenidos en la retorta.
8.– Leer el porcentaje de agua. El porcentaje de sólidos es igual la diferencia entre
100 % y el porcentaje de agua.
Contenido de arena :
Para determinar el contenido de arena en un lodo de perforación se utiliza un
equipo especial que indica en forma directa el porcentaje por volumen de arena. El
procedimiento es el siguiente:
1.– Llenar el recipiente de vidrio con lodo hasta la marca de 50 cc. Luego agregar
agua hasta la marca de 100 cc. Tapar la boca del tubo con el pulgar y agitar
vigorosamente.
2.– Verter la mezcla sobre el tamiz limpio y previamente mojado. Añadir más agua
al recipiente, sacudir y nuevamente verter mezcla sobre la malla. Repetir este
proceso hasta tanto el agua esté clara.
3.– Fijar el embudo en la parte superior del tamiz, invertirlo lentamente, colocando
el pico del embudo en la boca del tubo y lavar la arena rociando agua sobre la
malla.
4.– Esperar que la arena se precipite y registrar el porcentaje de arena por volumen,
tomando la lectura directamente del recipiente graduado. Indicar de donde se tomó
la muestra de lodo.
DATOS Y RESULTADOS
Practica 1-A. LODOS BASE AGUA – BENTONITA
TABLA 1. Valores obtenidos para suspensiones base agua-bentonita en un
volumen de 6 barriles para el porcentaje de 3% en peso.
Porcentaje en
Peso (%)
Densidad del
lodo (lbs/gal)
Volumen de
Agua (cc)
Peso
Bentonita (lbs)
3 8.5 2073,68 64.11
RESULTADOS:
Tabla Nº 2. Valores obtenidos de las propiedades del Lodo Agua-bentonita a
diferentes concentraciones.
Propiedades
Porcentaje en Peso (%) 3 5 8 9
Densidad (lpg) 8.5 8.63 8.8 8.9
L 600 13 32 63 113
L 300 8 20 43 81
Gel 10'' (lb/100ft2) 3 4 17 40
Gel 10' (lb/100ft2) 5 14 42 65
Visc. Plástica (cps) 5 12 20 32
Visc. Aparente (cps) 6.5 16 31.5 56
Pto. Cedente (lb/100ft2) 3 8 23 49
Practica 1-B: Lodos densificados
Tabla Nº 3. Valores necesarios para preparar 3 bbls de una suspensión agua
bentonita al 8% en peso de arcilla.
Porcentaje en peso
(%)
Densidad Inicial del lodo
(lpg)
Peso de Bentonita
(lbs)
8 8.74 88.2
Tabla Nº 4. Registro de la densidad y peso especifico de la arcilla y agentes
densificantes.
Densificante Gravedad
Específica
Densidad
(lpg)
Grupo a
utilizar
Barita (BaSO4) 4.25 35.4025 1 y 4
Hematita
(Fe2O3)
5.1 42.483 -
Calcita
(CaCO3)
2.7 22.491 2 y 3
Tabla Nº 5. Registro del peso de densificante necesario para aumentar la densidad
requerida.
Densidad
(lpg)
11.00 9.30 9.40 11.25
WCaCO3 (lbs) - 39.357 44.68 -
WBaSO4 (lbs) 137.39 - - 139.47
Tabla Nº 6. Propiedades del lodo de perforación con aditivos densificantes.
Grupo Lodo
Base
1 2 3 4
Densidad final del
lodo (lpg)
-
Densidad (lpg) 8.65 11.22 9.3 10.35 11.1
pH 7.9 7.54 7.54 7.77 7.56
L 600 31 62.5 45 56 74
L 300 21.5 48 32 39 53
Gel 10'' (lb/100ft2) 10 35 23 29 20
Gel 10' (lb/100ft2) 35 54 37 46 50
Visc. Plástica (cps) 9.5 14.5 13 17 21
Visc. Aparente (cps) 15.5 31.25 22.5 28 37
Pto. Cedente
(lb/100ft2)
12 33.5 19 22 32
% Agua 94 - 90 - 70
% Sólidos 6 - 10 - 30
Tabla Nº 7. Datos usados para realizar las graficas.
Grupo 1 2 3 4
Porcentaj
e en Peso
(%)
4 6 8 10
Visc.
Aparente
3.5 8 15.5 37
DISCUSIONES DE RESULTADOS
Discusión
Practica 1A
En la primera práctica de laboratorio se Llevaron acabo una serie de
procedimientos técnicos para la preparación de cuatro mezclas de Agua- Bentonita
en porcentajes en peso de bentonita de 4, 6, 8 y 10 respectivamente en un volumen
de agua de 6 barriles. Por medio de pruebas de laboratorio se lograron determinar
algunas propiedades físicas como densidad y geológicas como; viscosidad aparente,
viscosidad plástica, fuerza gel, punto cedente y química como lo es el pH
respectivamente. Tales propiedades son descritas y explicadas a continuación:
Densidad.
Se llevó a cabo el calculó de densidad a los lodos preparados en esta práctica los
cuales poseían un peso de 4, 6, 8 y 10 % en peso de bentonita observándose
resultados de esta de 8.5, 8.7, 8.85 y 8.9 lpg respectivamente, notándose una ligera
variación entre estos, cabe destacar que este lodo fue tratado con Sosa Cáustica lo
que optimiza el pH sin tener algún efecto sobre la densidad. La diferencia entre las
densidades medidas de los 4 lodos fue baja y esto se sustenta con el hecho de que la
bentonita sódica es un viscosificante y no un densificante.
Viscosidad Plástica.
Esta propiedad fue medida en las diferentes mezclas siendo 2, 6, 9.5 y 21
centiposes para los diferentes porcentajes de 4, 6, 8 y 10 respectivamente. Los
valores indican que a medida que existe una mayor concentración de bentonita en el
lodo existirá un incremento notable en la viscosidad plástica describiendose un
estado su dispersión.
Viscosidad Aparente.
Esta propriedad de viscosidad aumenta a medida que el % de materia seca
aumenta;3.5, 8, 15.5 y 37 centipoises , es decir, a medida que se agrega mayor
cantidad de arcilla sódica incrementa el valor de viscosidad plástica debido al roce
mecánico entre las partículas suspendidas en la fase dispersa, cabe destacar que ésta
propiedad es útil para la construcción de la grafica de rendimiento de arcilla con la
cual se podrá ver la curva que representa la cantidad de sólidos que se le podrán
añadir al lodo manteniendo un funcionamiento óptimo del mismo.
Punto Cedente
Con respecto al punto cedente se obtuvieron los siguientes valores 3, 4, 12 y 16
Lbs/100pie2 aproximadamente para 4, 6, 8 y 10% respectivamente. Al tener valores
altos del punto cedente, se pueden originar perdidas de filtrado, por lo que es
necesario llevar acabo un tratamiento químico al lodo para evitar estos problemas.
El rango aceptable para la industria para perforar se encuentra entre 7 y 21 Lbs/100
pie2 por lo que el sistema que mejor aplica es el de 12% que se encuentra entre los
rangos permisibles. Cabe destacar el valor de punto cedente al igual que la
viscosidad plástica se incrementa por ende el punto cedente esta ligado a una
mayor cantidad de sólidos suspendidos en el lodo. El punto cedente es una
propiedad que depende ampliamente de la interacción eléctrica entre las partículas.
Fuerzas Gel
Propiedad importante en toda etapa de en que encuentre la perforación de un pozo,
la medidas obtenidas arrojaron valores de fuerza gel para 10 segundos de 1, 3, 10,
29 lb/100 pie2 y para 10 minutos de 4, 10, 35 y 64 lb/100 pie2. Esta última fuerza
gel resultó ser moderadamente alta. Los geles a los 10´´ estuvieron dentro de los
parámetros establecidos.
Con los valores obtenidos de geles en los lodos base se observaron que todos
presentaron geles progresivos, se debe tomar en cuenta que estos valores están
sujetos a errores de apreciación por parte de la persona encargada de ver la
deflexión del viscosímetro fann. Por otra parte los valores de geles en ambos
períodos de tiempo en estática se separan, lo suficiente para asumir que el lodo se
encontraba en estado de floculación.
% de Agua y Arena.
El lodo tratado por el grupo 1 presentó un alto porcentaje de agua lo que es
indicativo de que se agregó un % reducido de arcilla lo que muestra también un
bajo rendimiento de la arcilla ya que dependiendo de la concentración de sólidos
arcillosos, el rendimiento variará directamente proporcional a la misma.
Ph.
Esta propiedad fue medida con el Peachímetro para todos los grupos cuales
valores fueron 8.42, 7.51, 7.9 y 7.97 respectivamente con agregado de aditivo
(NaOH) al 0.02 lb/bl de concentración debido al requerimiento de iones OH para
incrementar el la escala hasta los valores obtenidos.
Practica 1B
En la segunda parte de esta práctica 1 se preparó un equivalente a 3 bls de lodo al
8% de bentonita al cual se le añadió como aditivo densificante 35 gr Carbonato de
Calcio , para aumentar su densidad a 9.3 lbs/gal respectivamente. Se le
determinaron las propiedades reológicas y además el % de agua y sedimentos, todo
esto se realizo porque a medida que se va avanzando en la perforación los fluidos
que se encuentran en los estratos inferiores que están a una gran presión se liberan y
por lo tanto se debe aumentar la densidad del lodo para que estos fluidos
permanezcan en un sitio y así poder seguir avanzando en la perforación.
DENSIDAD.
Para densificar el fluido base se utilizaron diferentes aditivos tales como: carbonato
de calcio y barita para lograr obtener las densidades de 11.22, 9.3, 10.35, 11.1
lb/gal siendo el orden de grupo 11.22lpg para el grupo 1, 9.3lpg para el grupo
2,10.35lpg par a el grupo 3 y 11.1lpg para el grupo 4 respectivamente. En varios
casos los resultados no fueron exactos debido a que presentan un margen de error
muy pequeño. Estas diferencias se pueden deber a mala calibración de la balanza o
de tomas inexactas en la lectura de la misma y perdida de parte del material
densificante. Cabe destacar que para el grupo 1 el cual densifico con barita el valor
de densidad fue de 11.22lpg lo que respecta un incremento de 2.7 lpg , para el
segundo grupo se obtuvo densidad de 9.3 con Carbonato de calcio y así
sucesivamente prácticamente el mismo comportamiento para los demás grupos. En
esta práctica se pudo comprobar que a menor gravedad específica del densificante
se debe añadir mayor porcentaje en peso para lograr la misma densidad que con
otro aditivo de mayor gravedad especifica.
Para la perforación del miembro blanco se debe utilizar como agente densificante la
barita, debido a que con este aditivo se pueden alcanzar densidades de 20 – 22lpg y
además es factible económicamente. Con el carbonato de calcio se puede lograr un
valor máximo de densidad de 11.61lpg, el cual esta dentro del rango de la densidad
necesaria para perforar el miembro blanco, pero este aditivo posee una baja
gravedad especifica por lo tanto se debe agregar mayor cantidad del mismo lo que
traería como consecuencia mayor contenido de sólidos en el sistema lo que
generaría un problema para el acarreo de ripios y al no haber una limpieza adecuada
del hoyo irán hacia el fondo del pozo ocasionando disminución en la tasa de
penetración, desgastes en la mecha y posibles atascamientos de la tubería de
perforación.
PH.
En cuanto a las mediciones realizadas de Ph arrojaron como resultado una
disminución de este en comparación del lodo base (agua-bentonita) después de la
adición de los densificantes. Analizando dichos resultados y comparando de forma
general los resultados obtenidos de acuerdo al densificante, puede destacarse que el
CaCO3 fue el aditivo que produjo mayor reducción del Ph siendo este en
comparación con el resto de los valores de ph de los demás grupo.
Algunos aditivos carbonato de calcio producen reducción del pH, esta reducción
debe controlarse para evitar problemas de corrosión y de activación o acción de
diferentes aditivos.
VISCOSIDAD PLÁSTICA.
Para todos los lodos densificados con diferentes materiales se observa que la
viscosidad plástica aumento en comparación con los lodos base, debido a que a
mayor cantidad de sólidos existe mayor atracción mecánica entre las partículas que
aumentan la resistencia del flujo a fluir y por ende aumenta la viscosidad plástica.
Los lodos que presentaron mayor viscosidad plástica fueron los densificados con
CaCo3, seguidos por los densificados con barita y por ultimo los densificados con
hematita. Este resultado se esperaba ya que como la viscosidad plástica se debe a la
fricción de las partículas sólidas y en el caso del CaCo3 fue el material donde se
agrego mayor cantidad, seguido de la barita. Cabe destacar que existió
inconsistencia en algunos resultados y esto se pudo deber a errores cometidos al
momento de manipular el viscosímetro FANN, se pudo tomar una lectura errada o
se pudieron cometer errores al momento de pesar los densificantes.
VISCOSIDAD APARENTE.
Al igual que la viscosidad plástica la viscosidad aparente aumento en relación con
la viscosidad plástica de lodos bases y esto se debe a la mayor presencia de sólidos
en los lodos y se observa a igual que la plástica que los lodos que presenta el valor
más alto de viscosidad son los densificados con CaCo3, esto es gracias a la misma
razón expuesta anteriormente, a la mayor cantidad de CaCo3 en masa que se le
agrego a los lodos en comparación con los demás densificantes utilizados, luego
sigue la barita con los valores más altos y por ultimo la hematita esta ultima se
esperaba que fuese la de menor valor ya que fue la que menor cantidad se agrego en
peso. Se puede destacar que existen datos que no son confiables aportados por el
grupo Nº 4, debido a que la barita arrojo un valor mayor que el carbonato de calcio
esto pudo ser ocasionado por una mala lectura del viscosímetro Fann.
PUNTO CEDENTE.
Tomando como valores más confiables de punto cedente los suministrados por los
equipos 2 y 3 ya que fueron próximos a los que se esperaban e iban en aumento
debido a la cantidad de sólidos y a la interacción de las cargas eléctricas sobre la
superficie de dichas partículas, por lo tanto el punto cedente aumenta a medida que
aumenta la cantidad de sólidos y por ende la fuerza de atracción entre las partículas.
Cabe destacar que los grupos que obtuvieron altos puntos cedentes son aquellos
cuyo lodo posee menos cantidad de sólidos en el lodo lo cual ocurrirá teóricamente
para la barita y en mayor proporción para el carbonato de calcio.
% DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS.
El porcentaje de sólidos y líquidos de los lodos densificados dependen de la
cantidad de estos agregados, esto se puede observar y corroborar con los valores
observados en la tabla que indican un mayor porcentaje de sólidos para el lodo
densificado con CaCo3; cabe destacar que la barita tiene menos porcentaje de
sólidos que el carbonato, esto se debe al peso específico de cada densificante. Es de
observar que el porcentaje de agua para nuestro grupo no es el más indicado el cual
fue de 90 de agua y 10 de sólidos esto puede deberse a un error en la toma de
muestra de la materia seca o algún desperfecto del equipo para realizar este ensayo,
o quizá un error en la toma del tiempo de estadía de la muestra dentro del equipo.
% ARENA.
Los valores reportados por los grupos están en un rango de a 3 a 5 de arena, el
limite ideal para fluidos de perforación es de 2% de arena, los lodos de los equipos
1 y 3 no están dentro del rango estipulado esto los hacen lodos no ideales para el
sistema de perforación ya que su porcentaje de arena es alto y no es factible para
una perforación ideal.
VENTANA OPERACIONAL.
Según las características que presenta el miembro blanco se recomienda el uso de
un lodo base agua – bentonita debido a que la densidad necesaria para perforar es
de 10.41lpg, para lograr alcanzar este valor requerido se debe densificar el sistema
con barita. Tomando en cuenta litología presentada por el mismo (limonitas y
arcillas tipo gumbo) que origina embolamiento de la mecha se le puede agregar un
lubricante al sistema para tratar de evitar el embolamiento. Un punto importante es
la presión hidrostática que debe ser alcanzada, la misma debe tener un valor
razonable para evitar arremetidas, también se debe tomar en cuenta la presión de
fractura al cual se debe comparar con la presión hidrostática que se desea alcanzar
para evitar problemas operacionales.
Smleeth Delgado CI.: 17.971.930
Discusión de Resultados
Práctica 1A
Se requiere preparar una suspensión agua-bentonita con diferentes porcentajes en
peso de bentonita, los cuales son 4, 6, 8 y 10. De acuerdo a la muestra de cálculo
realizada se procedió a preparar 2047 c/c de agua (que es el equivalente a 6
barriles) con un porcentaje en peso de la bentonita de 6, y agregando 0.02 gramos
de NaOH por cada barril preparado para alcalinizar el lodo, se agrego la cantidad de
0.12 gramos de NaOH en total. Es importante tener un lodo alcalino ya que esto
evita la corrosión de la tubería por efecto de un lodo con un nivel de pH acido o
básico, reduciendo así los problemas operacionales por un lodo mal seleccionado.
Durante el proceso de agregación de la bentonita y del NaOH el lodo se mantuvo en
agitación para mejorar la suspensión y evitar que se formaran geles.
Una vez obtenida la suspensión agua-bentonita se procedió a realizarle los análisis
reológicos, físicos y tixotrópicos a dicho lodo. Se procedió a medir la densidad del
lodo con la balanza del lodo, el resultado fue de 8.7 lpg el cual es el esperado de
acuerdo a la muestra de cálculo realizada previamente a la ejecución de la práctica
donde se obtuvo un valor de 8.641 lpg. Al comparar esta densidad con la calculada
para otros porcentajes en peso de bentonita, reflejados en la Tabla Nº 2, los cuales
son: 8.5 lpg para un porcentaje en peso de 4, 8.67 lpg para un porcentaje en peso de
8 y 8.9 lpg para un porcentaje en peso de 10, se puede observar que el valor de
densidad de 8.7 lpg es consistente con los otros resultados ya que mientras mayor
sea el porcentaje en peso de la bentonita mayor será la cantidad de sólidos presentes
en el lodo, por lo tanto será más denso.
Se determinó el pH del lodo obtenido con el peachimetro y por medio de
colorimetría, en ambos casos se observo que es un lodo alcalino ya que tiene un pH
de 7.52, este valor es aceptable ya que no tiene gran exceso de iones que puedan
provocar la corrosión de las tuberías.
Con respecto al porcentaje de sólidos y de agua, evaluados con la retorta, se puede
observar que a mayor porcentaje en peso de arcilla agregada al lodo mayor será el
porcentaje de sólidos, ya que con un porcentaje de arcilla de 4 se obtiene un
porcentaje de sólidos de 2% y con un porcentaje de arcilla de 10 se obtienen 6% de
sólidos, tal como se observa en la Tabla Nº2. El porcentaje de agua es elevado en
ambos casos ya que la suspensión esta realizada con agua, y esta es la fase
continua.
Como bien se sabe la bentonita proporciona propiedades reológicas al lodo como
viscosidad, punto cedente y fuerza gel. Estas propiedades deberían variar lo
suficiente para diferenciarlas dependiendo del % agregado en arcilla al lodo. En el
caso de un porcentaje en arcilla de 4 se puede observar que las propiedades
reológicas y tixotrópicas no son las más adecuadas como para ser utilizado como
lodo de perforación ya que tanto la viscosidad plástica como la aparente presentan
valores muy bajos, de 2 cps y 3.5 cps respectivamente, se puede observar que no es
un lodo que pueda realizar una buena limpieza de recortes en el hoyo. Además de
tener una fuerza gel de 4 lb/ft2 que indica que no tiene una capacidad apropiada de
suspender los sólidos cuando el fluido no está en movimiento. Por otro lado, los
lodos preparados con un porcentaje de arcilla de 6 y 8 mostraron valores de
viscosidad plástica y aparente aceptables, aunque el punto cedente para un
porcentaje de arcilla de 6 no es aceptable ya que con 4 lb/ft2 no difiere mucho del
lodo con un porcentaje de arcilla menor e igual presentaría problemas con el
arrastre de los ripios a la superficie.
Práctica 1B
Se preparó un equivalente a 3 barriles de lodo base agua-bentonita al 8% en peso de
arcilla y se extrajo un barril estos 3 barriles de lodo preparado para proceder a
densificarlo. La densidad deseada en el lodo base agua bentonita era de 8.75 lpg y
para el lodo densificado se requería agregar 39.357 lbs. de carbonato de calcio para
obtener una densidad de 9.30 lpg, de acuerdo a los cálculos realizados previamente.
Al realizarse el análisis de densidad al lodo base por la balanza de lodos se obtuvo
una densidad de 8.7 lpg y de 9.3 lpg al lodo densificado. De igual manera se
prepararon 3 lodos con el mismo porcentaje de arcilla (8%) pero sometidos a
diferentes condiciones de presión de poro y profundidad, dando como resultado un
lodo más denso para el lodo realizado por el grupo 4 con una densidad final de
11.25 lpg tal como se observa en la Tabla Nº6.
Al lodo preparado se le realizó medida de las propiedades reológicas y se obtuvo
como se observa en la Tabla Nº6 que para el lodo densificado con barita realizado
por el grupo 4, la viscosidad aparente y plástica es la mayor de todas las
viscosidades reflejadas en la tabla. Lo cual no indica una buena calidad del lodo ya
que sería muy viscoso y no permitiría un correcto acarreo de ripios a la superficie.
Con respecto al pH del lodo todos los lodos preparados presentaron un nivel de pH
cercano a 7 por lo que se puede decir que son alcalinos y no causarán corrosión en
las tuberías.
Para la práctica de la retorta se calculo él % de agua y sólidos contenido en la
mezcla. El porcentaje de agua debió estar comprendido en más de 50% y menor al
80% por la característica del lodo preparado. En la evaluación del lodo densificado
con carbonato de calcio con 9lpg como densidad final, se observaron resultados
inusuales, incluso inciertos, se obtuvo un resultado de 90% en agua y 10% en
sólido, la cual es totalmente falso porque hay mayor cantidad de solido, esto es
porque el carbonato de calcio aporta mayor cantidad de sólidos al lodo por tener
una gravedad específica de 2.7 menor a la de la barita, que es de 5.1. Esto pudo
ocurrir debido a que después de cada uso de la retorta se tenía que esperar cierto
tiempo para que el vapor de agua que en ella quedara pudiera condensar y salir de
manera líquida, luego limpiarla y proceder a hacer la muestra correspondiente al
lodo. No obstante hubo un resultado más coherente en la práctica de un lodo
densificado con barita, el cual dio 70% agua, no es demasiado porque la barita no
aporta tanta cantidad de sólidos al lodo así que es un resultado esperado.
Angélica González CI: 20106497
DISCUSIONES
PRACTICA 1-A
La práctica se realizó en dos partes. En la primera se prepararon unas
suspensiones Agua-Bentonita al 4, 6, 8 10% en peso de arcilla, a las cuales se le
determinaron las propiedades reológicas de densidad, viscosidad, punto cedente y
resistencia de geles, además de medirle el PH.
DENSIDAD: para determinar la densidad del fluido a estudiar se utilizo la balanza de
lodos, en dicho equipo se logro determinar los valores de densidad para cada
suspensión agua – bentonita con porcentajes diferentes de arcilla 4, 6, 8% los cuales
resultaron 4%( 8.51pg); 6% (8.7lpg); ); 8% (8.65lpg) y para 10% (8.9 pg), se observa
que a medida que aumenta el porcentaje de arcilla, aumenta la concentración de sólidos,
por ende se registra un aumento en la densidad del fluido.
Estos resultados se encuentran dentro de los valores teóricos del sistema en estudio, sin
embargo ninguna de estas suspensiones proporciona la densidad requerida para perforar
el miembro blanco, debido a que tiene un gradiente de presión de 0,44lpc/pie , por lo
tanto ninguna de las densidades descritas anteriormente proporcionan la presión
hidrostática necesaria para llevar a cabo una perforación segura en este intervalo, por
esto es recomendable densificar la suspensión a emplear para obtener una densidad
adecuada que suministre una presión hidrostática que controle las presiones de las
formaciones y proporcione un buen sostén a las paredes del pozo. Se debe tomar en
cuenta que al momento de densificar el lodo no se puede exceder a la densidad de
fractura de la formación (14.8lpg), ya que se fracturaría la formación y se produciría una
perdida de circulación. Si se emplean estas suspensiones sin densificar ocasionaría
problemas tales como: son las arremetidas por no tener un buen sobre balance ejercido
por la columna de fluido contra las formaciones.
Si se lleva a cabo la perforación del tramo con alguna de estas suspensiones, por
ejemplo con un porcentaje de 8% (que nos es el más recomendado por tener mayor
contenido de sólidos) traería como consecuencia perforar sin un margen seguridad
produciéndose problemas operacionales tales como; derrumbes por no tener un buen
sostén sobre las paredes de las formaciones, lo cual produciría incrementos de las
propiedades reológicas del lodo por la contaminación con sólido, y en caso de que no
se tengan unas propiedades reológicas adecuadas para el acarreo de ripios estos
derrumbes irán hacia el fondo del pozo ocasionando disminución en la tasa de
penetración, desgastes en la mecha y posibles atascamientos de la tubería de
perforación.
pH: los valores de ph para el sistema en estudio deben estar entre 8 y 9.5. Los valores
obtenidos en la practica de acuerdo con diferentes porcentajes de arcilla, alcalinizadas
con hidróxido de Sodio ( Na OH), los cuales fueron : 4%(8,42); 6% (7,51); 8% ( 7.9); a
los valores obtenidos para cada suspensión de agua – bentonita es evidente que todos
están dentro del rango teórico de esta propiedad, y que todas las suspensiones son
alcalinas ó básicas, es decir con pH >7, lo cual es favorable para evitar problemas de
corrosión de las tuberías y de todo el equipo de circulación de lodo y para proporcionar
un medio adecuado para la activación de diversos aditivos químicos empleados para
mantener o lograr las propiedades del fluido de perforación.
De acuerdo a las características litológicas que presenta el miembro a perforar
(miembro blanco) como son las arcillas tipo gumbo y limonitas, podemos decir con
exactitud que no existen formaciones que contaminen el lodo y que dichas formaciones
no afectan el pH, pero en el momento de perforar después de asentar un revestidor se
debe tener precaución para tratar la contaminación con cemento que produce aumentos
drásticos de pH, efectos sobre las propiedades reológicas y aumentos de perdida de
fluido, lo cual no es favorable para llevar a cabo un proceso de perforación optimo.
VISCOSIDAD PLÁSTICA:
El rango para una viscosidad plástica excelente esta comprendida entre 8-16 cps. Los
resultados obtenidos para las diferentes suspensiones fueron: 4%(2cps); 6% (6cps); 8%
(9.5cps) y 10% (25cps).
Las suspensiones con 6% y 8% de arcilla son las que proporcionan el valor de
viscosidad plástica dentro del rango teórico. A mayor concentración de sólidos mayor es
la viscosidad plástica como se pudo corroborar en esta practica, de esta manera se
demuestra que la viscosidad del lodo es directamente proporcional al contenido de
sólidos. Con estos porcentajes se evitan problemas relacionados con la contaminación
de sólidos y se mantiene una adecuada limpieza del hoyo.
VISCOSIDAD APARENTE: los valores obtenidos fueron: 4% (3.5 cps); 6% (8cps);
8% (15.5cps); 10%(37cps), y los valores teóricos para este sistema están comprendidos
entre (15 – 18cps) de las suspensiones preparadas la de 8% cumple con los valores
teóricos, además se observa que a mayor concentración de sólidos mayor es la
viscosidad aparente del fluido porque mayor es la resistencia a fluir.
La suspensión de 8% es la única que se ubica dentro del valor teórico con 15.5cps, por
lo tanto con esta suspensión se lograra tener un adecuado acarreo de ripios, es decir
proporcionara una adecuada limpieza del hoyo. Con el 6% de arcilla se obtuvo un valor
de 8cps lo que indica una baja viscosidad aparente, la cual no es recomendable porque
no proporcionara una buena limpieza del hoyo porque los sólidos se van a quedar en el
espacio anular, lo que generaría problemas como reducción de las tasas de penetración y
por ende mayor costo en la perforación, también se presentaran problemas tales como:
atascamientos de la tubería, arrastre, desgaste en la mecha, alteración de la densidad.
Sería recomendable la adición de viscosificantes (bentonita) para evitar problemas con
sólidos provenientes de las formaciones perforadas.
PUNTO CEDENTE: para el sistema evaluado, los valores de punto cedente obtenidos
para cada suspensión fueron: 4%(3lbs/100ft2) ; 6% (4lbs/100ft2); 8% (12lbs/100ft2) y
10% (32lbs/100ft2) de acuerdo a los valores teóricos del sistema el punto cedente debe
estar entre 8 lbs/100ft2 y 14 lbs/100ft2 , se observa que a mayor cantidad
de arcilla mayor es el punto cedente del fluido porque mayor es la fuerza de atracción de
las partículas suspendidas. La suspensión con 8% de arcilla es que la satisface el valor
teórico con 12lbs/100ft2, es decir con esta concentración se tendrá un punto cedente
adecuada para una un buen transporte de los ripios (conjuntamente con una viscosidad
plática adecuada) hasta la superficie, lo que reduce los problemas relacionados con una
mala limpieza del hoyo.
Si se emplean las suspensiones con 4% o 6% de arcilla, se tendrán valores de punto
cedente muy bajos y no se cumplirá con los requerimientos necesarios para un buen
acarreo de ripios, lo que generará problemas con sólidos que se quedaran en el fondo del
pozo y reduciendo las tasas de penetración, desgastando progresivamente la mecha,
originando pegas de tubería y aumentos de densidad del lodo.
FUERZA GEL: los valores de geles iniciales y finales para todas las suspensiones
evaluadas fueron: 4%(1-4) ; 6%( 3-10); 8%(12-14) ; y 10%( 29-64), que comparados
con los valores teóricos del sistema agua bentonita ,se observa que a mayor contenido
de arcilla mayores son los geles, es decir mayor capacidad tiene el fluido de formar
estructuras gelatinosas que contribuyen con la suspensión de recortes, ripios y sólidos
deseables en la perforación. Ninguna de las suspensiones presentó geles similares a los
valores teóricos, y por la diferencia entre los geles iniciales y finales estamos en
presencia de geles progresivos que son característicos de este tipo de sistema, por la
cantidad de partículas sólidas presentes.
Si se emplean fluidos con baja fuerza gel, no se podría cumplir con una de las funciones
principales del fluido de perforación que es la suspensión de recortes, ripios y sólidos
deseables (barita) cuando el lodo esta en reposo, lo que ocasionaría que los sólidos
caigan al fondo del pozo produciéndose pegas mecánicas (atascamiento de la tubería por
ripios), y trastornos en los valores de densidad producto del asentamiento de la barita en
PRACTICA 1-B
En la segunda parte de esta práctica se preparó un equivalente a 3 bls. De lodo al 8%
de bentonita y se le agregaron unos densificantes (Barita, Hematita y Carbonato de
Calcio) a cada barril de lodo, para aumentar su densidad. Se le determinaron las
propiedades reológicas y además el % de agua y sedimentos el % de arena, todo esto
se realizo porque a medida que se va avanzando en la perforación los fluidos que se
encuentran en los estratos inferiores que están a una gran presión se liberan y por lo
tanto se debe aumentar la densidad del lodo para que estos fluidos permanezcan en
un sitio y así poder seguir avanzando en la perforación.
DENSIDAD: para densificar el fluido base se utilizaron diferentes aditivos tales como:
carbonato de calcio, hematina y barita para lograr obtener las densidades de 9, 10, 10.5
y 11lpg. En varios casos los resultados no fueron exactos debido a que presentan un
margen de error muy pequeño. Estas diferencias se pueden deber a mala calibración de
la balanza o de tomas inexactas en la lectura de la misma.
En esta práctica se pudo comprobar que a menor gravedad específica del densificante se
debe añadir mayor porcentaje en peso para lograr la misma densidad que con otro
aditivo de mayor gravedad especifica.
Para la perforación del miembro blanco se debe utilizar como agente densificante la
barita, debido a que con este aditivo se pueden alcanzar densidades de 20 – 22lpg y
además es factible económicamente. Con el carbonato de calcio se puede lograr un valor
máximo de densidad de 11.61lpg, el cual esta dentro del rango de la densidad necesaria
para perforar el miembro blanco, pero este aditivo posee una baja gravedad especifica
por lo tanto se debe agregar mayor cantidad del mismo lo que traería como
consecuencia mayor contenido de sólidos en el sistema lo que generaría un problema
para el acarreo de ripios y al no haber una limpieza adecuada del hoyo irán hacia el
fondo del pozo ocasionando disminución en la tasa de penetración, desgastes en la
mecha y posibles atascamientos de la tubería de perforación. La hematina es utilizada
cuando se necesitan obtener densidades mayores a las proporcionadas por la barita, que
es el desinficante empleado comúnmente.
Para evitar la hidratación de las arcillas tipo gumbo se debe utilizar en el sistema agua -
bentonita inhibidores.
pH: En cuanto a las mediciones realizadas de Ph arrojaron como resultado una
disminución de este en comparación del lodo base (agua-bentonita) después de la
adición de los densificantes. Analizando dichos resultados y comparando de forma
general los resultados obtenidos de acuerdo al densificante, puede destacarse que el
CaCO3 causó la menor disminución en el Ph.
Algunos aditivos como los densificantes, hematita, y carbonato de calcio producen
reducción del pH, esta reducción debe controlarse para evitar problemas de corrosión y
de activación o acción de diferentes aditivos.
VISCOSIDAD PLÁSTICA: Para todos los lodos densificados con diferentes materiales
se observa que la viscosidad plástica aumento en comparación con los lodos base,
debido a que a mayor cantidad de sólidos existe mayor atracción mecánica entre las
partículas que aumentan la resistencia del flujo a fluir y por ende aumenta la viscosidad.
Los lodos que presentaron mayor viscosidad plástica fueron los densificados con
CaCo3, seguidos por los densificados con barita y por último los densificados con
hematita. Este resultado se esperaba ya que como la viscosidad plástica se debe a la
fricción de las partículas sólidas y en el caso del CaCo3 fue el material donde se agrego
mayor cantidad, seguido de la barita y por último la hematina. Cabe destacar que existió
inconsistencia en algunos resultados y esto se pudo deber a errores cometidos al
momento de manipular el viscosímetro FANN, se pudo tomar una lectura errada o se
pudieron cometer errores al momento de pesar los densificantes.
VISCOSIDAD APARENTE: Al igual que la viscosidad plástica la viscosidad aparente
aumento en relación con la viscosidad plástica de lodos bases y esto se debe a la mayor
presencia de sólidos en los lodos y se observa a igual que la plástica que los lodos que
presenta el valor más alto de viscosidad son los densificados con CaCo3, esto es gracias
a la misma razón expuesta anteriormente, a la mayor cantidad de CaCo3 en masa que se
le agrego a los lodos en comparación con los demás densificantes utilizados, luego sigue
la barita con los valores más altos y por último la hematita esta ultima se esperaba que
fuese la de menor valor ya que fue la que menor cantidad se agrego en peso. Se puede
destacar que existen datos que no son confiables aportados por el grupo Nº 4, debido a
que la barita arrojo un valor mayor que el carbonato de calcio esto pudo ser ocasionado
por una mala lectura del viscosímetro Fann.
PUNTO CEDENTE: Tomando como valores más confiables de punto cedente los
suministrados por los equipos 2 y 3 ya que fueron próximos a los que se esperaban e
iban en aumento debido a la cantidad de sólidos y a la interacción de las cargas
eléctricas sobre la superficie de dichas partículas, por lo tanto el punto cedente aumenta
a medida que aumenta la cantidad de sólidos y por ende la fuerza de atracción entre las
partículas; por consiguiente era de esperarse que la hematita presentara menor punto
cedente que la barita y estas dos menor que el carbonato de calcio. Los equipos 1 y 4
sus valores no son confiables ya que no se adaptan a los esperados teóricamente esto se
debe a una malo observación de las lecturas de 300 y 600 rpm del viscosímetro fann.
% DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS: El porcentaje de sólidos y líquidos de los lodos
densificados dependen de la cantidad de estos agregados, esto se puede observar y
corroborar con los valores observados en la tabla que indican un mayor porcentaje de
sólidos para el lodo densificado con CaCo3; cabe destacar que la barita tiene menos
porcentaje de sólidos que el carbonato y a su vez la hematita es la que tiene menor
porcentaje de sólidos en comparación con los dos densificantes antes mencionados, esto
se debe a su peso especifico.
GRAFICAS
1.-VISCOSIDAD PLÁSTICA VS. % DE ARCILLA: a medida que se aumenta el % de
arcilla (4,6,8,10), aumenta la viscosidad plástica, esto se debe a la mayor concentración
de sólidos en el sistema, lo que demuestra que la viscosidad del lodo es directamente
proporcional al contenido de sólidos.
2.- PUNTO CEDENTE VS. % DE ARCILLA: se puede observar en la grafica que a
mayor cantidad de arcilla mayor es el punto cedente del fluido porque mayor es la
fuerza de atracción de las partículas suspendidas.
3.- VISCOSIDAD APARENTE VS % DE ARCILLA: se observa que al igual que en la
grafica de viscosidad plástica que a mayor concentración de sólido mayor es la
viscosidad aparente del fluido porque mayor es la resistencia a fluir.
4.- VISCOSIDAD APARENTE VS. DENSIDAD: al observar la gráfica se puede
visualizar que el carbonato de calcio presenta a las mismas densidades de los otros
densificantes un mayor valor de viscosidad aparente y esto es debido a la mayor
cantidad de sólidos que posee el sistema. Lo mismo se corresponde para la barita que
posee menor cantidad de sólidos que el carbonato de calcio, por lo tanto tendrá menores
valores de viscosidad aparente. Al igual que la hematina tiene menores valores de
viscosidad plástica que la barita por poseer menor cantidad de sólidos que esta.
VENTANA OPERACIONAL: según las características que presenta el miembro blanco
se recomienda el uso de un lodo base agua – bentonita debido a que la densidad
necesaria para perforar es de 10.41lpg, para lograr alcanzar este valor requerido se debe
densificar el sistema con barita. Tomando en cuenta litología presentada por el mismo
(limonitas y arcillas tipo gumbo) que origina embolamiento de la mecha se le puede
agregar un lubricante al sistema para tratar de evitar el embolamiento. Un punto
importante es la presión hidrostática que debe ser alcanzada, la misma debe tener un
valor razonable para evitar arremetidas, también se debe tomar en cuenta la presión de
fractura al cual se debe comparar con la presión hidrostática que se desea alcanzar para
evitar problemas operacionales.
Yoismar González C.I:17747
Discusión de Resultados
En la práctica (1 – A), se prepararon cuatro suspensiones agua – bentonita los
cuales son 4, 6, 8 y 10 en peso de arcilla de tal forma de poder medir la densidad y
las propiedades reológicas (viscosidad de embudo, viscosidad plástica, viscosidad
aparente, punto cedente y fuerza gel). De acuerdo a los cálculo realizados se
procedió a preparar 2047 c/c de agua (que equivalente a 6 barriles) con un
porcentaje en peso de la bentonita de 6, y agregando 0.02 gramos de NaOH por
cada barril preparado para alcalinizar el lodo, se agrego la cantidad de 0.12 gramos
de NaOH en total. Es muy importante que el lodo de perforación sea alcalino para
evitar problemas operacionales durante la perforación. Definir el comportamiento
de cada suspensión ya que lo podemos relacionar en base a rangos óptimos teóricos
calculados, dando a conocer cuál de todas es la más apta para ser utilizada al
principio de la perforación.
Una vez obtenida la suspensión agua-bentonita se procedió a realizarle los análisis
reológicos, físicos y tixotrópicos a dicho lodo, donde se midió la densidad del lodo
utilizando la balanza del lodo, y nuestro resultado fue de 8.7 lpg del cual ya
teníamos una referencia por la muestra de cálculo realizada previamente a la
ejecución de la práctica donde se obtuvo un valor de 8.641 lpg. Cuando
comparamos esta densidad con la calculada para otros porcentajes en peso de
bentonita los cuales son: 8.5 lpg para un porcentaje en peso de 4, 8.67 lpg para un
porcentaje en peso de 8 y 8.9 lpg para un porcentaje en peso de 10, se puede
concluir que el valor de densidad de 8.7 lpg es consistente con los otros resultados
ya que a mayor % peso de la bentonita mayor será la cantidad de sólidos presentes
en el lodo.
Se determinó el PH del lodo con el peachimetro y por medio de colorimetría, y
ambos dieron como resultado que estábamos en presencia de un lodo alcalino ya
que tiene un pH de 7.52, el cual es un valor que represente futuros problemas
operacionales ya que esta en el rango mayor a 7 lo cual lo coloca como un fluido
básico
En el estudio de % de sólidos y de agua el cual evaluamos con el uso de la retorta,
se puede observar que cuando tenemos mayores porcentajes en peso de arcilla
agregada al lodo mayor será el porcentaje de sólidos, esto lo relacionamos debido a
que de un % de arcilla de 4 se obtiene un porcentaje de sólidos de 2% y con un
porcentaje de arcilla de 10 se obtienen 6% de sólidos. Se obtuvo un % de agua
elevado en ambos casos ya que la suspensión esta realizada con agua, y esta es la
fase continua.
En las propiedades reológicas se sabe que la bentonita proporciona al lodo
viscosidad, punto cedente y fuerza gel. Al variar % agregado en arcilla al lodo
podremos ver el cambio de estas propiedades. Un ejemplo de estas variaciones
según él % de arcilla lo vimos con un porcentaje en arcilla de 4 donde se pudo
observar que las propiedades reológicas y tixotrópicas no son las más apropiadas
para ser utilizado como lodo de perforación ya que tanto la viscosidad plástica
como la aparente presentan valores muy bajos, de 2 cps y 3.5 cps respectivamente,
se puede observar que no es un lodo que pueda realizar una buena limpieza de
recortes en el hoyo, también pudimos ver que presentaba una fuerza gel de 4 lb/ft2
lo cual nos dice que no tiene una capacidad apropiada de suspender los sólidos
cuando el fluido no está en movimiento. A diferencia del lodo preparado con un
porcentaje de arcilla de 8 el cual mostro valor de viscosidad plástica y aparente
aceptable, lo cual indica que presenta una buena capacidad de remoción de
partículas indeseables durante la perforación.
José Mercado C.I: 17.425.434
Discusión de Resultados
Práctica 1-A
Densidad:
Los valores de densidad fueron obtenidos usando la balanza de lodos, en la que para la
densidad a lodos con concentraciones de 4, 6, 8 y 10 % obteniéndose valores de
densidades de 8.5, 8.7, 8.65 y 8.9 lpg respectivamente. De acuerdo a los valores
obtenidos de densidad se puede observar que todos los valores aumentan
progresivamente de acuerdo a dichas concentraciones de las cuales la que presento
mayor densidad fue la de 10% y menor densidad la de 4%, esto se debe a la
concentración de sólidos presentes en el sistema. Además se observa que los valores de
densidad obtenidos experimentalmente no difieren de los valores obtenidos por
cálculos analíticos.
Ph:
Los valores de pH obtenidos en el laboratorio para cada uno de los lodos de acuerdo a
su porcentaje en peso de arcilla se observan en la tabla Nº 2. Antes de comentar los
resultados de la prueba de pH, es importante mencionar, que cada una de las muestras
de lodo contiene 0.02 lb/bbl de un Controlador de pH (NaOH), para mantener el pH en el
rango deseado. Teóricamente, al ser la Bentonita una arcilla de carácter ácido, a mayor
porcentaje de Bentonita en el lodo, menor debe ser el pH obtenido.
Los lodos preparados con las concentraciones antes mencionadas presentaron un Ph de
8.42, 7.51, 7.9 y 7.97. De acuerdo a los valores obtenidos podemos observar que el ph
aumenta a medida que la concentración de arcillas aumenta debido a que en su
composición poseen iones oxidrilos (OH).
Fuerza Gel:
En el viscosímetro fann se calculó la fuerza gel de los lodos a dos tiempos de reposo (10
seg. y 10 min.); los valores obtenidos a 10 seg. fueron menores a los valores obtenidos a
10 min. con lo cual se puede corroborar que los lodos preparados en esta práctica
poseen propiedades tixotrópicas es decir poseen la capacidad de formar geles. Todas las
concentraciones presentaron valores aceptables lo que los hace lodos aptos para
mantener en suspensión los ripios cuando se realizan viajes de tuberías en donde las
bombas están paradas y evitando así los problemas que se podrían presentar como
atascamiento de tubería por decantación de ripios. También es importante destacar que a
medida que aumenta la concentración de bentonita aumenta también la fuerza gel.
Viscosidad Plástica:
Los valores obtenidos de viscosidad plástica ( tabla 2) en los lodos preparados aumentan
a medida que la concentración de bentonita aumenta, esto hace demostrar que la
viscosidad plástica depende de la cantidad de sólidos. Los valores de viscosidad
plásticas establecidos por la API para lodos nativos o de iniciación es de 10 a 16cps,
para una concentración de 4% y 6% dio 2 y 6 cps respectivamente, las tienen poseen
una viscosidad muy pobre. La concentración de 8% con un valor de 9.5 cps es la que
más se acerca al rango de viscosidad óptima. Por último la concentración de 10% posee
una viscosidad de 21 cps la cual es un valor muy alto de viscosidad plástica y se sale de
los rangos óptimos aprobados por la API.
Viscosidad Aparente:
Los valores obtenidos de viscosidad aparente son de 3.5, 8, 15,5 y 37 cps (tabla 2) para
las concentraciones de 4, 6, 8 y 10% respectivamente, como se ha establecido
anteriormente con las propiedades anteriores estos valores indican que la viscosidad
aparente aumenta a medida que la concentración en peso de arcilla aumenta, esto es se
debe a la mayor cantidad de sólidos en suspensión, los cuales aumentan la fricción
mecánica entre las partículas y por ende aumenta la viscosidad aparente del fluido. Con
la construcción de la gráfica de viscosidad aparente vs. % en peso de arcilla se obtuvo
un valor gráfico de porcentaje de arcilla de 8% el cual se sustituyo en la ecuación
correspondiente para obtener el rendimiento de arcilla.
Punto Cedente:
Los valores obtenidos para el ensayo de medición de punto cedente oscilan entre 3 y 32
lb. /100pie2 y los valores de punto cedente establecidos por la API para lodos de
iniciación es de 8 y 12 lb. /100pie2, con esto podemos observas que los lodos con una
concentración en peso de 4 y 8 % tienen valores menores de 8 lb. /100pie2
respectivamente, estos valores no se encuentran en el rango establecido, esto se debe a
que estos tipos de lodos existe menos fuerza de atracción entre las partículas. En la
muestra de 10 % en peso se observa un valor de 32 lb. /100pie2 valor que excede el
límite establecido, este tipo de lodos puede causar problemas de floculación. La muestra
que se encontró entre el rango optimo fueron los de 8% en peso, condiciones favorecen
el buen desempeño del lodo ya que cumplen con las especificaciones de la API para
perforaciones someras. En este caso al igual que para el resto de las propiedades
reológicas se establece una relación proporcional entre la cantidad de sólidos y el punto
cedente ya que se sabe que este último es el resultado de la atracción entre dichos
sólidos.
Práctica 1-B
Después de estudiar las propiedades para lodos agua-bentonita en diferentes
concentraciones se procedió a la densificación del sistema 8% en peso de Bentonita con
dos densificantes (Barita y CaCo3) los resultados obtenidos se describen a continuación:
Densidad:
La densidad del lodo nativo 8.65 lb/gal (tabla 3) fue aumentada a 11.22, 9,3, 10.35 y
11.1 lb/gal mediante la adición de barita y carbonato de calcio. Se procedió a densificar
el lodo de iniciación con dos tipos diferentes de densificantes: barita y CaCo3 en una
concentración en peso del lodo de 8% para luego determinarle las propiedades.
Las densidades a las cuales se quería llegar eran de 9, 10, 10.5 y 11 lpg, se requiere
mayor cantidad de CaCo3 en comparación con la barita la cual se necesitaba en menor
cantidad para densificar los lodos. Aunque la cantidad de aditivos fue previamente
calculada para obtener densidades específicas. Se pudieron observar que los valores
experimentales obtenidos fueron parecidos a los requeridos.
Todos los grupos llegaron a la densidad requerida para controlar la hidrostática,
evitando así problemas de arremetida por parte de la formación.
La barita es el densificante comúnmente utilizado ya que con ella se puede llegar hasta
densidades de 12 lpg. El CaCo3 es utilizado cuando se esta perforando en la cara de la
arena, porque es de fácil remoción con acidificación, con este se pueden lograr
densidades hasta de 12 lpg.
Ph
En cuanto a las mediciones realizadas de Ph arrojaron como resultado una disminución
de este en comparación del lodo base (agua-bentonita) después de la adición de los
densificantes. Analizando dichos resultados y comparando de forma general los
resultados obtenidos de acuerdo al densificante, puede destacarse que el CaCO3 causó
la menor disminución en el Ph en comparación con la barita (tabla 6).
Fuerza Gel:
Con los valores obtenidos de geles en todos los lodos densificados con cada uno de los
materiales densificantes se observaron que todos presentaron geles progresivos, se debe
tomar en cuanto que estos valores están sujetos a errores de apreciación por parte de la
persona encargada de ver la deflexión del viscosímetro fann. Con los valores obtenidos
no son concluyentes para determinar cual de los densificantes es más efectivo y cual no.
Viscosidad Plástica:
Para todos los lodos densificados con diferentes materiales se observa que la viscosidad
plástica aumento en comparación con los lodos base y esto se debe a que la viscosidad
plástica se debe a la fricción y de los choques entre las partículas sólidas por lo tanto
depende de la concentración de los mismos. Los lodos que presentaron mayor
viscosidad plástica fueron los densificados con CaCo3, seguidos por los densificados
con barita. Este resultado se esperaba ya que como la viscosidad plástica se debe a la
fricción de las partículas sólidas y en el caso del CaCo3 fue el material donde se agrego
mayor cantidad, seguido de la barita.
Viscosidad Aparente:
Al igual que la viscosidad plástica la viscosidad aparente aumento en relación con la
viscosidad plástica de lodos bases y esto se debe a la mayor presencia de sólidos en los
lodos y se observa a igual que la plástica que los lodos que presenta el valor más alto de
viscosidad son los densificados con CaCo3, esto es gracias a la misma razón expuesta
anteriormente, a la mayor cantidad de CaCo3 en masa que se le agrego a los lodos en
comparación con los demás densificantes utilizados, luego sigue la barita con los
valores más altos.
% de Sólidos y líquidos:
El porcentaje de sólidos y líquidos de los lodos densificados dependen de la cantidad de
estos agregados, por lo tanto se debería observar un mayor porcentaje de sólidos para el
lodo densificado con CaCO3, cabe destacar que la barita tiene menor porcentaje de
sólidos que el carbonato.
% Arena:
Los valores reportados por los grupos están en un rango de 3 a 5% de arena, el limite
ideal para fluidos de perforación es de 2% de arena , los lodos están dentro del rango
estipulado esto los hacen lodos ideales para el sistema de perforación ya que su
porcentaje de arena es bajo y su los problemas ocasionados por alto porcentaje si
minimizan al máximo con valores entre el rango estipulado.
Gráfico Nº 2. Viscosidad Plástica vs. Porcentaje en peso de arcilla: Se observa que a
medida que aumenta el porcentaje en peso de arcilla la viscosidad plástica tiende a
aumentar, esto se debe al incremento de partículas sólidas en el sistema.
Gráfico Nº 1. Viscosidad Aparente vs. Porcentaje en peso de arcilla: se aprecia que la
viscosidad aparente aumenta a medida que la concentración de sólidos es mayor en el
sistema, esto se debe a que a mayor fase dispersa mayor es la resistencia al flujo.
Además, de esta gráfica se obtuvo que el valor de rendimiento de arcilla fue de 8%.
Zuleikys Rodríguez C.I:18414617
CONCLUSIONES
Concluciones Práctica 1A
a) Un lodo agua-bentonita ó de inicio es un fluido de perforación cuyas propiedades
químicas y reológicas son óptimas a formaciones someras.
b) La capacidad de reformulación y economía hacen de la arcilla sódica la preferida
en los lodos de inicio de las perforaciones de hoyos petroleros.
c) El conocimiento teórico y práctico del comportamiento de cada una de las
propiedades del lodo de inicio permiten reformular su estructura en el momento
oportuno para afrontar problemas afines a la perforación relacionada a él.
d) La mayor parte de las propiedades estudias tienden a incrementar en proporciones
variables ligadas al % de arcilla sádica en el lodo.
e) El Ph de un lodo agua bentonita es alcalino debido al contenido de iones sodio en la
misma sin embargo se mejora con NaOH.
f) El lodo elaborado no es óptimo para formaciones no consolidadas debido a que no
posee las propiedades tíxotropicas ordinarias para suspender ripios de alta densidad
provenientes de formaciones superficiales o no.
g) No solo existe arcilla sódica, también existen arcillas cálcicas las cuales poseen un
menor rendimiento que la sódicas
Practica 1B
a. La densidad del lodo es directamente proporcional a la concentración de sólidos.
b. El Ph en lodos agua-bentonita disminuye proporcionalmente al aumentar la
concentración en peso dependiendo del densificante agregado.
c. La concentraciones de 8%, fueron las que entraron entre el rango permisible por la
API en las propiedades del lodo.
d. La viscosidad aparente aumenta proporcionalmente al porcentaje de arcilla y aún
más cuando se agregan mayor cantidad de partículas sólidas (densificantes).
e. Al agregar NaOH (álcali) permite aumentar el valor de Ph.
f. El sistema agua bentonita no es el adecuado para perforar el miembro Blanco.
g. Bajos valores de viscosidad plástica y punto cedente indican una inadecuada
capacidad de acarreo de ripios
h. Al agregar densificantes provoca aumentos tanto en la densidad como en todas las
propiedades reológicas del lodo.
Smleeth Delgado CI.: 17.971.930
Conclusiones
1. A mayor porcentaje de arcilla, mayor será la concentración de sólidos, por lo tanto
más denso será el lodo.
2. Un lodo con propiedades tixotrópicas aceptables es aquel que puede formar geles
para sostener los ripios al parar la circulación y al momento de reiniciarla pueda
romper los geles con facilidad y continuar el acarreo de los ripios.
3. El porcentaje óptimo para la preparación de un lodo agua-bentonita seleccionado
entre los preparados es de 8%, este dando mejores resultados reológicos.
4. El pH óptimo de un lodo de perforación es el de 7, ya que indica un lodo neutro o
alcalino.
5. Es importante un valor alto de viscosidad para poder acarrear los ripios, pero que
dicho valor no sea excesivamente alto ya que ocasionaría problemas con la fluidez
del lodo.
6. El carbonato cálcico además de ser un densificante, sirve como agente ponteante.
7. La hematita es un densificante con mayor gravedad específica que la barita, pero a
diferencia de la hematita la barita es inerte en el lodo y no toxica.
8. El carbonato de calcio aporta mayor cantidad de sólidos al lodo que la barita, por
tener menor gravedad específica.
9. Los lodos densificados con barita presentan una mayor densidad que los
densificados con calcita.
Angélica González CI: 20106497
CONCLUSIONES
1. La densidad del lodo es directamente proporcional a la concentración de sólidos.
2. El Ph en lodos agua-bentonita aumenta proporcionalmente al aumentar la
concentración en peso.
3. La concentraciones de %, fueron las que entraron entre el rango permisible por
la API en las propiedades del lodo.
4. La viscosidad aparente aumenta proporcionalmente al porcentaje de arcilla y aún
más cuando se agregan mayor cantidad de partículas sólidas (densificantes).
5. Al agregar NaOH (álcali) permite aumentar el valor de Ph.
6. El sistema agua bentonita no es el adecuado para perforar el miembro Blanco.
7. Bajos valores de viscosidad plástica y punto cedente indican una inadecuada
capacidad de acarreo de ripios
8. Al agregar densificantes provoca aumentos tanto en la densidad como en todas
las propiedades reológicas del lodo.
9. Los valores de fuerza gel y punto cedente indican que el sistema de
concentración 8% en peso presenta la mejor capacidad de acarreo y suspensión
de los sólidos.
10. Cuando menor es el peso específico de un compuesto mayor será su
concentración, que es necesaria para tener un aumento de las propiedades del
lodo.
11. El densificante que requirió mayor cantidad para incrementar la densidad del
lodo fue el CaCo3.
12. La hematita fue el densificante que se utilizo en menor cantidad para densificar
el sistema.
13. La curva de rendimiento obtenida para la bentonita utilizada permitió determinar
que el límite de bombeabilidad para el sistema es de lodos.
Yoismar González C.I:17747075
Conclusiones
La densidad del lodo es directamente proporcional a la concentración de sólidos (en
este caso de arcilla).
Además de densificar, el Carbonato de Calcio aumenta la viscosidad del
lodo debido a la adición de sólidos al sistema.
La bentonita es un viscosificantes, aunque esté también proporciona densidad al
fluido de perforación
Altas densidades provocan altas presiones hidrostáticas, lo cual influye en la tasa de
penetración, reduciéndola a medida que la densidad en mayor.
A mayor concentración de los sólidos en el lodo, mayores serán las propiedades
reológicas del lodo (viscosidad plástica, punto cedente y resistencia gel).
La importancia de mantener un PH balanceado se debe a que tuberías de
perforación y el sistema de circulación en general podría presentar corrosión, a su
vez esta ayuda a una correcta reacción de las arcillas.
La soda cáustica se usa en los lodos para aumentar el pH, mejorando la función de
los dispersantes y minimizando la corrosión.
José Mercado C.I: 17.425.434
Conclusiones
El lodo nativo se usa como sistema base en el inicio de la perforación, por ser
poco contaminante y debe ser utilizado en profundidades someras.
Mientras mayor porcentaje en peso de bentonita conforma el lodo, mayor es la
densidad.
El Ph en lodos agua-bentonita aumenta proporcionalmente al aumentar la
concentración en peso.
La viscosidad aparente aumenta proporcionalmente al porcentaje de arcilla y
aún más cuando se agregan mayor cantidad de partículas sólidas
(densificantes).
Al agregar NaOH (álcali) permite aumentar el valor de Ph.
Al agregar densificantes provoca aumentos tanto en la densidad como en todas
las propiedades reológicas del lodo.
Los valores de fuerza gel y punto cedente indican que el sistema de
concentración 8% en peso presenta la mejor capacidad de acarreo y
suspensión de los sólidos.
Cuando menor es el peso específico de un compuesto mayor será su
concentración, que es necesaria para tener un aumento de las propiedades del
lodo.
El densificante que requirió mayor cantidad para incrementar la densidad del
lodo fue el CaCo3.
La curva de rendimiento obtenida para la bentonita utilizada permitió
determinar que el límite de bombeabilidad para el sistema es de lodos.
Zuleikys Rodríguez C.I:18414617
RECOMENDACIONES
Recomendaciones
a) Calibrar antes de tomar cualquier medida cada uno de los instrumentos de medir,
sino lo está debe hacerse con el fin de aminorar errores de medición.
b) Tratar de realizar la toma de muestras lo más precisas posibles de manera que
obtengamos valores más reales.
c) Mantener el lodo al que se le está realizando el estudio en constante movimiento de
manera de evitar la floculación y decantación de las partículas.
d) Hacer empleo de guantes de látex, mascarilla antipartículas de polvo en la
realización de la práctica.
e) Evita la manipulación inapropiada de químicos como la sosa cáustica la cual es una
base fuerte de alto poder alcalinizante, corrosivo y cancerígeno lo que demanda un
seguro manejo independientemente de la cantidad a emplear.
f) Hacer uso de guantes térmicos para manipular instrumentos dado el caso de la
retorta y en donde se corra RIEZGOS de quemaduras.
g) Evitar llevarse las manos a la cara cuando se esté llevando a cabo la práctica para
evitar irritación ocular o alojamiento de partículas de polvo en los ojos
Practica 1B
a) Verificar la correcta calibración de los equipos a utilizar para no incurrir en
errores de medición y por ende valores erróneos.
b) Los materiales que sean pesados deben manejarse con cuidado tanto en el
momento de la pesada como en su transporte para no incurrir en malas pesadas y
perdidas de estos.
c) Para tener una buena medición del Ph del lodo debe medirse el Ph del agua a
utilizar para preparar los lodos para verificar si su Ph es de 7.
d) Utilizar rápidamente el NaOH ya que puede degradarse en presencia del
oxígeno, y hay que agregarlo con cuidado para evitar que se pierda o se pegue de
las paredes del recipiente en el que se este depositando.
e) Mantener el lodo al que se le está realizando el estudio en constante movimiento
de manera de evitar la floculación y decantación de las partículas.
f) Se debe añadir lentamente los diferentes pesos de bentonita para evitar la
floculación del lodo y así obtener una mezcla homogénea y resultados confiables.
g) Calcular las propiedades reológicas en el momento de la experiencia ya que
debido al carácter apreciativo de las lecturas pueden obtenerse valores errados.
Smleeth Delgado CI.: 17.971.930
Recomendaciones
1. Respetar los tiempos de agitación de los aditivos, ya que estos permiten que el
aditivo se active en el fluido y cumpla con sus funciones.
2. Agregar el NaOH inmediatamente finalizado el tiempo de agitación de la bentonita
para evitar la cristalización del mismo.
3. Manejar con sumo cuidado el Viscosímetro Fann ya que este equipo es muy
susceptible y puede descalibrarse.
4. Agregar lentamente la bentonita y el NaOH al lodo, esto con el fin de evitar la
floculación del lodo.
5. Asegurarse de desconectar la retorta después de utilizarla ya que esta tiene un
sistema de trabajo continuo con una resistencia integrada y si no se desconecta se
sobrecalienta y se daña el equipo.
6. Antes de utilizar la balanza de lodos, asegurarse de que está este calibrada y luego
de usarla limpiarla bien para evitar error en la lectura.
7. Realizar la práctica 1B para un porcentaje de arcilla mayor, con el fin de observar el
comportamiento del lodo debido a mayor presencia de sólidos.
Angélica González CI: 20106497
RECOMENDACIONES
Verificar la correcta calibración de los equipos a utilizar para no incurrir en
errores de medición y por ende valores erróneos.
Los materiales que sean pesados deben manejarse con cuidado tanto en el
momento de la pesada como en su transporte para no incurrir en malas pesadas y
perdidas de estos.
Para tener una buena medición del Ph del lodo debe medirse el Ph del agua a
utilizar para preparar los lodos para verificar si su Ph es de 7.
Utilizar rápidamente el NaOH ya que puede degradarse en presencia del
oxígeno, y hay que agregarlo con cuidado para evitar que se pierda o se pegue de
las paredes del recipiente en el que se este depositando.
Mantener el lodo al que se le está realizando el estudio en constante movimiento
de manera de evitar la floculación y decantación de las partículas.
Se debe añadir lentamente los diferentes pesos de bentonita para evitar la
floculación del lodo y así obtener una mezcla homogénea y resultados
confiables.
Calcular las propiedades reológicas en el momento de la experiencia ya que
debido al carácter apreciativo de las lecturas pueden obtenerse valores errados.
Yoismar González C.I:17747075
Recomendaciones
Se recomienda utilizar bentonita que no esté contaminada para así no obtener
resultados erróneos.
Es recomendable realizar constantemente revisiones y mantenimientos a los
aparatos y equipos de trabajos para asi tener todos los equipos en funcionamiento y
el tiempo en el laboratorio sea menor.
Una vez agregado los aditivos al lodo de perforación agitarlo continuamente para
que no exista floculación por parte de los sólidos.
Se recomienda limpiar y calibrar los instrumentos al inicio de la práctica. En la
preparación del lodo se deben agregar los sólidos (el viscosificante y densificantes)
lentamente, para evitar que el lodo se flocule.
José Mercado C.I: 17.425.434
Recomendaciones
Verificar la correcta calibración de los equipos a utilizar para no incurrir en
errores de medición y por ende valores erróneos.
Los materiales que sean pesados deben manejarse con cuidado tanto en el
momento de la pesada como en su transporte para no incurrir en malas pesadas y
perdidas de estos.
Para tener una buena medición del Ph del lodo debe medirse el Ph del agua a
utilizar para preparar los lodos para verificar si su Ph es de 7.
Utilizar rápidamente el NaOH ya que puede degradarse en presencia del
oxígeno, y hay que agregarlo con cuidado para evitar que se pierda o se pegue de
las paredes del recipiente en el que se este depositando.
Mantener el lodo al que se le está realizando el estudio en constante movimiento
de manera de evitar la floculación y decantación de las partículas.
A la hora de utilizar el viscosímetro Fann se recomienda hacer primero la lectura
a 600 rpm y luego la de 300 rpm, para obtener mayor exactitud en las
mediciones.
Se debe añadir lentamente los diferentes pesos de bentonita para evitar la
floculación del lodo y así obtener una mezcla homogénea y resultados
confiables.
Debe utilizarse la retorta con mucho cuidado debido a las altas temperaturas y
así evitar seria quemaduras.
Calcular las propiedades reológicas en el momento de la experiencia ya que
debido al carácter apreciativo de las lecturas pueden obtenerse valores errados a
pesar de realizar los procedimientos indicados, por lo que de ser necesario sería
posible repetir la experiencia.
Zuleikys Rodríguez C.I:18414617
IMPORTANCIA DEL TEMA EN LA INDUSTRIA
Los lodos de perforación cumplen un papel importante en la industria petrolera,
específicamente en la rama de la perforación de pozos ya que controlan el entorno
relacionado con los fluidos existentes en las formaciones productoras; durante
el tiempo de duración de las operaciones de perforación.
Es de suma importancia controlar estas presiones existentes en un yacimiento y
controlar las condiciones estáticas y dinámicas durante la perforación, debido a que
si no existiera el fluido de perforación circulando en el pozo, los fluidos presentes
en la formación fluirían hacia él de forma descontrolada provocando situaciones de
sumo riesgo como es el caso de reventones del pozo. Tomando en consideración
las múltiples funciones que cumple el lodo de Perforación, este representa un pilar
de gran importancia en las labores de perforación.
El lodo nativo es el más recomendado en formaciones someras ya que es más
económico y menos contaminantes que otros tipos de lodos, además, es un lodo
que mediante la utilización de densificantes podría ser usado a profundidades
relativamente profundas. También de acuerdo a su sencillez y composición es
fácil de manejar durante los primeros 1500 pies sin requerimiento químico alguno
para su buen funcionamiento.
En lo que relacionado a la suspensión agua-bentonita con cierta concentración de
álcali, radica su finalidad principal en el acarreo de ripios y soportes de las paredes
del hoyo, sin contaminar los mantos de agua dulce subterráneos; la densificación de
la suspensión logra aumentar la presión hidrostática que ofrece la columna de
fluidos para evitar reventón. El buen desempeño de este tipo de lodo se basa
primordialmente, en un buen control de las mediciones de las propiedades
reológicas puesto que estas juegan un papel muy importante a la hora de perforar ya
que debe existir un control de las mismas para optimizar el trabajo y tiempo de
duración de los equipos. La viscosidad debe tener la suficiente fuerza de arrastre
para subir los recortes hacia la superficie y poder mantener el hoyo limpio ya que si
esto no ocurre los recortes se irán al fondo del hoyo y la mecha perdería mucho
tiempo removiendo los viejos ripios y disminuiría la tasa de penetración, algo
similar ocurriría si no se controlan el punto cedente y los geles ya que estos son los
encargados de mantener los ripios en suspensión y evitar que se vayan al fondo,
cuado el lodo este circulando y cuando la circulación este detenida respectivamente.
Todas las propiedades juegan un papel específico y ninguna es más importante
que otra, al contrario, todas en conjunto proporcionan un sistema fundamental en el
fluido de perforación. Se tiene presente que a medida que se incrementa la
profundidad de perforación, el lodo va cambiando sus propiedades lo cual hace
necesario un aumento ó disminución de densidad debido al aumento progresivo de
las presiones de yacimiento, por lo tanto se debe recurrir a los densificantes que
se encargan de aumentar el peso del lodo para que este sea capaz de controlar las
presiones de la formación y evitar así una arremetida tomando en consideración la
identificación del más apropiado según la ocasión y el problema que se presente.
Por lo general, un buen programa de lodos minimizará los daños a la
formación, mejorará la producción de Petróleo y proporcionará un ahorro de tiempo
y dinero a la industria.
BIBLIOGRAFÍA
GUÍA PARA LAS PRÁCTICAS SOBRE LODOS DE PERFORACIÓN”. Iguarán
J, José V. Dpto. Petróleo, UDO, 1988.
CURSO DE PERFORACIÓN, GUÍA PARA LAS PRÁCTICAS DE
LABORATORIO. Ing. SALAS G. Guillermo J. Universidad del Zulia, Facultad de
Ingeniería, Escuela de Ingeniería de Petróleo. Maracaibo, septiembre 1961.
Introducción y Partes I, II, III.
MANUAL IMCO: “TECNOLOGÍA APLICADA DE LODOS”.
Halliburton Company.
FLUIDOS DE PERFORACIÓN. Ing. Salas, Roberto, Año 2000.
CALCULOS BASICOS Y PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIO. Ing. Salas
Roberto, Año 2011.
APÉNDICE – A
a) Gráficas
Grafica Nº 1. Viscosidad Aparente vs % en peso de Bentonita.
El Valor obtenido a una viscosidad aparente de 15 cps, arroja un valor de % en peso
de arcilla de 8%.
3 4 5 6 7 8 9 10 110
5
10
15
20
25
Visc. Plastica vs. % en Peso Bentonita
% Peso Bentonita
Visc
. Plá
stica
Gráfica Nº 2. Viscosidad Plástica vs. % en Peso Bentonita
APENDICE – B
b) Figuras
Fig Nº 1 Balanza Simple con Bentonita a usar
Fig Nº 2 Balanza Analítica
Fig Nº 3 Agitador eléctrico mezclando el lodo
Fig Nº 4 Densidad. Balanza de lodos Fig Nº 5 Viscosímetro Fann
Fig Nº 10. Porcentaje de agua y sólidos. Retorta
APÉNDICE – C
c) Ecuaciones utilizadas
Wf = Peso del lodo final (lbs)
Vf = Volumen del lodo final (Bbl)
ρf = Densidad del lodo final (lpg)
Wa = Peso de la bentonita (lbs)
Va = Volumen de la bentonita (Bbl)
ρa = Densidad de la bentonita (lpg)
Ww = Peso del agua (lbs)
Vw = Volumen de agua (Bbl)
ρw = Densidad. Del agua (lpg)
V f=V a+V w
V f=W f
ρf;V a=
W a
ρa;V w=
Ww
ρw
Sustituyendo:
W f
ρf=W a
ρa+Ww
ρw
Luego nos queda que:
ρ f=ρa∗ρw
W a
W f∗ρw+
Ww
W f∗ρa
Definiendo a X como al % en Peso de la Arcilla, se puede relacionar así:
W a
W f= X
100;W w
W f=1−X
100
Reagrupando términos se tiene:
ρlodo=100∗ρw
100−[X (% )∗1−( ρwρBen )]Peso de la Bentonita
W Ben=( X (%)100 )∗W lodo
Peso del lodo
W lodo=V lodo∗ρlodo
Densidad de la Bentonita
ρBen=γBen∗ρw
Densidad del Densificante
ρdensificante=γdensificante∗ρw
APÉNDICE – D
d) Muestra de Cálculo
Practica 1A:
γBen =2.5
A. Densidad del la bentonita
ρBen=γBen∗ρw=2.5∗8.33 lbs
gal=20.825lbs / gal
B. Densidad final del lodo
ρlodo=100∗ρw
100−[X (% )∗1−( ρwρBen )]=
100∗8.33 lbsgal
100−[6∗1−( 8.33 lbsgal
20.825 lbsgal
)]¿8.641 lbs /gal
C. Peso final del lodo
W lodo=V lodo∗ρlodo=6bls∗42 galbls
∗8.641 lbsgal
=2177.32lbs
D. Peso de la Bentonita
W Ben=( X (%)100 )∗W lodo=( 6
100 )∗2177.32lbs=130.639lbs
E. Peso del agua
W w=W lodo−WBen=2177.32lbs−130.639lbs=2046.681lbs
F. Volumen de agua
V w=(Ww
ρw )=( 2046.681lbs8.33lbs /gal )=247.5gal
Practica 1B:
A. Densidad del la bentonita
ρBen=γBen∗ρw=2.5∗8.33 lbs
gal=20.825lbs / gal
B. Densidad final del lodo
ρlodo=100∗ρw
100−[X (% )∗1−( ρwρBen )]=
100∗8.33 lbsgal
100−[8∗1−( 8.33 lbsgal
20.825 lbsgal
)]¿8.75 lbs /gal
C. Peso final del lodo
W lodo=V lodo∗ρlodo=3bls∗42 galbls
∗8.75 lbsgal
=1102.5 lbs
D. Peso de la Bentonita
W Ben=( X (%)100 )∗W lodo=( 8
100 )∗1102.5 lbs=88.2 lbs
E. Peso del agua
W w=W lodo−WBen=1102.5 lbs−88.2 lbs=1014.3 lbs
F. Volumen de agua
V w=(Ww
ρw )=( 1014.3 lbs8.33 lbs /gal )=121.76gal
G. Volumen de lodo
Vl=3 Bls→Vl=3Bls∗350 cc1Bls
=1050 cc
Ph=0.052∗ρL∗h
Ph=PP+Sb
PP+Sb=0.052∗ρL∗h→ ρL=PP+Sb
0.052∗h= 457+200
0.052∗1359=9.30 lpg
3) Calculo de la densidad de los densificantes
γBarita= 4.25
γCaCO3= 2.7
γHematita= 5.1
ρdensificante=γdensificante∗ρw
Ejemplo:
ρBarita=γBarita∗ρw=4.25∗8.33 lbsgal
=35.4025 lbsgal
ρCaCO3=22.491 lbs
gal
ρHematita=42.483 lbsgal
4) Peso del densificante
W i+W d=W L
V i+V d=V L
Si sabe que:
ρ=mv→ρ∗v=m
Demuestre:
W densificante=42 gal∗V i∗ρd∗(ρL−ρi )
ρd−ρL
W d=42 gal
bl∗1bl∗22.491∗(9.30 lbs
gal−8.75 lbs
gal )22.491−8.75 lbs
gal
=39.357
