Base Aceite

5/8/2018 Base Aceite - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/base-aceite 1/17

Universidad de Oriente

Escuela de Ingeniería de Petróleo

Núcleo Monagas ± Maturín

Laboratorio de Perforación

Propiedades físicas y químicas de lodos base aceite, contaminados con salmuera y

tratados con cal

Profesor:

José Rafael Ruiz Pacheco

Maturín, Enero 2011

Bachilleres:

Carvajal Fernando

C.I. 180801985

Salazar Desireé

C.I 16.010.662



INDICE

RESUMEN ......................................................................................... 2

INTRODUCCION ............................................................................ 3

MARCO TEÓRICO ......................................................................... 4

DATOS Y RESULTADOS ........................... ...................................16

DISCUSIÓN DE RESULTADOS ..................................................21

CONCLUSIONES ...........................................................................26

RECONMENDACIONES ..............................................................27

BIBLIOGRAFÍA ..............................................................................28



RESUMEN.

A la hora de formular o preparar un fluido de perforación siempre son tomado

en cuenta una serie de parámetros que permiten que el lodo cumplan con las

especificaciones y funciones para los cuales para los cuales es requerido, sin

embargo a la hora de perforar sobre todo en zonas donde no se cuenta con un total

conocimiento de la geología regional se corre con el riesgo de penetrar cierto tipo de

formaciones que se caracterizan por presentar una elevada concentración de sales

solubles, por no conocer el efecto del las mismas sobre los lodos de perforación la

manera de controlar los efectos nocivos que esta sales pueden causar representa una

actividad de gran importancia.

Por tal motivo la industria petrolera se ha dado la tarea de promover el

estudio y desarrollo del compuestos y agentes químicos que reduzcan en la medida

de los posible y de manera económica y rentable los efectos que causa en los lodos

de perforación la contaminación con sal. En la actualidad existen una gran cantidad

y diversidad de compuestos químicos que cumplen con la función ya antes

mencionada y para verificar y comparar la eficacia de los mismos en la presente

practica se procederá a la contaminación de un lodo base agua con sal y un posterior

tratamiento mediante el uso de cc-16, carbonox y enviro thin para someter a critica

los resultados obtenidos.

En lo que respecta a los resultados arrojados de la experiencia efectuada a

nivel de laboratorio se pudo ratificar y reafirmar aspectos que ya eran ampliamente

conocidos como los son los efectos negativos que tienen este tipo de contaminación

sobre las propiedades reológicas del lodo, la perdida de filtrado y el Ph la cual

ocasiona el aumento de las dos primeras y el descenso de la ultima.



INTRODUCCIÓN.

Anteriormente cuando no se contaba con un total conocimiento de la Geología de

una zona en la cual se establecían operaciones de perforación se tenia una alta probabilidad

de presentar una gran cantidad de problemas operacionales de los cuales no estaba exento

aquellos que estaban relacionados con la contaminación del lodo debido al efecto de algún

agente externo como una sal soluble. Problema que era tratado mediante la adición al

sistema de agua, acción que se llevaba a cabo con la finalidad de diluir en máxima proporción las sales que ingresaban al sistema y de esta forma atenuar los efectos de la

contaminación.

Sin embargo en la actualidad existen una gran cantidad de agentes químicos que

permiten tratar al lodo de perforación para así minimizar los efectos nocivos que puedan

ejercer sobre el mismo las sales, ya que no existen procedimientos o compuesto químicoque haga precipitar la sal de manera económica y rentable. Entre los agentes químicos

utilizados para tal fin destacan los adelgazantes, los cuales son empleados para disminuir el

efecto de la contaminación sobre las propiedades reológicas (carbonox y enviro thin), y los

controladores de filtrado los cuales restringen y minimizan la perdida excesiva de fluidos

hacia la formación ( CC-16).

Aparte de esto es necesario hacer notar que no todo el tiempo los agentes químicos

empleados para el tratamiento permiten controlar en su totalidad los efectos de la

contaminación por lo que en ciertos casos cuando se esta en presencia de contaminaciones

que presentan una excesiva concentración de sales disueltas en el sistema se hace necesario

la conversión del sistema para de esta forma inhibir los efectos de la contaminación.



MARCO TEORICO

FLUIDOS BASE ACEITE (OBM)

Contienen aceite como fase liquida continua. Usado para perforar zonas altamente

inestables y ambientes difíciles con alta presión y alta temperatura.

Existen dos tipos principales de sistemas:

a) Lodos de aceite; que contienen menos del 5% en agua y contiene mezclas de álcalis,

ácidos orgánicos, agentes estabilizantes, asfaltos oxidados y diesel de alto punto de llama o

aceites minerales no tóxicos. Uno de sus principales usos es eliminar el riesgo de

contaminación de las zonas productoras. Los contaminantes como la sal o la anhidrita no

pueden afectarlos y tiene gran aplicación en profundidad y altas temperaturas, también son

especiales para las operaciones de corazonamiento.

b) Emulsiones invertidas: estos sistemas contiene más del 50% en agua, que se encuentra

contenida dentro del aceite mediante emulsificantes especiales; este lodo es estable a

diferentes temperaturas.

El uso de estos dos tipos de lodos requiere cuidados ambientales debido a su elevado poder

contaminante. Pueden pesar 7.5 ppg (libras por galón) sin el uso de materiales pesantes.

Estos lodos han sido empleados con éxito para muchas tareas de perforación con: pozos

profundos con condiciones extremas de presión y temperatura; problemas de pega de

tubería y de estabilidad de pozo; necesidad de atravesar zonas que contienen sales, yeso o

anhidrita; presencia de sulfuro de hidrógeno hallazgo de formaciones potencialmente

productoras; gran necesidad de minimizar la fricción y los torques (en pozos altamente

desviados). Lastimosamente su carácter contaminante ha restringido su uso.



Contaminación con sal:

Este tipo de contaminación es aquella que ocurre en los sistemas de agua dulce y loslodos que no han sido formulados para soportar la presencia de sales en su composición

cuando son expuestos durante la perforación con zonas que presentan altas concentraciones

de sal, siendo normalmente bajo esta situación afectadas propiedades tales como la

viscosidad, la resistencia de gel, y la perdida de filtrado, las cuales tienden a aumentar en la

medida que aumentan los niveles de sal en el sistema.

Todas estas alteraciones se producen como resultado único de reacciones de

intercambios cationicos que se establecen entre la sal y las partículas de arcilla. En el caso

particular de la viscosidad, el aumento en el valor de esta propiedad se debe a la

disminución de la capacidad de hidratación que experimenta la arcilla al quedar expuesta

con un medio que posee una elevada concentración de sales, debido a que las partículas de

arcilla cargadas negativamente se agrupan alrededor de los iones de sodio produciendo el

efecto ya antes mencionado. Mientras que los altos valores que se obtienen tanto en la

perdida de filtrado como de la resistencia de gel obedecen a la misma razón, floculación del

lodo, lo cual constituye un comportamiento normal, puesto que en estos casos en los lodosse establecen asociaciones excesivas entre las partículas de arcilla como respuesta al

incremento de las cargas eléctricas cuando las sales se hacen solubles en el mismo

favoreciendo de este modo al incremento de las propiedades ya antes mencionadas.

Los tres tipos de sales de roca naturales encontradas durante las operaciones de perforación

son la halita (NaCl), la silvita (KCl) y la carnalita (KMgCl3�6H2O); Estas sales están

clasificadas por orden de solubilidad creciente. Otras dos sales comunes son el cloruro de

magnesio (MgCl2) y el cloruro de calcio (CaCl2). Estas dos sales no existen naturalmente

en la forma cristalina, debido a su extrema solubilidad. Sin embargo, ambas pueden existir

individualmente, juntas o con otras sales disueltas en agua irreductible. Un flujo de agua

salada puede ser mucho más perjudicial para las propiedades de flujo que la perforación

dentro de sal de roca, porque las sales ya están solubilizadas y reaccionan más rápidamente



con las arcillas. Cuando se produce algún flujo de agua salada, la densidad del lodo debe

ser aumentada para controlar el flujo antes de que se pueda tomar el tiempo de acondicionar

las propiedades del lodo.

En el caso de las sales, el mecanismo de contaminación está basado en las reacciones de

intercambio catiónico con las arcillas, la acción de masas por el catión predominante y, a

veces, el pH. Los únicos sistemas sobres los cuales las sales disueltas no tienen casi ningún

efecto son los sistemas de agua clara, las salmueras, los lodos base aceite y algunos

sistemas de polímeros con bajo contenido de coloides. Los sistemas de lodo a base de

bentonita no son afectados de diferentes maneras según el origen de la sal, ya sea el agua de

preparación, agua salada, sal de roca o los flujos de agua salada. Los efectos iniciales son la

alta viscosidad, altos esfuerzos de gel, un filtrado alto y un aumento importante delcontenido de cloruros, acompañado por pequeños aumentos de la dureza en el filtrado del

lodo. Se produce un intercambio catiónico entre la sal y las arcillas para expulsar el ion

calcio de las partículas de arcilla, lo cual resulta en un aumento de la dureza. La detección

de un aumento de cloruros no define el problema con suficiente precisión para determinar

la mejor manera de tratar el lodo, ya que la prueba de cloruros no identifica el ion o los

iones metálicos que están asociados con los cloruros.

Para lograr un mejor entendimiento de estas sales y de la manera de tratar la contaminación

en cada caso, las sales y/o sus cationes asociados se describen separadamente.

HALITA (NaCl)

La halita (sal común) es la sal que perforada con más frecuencia y constituye el principal

componente de la mayoría de los flujos de agua salada. El efecto inicial sobre el lodo de

perforación es la floculación de las arcillas causada por la acción de masas del ion sodio. La

viscosidad Marsh, el punto cedente, los esfuerzos de gel y el filtrado aumentan cuando se

encuentra la halita. La presencia de halita puede ser confirmada por un aumento de los

cloruros. Las arcillas se deshidratan cuando hay suficiente sodio y tiempo. Cuando esto

ocurre, el tamaño de la partícula disminuye debido a la reducción de agua adsorbida. El

agua liberada se reincorpora a la fase continua del lodo, lo cual puede resultar en una ligera

reducción de la viscosidad plástica. Pero las partículas de arcilla deshidratada floculan,



causando un alto punto cedente, altos esfuerzos de gel y un filtrado alto. El filtrado

aumentará en proporción directa a la cantidad de sal que se ha incorporado en el lodo. El

tratamiento del lodo incluye añadir suficiente desfloculante para mantener las propiedades

de flujo y la dilución con agua dulce deseables a fin de obtener una reología adecuada. Se

debe continuar el tratamiento químico hasta que las arcillas estén desfloculadas. Se requiere

una cantidad adicional de soda cáustica para aumentar el pH. Esto depende de la cantidad

de sal perforada y de si existe una cantidad suficiente para deshidratar todas las arcillas

contenidas en el sistema. Si el pH disminuye hasta menos de 9,5, será necesario aumentarlo

con soda cáustica para que los desfloculantes base ácido se vuelvan solubles a fin de ser

eficaces.

La halita pura tiene un pH de 7. Por lo tanto, cuanta más halita se perfore, más sodacáustica será requerida para mantener el pH a más de 9,5. La halita también tiene un efecto

sobre los instrumentos usados para medir el pH. Si se usa papel indicador de pH, la

precisión de este papel será afectada por la concentración de cloruros y el papel indicará un

pH más bajo a medida que la concentración de cloruros aumenta. Si la halita es pura, el pH

no debería sufrir ninguna reducción de más de una unidad hasta que se alcance la

saturación total del lodo. Sin embargo, es muy raro que se encuentre halita pura. Minerales

asociados tales como la anhidrita están generalmente presentes en cierta medida, lo cual

aumentará el calcio del filtrado. Por lo tanto, se suele añadir un poco de soda cáustica con

los desfloculantes para mantener el pH dentro del rango apropiado.



Fuentes de comunes de contaminación con sal.

Las fuentes de contaminación con sal más comunes son las venas o capas de sal

sub-superficiales, depósitos de sal, flujo de agua salada, domos de sal y adicionesdeliberadas de sal.

- Las venas o capas de sal no son mas que estratos que presentan una gran

concentración de cloruro de sodio (NaCl).

- Los depósitos de sal: Son acumulaciones de sales solubles siendo las más comunes halitas

(NaCl), sylvita (KCl) y la carnalita (KMgCl.

- Flujos de agua salada: Provenientes de las formaciones atravesadas constituyen la

fuente de contaminación más dañina debido a que en este caso las sales están totalmente

solubilisadas, lo que permite una reacción rápida de estas con las arcillas.

- Domos de sal: Son estratos masivos de sal que al ser perforadas se disuelven formando

cavernas.

- Adiciones deliberadas de sal: Son operaciones que se efectúan cuando se requiere deciertas condiciones para conducir en forma apropiada las labores de perforación.

Tratamiento empleado para contrarrestar los efectos de la contaminación con sal.

La contaminación con sal no se puede tratar químicamente debido a que no existe

ningún producto químico que elimine la sal del lodo, ni ninguna forma económica que

permita precipitar la sal. Sin embargo se puede minimizar el contenido de sal mediante la

dilución con agua dulce. Pero cuando el grado de la contaminación es tan elevado que

dificulta el mantenimiento de las propiedades del lodo, lo mas conveniente cambiar a un

lodo salado, para lo cual se hace necesario el uso de atapulgita y suficiente soda cáustica

para mantener el pH.



Efectos de la contaminación con sal a la formación.

Básicamente los efectos de este tipo de contaminación sobre la formación son

causados en su totalidad por el filtrado, debido a que este genera un daño a las formaciones,

aun cuando las sales solubles se constituyan uno de los componentes principales en la

formulación de los fluidos empleados en las operaciones de completación y se usen para

inhibir y evitar la hidratación de las lutitas y las arcillas hidratables, puesto que los lodos

contaminados con sal generalmente se presentan en estado floculado lo que ocasiona la

invasión de la formación con volúmenes excesivos de filtrado que se caracterizan por

presentar elevadas concentraciones de sal que generan un daño adicional. Aunado a esto la

presencia del filtrado en la formación resta confiabilidad y genera mayor incertidumbre alos registros eléctricos dificultando de esta forma la interpretación adecuada de la

información suministrada por los mismos.

Agentes quimicos empleados en el tratamiento de lodos contaminados con sal.

Generalmente los lodos que presentan una elevada contaminación con sal y

especialmente los que se caracterizan por presentar una gran perdida de filtrado son

tratados con aditivos químicos que permiten minimizar el paso del filtrado hacia la

formación, siendo los mas empleados los llamados controladores de filtrado y los

adelgazantes, sin embargo el uso de los mismos esta restringido según el motivo o la causa

que da origen a tal situación. En el caso de los lodos contaminados con sal la perdida del

filtrado puede ser controlada mediante el uso de controladores como el CC-16 el cual es un

aditivo que disminuye el efecto de los contaminantes sobre las propiedades de los fluidos,

favoreciendo especialmente a la disminución de la velocidad de la perdida de filtrado o

también pueden usarse otros controladores como el CARBONOX y el Q-BROXIN ya que

estos provocan el mismo efecto que el CC-16. Sin embargo otra forma de tratar esta

situación es con el uso de adelgazantes, específicamente mediante el uso del ENVIRO-

THIN ya que este reduce las propiedades de flujo en los fluidos, principalmente sobre todo

en los sistemas de base agua.



Espesificaciones tecnicas de los productos quimicos emplesdosen los tratamientos de

lodos contaminados con sal.

CC-16 (AGENTE DE CONTROL DE FILTRADO)

DESCRIPCION: Leonardita pulverizada tratada con soda cáustica, es un agente

dispersante de alta efectividad utilizado para controlar la viscosidad y la resistencia de geles

en pH normal y alto. CC-16 es un excelente emulsificante para fluidos de emulsión de

aceite en agua. Controla el filtrado en los fluidos de perforación base

agua.

Aplicaciones y Funciones

Disminuye la viscosidad y la resistencia del gel en cualquier fluido de perforación

Disminuye la velocidad de filtración APAT y proporciona revoques delgados y resistentes

Disminuye el efecto de los contaminantes sobre las propiedades de los fluidos de

perforación

Emulsifica aceite en fluidos de perforación base agua

Ventajas

Excelente solubilidad en fluidos de perforación base agua

Conserva la eficacia en presencia de contaminantes

Puede utilizarse en formaciones salinas y en agua de mezcla salada



Propiedades y características

Apariencia Polvo de color negro

Peso específico 1.7

Tratamiento aconsejado: Agregar 2-10 lbs/barril (5.7-28.5 kg/m 3) directamente al

sistema de lodos a través del embudo de alimentación o bien como solución en el tambor

químico.

Presentación CC-16 está disponible en bolsas de 50 lbs (22.7 kg)

CARBONOX (Agente de controlador de filtrado)

Descripción: Leonardita en polvo, contribuye al control de filtración y también es útil para

controlar la viscosidad y la resistencia del gel en los fluidos de perforación base agua.

CARBONOX puede utilizarse además para emulsificar aceite en fluidos base agua.




Disminuye la viscosidad y la resistencia del gel en los fluidos de perforación a fin de

mantener propiedades de flujo convenientes

Reduce la velocidad de filtración en condiciones de alta temperatura/alta presión (ATAP)

Minimiza los efectos de los contaminantes sobre las propiedades de los fluidos

Emulsifica aceite en agua

Ventajas

Mantiene un poder de adelgazamiento y un control de filtrado permanentes incluso con

temperaturas elevadas en el fondo del pozo

Es térmicamente estable a temperaturas superiores a los 400ºF (205ºC)

Retarda la solidificación con alto pH

Es versátil y económico

Forma un revoque delgado y resistente


Apariencia Polvo de color negro


Tratamiento aconsejado: Agregar 2-12 lbs/barril (5.7-34.2 kg/m 3) de CARBONOX.



Nota: Se debe presolubilizar el CARBONOX con soda cáustica (5:1) para obtener mejores

resultados.

Presentación CARBONOX está disponible en bolsas de 50 lbs (22.7 kg)

ENVIRO-THIN (Adelgazante)

Descripción: Lignosulfonato de hierro sin cromo, reduce los valores reológicos del fluido y

la velocidad de filtración de los fluidos de perforación base agua. La ausencia de cromo

hace que este producto resulte ideal para zonas donde las consideraciones ambientales

imponen limitaciones a la presencia de cromo en los fluidos de perforación.


Reducir las propiedades de flujo en todo tipo de fluidos de perforación base agua

Permitir un control efectivo de las velocidades de filtración en lodos base agua próximos a

los 350ºF (177ºC)

Ventajas

Adelgazante libre de cromo de baja toxicidad para zonas con limitaciones ambientales



Estable a temperaturas próximas a los 350ºF (177ºC)

Es efectivo en presencia de contaminaciones de sólidos, sal, cemento y anhidrita

Efectivo en rangos de bajo pH (8.0-9.5)

Propiedades características

Apariencia Polvo de color oscuro

pH (solución acuosa 5%) 3.5

Tratamiento aconsejado Agregar 2-6 lbs/barril (5.7-17.1 kg/m 3) de ENVIRO-THIN.

Presentación ENVIRO-THIN está disponible en bolsas de 50 lbs (22.7 kg)

Q-BROXIN (Adelgazante)

Descripción: Lignosulfonato ferro crómico, puede utilizarse en todos los sistemas

dispersos base agua para controlar con eficacia las propiedades reológicas a temperaturas

próximas a los 350ºF (177 ºC).


Reducir los valores reológicos en fluidos de perforación base agua

Evitar la gelificación a altas temperaturas

Minimizar los efectos adversos de la contaminación en el fluido



Ventajas

Es un agente secundario de control de filtrado

Es efectivo en ambientes con alto contenido de calcio

Mejora la calidad del revoque

Secuestra con eficacia el oxígeno disuelto en el sistema

Es efectivo en fluidos cálcicos, de yeso, agua salada y agua dulce


Apariencia Polvo de color castaño oscuro

pH (solución acuosa 1%) 2.9


Tratamiento aconsejado Agregar 1-8 lbs/barril (2.9-22.8 kg/m 3) de Q-BROXIN.



Nota: Cuando se añade bentonita prehidratada a los sistemas de agua salada, se debe

agregar Q-BROXIN a la lechada para minimizar la floculación.

Presentación Q-BROXIN está disponible en bolsas de 50 lbs (22.7 kg).

Base Aceite

Documents

Transcript of Base Aceite