Fluido Base Aceite

GERENCIA DE PERFORACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS SUBGERENCIA DE INGENIERIA, DIVISIÓN SUR.

PRÁCTICA RECOMENDADA Y PROCEDIMIENTO ESTÁNDAR PARAPRUEBAS DE CAMPO DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE ACEITE

1. ALCANCE.

El propósito de esta práctica recomendada es proporcionar procedimientos estándar para la prueba de fluidos de perforación base aceite.

No es un manual detallado o procedimientos de control de lodos. Deberá recordarse que los antecedentes de agitación y la temperatura de la prueba tienen un efecto profundo en las propiedades del lodo.

Esta práctica recomendada está organizada para seguir las pruebas como se listan en el reporte de lodos de perforación API, forma (API RP 13G, tercera edición, Febrero 1992).

Unidades métricas equivalentes “SI” han sido incluidas en esta publicación en paréntesis, siguiendo las unidades acostumbradas en U. S.

2. REFERENCIAS.

APIRP 13B-1 Práctica recomendada para procedimiento estándar

para pruebas de campo de fluidos de perforación base agua.

Bul 13D Boletín sobre la reología de fluidos de perforación para pozos de aceite.

RP 13G Práctica recomendada para lodo de perforación forma de reporte.

ASTM1

D611-82 Método de prueba estándar para el punto de anilina y punto de anilina mezclada para productos de petróleo y solventes de hidrocarburo.

Spec E1 Especificación estándar para termómetros ASTM.IP2

2/76(1976)

3Clark, E. C. W. and Grew, D. N., J. Phys. Chem. Ref. Data, 1977, Vol. 6, No. 2, pp.385-4074Staples, b. R. and Nuttall, J. Phys. Chem. Ref. Data, 1985, Vol. 14, No. 2, pp. 489-6105Stokes, R. H. and Robinson, R. A., “Standard Solutions for Humidity Control at 25 °C,” Ind. Eng. Chem. 41,2013,1949.6Watkins, T. E. and Nelson, M.D., “High Temperature Gelation of Drillig Fluids,” AIME Transactions, Vol. 193, 1953, pp. 213-2181Sociedad Americana para pruebas y materiales, 100 Barr Harbor drive, West Conshocken, Pennsylvania 19428.2Instituto del Petróleo, 61 New Cavendish Street, London W1M 8AR, England.

3. PESO DEL LODO (DENSIDAD).

Práctica recomendada y procedimiento estándar para pruebas de campo de fluidos de perforación base aceite.

1


3.1 DESCRIPCIÓN.

Este procedimiento de prueba es un método para determinar el peso (densidad) de un volumen dado de líquido. La densidad puede ser expresada como libras por galón (lb/gal), libras por pie cúbico (lb/pie3), gramos por centímetro cúbico (g/cm3) ó kilogramos por metro cúbico (Kg/m3).

3.1.1 Equipo.

A continuación se da la lista del equipo que se necesita:

a. Se puede utilizar cualquier instrumento que permita medir con exactitud de ± 0.1lb/gal (ó 0.5 lb/pie3, 0.01g/cm3, 10 Kg/m3). El instrumento generalmente utilizado para determinar el peso del lodo es la balanza de lodos (Figuras 1 y 2). La balanza de lodos está diseñada de tal forma que la copa de lodo, en un extremo del brazo es balanceada por un contrapeso fijado en el otro extremo y un peso montado deslizante libre para moverse a lo largo de una escala graduada. Un nivel de burbuja esta colocado en el brazo para permitir un balanceo preciso (cuando sea necesario se pueden utilizar acoplamientos para extender el rango de la balanza).

b. Termómetro: 32-220°F (0-105°C).

3.1.2 Procedimiento.

3.1.2.1 La base del instrumento debe asentarse sobre una superficie plana, nivelada y verificar su calibración mediante el uso de H2O, (ver punto 3.1.3.).

3.1.2.2 Mida la temperatura del lodo y regístrela en el formato de reporte de lodo de perforación.

3.1.2.3 Llene la copa limpia y seca con el lodo a ser probado; coloque la tapa en la copa llena de lodo y gírela hasta que asiente firmemente. Asegúrese que algo de lodo se expulse a través del orificio de la tapa, para liberar aire o gas atrapado. (ver apéndice “D” del API RP13B-1 para eliminación de aire).

NOTA: El lodo a ser probado deberá pasar previamente a través del tamiz del embudo Marsh.

3.1.2.4 Manteniendo la tapa firmemente sobre la copa del lodo (con el orificio de la tapa cubierto), lave o enjugue la parte externa de la copa, limpie y seque.


2


3.1.2.5 Coloque el brazo en el soporte de la base y balancéelo con el peso montado deslizante a lo largo del brazo graduado. El equilibrio se alcanza cuando la burbuja está bajo la línea central.

3.1.2.6 Lea el valor del peso del lodo (densidad) por el lado de la flecha del peso montado deslizante que da hacia la copa. Efectúe las correcciones apropiadas cuando se utiliza una extensión.

3.1.3 Calibración.

El instrumento debe ser calibrado frecuentemente con agua limpia, debe dar una lectura de 8.3 lb/gal ó 62.3 lb/pie3 (1000 Kg/m3) a 70°F (21°C). Si no da el valor, ajuste el tornillo de balance o la cantidad de balines contenidos en el agujero que se encuentra en el extremo del brazo graduado, según se requiera.

Figura 1. Balanza de lodos (escala vertical)


3


Figura 2. Balanza de lodos (escala horizontal)

3.1.4 Cálculos.

3.1.4.1 Reporte la densidad del lodo con aproximación de 0.1 lb/gal ó 0.5 lb/pie3 (0.01 g/cm3, 10Kg/m3).

3.1.4.2 Para convertir la lectura a otras unidades use lo siguiente:

Gravedad específica = g/cm3 = = (1)

Kg/m3 = = (2)

Gradiente de lodo, (psi/pie) = , ó

(3)

Una lista de conversiones de densidad se encuentra en la Tabla I.


4


3.2 MÉTODO ALTERNO DE PESO DEL LODO.

3.2.1 Descripción.

La densidad de un lodo conteniendo aire o gas atrapado, puede ser determinada más exactamente utilizando la balanza presurizada misma que se describe en esta sección. La balanza presurizada es similar en operación a la balanza convencional de lodo, la diferencia es que la muestra de lodo puede ser colocada en una copa de muestra de volumen fijo, bajo presión.

El propósito de colocar la muestra bajo presión es el minimizar el efecto del gas o aire atrapado sobre las medidas de densidad del lodo. Al presurizar la copa con muestra, cualquier aire o gas atrapado decrecerá a un volumen despreciable, por lo tanto, se proporciona una medida de densidad del lodo más cercana de acuerdo a la que será expuesta bajo condiciones de fondo de pozo.

3.2.2 Equipo.

A continuación se da una lista del equipo requerido.

a) Se puede utilizar cualquier instrumento de suficiente exactitud que permita medidas dentro de ± 0.1lb/gal (ó 0.5 lb/pie3, 0.01g/cm3, 10 Kg/m3). La balanza de lodo presurizada (figuras 3 y 4) es el instrumento generalmente utilizado para determinaciones de densidad. La balanza de lodo presurizada está diseñada de manera que la copa de lodo y el tornillo sobre la tapa en un extremo del brazo, es balanceada por un contrapeso fijado en el otro extremo, con un peso montado-deslizante libre para moverse a lo largo de una escala graduada. Un nivel de burbuja esta colocado en el brazo para permitir un balanceo preciso. (Ver figura 3 y 4).

b) Termómetro: 32-220 ºF (0-105 ºC).


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Tabla 1. Unidades de densidad.

Libras porGalón(lb/gal)

Libras porPie Cúbico

(lb/ft3)

Gramos porCentímetro Cúbico

(g/cm3)

Kilogramos porMetro Cúbico

(Kg/m3)6.5 48.6 0.78 7807.0 52.4 0.84 8407.5 56.1| 0.90 9008.0 59.8 0.96 9608.3 62.3 1.00 10008.5 63.6 1.02 10209.0 67.3 1.08 10809.5 71.1 1.14 114010.0 74.8 1.20 120010.5 78.5 1.26 126011.0 82.3 1.32 132011.5 86.0 1.38 138012.0 89.8 1.44 144012.5 93.5 1.50 150013.0 97.2 1.56 156013.5 101.0 1.62 162014.0 104.7 1.68 168014.5 108.5 1.74 174015.0 112.2 1.80 180015.5 115.9 1.86 186016.0 119.7 1.92 192016.5 123.4 1.98 198017.0 127.2 2.04 204017.5 130.9 2.10 210018.0 134.6 2.16 216018.5 138.4 2.22 222019.0 142.1 2.28 228019.5 145.9 2.34 234020.0 149.6 2.40 240020.5 153.3 2.46 246021.0 157.1 2.52 252021.5 160.8 2.58 258022.0 164.6 2.64 264022.5 168.3 2.70 270023.0 172.1 2.76 276023.5 175.8 2.82 282024.0 179.5 2.88 2880


6



3.2.3.1 Llene la copa muestra a un nivel ligeramente abajo del borde superior de la copa [aproximadamente ¼ de pulgada (6.4 mm)].

3.2.3.2 Coloque la tapa en la copa con la válvula de retención (check) en la posición abajo. Empuje la tapa hacia abajo adentro de la copa, hasta hacer una superficie de contacto entre la falda exterior de la tapa y el borde superior de la copa. Cualquier exceso de lodo será expelido a través de la válvula de retención (check). Cuando la tapa ha sido colocada en la copa, jale la válvula de retención hacia arriba a la posición cerrada, enjuague la copa y el roscado con aceite y enrosque la tapa roscada en la copa.

Figura 3 – Balanza presurizada para determinar densidad de fluidos.


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Figura 4 – Diagrama típico de una balanza de fluido presurizado.

3.2.3.3 El embolo presurizador es similar en operación a una jeringa. Llene el embolo sumergiendo su extremo en lodo con la barra de pistón en la posición completamente introducida. La barra de pistón se tira entonces hacia arriba, llenando por lo tanto el cilindro con lodo. Este volumen deberá ser expelido con la acción del pistón y vuelto a llenar con una muestra nueva de lodo, para asegurar que este volumen del embolo no está contaminado con el líquido remanente de la última limpieza del mecanismo de embolo.

3.2.3.4 Empuje la nariz del embolo sobre la superficie del o-ring de la válvula de la copa. Presione la copa de muestra manteniendo una fuerza hacia abajo en la envoltura del cilindro con objeto de mantener la válvula de retención hacia abajo (abierta) y al mismo tiempo forzando la barra pistón hacia adentro. Aproximadamente se deberá mantener una fuerza de 50 libras (225 N) o mayor sobre la barra pistón (ver figura 4).


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3.2.3.5 La válvula de retención en la tapa es operada a presión; cuando la presión se ejerce dentro de la copa, la válvula de retención es empujada hacia arriba a la posición cerrada. Para cerrar la válvula gradualmente levante suavemente sobre la envoltura del cilindro manteniendo la presión en la barra pistón. Cuando la válvula de retención cierra, releva presión sobre la barra antes de desconectar el pistón.

3.2.3.6 La muestra de lodo presurizada está lista para pesarse. Enjuague y seque el exterior de la copa. Coloque el instrumento en el soporte de la base como se ilustra (figura 3). Mueva el peso montado deslizante a la derecha o a la izquierda hasta que el brazo esté balanceado. El brazo queda balanceado cuando la burbuja adherida está centrada entre las dos marcas negras. Lea la densidad de una de las cuatro escalas calibradas en el lado de la flecha del peso montado deslizante. La densidad puede ser leída directamente en unidades de lb/gal, psi/1000 pies y lb/pie3.

3.2.3.7 Para relevar la presión dentro de la copa, reconecte el ensamble de embolo vacío y empuje hacia abajo sobre la envoltura cilíndrica.

3.2.3.8 Limpie la copa y enjuáguela completamente con aceite base.

3.2.4 Calibración.

3.2.4.1 Calibre el instrumento frecuentemente con agua limpia, la lectura con agua limpia debe dar una lectura de 8.3 lb/gal ó 62.3 lb/pie3 (1000 Kg/m3) a 70°F (21°C). Si no da el valor, ajuste el tornillo de balance o la cantidad de balines contenidos en el agujero que se encuentra en el extremo del brazo graduado, según se requiera.

3.2.5 Cálculos.

3.2.5.1 Reporte la densidad del lodo con aproximación de 0.1 lb/gal ó 0.5 lb/pie3 (0.01 g/cm3, 10 Kg/m3).

3.2.5.2 Para convertir la lectura a otras unidades use lo siguiente:

Densidad = g/cm3 = = (4)

Kg/m3 = = (5)

Gradiente de lodo, = , ó

(6)

Una lista de unidades de densidad puede consultarse en la Tabla 1.


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4. VISCOSIDAD Y FUERZA DE GEL.

4.1 DESCRIPCIÓN.

Los siguientes instrumentos son los que se utilizan para medir la viscosidad y/o fuerza de gel de los fluidos de perforación:

a. Embudo Marsh: Es un dispositivo sencillo para determinar la viscosidad en forma rutinaria.

b. Viscosímetro de indicación directa: Es un dispositivo mecánico para medir la viscosidad a varias velocidades de corte.

La viscosidad y la fuerza del gel son mediciones que se relacionan con las propiedades de flujo de los lodos. La reología estudia la deformación y flujo de la materia. En el boletín API RP-13D (La reología de los fluidos de perforación de base aceite) se da una explicación profunda de la reología.

4.2 EMBUDO MARSH.

4.2.1 Equipo.

A continuación se da una lista del equipo necesario:

Figura 5 – Embudo Marsh y jarras de plástico y acero inoxidable.


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a.

1.

2.

3.

b.

c.

d.

Embudo Marsh: Un embudo Marsh (ver figura 5) se calibra haciendo fluir un cuarto de galón (946 cm3) de agua dulce a una temperatura de 70 ± 5°F (21 ± 3°C) en un tiempo de 26 ± 0.5 segundos. Como recipiente receptor se utiliza una jarra graduada. Las especificaciones del embudo Marsh son las siguientes:

Cono del embudo.

Longitud……………………………………12.0 pulg. (305 mm)Diámetro …………………………………..6.0 pulg. (152 mm)Capacidad del fondo a la malla……………….......…1500 cm3

Orificio.

Longitud……………………………..........…2.0 pulg. (50.8 mm) Diámetro interior ...………….……………...3/16 pulg. (4.7 mm)

Tamiz………………………………………………………..Malla 12

Tiene aberturas de 1/16 pulg. (1.6 mm) y esta fijada a un nivel de ¾ de pulg. (19 mm) abajo de la parte superior del embudo.

Jarra graduada: 1/4 de galón.

Cronómetro.

Termómetro: 32 -220 ± 2°F (0 -105 ± 1°C).


4.2.2.1 Cubra el orificio del embudo con un dedo y vierta el fluido de perforación muestreado fresco, a través del tamiz al embudo limpio en posición vertical. Llene hasta que el fluido alcance la parte inferior de la malla.

NOTA: Para el caso de un lodo estático debe agitarse previamente en caso de no estar circulando.

4.2.2.2 Quite el dedo del orificio y accione el cronometro. Mida el tiempo que tarda el lodo en llenar la marca de un cuarto de galón (946 cm3) de la jarra.

4.2.2.3 Mida la temperatura del fluido en grados (°F) o (°C).

4.2.2.4 Reporte el tiempo en segundos como viscosidad de embudo Marsh. Reporte la temperatura del fluido en (°F) o (°C).


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4.3 VISCOSÍMETRO DE INDICACIÓN DIRECTA.

4.3.1 Equipo.


a.

Figura 6. Viscosímetro manual.

Los viscosímetros de indicación directa son instrumentos del tipo rotacional, accionados por un motor eléctrico o manualmente. El fluido de perforación está contenido en un espacio anular entre dos cilindros concéntricos. El cilindro externo o manga del rotor es accionado a una velocidad rotacional constante (rpm). La rotación del cilindro externo en el fluido produce un esfuerzo de torsión sobre el cilindro interno o plomada (bob). Una torsión del resorte impide el movimiento del cilindro interno, y un disco graduado (dial) unido al cilindro interno indica el desplazamiento del cilindro interno. Las constantes del instrumento se han ajustado para que la viscosidad plástica y el punto de cedencia se obtengan utilizando lecturas de las velocidades de la manga del rotor de 300 y 600 rpm.

Especificaciones para el viscosímetro de indicación directa.

1. Manga del rotor.Diámetro interior………………………… 1.450 pulg. (36.83 mm)Longitud total……………………………..3.425 pulg. (87.00 mm)Línea grabada ………………………… ….2.30 pulg. (58.40 mm)arriba de la parte inferior de la manga. Dos hileras de orificios de 1/8 pulg. (3.18 mm) separadas a 120 grados (2.09 radianes), alrededor de la manga del rotor y justo debajo de la línea grabada.


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2. Cilindro interior.Diámetro……………………………………..1.358 pulg. (43.49 mm)Longitud del cilindro………………………...1.496 pulg. (38.00 mm)El cilindro interior es cerrado con una base plana y una tapa cónica.

3. Constante de torsión del resorte.386 dinas-cm/grados de deflexión.

4. Velocidades del rotor.Alta velocidad………………………………………..600 rpmBaja velocidad……………………………………….300 rpm

Figura 7. Viscosímetro de indicación directa típico.

Los siguientes son tipos de viscosímetros usados para evaluar fluidos de perforación:

1.

2.

3.

El instrumento manual (figura 6), tiene velocidades de 300 rpm y 600 rpm. Una perilla de la palanca de cambio de velocidades, es utilizada para determinar la fuerza del gel.

El instrumento accionado con motor de 12 volts también tiene velocidades de 300 y 600 rpm. Un interruptor relevador de disparo, permite altas velocidades de corte antes de la medición, y una rueda manual estriada es usada para determinar la fuerza del gel.

El instrumento de 115 volts (figura 7), es accionado por un motor sincrónico de dos velocidades para obtener velocidades de 3, 6, 100, 200, 300 y 600 rpm. La velocidad de 3 rpm es usada para determinar la fuerza del gel. Este viscosímetro es el más usado.


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4. El instrumento de velocidad variable de 115 a 240 volts, es accionado por un motor para obtener todas las velocidades entre 1 y 625 rpm. La velocidad de 3 rpm es usada para determinar la fuerza del gel.

b. Copa térmica.c. Cronómetro.d. Termómetro. 32-220 ± 2 °F (0-105 ± 1°C).


PRECAUCIÓN: La temperatura máxima de operación es de 200°F (93°C). Si un fluido se evaluara a mayor temperatura de 200°F (93°C), debe usarse un cilindro interior de metal sólido o uno hueco con el interior completamente seco. El líquido atrapado dentro de un cilindro interior hueco puede vaporizarse cuando se sumerge en fluidos a alta temperatura y causar que explote.

4.3.2.1 Coloque una muestra del fluido de perforación en una copa de viscosímetro termostáticamente controlada. Deje suficiente volumen vacío en la copa para permitir el desplazamiento ocasionado por el cilindro interior y la manga del viscosímetro. El cilindro interior y la manga desplazarán aproximadamente 100 cm3 de fluido de perforación. Sumerja la manga del motor exactamente en la línea grabada. Las mediciones en el campo deben ser efectuadas inmediatamente después del muestreo. La prueba debe ser realizada a 120 ± 2°F (50 ± 1°C) ó 150 ± 2°F (65 ± 1°C). Debe anotarse el lugar del muestreo en el formato de reporte.

NOTA: En el campo, las reologías de los fluidos base aceite se efectúan a una temperatura de 65 ºC.

4.3.2.2 Caliente o enfríe la muestra a la temperatura seleccionada. El corte intermitente o constante a la velocidad de 600 rpm, se deberá usar para agitar la muestra mientras se calienta o enfría para obtener una temperatura de muestra uniforme. Después de que la copa ha alcanzado la temperatura seleccionada, sumerja el termómetro en el interior de la muestra y continúe agitando hasta que la muestra alcance la temperatura seleccionada. Anote la temperatura de la muestra.

4.3.2.3 Con la manga del rotor girando a 600 rpm, espere a que la lectura del disco alcance un valor fijo (el tiempo requerido depende de las características del lodo). Anote la lectura obtenida a 600 rpm.

4.3.2.4 Cambie la velocidad a 300 rpm y espere a que la lectura del disco alcance un valor fijo. Anote la lectura del disco obtenida a 300 rpm.

4.3.2.5 Agite la muestra del fluido de perforación durante 10 seg. a alta velocidad.


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4.3.2.6 Permita que el lodo permanezca en reposo durante 10 seg. Gire de manera lenta y uniforme la perilla en la dirección apropiada para obtener una lectura positiva del disco. La lectura máxima leída es la fuerza de gel inicial. Para los instrumentos que tengan la velocidad de 3 rpm la lectura máxima leída después de girar a 3 rpm, es el valor de la fuerza de gel inicial (gel a 10 seg.) en lb/100 pie2 (Pa).

4.3.2.7 Restablezca la alta velocidad en el lodo por 10 segundos y enseguida deje reposar el lodo durante 10 minutos. Repita las medidas como en 4.3.2.6 y reporte la lectura máxima leída como gel a 10 minutos en lb/100 pie2 (Pa).

4.3.3 Cálculos.

Viscosidad plástica(Vp), [cP] = [Lectura a 600 rpm]-[Lectura a 300 rpm] (7)

Punto de cedencia (Pc), [lb/100 pie3] = [Lectura a 300 rpm] - [Viscosidad plástica ] (8)

Viscosidad aparente (Pa), [cP] = (Lectura a 600 rpm)/2 (9)


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5. FILTRACIÓN.

5.1 DESCRIPCIÓN.

5.1.1 La medición del comportamiento de la filtración y las características del enjarre de un fluido de perforación base aceite, son fundamentales para el tratamiento y control de un fluido de perforación, también lo son las características del filtrado, tales como el contenido de aceite, agua o emulsión.

5.1.2 Las características de un fluido de perforación base aceite, son afectadas por la cantidad, tipo y tamaño de partículas sólidas y el agua emulsificada en los fluidos de perforación y por propiedades de la fase líquida. La interacción de estos diversos componentes pueden ser influenciados por la temperatura y la presión.

5.1.3 Las pruebas de filtración se llevan a cabo a temperatura ambiente (baja) y a alta temperatura, ambas condiciones proporcionan datos para propósitos de comparación. Están dados dos procedimientos de filtración, uno es para pruebas hasta 350ºF (177ºC) y otra de 351ºF (177ºC) hasta 450ºF (232ºC). Use únicamente el equipo de filtración y el procedimiento especificado para la temperatura requerida.

NOTA 1: API no especifica ninguna prueba de filtración para fluidos base aceite a temperatura ambiente, pero puede ser realizado de manera similar a la prueba para fluidos de perforación base agua que se encuentra en API RP 13B-1.

NOTA 2: El filtro prensa API para baja presión/baja temperatura debe tener un área de filtración de 4520 a 4640 milímetros cuadrados, la cual tiene un diámetro de 75.86 a 76.86 milímetros. El empaque del filtro prensa es el factor determinante del área de filtrado. Se recomienda que el empaque del filtro prensa usado sea probado con un calibrador cónico que tenga una graduación máxima de 76.86 milímetros y una mínima de 75.86 milímetros. Cualquier empaque fuera de este intervalo (ya sea mayor o menor que las unidades de las marcas) debe ser desechado.

5.1.4 El equipo para pruebas de filtración hasta 350 ºF (177ºC), puede ser de 175, 250 o 500 cm3. Para pruebas arriba de 351 ºF (178 ºC) puede usarse solo la unidad de 500 cm3 y deben estar equipados con un termopar para medir la temperatura del fluido de perforación en la celda y también debe usarse un medio de filtración de acero inoxidable poroso.


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5.2 PRUEBA A ALTA TEMPERATURA Y ALTA PRESIÓN HASTA 350 ºF (177ºC).

5.2.1 Equipo.

El equipo para pruebas de filtración puede no estar ajustado para operar de manera segura a las temperaturas y presiones necesarias para este procedimiento. Por lo tanto, es esencial conocer y seguir las recomendaciones del fabricante en relación a la presión, la temperatura y los volúmenes de muestra de operación máximos. Es necesario tomar estas precauciones para evitar lesiones.

a) El equipo filtro prensa de alta temperatura y alta presión consiste de:

1. Una celda filtro para soportar presiones de operación hasta 1300 psi (8970 kPa) a temperatura.

2. Una fuente de gas presurizado como CO2 ó N2 (se prefiere N2) con reguladores.

3. Un sistema de calentamiento para calentar hasta 350ºF (177ºC).

4. Un recipiente para colectar filtrado presurizado mantenido a una presión apropiada (ver tabla 2), para evitar el flash o evaporación del filtrado.

PRECAUCIÓN: No utilizar cartuchos de óxido de nitrógeno como fuente de presurización para pruebas de filtración a altas temperaturas y alta presión. Bajo temperatura y presión, el oxido nitroso puede detonar en presencia de grasa, aceite ó materiales carbonosos. Los cartuchos de oxido nitroso son usados solamente para analizar carbonatos en el tren de gases de Garrett.

Las figuras 8 y 9 son fotografías de dos unidades de filtración utilizadas para pruebas hasta 350 ºF (177 ºC).


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Figura 8. Filtro prensa con manómetros de presurización portátiles y probeta colectora de filtrado.

Figura 9. Batería de filtros prensa con sistema de presurización portátil.


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b) Celda filtro: La celda contiene un termopozo. Está equipada con una extremo removible un soporte del medio filtrante y con sellos resistentes al aceite. Los vástago de válvula en cada extremo de la celda, pueden ser abiertos o cerrados durante la prueba.

c) Medio filtrante: Papel filtro Wathmann No. 50 o S&S 576, o equivalente.

d) Reloj: Para medir intervalos de 30 minutos. Mecánico o electrónico.

e) Termómetro: Para medir hasta 500 ºF (260ºC) con un vástago de 5 pulgadas (12.5 cm o más largo)

f) Colector: Probeta graduada delgada de 10 cm3 y 20 cm3, como las que se usan para aceite, agua y contenido de sólidos. Ver sección 6 y figura 8.

g) Colector (opcional) probeta graduada de vidrio de 25 cm3.

h) Mezclador de campo: Tipo copa para operar de 10,100 a 15,000 rpm.

i) Regla para medir el espesor del enjarre, en incrementos de 1/32 de pulgadas.

NOTA: Es practica común en el campo reportar el espesor del enjarre en mm.


5.2.2.1 Coloque el termómetro en el termopozo de la chaqueta de calentamiento. Precaliente la chaqueta a aproximadamente 10°F (6°C) arriba de la temperatura deseada de prueba. Ajuste el termostato a la temperatura deseada de prueba.

NOTA:- Si la unidad de filtración está equipada con un termopozo para medir la temperatura del fluido de perforación dentro de la celda (temperatura de prueba) entonces esa temperatura deberá ser monitoreada y mantenida durante la prueba de filtración. Los resultados pueden diferir de este procedimiento estándar, el cual utiliza la temperatura de pared de celda como la temperatura de prueba. Anote en la sección “comentarios” si se utilizó el método del termopozo.

Tabla 2. Contrapresión mínima recomendada para evitar la evaporación.

Temperatura de prueba Presión de vapor de agua Contrapresión mínimaºF ºC psi kPa psi kPa

212 100 14.7 101 100 690

250 121 30 207 100 690

300 149 67 462 100 690

350 177 135 932 160 1104


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5.2.2.2 Tome la muestra del fluido base aceite de la presa de succión o línea de flote y pasarlo a través de la malla del embudo Marsh, Vierta la muestra de fluido en la celda filtro, dejando al menos un espacio de una pulgada (2.5 cm) en la celda, para permitir la expansión del fluido. Instale el papel filtro en la celda.

5.2.2.3 Complete el ensamble de la celda filtro. Con los vástagos superior e inferior de la válvula cerrada, coloque la celda en la chaqueta de calentamiento. Transfiera el termómetro de la chaqueta de calentamiento al termopozo de la celda filtro.

5.2.2.4 Conecte el recipiente colector de filtrado de alta presión sobre el vástago de válvula inferior y coloque el seguro.

NOTA: Asegúrese de que el recipiente colector este completamente libre de agua ó de aceite.

5.2.2.5 Conecte la fuente de gas de presión regulada a la válvula superior. Conecte una fuente de gas similar al recipiente colector de filtrado y asegure estas conexiones en el lugar.

5.2.2.6 Mientras mantiene los vástagos de las válvulas cerrados, ajuste el regulador de presión superior a una presión de 100 psi (690 KPa) mayor que la contrapresión mínima como se muestra en la tabla 2. Establezca el regulador inferior a la presión “contrapresión” mínima mostrada en la tabla 2 para la temperatura de prueba. Mantenga esta presión hasta que se alcanza la temperatura de prueba.

NOTA: Si el tiempo requerido para alcanzar la temperatura de prueba excede de una hora, el calentador puede estar defectuoso y la validez de la prueba es cuestionable.

5.2.2.7 Cuando la muestra alcanza la temperatura de prueba seleccionada abra el vástago de válvula inferior e inmediatamente incremente la presión en el regulador superior a 500 psi (3450 kPa) mayor que la contrapresión. Esto iniciará el proceso de filtración. Inicie el conteo con el reloj. Mantenga la temperatura de prueba dentro de ± 5ºF (± 3ºC) durante la prueba. Si la contrapresión se eleva arriba de la contrapresión seleccionada durante la prueba, en forma cautelosa purgue y colecte una porción del filtrado para reducir la contrapresión.

5.2.2.8 Colecte el filtrado en el cilindro de vidrio graduado delgado largo (o cilindro graduado). Lea el total a 30 minutos (agua más aceite) de volúmenes de filtrado. También lea las fases de volúmenes de agua y sólido, si están presentes.

NOTA: Se recomienda el cilindro de vidrio, delgado, largo mejor que un cilindro graduado convencional porque el cilindro largo permite medidas y detección más exactas de volúmenes de aceite agua y sólidos en el filtrado. El calentamiento del cilindro cerca de la interfase de una emulsión puede mejorar la separación de agua, sólidos y aceite en el filtrado.

5.2.2.9 Inmediatamente después de colectar el filtrado de 30 minutos, cierre los vástagos de válvula superior e inferior para contener la presión. Siguiendo las instrucciones detalladas del fabricante purgue la presión de los reguladores y mangueras, entonces desconecte el sistema de presurización de gas. Retire la celda


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de la chaqueta de calentamiento para permitir el enfriamiento de la misma abajo de 125ºF (52ºC). Mantenga la celda en posición vertical durante el enfriamiento, la despresurización y el desensamble.

PRECAUCIÓN: La presión en la celda filtro puede ser elevada y peligrosa, aún después de que la celda se enfrió. Sea cuidadoso no abra la celda con presión retenida en el interior.

5.2.2.10 Purgue la presión de la celda filtro abriendo lentamente el vástago de válvula superior. Evite rociar el fluido de perforación ya que existe gas contenido. Cuidadosamente desensamble la celda. Asegúrese de que no existe presión retenida antes de quitar la tapa.

5.2.2.11 Vierta el líquido de la celda.

5.2.2.12 Retire el enjarre del papel. Mida el espesor del enjarre en su centro.

NOTA: El asentamiento de sólidos sobre el enjarre puede haber ocurrido durante la prueba. Observe indicaciones de esto tal como un espesor anormal del enjarre o textura gruesa. En los “Comentarios” registre estas características del enjarre en el formato de reporte del lodo base aceite. Para minimizar el asentamiento, el tiempo para el calentamiento y enfriamiento deberán ser minimizados y el enjarre deberá ser recuperado y examinado rápidamente.

5.2.3. Cálculos.

5.2.3.1 Calcule matemáticamente el volumen del filtrado para la filtración a alta temperatura y alta presión.

Volumen de filtrado, [cm3] = 2(volumen colectado en 30 minutos, cm3) (10)

5.2.3.2 Registre el volumen de filtrado.

NOTA: Los volúmenes de filtrado (aceite, agua, sólidos) colectados en el cilindro de vidrio deben ser matemáticamente corregidos para que correspondan a una área de filtrado estándar de 7.1 pulg 2 (4580 mm2), Usualmente las celdas de los filtros prensa de alta presión, tienen la mitad del área del filtro estándar, 3.5 plg 2

(2258 mm) por lo tanto todos los volúmenes observados deben ser duplicados antes de reportarse.

5.2.3.3 En la sección “comentarios” del reporte, registre los volúmenes duplicados de agua o sólidos observados en el filtrado de 30 minutos.

5.2.3.4 Reporte el espesor del enjarre más cercano a 1/32 de pulgada (0.80 mm) en el formato de reporte de lodos base aceite.

NOTA: Es práctica común en el campo reportar el espesor del enjarre en mm.

6. CONTENIDO DE ACEITE, AGUA Y SÓLIDOS.


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6.1 DESCRIPCIÓN.

6.1.1 Una prueba de retorta mide el agua y el aceite descargados cuando se calienta una muestra de lodo base aceite, en un instrumento denominado “Retorta” calibrado y operado adecuadamente.

6.1.2 El conocimiento del contenido de agua, aceite y sólidos es fundamental para el control adecuado de las propiedades del lodo tales como: Relación aceite/agua, reología, densidad, filtración y salinidad de la fase acuosa. El conocimiento de los sólidos en un lodo base aceite es esencial para la evaluación del equipo de control de sólidos.

6.1.3 En una prueba de retorta un volumen de lodo base aceite, se calienta para vaporizar los componentes líquidos. Estos vapores son entonces condensados y colectados en un recipiente con una graduación de precisión. El volumen en porciento de los sólidos de retorta se calcula sustrayendo el volumen líquido total del volumen inicial del lodo base aceite.

6.2 EQUIPO.


a. Instrumento retorta: Los instrumentos recomendados de retorta para lodos base aceite son: Volúmenes de 10 cm3 o 20 cm3, con una chaqueta de calentamiento externa (ver figuras 10 A y 10 B).

Figura 10 A. Retorta para determinar sólidos, aceites y agua.


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Figura10 B. Retorta para determinar sólidos, aceites y agua.

NOTA: Se dispone de una retorta de 50 cm3 aunque no está especificada.

Las especificaciones para instrumentos de retorta son como sigue:

1.- Ensamble de retorta: Cuerpo de retorta, copa y tapa.

(a) Material: Acero inoxidable 303, o equivalente.(b) Volumen: Copa de retorta con tapa.

Volumen de copa: 10 cm3 20 cm3

Precisión: ± 0.05 cm3 ± 0.1 cm3

NOTA: Verificación del volumen de la copa de retorta. El volumen de la copa de retorta con tapa debe ser verificado gravimétricamente. El procedimiento y cálculos están en 6.4.

2.- Condensador: Capaz de enfriar los vapores de aceite y agua debajo de su temperatura de evaporación.

3.- Chaqueta de calentamiento: 350 watts nominales.

4.- Controlador de temperatura: Capaz de limitar la temperatura de la retorta a 930±70 ºF (500 ± 38ºC).

b. Recolector de líquido: Un cilindro de cristal especialmente diseñado con un fondo redondeado para facilitar su limpieza. Y una parte superior en forma de embudo para recibir las gotas que caen.

Las especificaciones para los colectores de líquido son las siguientes:


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Volumen total: 10 cm3 20 cm3

Precisión (0-100 %): ± 0.05 cm3 ± 0.05 cm3

Diámetro exterior: 10 mm 13 mm

Espesor de pared: 1.5 ± 0.1 mm 1.2 ± 0.1 mm

Frecuencia de marcas de graduación

(0 a 100%): 0.10 cm3 0.10 cm3

Calibración: Para contener a 68 °F (20 °C)

Escala: cm3 o porciento en volumen

Material: Pyrex o equivalente

NOTA: Verificación del colector de volumen. El colector de volumen deberá ser verificado gravimétricamente. El procedimiento y cálculos están en 6.5.

c. Lana de acero fina (No. 000): Para empacar el cuerpo de la retorta.

d. Sellante para rosca/lubricante: Lubricante a alta temperatura, por ejemplo Never-Seez, o equivalente.

e. Limpiadores de tubos: Para limpiar el condensador y el vástago de la retorta.

f. Cepillo: Para limpiar los receptores

g. Espátula de retorta: Para limpiar la copa de la retorta.

h. Saca corcho: Para extraer la fibra de acero usada.

i. Jeringa (10 cm3 o 20 cm3): Para llenar la copa de la retorta.

j. Criba: Malla 12, o embudo Marsh (Ver 4.2)

6.3 PROCEDIMIENTO.

6.3.1 Limpie y seque el ensamble de retorta y condensador.

6.3.2 Colecte y prepare la muestra del lodo base aceite como sigue:

a. Colecte una muestra representativa del lodo y viértala a través de un tamiz malla 12 de un embudo Marsh. Registre la temperatura de la muestra.


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NOTA: La temperatura de la muestra deberá estar dentro de 10 °F (5°C) de la temperatura a la cual la densidad del lodo se determinó.

b. Mezcle la muestra de lodo minuciosamente para asegurarse que esta es homogénea. Sea cuidadoso de no atrapar nada de aire y que no permanezcan sólidos en el fondo del recipiente.

NOTA: El aire o gas entrampado en la muestra de retorta resultará en sólidos de retorta erróneamente elevados, debido al volumen de muestra de lodo reducido.

6.3.3 Utilizando una jeringa limpia, llene la copa de la retorta lentamente para evitar el entrampamiento de aire. Golpee ligeramente el lado de la copa para expeler el aire. Coloque la tapa sobre la copa. Gire la tapa para obtener un ajuste apropiado. Asegúrese que un pequeño exceso del lodo fluye hacia fuera del agujero en la tapa. Limpie el exceso del lodo de la tapa. Evite que se derrame el lodo.

6.3.4 Empaque el cuerpo de la retorta con lana de acero.

6.3.5 Aplique lubricante a la roscas de la copa de retorta. Con la tapa colocada, ajuste a mano la copa de la retorta sobre el cuerpo.

6.3.6 Aplique lubricante a las cuerdas del vástago de la retorta y una el condensador. Coloque el ensamble de la retorta en la chaqueta de calentamiento. Cierre la cubierta aislante.

6.3.7 Coloque el colector del líquido seco y limpio bajo la salida del condensador.

NOTA. La longitud del colector puede requerir que este sea angulado hacia fuera de la retorta y posiblemente soportado fuera del borde de la mesa de trabajo.

6.3.8 Encienda la retorta. Permita una corrida de un mínimo de 45 minutos.

NOTA: Si el lodo hierve hasta el colector, la prueba debe repetirse. Empaque el cuerpo de la retorta con una mayor cantidad de lana de acero y repita la prueba.

6.3.9 Retire el colector de líquido y permita que se enfríe. Lea y registre: (a) volumen del líquido total, (b) volumen de aceite, y (c) volumen de agua en el colector.

NOTA: Si una interfase de emulsión está presente entre las fases de aceite y agua, el calentamiento de la interfase puede romper la emulsión. Como una sugerencia retire el ensamble de retorta de la chaqueta de calentamiento sujetando el condensador. Caliente cuidadosamente el colector a lo largo de la banda de emulsión tocando suavemente el colector por intervalos cortos con el ensamble de retorta caliente. Evitando que el líquido hierva. Después de que se rompe la interfase de emulsión, permita que el colector del líquido se enfríe. Lea el volumen de agua en el punto inferior del menisco.

6.3.10 Apague la retorta. Permita que se enfrié antes de limpiarla.6.4 CÁLCULOS.


25


Los volúmenes medidos (cm3) de aceite y agua son convertidos en porcientos en volumen con base en el volumen de todo el lodo (cm3) en la copa de retorta.

NOTA: El volumen nominal de la copa de retorta, VRC, usualmente se supone que sea corregido ya sea de 10 cm3

o 20 cm3. Sin embargo, deberá verificarse (ver 6.5) que la copa de retorta cumple las especificaciones volumétricas (ver 6.2.a, 1.b)

6.4.1 Cálculo del por ciento en volumen de aceite, Vo:

(12)

6.4.2 Por ciento volumen de agua, Vw:

(13)

6.4.3 Por ciento volumen de sólidos, Vs:

(14)

Donde:

Vo = % volumen de aceite de retorta.Vw = % volumen de agua de retorta.Vs = % volumen de sólidos de retorta.VRC = volumen nominal de la copa de retorta (10, 20 o 50 cm3).

NOTA: Los “sólidos de retorta” calculados, sobre valúan el volumen de sólidos suspendidos debido a las sales disueltas. Una condición volumétrica por salinidad puede utilizarse conociendo los factores de volumen para soluciones salinas.

6.5PROCEDIMIENTO PARA LA VERIFICACIÓN DE VOLÚMENES DE LA COPA DE RETORTA Y COLECTORES DE LÍQUIDO.


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6.5.1 DESCRIPCIÓN.

Estos procedimientos son utilizados para verificar que la copa de retorta y el colector de líquido cumplan con las especificaciones establecidas en 4.2.b.

6.5.2 A continuación se da una lista del equipo requerido:

a) Agua destilada.b) Termómetro de vidrio para medir temperatura ambiente 0.1 °F ( 0.1 °C).c) Balanza: Precisión de 0.01 g (ver figura 11).

Figura 11. Balanza de tres escalas de 0.01 g de precisión.

6.5.3 Procedimiento para la verificación del volumen de la copa de retorta.

6.5.3.1 Permita que la copa de retorta, tapa y agua destilada alcancen la temperatura ambiente. Registre la temperatura.

6.5.3.2 Coloque la copa de retorta vacía, limpia y tapada sobre la balanza y tare a cero.

6.5.3.3 Llene la copa de retorta con agua destilada. Coloque la tapa en la copa. Gire la tapa para obtener un ajuste adecuado. Asegúrese de que un pequeño exceso de agua fluya hacia afuera del agujero en la tapa. Limpie el exceso de agua de la tapa; evite derramar el agua.

6.5.3.4 Coloque la copa de retorta llena con la tapa en la balanza previamente tarada. Registre el peso de agua, Ww gramos.

6.5.4 Cálculos:


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Calcular el volumen de la copa de retorta (VRC), usando la densidad del agua a temperatura ambiente (ver tabla 3).

(15)

6.5.5 Procedimiento para la verificación de volumen del colector de líquido.

6.5.5.1 Permita que el colector con agua destilada alcance la temperatura ambiente. Registre la temperatura.

6.5.5.2 Coloque el colector vacío y limpio con su base sobre la balanza y tare a cero.

6.5.5.3 Cuando el colector está sobre la balanza, llénelo con agua destilada en varias marcas de graduación: 2, 4, 6, 8,10 cm3, y 4, 8, 12, 16, 20 cm3 para los colectores de 10 y 20 cm3 respectivamente. Utilizando una pipeta o una jeringa llene cuidadosamente el colector a la marca de graduación deseada sin dejar gotas de agua sobre las paredes del colector.

6.5.5.4 Registre el peso para cada incremento de volumen, IV de agua a la marca de graduación específica, WIV gramos.

6.5.6 Cálculo.

Calcule el volumen del colector en cada marca (Vmarca), utilizando la densidad del agua de la tabla 3, con base en la temperatura ambiente medida.

(16)


28


Tabla 3. Densidad del agua a diferentes temperaturas.

ºF ºC Densidad, g/cm3

59.0 15.0 0.999159.9 15.5 0.999160.8 16.0 0.999061.7 16.5 0.998962.6 17.0 0.998863.5 17.5 0.998764.4 18.0 0.998665.3 18.5 0.998566.2 19.0 0.998467.1 19.5 0.998368.0 20.0 0.998268.9 20.5 0.998169.8 21.0 0.998070.7 21.5 0.997971.6 22.0 0.997772.5 22.5 0.997673.4 23.0 0.997574.3 23.5 0.997475.2 24.0 0.997376.1 24.5 0.997177.0 25.0 0.997077.9 25.5 0.996978.8 26.0 0.996879.7 26.5 0.996680.6 27.0 0.996581.5 27.5 0.996482.4 28.0 0.996283.3 28.5 0.996184.2 29.0 0.995985.1 29.5 0.995886.0 30.0 0.995686.9 30.5 0.995587.8 31.0 0.995388.7 31.5 0.995289.6 32.0 0.995090.5 32.5 0.994991.4 33.0 0.994792.3 33.5 0.994593.2 34.0 0.994494.1 34.5 0.994295.0 35.0 0.9940


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7. ANÁLISIS QUÍMICO DE LODOS BASE ACEITE.

7.1 DESCRIPCIÓN.

7.1.1 El procedimiento de prueba de alcalinidad total del lodo, es un método de titulación el cual mide el volumen de ácido estándar requerido para reaccionar con los materiales alcalinos (básicos) en una muestra de lodo base aceite. El valor de la alcalinidad es utilizado para calcular las libras por barril sin reaccionar “exceso” de cal en un lodo base aceite. El exceso de materiales alcalinos, tal como cal, ayuda a estabilizar la emulsión y también neutraliza los gases de dióxido de carbono o ácido sulfhídrico.

7.1.2 El procedimiento de prueba de cloruros totales del lodo es un método de titulación el cual mide el volumen de nitrato de plata estándar requerido para reaccionar con los iones cloruro (y otros haluros) para formar sales de cloruro de plata insoluble (o haluros de plata). Los procedimientos de prueba pueden utilizar la misma muestra de la prueba de alcalinidad, siempre que sea ácida (pH < 7). El valor reportado de cloruros totales del lodo puede ser asignado a la fase agua, hasta el punto de saturación. La concentración de sal soluble en agua está relacionada a la efectividad de un lodo base aceite en el control de arcillas a través del concepto “actividad de la fase acuosa”. El valor de salinidad de fase agua también se necesita para ajustar el valor de agua de retorta para obtener un contenido de sólidos corregido para el lodo base aceite.

7.1.3 La prueba de Calcio total del lodo es un método de titulación, el cual mide el volumen de un agente que forma complejos de calcio estándar (EDTA Versenato o equivalente) requerido para reaccionar con todo el calcio (y otros iones alcalino-térreos solubles en agua) liberado del lodo base aceite en la fase acuosa cuando se utiliza una mezcla de solventes para extraer el lodo base aceite. El calcio medido en esta prueba puede venir del cloruro de calcio (CaCl2), y la cal (CaO) ó hidróxido de calcio (Ca (OH)2) utilizados para preparar el lodo base aceite, pero algo de calcio puede venir del yeso (CaSO4) presente en los recortes de perforación. Los resultados del análisis de calcio pueden ser utilizados junto con las pruebas de contenido de agua y cloruros para calcular la salinidad de cloruros de calcio (CaCl2) y cloruro de sodio (NaCl) de la fase acuosa del lodo.

NOTA: El análisis de calcio excluye el ion magnesio (Mg+2). No existe ahora tal procedimiento API. Si se sospecha la presencia de Mg+2, se deben hacer arreglos especiales para procedimientos de titulación y cálculo de iones Calcio (Ca) y Magnesio (Mg) por el Ingeniero de lodos y/o operador.

7.1.4 Sección 9, “Cálculos para determinación de cal, salinidad y sólidos” proporciona los procedimientos para los cálculos basados en estos análisis químicos.


30


7.2 EQUIPO.

A continuación se da una lista del equipo requerido (figura 12).

Figura 12. Fotografía de un kit típico utilizado en campo para análisis químicos.

a. Solvente: Propilen glicol éter propílico normal (PNP) (CAS # 1569-01-03).

NOTA: En el campo se utiliza mezcla Xileno-Isopropanol (50/50) para romper la emulsión.

b. Recipiente de titulación: jarra o vaso de 400 cm3.

c. Solución de fenolftaleína como indicador: (CAS # 77-09-8); 1 g/100 cm3 de una solución al 50% de isopropanol/agua.

d. Solución de ácido sulfúrico: (CAS # 7664-93-9) estandarización 0.1N (N/10).

e. Solución de cromato de potasio como indicador: (CAS # 7789-00-6); 5 g/100cm3

de agua.

f. Reactivo de nitrato de plata (CAS # 7761-88-8): con 47.91 g/L (equivalentes a 0.01 g de ion cloruro/cm3) (0.282 N), el cual debe permanecer en una botella ámbar u opaca.

g. Agua destilada ó desionizada.

h. Jeringa desechable: 2 de 5 cm3.

i. Probeta graduada: 1 de 25cm3.


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j. Pipetas serológicas (graduadas): 2 de 1 cm3 y 2 de 10 cm3.

NOTA: Un par de pipetas para ácido sulfúrico y un par para nitrato de plata.

k. Agitador magnético con 1.5 pulg. (38mm), barra agitadora (recubierta de teflón).

l. Solución buffer de calcio: 1 N de hidróxido de sodio (NaOH) (CAS # 1310-73-2) preparada fresco a un grado “certificado ACS” fresco, la cual contiene menos del 1 % en peso de carbonato de sodio.

NOTA: La solución buffer de calcio debe ser guardada en un recipiente sellado para minimizar la absorción de CO2 del aire.

m. Indicador de calcio: Calver II ó azul de hidroxinaftol (CAS # 63451-35-4).

n. Solución de EDTA (Versenato o equivalente) (CAS # 139-33-3): 0.1 Molar. EDTA: tetraacetato disódico dihidratado, (etilendiamina) estandarizado (1 cm3 = 10,000 mg /L CaCO3, 1 cm3 = 4000 mg/L calcio).

NOTA: Esta solución de EDTA es diez veces más concentrada que la usada en la prueba de fluido base agua.

7.3 PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LA ALCALINIDAD TOTAL DEL LODO.

7.3.1 Agregue 100 cm3 de la mezcla xileno e isopropanol a un vaso de 400 cm3 o jarra.

7.3.2 Con una jeringa de 5 cm3, llene a 3 cm3 con lodo.

7.3.3 Desplace 2 cm3 de lodo dentro del vaso o jarra.

7.3.4 Agite el lodo base aceite y el solvente hasta que la mezcla sea homogénea.

7.3.5 Agregue 200 cm3 de agua destilada o (desionizada).

7.3.6 Agregue 15 gotas de solución indicadora de fenolftaleína.

7.3.7 Mientras se agita rápidamente con el agitador magnético, lentamente titule con ácido sulfúrico 0.1 N hasta que desaparezca el color rosa. Continúe agitando y si el color rosa no aparece durante 1 minuto, pare la agitación.

NOTA: Puede ser necesario parar la agitación de la mezcla y permitir que ocurra la separación de las dos fases con objeto de ver más claramente el color en la fase acuosa. Es practica común de campo desplazar 1 ml. de lodo de la jeringa al vaso, de los materiales se utiliza la mitad de lo establecido en el procedimiento para la alcalinidad total del lodo.


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7.3.8 Deje reposar la muestra cinco minutos. Si no reaparece el color rosa, se ha alcanzado el punto final. Si el color rosa retorna titule una segunda vez con ácido sulfúrico. Si el color rosa regresa, titule una tercera vez. Si después de la tercera titulación el color rosa regresa, llame a esto el punto final.

7.3.9 Use los cm3 solución de ácido sulfúrico 0.1 N requeridos para alcanzar el punto final. (Ver 7.3.8) para calcular la alcalinidad del lodo total, VSA.

7.4 CÁLCULOS.

Alcalinidad total del lodo,

(17)

7.5 PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LOS CLORUROS TOTALES DEL LODO.

7.5.1 Realice los procedimientos de alcalinidad de 7.3.1 hasta 7.3.8.

NOTA: Asegúrese de que la mezcla a ser titulada por cloruros está ácida (con un pH menor de 7.0) adicionando 10 a 20 gotas o más de ácido sulfúrico 0.1N.

7.5.2 Agregue de 10 a 15 gotas de solución indicadora de cromato de potasio.

7.5.3 Mientras se agita rápidamente con un agitador magnético, titule lentamente con reactivo de nitrato de plata 0.282N hasta que un color rosa salmón permanece estable por al menos un minuto. (EL PUNTO FINAL DE LA TITULACIÓN ES EN EL PRIMER CAMBIO DE COLOR DE AMARILLO A NARANJA Y NO A ROJO LADRILLO).

NOTA 1: Puede requerirse solución adicional de indicador de cromato de potasio, durante el proceso de titulación.

NOTA 2: Puede ser necesario detener la agitación de la mezcla y permitir que ocurra la separación de las dos fases con objeto de ver más claramente el color en la fase acuosa.

7.5.4 Use los cm3 de reactivo de nitrato de plata 0.282 N requeridos para alcanzar el punto final (ver 7.5.3) para calcular los cloruros totales del lodo.

NOTA: Es practica común de campo desplazar 1 ml. de lodo de la jeringa al vaso, de los materiales se utiliza la mitad de lo establecido en el procedimiento para determinar los cloruros totales del lodo.


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7.6 CÁLCULOS.

Cloruros totales del lodo (ClOM):

=

(18)

ClOM, mg / L= 10,000 * (cm3 de Nitrato de Plata 0.282N) (18 A)

NOTA: En el campo la salinidad se calcula involucrando la fracción de agua de la retorta y un factor gravimetrico de correlación de la sal empleada en la salmuera, la cual generalmente es CaCl2 y se utiliza la ecuación siguiente.

(18 B)

CaCl2 (ppm) = CaCl2 %Peso * 10,000 (18 C)

Donde:

AgNO3 = Nitrato de plata 0.282 N.

15.65 = Constante.

FAGUA = Fracción de agua obtenida de la retorta en %Volumen.

7.7 PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR CALCIO TOTAL DEL LODO.

7.7.1 Agregue 100 cm3 de solvente de xileno / isopropanol 50/50 a una jarra.

7.7.2 Llene una jeringa de 5 cm3 con lodo base aceite, pasando la marca de 3cm3.

7.7.3 Desplace 2 cm3 de lodo base aceite dentro de la jarra.

Nota: Es practica común de campo desplazar 1 ml. de lodo de la jeringa al vaso, de los materiales se utiliza la mitad de lo establecido en el procedimiento para determinar los calcio total del lodo.

7.7.4 Tape la jarra firmemente y agite vigorosamente a mano, por un minuto.

7.7.5 Agregue 200 cm3 de agua destilada o desionizada a la jarra.


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7.7.6 Agregue 3 cm3 de solución buffer de hidróxido de sodio 0.1 N.7.7.7 Agregue de 0.1 a 0.25 g de indicador Calver II en polvo.

7.7.8 Vuelva a tapar la jarra firmemente, agite vigorosamente otra vez por dos minutos. Deje la jarra reposar por algunos segundos para permitir que las fases superior e inferior se separen. Si el color rojizo aparece en la fase acuosa (inferior) esto indica que el calcio está presente.

7.7.9 Coloque la jarra sobre el agitador magnético y deje caer al interior una barra magnética.

7.7.10 Titule muy lentamente, adicionando solución de EDTA (Versenato o equivalente) gota a gota desde la pipeta, mientras se agita, hacerlo solo lo suficientemente rápido para agitar la fase acuosa (inferior) sin volver a mezclar las fases superior e inferior. Un cambio de color distinto ocurre del color rojizo al azul-verde, el punto final. Anote el volumen de EDTA agregado.

7.7.11 Use los cm3 de EDTA (Versenato o equivalente) necesarios para alcanzar el punto final en 7.7.10 para calcular el calcio del lodo total.

7.8 CÁLCULOS.

Calcio total del lodo (CaOM):

(19)

8. PRUEBA DE ESTABILIDAD ELÉCTRICA.

8.1. DESCRIPCIÓN.

8.1.1 La estabilidad eléctrica (E.E.) de un lodo base aceite utilizado como fluido de perforación es una propiedad relacionada a su estabilidad de emulsión y a su capacidad de humedecer con aceite. La E.E. se determina aplicando un voltaje a intervalos, con una señal eléctrica senoidal a través de un par de electrodos paralelos de placa plana sumergidos en el lodo. La corriente resultante permanece baja hasta que se alcanza un voltaje crítico, con lo cual la corriente se eleva muy rápidamente. Este voltaje crítico se conoce como E.E. del lodo y se define como el voltaje máximo medido cuando la corriente alcanza 61 A.


35


NOTA: La onda senoidal especificada para el voltaje a intervalos, resulta en energizar más eficientemente el fluido y genera valores de E.E considerablemente más bajos (generalmente menores de la mitad) que la forma de onda de pico del instrumento descrito en ediciones previas de RP 13B-2. La simetría de la señal senoidal también inhibe la formación de sólidos sobre las caras del electrodo e incrementa la reproducibilidad. Para incrementar aun más la reproducibilidad, las especificaciones del instrumento incluye el voltaje a intervalos de forma automática a un valor fijo de intervalos.

8.1.2 La composición química y los antecedentes de esfuerzo cortante de un lodo controlan la magnitud absoluta de E.E. en una forma compleja. Consecuentemente interpretar el estado humedecido de aceite de un lodo con una sola medida de E.E. no es apropiado. Solo las tendencias de E.E. deberán ser utilizadas para tomar decisiones sobre tratamiento.

8.2 EQUIPO.

A continuación se da una lista del equipo requerido.

a. Medidor de estabilidad eléctrica (ver figura 13):

Las especificaciones para el medidor de estabilidad eléctrica son las siguientes:

Forma de onda Senoidal < 5% de distorsión armónica total

Frecuencia de C.A. 340 10 Hz

Unidades de salida Volts de pico

Valor de intervalos 150 10 V/sec, operación automática

Intervalo mínimo de salida 3 a 2000 volts (pico)

Valor al que se dispara la corriente

61 5 A (pico)

CA: Corriente Alterna que aplica a los electrodos de voltaje constante a través de la emulsión. Esta corriente alterna es proporcionada por una fuente de poder CD (baterías).


36


Figura 13. Medidor de estabilidad eléctrica.b. Electrodos:

Las especificaciones para los electrodos son las siguientes:

Carcaza Material resistente a los componentes del lodo base aceite hasta 220 °F (105°C).

Material Metal resistente a la corrosión.

Diámetro 0.125 0.001 pulg. (3.18 0.03 mm).

Espaciamiento (claro) 0.061 0.001 pulg. (1.55 0.03 mm) a 72 °F (22 °C).

c. Calibración resistores o diodos:

Las especificaciones para la calibración de los resistores o diodos son las siguientes:

Número Dos (bajo y elevado).

Tipos Resistor estándar o diodos Zener.

Intervalos Da lectura de voltaje (E.E.) de (1) bajo 500-1000 V (2) Elevada > 1900 V.

Exactitud 2 porciento del voltaje esperado, temperatura corregida por las tablas del fabricante (si se necesitan y se proporcionan).


37


NOTA: Los resistores estándar se utilizan para verificar la relación de voltaje de salida a corriente de disparo, los diodos Zener verifican directamente el voltaje de salida. Se obtiene una confianza óptima en la operación del medidor de E.E a partir de pruebas con ambos resistores y diodos.

d. Termómetro: 32-220 °F (0-105 °C).

e. Tamiz: malla 12, o embudo Marsh.

f. Copa de viscosímetro con termostato.

8.3 PROCEDIMIENTO PARA LA CALIBRACIÓN DEL MEDIDOR DE ESTABILIDAD ELÉCTRICA.

8.3.1 Inspeccione el electrodo de prueba y el cable para evidencias de daño.

8.3.2 Asegúrese que todo el espacio del electrodo esta libre de depósitos y el conector al instrumento esta limpio y seco.

8.3.3 Desconecte el electrodo de prueba (si es posible) y corra una prueba de intervalo de voltaje, siguiendo las instrucciones del manual de operación del medidor de E.E., si el medidor esta operando adecuadamente, la lectura de la E.E. debe alcanzar el voltaje máximo permitido por el instrumento.

8.3.4 Vuelva a conectar el electrodo de prueba al medidor de E.E. y repita el intervalo de voltaje en aire. Otra vez la lectura de E.E. debe alcanzar el voltaje máximo permitido; si no lo alcanza, el electrodo de prueba y el conector deben limpiarse nuevamente o reemplazarlos.

8.3.5 Repita la prueba de intervalo de voltaje con el electrodo de prueba en agua de la llave. La lectura de E.E. no deberá exceder de 3 volts. Si la E.E. excede los 3 volts, vuelva a limpiar el electrodo de prueba o reemplácelo.

8.3.6 Compruebe la exactitud del medidor de E.E. con los resistores y/o diodos Zener (ver nota en 8.2 c). Las lecturas de E.E. deberán caer dentro de 2.5% (incertidumbre combinada del medidor y resistor/diodos) de los valores esperados. Si alguna de las lecturas de E.E. caen fuera de este intervalo, el instrumento deberá ser regresado al proveedor para ajuste o reparación.

NOTA: Estos procedimientos (ver 8.3) no verifican la forma de onda, frecuencia de corriente alterna (CA) o valor de intervalo. Por lo tanto, tenga el medidor de E.E. y electrodo de prueba verificado periódicamente por un técnico calificado para asegurarse que ambas unidades cumplen todas las especificaciones.


38


8.4 PROCEDIMIENTO PARA MEDIR LA ESTABILIDAD ELÉCTRICA.

8.4.1 Verifique diariamente la calibración del comportamiento del equipo (ver 8.3).

8.4.2 Coloque la muestra de lodo base aceite, la cual ha sido cribada a través de un tamiz una malla 12 o un embudo Marsh, en una copa de viscosímetro mantenida a 120 5ºF (502ºC). Registre la temperatura del lodo en el formato de reporte del lodo de perforación.

8.4.3 Limpie el electrodo de prueba minuciosamente con una toalla de papel. Pase la toalla a través del espacio del electrodo unas cuantas veces. Haga remolinos con el electrodo de prueba en el aceite base utilizado para formular el lodo. Si el aceite base no esta disponible, otro aceite o un solvente ligero (tal como Isopropanol) es aceptable. Limpie y seque el electrodo de prueba como se hizo antes.

NOTA: No use soluciones detergentes o solventes aromáticos, tales como xileno para limpiar el electrodo de prueba o cable.

8.4.4 Agite a mano la muestra de 120ºF con el electrodo de prueba por aproximadamente 10 segundos para asegurar que la composición y temperatura del lodo son uniformes. Coloque el electrodo de prueba de manera que no toque el fondo o lados del recipiente, y asegúrese de que las superficies del electrodo estén completamente cubiertas por la muestra.

8.4.5 Inicie el intervalo de voltaje. Siga el procedimiento descrito en el manual de operación del medidor E.E., no mueva el electrodo de prueba durante el intervalo de voltaje.

8.4.6 Al término de la prueba de intervalo, anote el valor del E.E. desplegado en la pantalla del dispositivo.

8.4.7 Repita 8.4.3 hasta 8.4.7 con la misma muestra de lodo. Los dos valores de E.E. no deberán ser diferentes por más de 5%. Si estos dos valores tienen una diferencia mayor al 5%, verifique el medidor o el electrodo de prueba por mal funcionamiento.

8.4.8 Registre el promedio de las dos mediciones de E.E. en el formato de reporte de lodos de perforación API.


39


9. CÁLCULOS PARA LA DETERMINACIÓN DE CAL, SALINIDAD Y SÓLIDOS.

9.1 DESCRIPCIÓN.

9.1.1 Las ecuaciones en estos procedimientos permiten calcular para un lodo base aceite los siguientes componentes:

a. Contenido de cal, como Hidróxido de Calcio (Ca (OH)2) total en el lodo.b. CaCl2 y/o NaCl total en el lodo.c. CaCl2 y/o NaCl en la fase acuosa.d. Sólidos de baja densidad (sal de NaCl y/o sólidos de perforación).e. Sólidos de alta densidad.

9.1.2 Los datos usados en las ecuaciones son los de las pruebas de lodos base aceite especificadas en las secciones 3,6 y 7 como sigue:

a. Peso del lodo, MW (ver 3.1.3 o 3.2.3).b. Alcalinidad total del lodo, VSA (ver 7.3).c. Calcio total del lodo, CaOM (ver 7.7).d. Cloruros totales del lodo, ClOM (ver 7.5).e. Aceite, Vo y Agua, Vw de retorta (ver 6.3).

9.1.3 Los datos supuestos o conocidos son los siguientes:a. Densidad del material densificante, HDS.

b. Densidad de los sólidos perforados, LDS.

c. Densidad del aceite base, O.

9.1.4 Estos cálculos no utilizan una “corrección de cal”, para ajustar el contenido total de calcio en el lodo, como el determinado para la titulación del Versenato.

9.1.5 Asegúrese de usar las unidades solicitadas en las ecuaciones. También, anotar cuidadosamente las unidades pedidas en el reporte API del lodo de aceite (Practica recomendada 13G).

9.2 EQUIPO.

Se recomienda que tenga a la mano una calculadora, para realizar en forma rápida y correcta las operaciones matemáticas detalladas en este procedimiento.

9.3 CÁLCULOS TOTALES DEL LODO.


40


9.3.1 Contenido total de cal y Contenido Total de Calcio en el lodo.

El contenido total de cal (Ca (OH)2) (Hidróxido de Calcio) en el lodo, es con frecuencia referido como “Alcalinidad Total del Lodo” o como “Exceso de cal” y se determina como sigue:

CalOM, lb/bbl = 1.295(VSA) ó bien,

Exceso de cal, Kg/m3 = 3.702(VSA). (20)

Donde:

Cal = Hidróxido de calcio = Ca (OH)2, lb/bbl ó Kg/m3 de lodo base aceite.

VSA = Mililitros de ácido sulfúrico 0.1N / ml de lodo.

El contenido total de calcio es:

CaOM = 4000 (VEDTA) (21)

Donde:CaOM = mg Ca++ / L de lodo

VEDTA = cm3 0.1 Molar EDTA / cm3 de lodo

9.3.2 Contenido Total de Cloruros en el lodo.

El contenido total de Cloruros es: ClOM = 10,000 (VSN) (22)

Donde:

ClOM = mg Cl - / L de lodo.VSN = cm3 de nitrato de plata 0.282N / cm3 de lodo.

9.3.3 Contenido Total de Cloruro de Calcio y Cloruro de Sodio en el lodo.

9.3.3.1 Un lodo base aceite probablemente contendrá por lo menos una o ambas sales de cloruro de calcio (CaCl2) y cloruro de sodio (NaCl). Utilice los datos de la titulación del CaOM y ClOM, proceda como a continuación se indica para determinar si ambas NaCl y CaCl están presentes.


41


9.3.3.2 El contenido total de calcio es: CaCl2OM = 2.774 (CaOM) (23)

Donde:

CaOM = mg CaCl2 / L de lodo.

9.3.3.3 Las libras por barril de cloruro de calcio son:

CaCl2, lb/bbl = 0.000971 (CaOM) (24)

9.3.3.4 El ion del cloruro asociado a CaCl2 basado en el análisis del CaOM es:

Cl CaCl2 = 1.77 (CaOM) (25)

Donde:

Cl CaCl2 = mg Cl/L del lodo con CaCl2.

9.3.3.5 Verifique cual valor numérico es mayor.

a. Si el ClCaCl2 es mayor o el igual a ClOM, entonces se supone que solamente esta presente el CaCl2 en el lodo y el NaCl2 no esta presente. Proceda a la ecuación 26 de 9.3.3.6.

b. Si ClOM es más mayor que ClCaCl2, entonces se supone que ambas sales CaCl2 y NaCl2 existen en el lodo. Proceda a 9.3.3.8.

9.3.3.6 El contenido de cloruro de calcio es:

CaCl2OM = 1.57 (ClOM) (26)

Donde:

CaCl2OM = mg CaCl2/L de lodo.

NOTA: Utilice este resultado en lugar del valor calculado en la ecuación 23 cuando el NaCl2 no está presente.

9.3.3.7 Las libras por barril de CaCl2 son:

CaCl2, lb/bbl = 0.00035 (CaCl2OM) (27)

NOTA: Utilice este resultado en lugar del valor calculado en la ecuación 24 cuando no está presente el NaCl2.

De este punto proceda directamente a 9.4.

9.3.3.8 El contenido del CaCl2 ya ha sido determinado en las ecuaciones 23 y 24. La cantidad de ion del cloruro asociado al NaCl es:


42


ClNaCl = ClOM – ClCaCl2 (28)

Donde:

ClNaCl = mg Cl/L del lodo de NaCl.

9.3.3.9 el contenido de NaCl es:

NaClOM = 1.65 (ClNaCl) (29)

Donde:

NaClOM = mg NaCl/L de lodo.

9.3.3.10 Las libras por barril de NaCl son:

NaCl, lb/bbl = 0.00035 (NaClOM) (30)

9.4 CÁLCULOS DEL CONTENIDO DE SAL DE LA FASE ACUOSA.

Los cálculos anteriores han involucrado solamente el contenido total de sal en el lodo. Para determinar las concentraciones de sal en la fase acuosa del lodo, en los cálculos siguientes se deben de combinar los datos de la titulación con los datos de la retorta descritos en 6.3.

9.4.1 De las siguientes ecuaciones 31 y 32 se calcula la cantidad de NaCl y de CaCl2

en la fase acuosa de un lodo base aceite. El porciento peso CaCl2 es:

(31)

Donde:

WC = %peso de CaCl2 en la salmuera.

Vw = % volumen de agua de retorta


43


El porciento peso de NaCl es:

(32)

Donde:

WN = %peso de NaCl en la salmuera.

9.4.2 La figura 14 determina si el porciento peso del cloruro de sodio (WN), está fuera del límite de la solubilidad mutua para soluciones de salmuera de NaCl/CaCl2 a 25ºC. Si el NaCl sin disolver esta presente en lodo base aceite, las salinidades de la fase acuosa según lo calculado en las ecuaciones 31 y 32 son incorrectas porque todo el NaCl no está realmente en solución. Para llegar a un resultado correcto de NaClOM, debe ser disminuido sistemáticamente usando el método de la “Fracción” que involucra las ecuaciones 31 y 32 hasta que los valores de WN y Wc calculados estén dentro del rango mostrado en la figura 14. En los siguientes pasos 9.4.2.1 a 9.4.2.6 se ejecuta una solución por iteración aproximada al valor correcto del NaClOM, WN y Wc.

9.4.2.1 El cálculo de la “Fracción” debajo. Será menor de 1.00 incluso cuando hay una cantidad mayor de NaCl insoluble presente en el lodo. Se requieren no más de tres ensayos de cálculo.

9.4.2.2 Multiplique los valores del NaClOM usados en la ecuación 30 y 31 por la fracción para obtener un nuevo valor de ensayo para el NaClOM.

Nuevo NaClOM = Fracción (WN).

9.4.2.3 Utilice el nuevo NaClOM en el denominador de la ecuación 31 para calcular un nuevo WC y usando el nuevo NaClOM en el denominador y el numerador de la ecuación 32, calcule de nuevo WN.

9.4.2.4 Lea un nuevo valor del NaClOM de la figura 14, usando el nuevo WC de 9.4.2.3 en la gráfica.

9.4.2.5 Calcule una segunda “Fracción” nueva, usando el NaClOM encontrado de la figura 14 a partir de 9.4.2.4 (anterior) y el WN calculado a partir de la 9.4.2.3 (anterior).


44


9.4.2.6 Calcule nuevamente WC y WN, según 9.4.2.3. Anote estos valores cuando la fracción sea 0.95 o mayor.

Nota1: Cuando la fracción sea 0.95 o mayor no son necesarios mas cálculos de nuevos valores para NaClOM, Wc

y WN. Estos cálculos, generalmente, no requieren más de tres ciclos.

Nota2: La sal de cloruro de sodio no disuelta tiene gravedad específica mas baja que la mayoría de los sólidos perforados. Si está presente en el lodo de perforación, el cálculo de sólidos será erróneo. En este procedimiento no está estipulada la técnica para compensar por este tipo de error.

9.4.3 La concentración de cloruro de calcio en partes por millón es:

CaCl2, ppm = 10,000 (WC) (33)

9.4.4 La concentración de cloruro de sodio en partes por millón es:

NaCl, ppm = 10,000 (WN) (34)

Máx WN = 26.432 – 1.0472 (WC) + 7.98191 x 10-3 (WC)2 + 5.2238 x 10 -5 (WC)3

Figura 14 – Concentración máxima de NaCl en salmuera de CaCl2 a 25ºC.

9.4.5 La densidad de la salmuera es:

B = 0.99707 + 0.006504 (WN) + 0.007923 (WC) + 0.00008334 (WN) (WC) + 0.00004395(WN)2 + 0.00004964(WC)2 (35)

Donde:

B = Densidad de la salmuera, g/cm3.

NOTA: Las densidades de las sales en solución se encuentran en forma individual en la tabla 5 para el cloruro de calcio y la tabla 6 para el cloruro de sodio.


45


9.4.6 La concentración de cloruro de calcio en mg/L es:

CaCl2, mg/L = 10,000 (WC) (B) (36)

9.4.7 La concentración de cloruro de sodio en mg/L es:

NaCl, mg/L = 10,000 (WN) (B) (37)

9.5 CÁLCULO DE SÓLIDOS.

9.5.1 Contenido de sólidos corregido.

Determinar el contenido de sólidos correcto en el lodo como sigue:

NOTA: El contenido de agua se debe ajustar al volumen de sal (es) disueltas en la fase acuosa del lodo.

a. El porciento volumen de salmuera es:

(38)

Donde:

VB = % volumen de salmuera.

b. Porciento volumen de sólidos corregidos es:

(39)

Donde:

VSc = % volumen de sólidos corregidos.Vo = % volumen del aceite de retorta.

9.5.2. Cálculos de la relación aceite/agua.

La relación aceite/agua (OWR) se calcula de la siguiente manera:

(40)

Donde:

OR = % de aceite en la relación.


46


(41)

Donde:

WR = % de agua en la relación.

(42)

NOTA: OWR se escribe como una relación

9.5.3. Cálculos para determinar la relación aceite/salmuera.

La relación aceite/salmuera (OBR) se calcula de la siguiente manera:

(43)

Donde:

OR = % de aceite en la relación.

(44)

Donde:

BR = % de salmueras en la relación.

(45)

NOTA: OBR se escribe como una relación.


47


9.5.4 Concentración y densidades de los sólidos.

Los sólidos en un lodo base aceite consisten en sólidos de baja densidad, como los sólidos de perforación y de sólidos de alta densidad, como la barita o la hematita. Las densidades de los materiales que comúnmente están presentes en los lodos base aceite, se muestran en la tabla 4.

La densidad media de sólidos en suspensión es:

(46)

Donde:

s = Densidad de sólidos media, [g/cm3]o = Densidad de aceite, [lb/gal]MW = Peso del lodo, [lb/gal]

Tabla 4--- Densidades de materiales más comunes en fluidos de perforación.

COMPONENTES DEL LODO DENSIDAD, g/cm3

DENSIDAD, lb/gal

DENSIDAD, kg/m3

Agua pura 1 8.345 1000

Aceite diesel 0.84 7.00 840

Aceite de baja viscosidad 0.80 6.70 800

Sólidos de baja densidad 2.65 22.10 2650

Sólidos de alta densidad

Barita 4.20 35.00 4200

Hematina 5.05 42.10 5050

9.5.5. Porciento volumen y concentración de sólidos de alta y baja densidad.

9.5.5.1 Porciento volumen de sólidos de alta densidad es:

(47)

Donde:

VHDS = Porciento volumen de sólidos de alta densidad.


48


HDS = Densidad de sólidos de alta densidad, [g/cm3].LDS = Densidad de sólidos de baja densidad, [g/cm3].

9.5.5.2. Porciento volumen de sólidos de baja densidad es:

(48)

Donde:

VLDS = Porciento volumen de sólidos de baja densidad.

9.5.5.3 La concentración de sólidos de alta densidad es:

(49)

Donde:

MHDS = Sólidos de alta densidad, [lb/bbl].

9.5.5.4. La concentración de sólidos de baja densidad es:

(50)

Donde:

MLDS = Sólidos de baja densidad, [lb/bbl].


49


Tabla 5 - Salmuera de Cloruro de Calcio.(Propiedades a 20ºC---Excepto la actividad del agua a 25ºC)

CaCl2%peso

CaCl2mg/L

Cloruros

mg/LVolumen

Final

Actividad del

Agua

Densidad

g/cm3

Densidad

Lb/gal

0 0 0 1.000 1.000 0.998 8.330

2 20,330 12,990 1.004 0.996 1.0166 8.484

4 41,340 26,410 1.008 0.989 1.0334 8.624

6 63,030 40,280 1.013 0.979 1.0505 8.766

8 85,420 54,590 1.018 0.967 1.0678 8.911

10 108,540 69,360 1.024 0.951 1.0854 9.058

12 132,400 84,600 1.030 0.933 1.1033 9.207

14 157,050 100,360 1.037 0.912 1.1218 9.361

16 182,510 116,630 1.044 0.888 1.1407 9.519

18 208,780 133,410 1.051 0.862 1.1599 9.679

20 235,920 150,750 1.060 0.832 1.1796 9.844

22 263,930 168,650 1.069 0.800 1.1997 10.011

24 292,820 187,100 1.078 0.765 1.2201 10.182

26 322,660 206,170 1.089 0.727 1.2410 10.356

28 353,420 225,820 1.100 0.686 1.2622 10.533

30 385,140 246,090 1.113 0.643 1.2838 10.713

32 417,890 267,020 1.126 0.597 1.3059 10.898

34 451,620 288,570 1.141 0.548 1.3283 11.047

36 486,430 310,780 1.156 0.496 1.3512 11.276

38 522,310 333,740 1.173 0.441 1.3745 11.470

40 559,280 357,370 1.192 0.384 1.3982 11.668

La concentración del ión calcio puede ser determinada por la sustracción del valor del ión cloruro del valor del cloruro de calcio, por ejemplo: Ca++ mg/L = CaCl2, mg/L---Cl, mg/L.

Tabla 6 - Salmuera de Cloruro de Sodio.(Propiedades a 20ºC---Excepto la actividad del agua a 25ºC)

NaCl%peso

NaClmg/L

Clorurosmg/L

VolumenFinal

Actividad delAgua

Densidadg/cm3

DensidadLb/gal

0 0 0 1.000 1.000 0.998 8.3302 20,250 12,310 1.006 0.989 1.0143 8.4644 41,140 24,960 1.013 0.976 1.0286 8.5846 62,590 37,980 1.020 0.964 1.0431 8.7058 84,620 51,350 1.028 0.950 1.0678 8.827

10 107,260 60,680 1.036 0.935 1.0726 8.95112 130,510 79,200 1.045 0.919 1.0876 9.07614 154,390 93,680 1.054 0.901 1.1028 9.20316 178,910 108,570 1.065 0.882 1.1182 9.33118 204,100 123,840 1.076 0.861 1.1339 9.46220 229,960 139,540 1.087 0.839 1.1498 9.59522 265,520 155,660 1.099 0.815 1.1660 10.73024 283,800 172,210 1.113 0.788 1.1825 10.86826 311,820 189,210 1.127 0.759 1.1993 10.008

La concentración del ión sodio puede ser determinada por la sustracción del valor del ión cloruro del valor del cloruro de sodio, por ejemplo: Na+ mg/L = NaCl, mg/L---Cl, mg/L.


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