Primer Pre Informe de Laboratorio de Lodo

8/12/2019 Primer Pre Informe de Laboratorio de Lodo

1/17

Pre-informe. Prctica 1-A.

1. QUE ES UNA SUSPENSIN?

Las suspensiones sonmezclasheterogneas formadas por un slido enpolvo (soluto) o pequeaspartculas no solubles (fase dispersa) que sedispersan en un medio lquido o gaseoso (fase dispersante o dispersora).Cuando uno de los componentes es agua y los otros son slidossuspendidos en la mezcla, son conocidas como suspensiones mecnicas.

2. QUE ES UNA ARCILLA. DEFINA LOS TIPOS DE ARCILLAS

Las arcillas son materiales de tierra que desarrollan plasticidad cuandose mojan. Las clases y nombres de los minerales arcillosos que estnpresentes en las lutitas que se perforan incluyen las siguientes:

I. ARCILLAS HINCHABLES O HIDROFLICAS: Son el tipo de arcillas queabsorben agua fcilmente. Entre los tipos de estas arcillas estn:

a) Esmectitas: Montmorillonita: Es la ms conocida de este grupo de arcillas. Es

constituyente principal de las Bentonitas y se encuentra enformaciones arcillosas jvenes que causan hinchamiento cuando seperforan. Esta arcilla se hinchan grandemente debido a su estructuraexpansiva.

Saponita:Se trata de esmectitas trioctadricas de elevada pureza,

mayor a 85 %. con algunas intercalaciones de arenas micceas yniveles de arcillas de color rosa de composicin estevenstica.

Hectonita: Se trata de esmectitas trioctadricas, y est constituidapor saponita y sauconita.

Beidelita: Es muy parecida a la montmorillonita, con menosmagnesio y parte del silicio reemplazado por aluminio.b) Vermiculita.

II. ARCILLAS NO HINCHABLES O HIDROFBICAS: Son el tipo de

arcillas que no tienen la capacidad de absorber agua, se conocentambin como clcicas. Pueden ser:

Ilita: Arcilla poco expandible de tres capas. Pertenece al grupo deminerales conocido como micas. Se encuentran en la mayora de laslutitas duras y en algunas lutitas Gomosas. No es deseable como

arcilla para preparar lodos de perforacin.
http://es.wikipedia.org/wiki/Mezclahttp://es.wikipedia.org/wiki/Heterog%C3%A9neahttp://es.wikipedia.org/wiki/Solutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grano_(mineral)http://es.wikipedia.org/wiki/Grano_(mineral)http://es.wikipedia.org/wiki/Solutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Heterog%C3%A9neahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mezcla


2/17

Clorita:Arcilla de cuatro capas. Se encuentra en lutitas Gomosas yduras. No es deseable como arcilla para preparar lodos deperforacin.

Caolinita: Arcilla de dos capas. Se usa en alfarera para fabricarladrillos. Se encuentra en lutitas duras y en lutitas Gomosas . No esdeseable como arcilla para preparar lodos de perforacin.

3. ESTADOS DE ASOCIACIN DE LAS PARTCULAS DE ARCILLAS.

I. AGREGACIN: Condicin normal de la arcilla de ser hidratada. Laspartculas estn agrupadas cara a cara y pueden ser separadas poragitacin mecnica y por hidratacin y dispersin.

II. DISPERSIN: Separacin de las partculas como consecuencia de lasabsorcin o entrada de agua. Las caras cargadas de una forma negativa seatraen con los bordes de las cargas positivas.

Fig. 1. Estado de agregacin de las arcillas.

Fig. 2. Estado de dispersin de las arcillas.


3/17

III. FLOCULACIN: Originada por la atraccin excesiva de cargas elctricas.Las partculas se unen cara-arista y/o arista-arista. En el estado floculadose incrementa la asociacin cara-borde entre las partculas y laconsecuencia de este estado es una elevada viscosidad y un descontrol en

la perdida de agua, que por lo general es alta.

IV. DEFLOCULACIN: Separacin de las partculas de arcillas porneutralizacin de las cargas elctricas por los lignosulfonatos y lignitos. Laspartculas pueden separarse individualmente o en grupos de dos tresunidades por caras.

4. QUE ES UN COLOIDE

Segn la publicacin API es toda partcula cuyo tamao es menor de 2micrones. Un coloide se define como una partcula lo suficientemente pequea

Fig. 3. Estado de floculacin de las arcillas.

Fig. 3. Estado de defloculacin de lasarcillas.


4/17

como para experimentar movimiento Browniano pero a la vez mucho ms grandeque las molculas del medio en que se encuentra.

5. RENDIMIENTO DE UNA ARCILLA. COMO SE DETERMINA EN EL

LABORATORIO.Se define como la cantidad de barriles de lodo con viscosidad aparente de15 cps, que pueden prepararse a partir de una tonelada de material seco oarcilla, su funcin principal radica en mantener la viscosidad aparente hastaun punto crtico de aproximadamente 15 cps; en este punto crtico, elcontenido de slidos es descriptivo del tipo de arcilla en partculas y esindicativo de su contenido de material arcilloso.

En el laboratorio se puede obtener realizando una grafica dondeincluya distintos porcentajes de arcillas y sus respectivas viscosidadesaparentes, para ella se deben seguir los siguientes pasos:

a) Se procede a construir una grafica viscosidad aparente (cps)versus porcentajes de arcillas, luego se entra con una viscosidadaparente de 15 cps y se intercepta con la curva para luego leer elporcentaje en peso de la arcilla optimo a esa viscosidad:

b) Se determina el rendimiento de la arcilla por medio de la siguienteecuacin:


5/17

Donde:

Y: Rendimiento de arcilla

X: Porcentaje por peso de arcilla.

6. DEFINA LAS SIGUIENTES PROPIEDADES DE LOS LODOS DEPERFORACION, EQUIPO USADO PARA DETERMINAR DICHAPROPIEDAD Y CUAL ES EL PROCEDIMIENTO PARA DETERMINARLOEN EL LABORATORIO:

VISCOSIDAD APARENTE:

Es la mxima concentracin de slidos arcillosos que puede aceptar una

mezcla agua-bentonita sin tratamiento qumico, y con esto estudiar el rendimientode arcilla y verificar la influencia que tenga est en la viscosidad, para luegoestudiar las condiciones de bombeabilidad del lodo.

El equipo utilizado para obtener el valor de viscosidad aparente es el viscosmetrorotacional o viscosmetro FANN.

Procedimiento:

1. Colocar una muestra recientemente agitada en el recipiente y se sumerge

el cilindro del rotor hasta la marca que se encuentra grabada en el exteriordel rotor.2. Poner en marcha el rotor y se coloca en su posicin mas alta, en el botn

que acciona la caja de velocidades para obtener la mas altavelocidad.(600rpm) y colocar el switch en posicin high. Se mantiene laagitacin durante 10 o 15 segundos hasta obtener una lectura constante enel dial y se anota este valor.

3. Se coloca el switch en posicin low, para obtener baja velocidad. El valorconstante del dial a baja velocidad es la lectura a 300rpm.

4. Calcular la viscosidad aparente con la lectura de 600 rpm dividida entre

dos.5. Indicar la temperatura a la cual se realizo la prueba.

DENSIDAD:

Se define como peso por unidad de volumen. Generalmente se le da elnombre de peso del lodo y esta expresado en libras por galn, libras por pie


6/17

cbico. La densidad del lodo depende del tipo de lquido utilizado y del materialque se le adicione.

A nivel de laboratorio y en el campo, la densidad del lodo se mide utilizando la

balanza de lodos, balanza presurizada y el densmetroProcedimiento:

1. Llenar la copa con el lodo que ha de analizar2. Colocar la tapa sobre la copa y asentarla firmemente, pero en forma lenta

con un movimiento giratorio. Asegurarse que sale un poco de lodo por elorificio de la tapa

3. Lavar o escurrir los restos del lodo que se encuentran en el exterior de lacopa o el brazo.

4. Colocar el espign sobre el soporte y mover el cursor a lo largo del brazograduado hasta que la burbuja de nivel indique la nivelacin correcta.

5. Leer la densidad del lodo en el lado izquierdo del cursor en su unidadcorrespondiente.

6. Luego de haberla utilizado se requiere lavar la copa para obtener resultadosexactos.

VISCOSIDAD PLSTICA:

Es la resistencia del fluido a fluir, causada principalmente por la friccinmecnica entre las partculas suspendidas y por la viscosidad de la fase fluida. Es

afectada por la concentracin, tamao y forma de las partculas solidassuspendidas en el lodo.

Esta propiedad se obtiene utilizando un viscosmetro rotacional oviscosmetro FANN.

Procedimiento:

1. Colocar una muestra recientemente agitada en el recipiente y se sumergeel cilindro del rotor hasta la marca que se encuentra grabada en el exteriordel rotor.

1. Poner en marcha el rotor y se coloca en su posicin mas alta, en el botnque acciona la caja de velocidades para obtener la mas altavelocidad.(600rpm) y colocar el switch en posicin high. Se mantiene laagitacin durante 10 o 15 segundos hasta obtener una lectura constante enel dial y se anota este valor.


7/17


3. Calcular la viscosidad plstica. El valor resultante de la resta de lls lecturasde 600 y 300 rpm, se expresa como la viscosidad plstica

4. Indicar la temperatura a la cual se realizo la prueba.

VISCOSIDAD MARSH:

Es el numero de segundos requeridos para que un cuarto (946 ml) de lodopase a travs de un tubo de 3/16 pulgadas, colocado a continuacin de unembudo de 12 pulgadas de largo. El valor resultante es un indicativo de laviscosidad del lodo.

Para las mediciones de viscosidad se emplea el embudo Marsh que mide laviscosidad del fluido en un tiempo medido.

Procedimiento:1. Sostener el embudo en un posicin vertical tapando con el dedo ndice el

tubo de salida2. Verter el lodo a travs de la malla y en cantidad tal de llegue estas la

misma, que es nivel indicador de 1500cc.3. Retirar el dedo del extremo de salida y medir con un conometro el tiempo

que toma en escurrir un cuarto de galn (946cc) de lodo a travs del

embudo4. El numero de segundos registrados es la viscosidad Marsh y se expresa de

la forma siguiente (segundos)/32 onzas.

PUNTO CEDENTE:Es la resistencia del fluido a fluir causada por las fuerzas de atraccin entre

las partculas, producto de la interaccin de las cargas elctricas sobre lasuperficie de las partculas dispersas en la fase fluida del lodo, la cantidad deslidos y la concentracin inica de las sales en la fase fluida del lodo.

El equipo empleado para determinar el punto cedente es el viscosmetrorotacional o viscosmetro FANN.Procedimiento:


8/17

1. Colocar una muestra recientemente agitada en el recipiente y se sumergeel cilindro del rotor hasta la marca que se encuentra grabada en el exteriordel rotor.

2. Poner en marcha el rotor y se coloca en su posicin mas alta, en el botn

que acciona la caja de velocidades para obtener la mas altavelocidad.(600rpm) y colocar el switch en posicin high. Se mantiene laagitacin durante 10 o 15 segundos hasta obtener una lectura constante enel dial y se anota este valor.


4. Calcular el punto cedente en lbs/ 100 pie2, restando la lectura de 300 rpm yla viscosidad plstica.

5. Indicar la temperatura a la cual se realizo la prueba.

FUERZA GEL:

Fuerza mnima o tensin de corte necesaria para producir un deslizamientoen un fluido despus que este ha estado en reposo por un periodo determinadode tiempo.

Para el clculo de esta fuerza gel se hacen dos mediciones : despus de10 segundos(gel inicial) y a los 10 minutos(gel final), utilizando un viscosmetrorotacional a baja revolucin.Procedimiento:

1. Agitar la muestra completamente a 600 rpm2. Cambiar el selector al centro y luego apagar el motor.3. Permitir un perodo de descanso (de 10 seg a 10 min) y luego poner el

interruptor en bajo (300 rpm).4. Leer en el indicador el momento de la rotura de gel. La lectura es tomada

en libras/ 100 pies2.

PH:Es la medida de la concentracin de iones hidrogeno y constituye una

abreviatura para potencial del ion hidrgeno. Los valores de pH oscilan entre 0 y14; 7 es el pH neutro mientras que el resto de valores son ndices de acidez (pordebajo de 7) o de alcalinidad (por arriba de 7). El pH de una solucin ofrece unainformacin valiosa sobre la acidez o alcalinidad inmediatas, en contraste con laacidez o alcalinidad total (que pueden ser tituladas). Virtualmente en todos los


9/17

lodos se requiere un pH mayor a 7 porque esto provoca que se reduzca lacorrosin.

Existen dos mtodos principales para mantener el pH de los lodos: el

mtodo calorimtrico, el cual se basa en el efecto de los cidos y los lcalis sobreel color de ciertos indicadores qumicos colocados sobre tiras de papel de pH, y elmtodo electromtrico, el cual se basa en el voltaje desarrollado entre doselectrodos especiales cuando se sumerge en el lodo de perforacin

Procedimiento:

1. Normalizar el equipo con una solucin buffer de acuerdo a las instruccionessuministradas por el instrumento.

2. Lavar los extremos de los electrodos secar frotando suavemente einsertarlos. Dentro del lodo contenido en un pequeo vaso de vidrio. Agitarel lodo cerca de los electrodos rotando el recipiente.

3. Medir el pH del lodo de acuerdo a las instrucciones suministradas por elinstrumento. Una vez que la indicacin del instrumento permanezcaconstante (30 seg)

4. Registrar el pH del lodo.5. Anotar el valor del PH obtenido del lodo.6. Colocar los electrodos en agua destilada al concluir la prueba. (Los

electrodos son muy delicados y deben ser manejados con extremo

cuidado).

7. RELACION ENTRE LAS FUNCIONES DEL LODO Y LAS PROPIEDADESESTUDIADAS EN ESTA PRCTICA.

DENSIDAD: FORMACION DE REVOQUE: Al aumentar la densidad, aumenta la

presin hidrosttica y debido al diferencial de presin se forma elrevoque.

SOPORTAR EL PESO DE LA SARTA: A mayor densidad del lodomayor ser el factor de flotacin y as disminuye el peso real de lasarta que es soportada por el taladro.

CONTROLAR LAS PRESIONES DE LAS FORMACIONES(ARREMETIDAS): A mayor densidad del lodo mayor ser la presinhidrosttica y por tanto un buen sobre balance, lo cual es importantepara mantener estables las paredes del hoyo.


10/17


11/17

desprendimientos hasta la superficie.

9. PROBLEMAS QUE SE PUEDEN PRESENTAR DURANTE LAPERFORACIN CUANDO LAS PROPIEDADES REOLGICAS NO SON

LAS PTIMAS.

VISCOSIDAD PLSTICA:

Esta se debe principalmente a la friccin mecnica ente las partculasde slidos en el lodo y la magnitud de ella depende esencialmente deltamao, configuracin y concentracin de los slidos en el lodo, y de lasfases liquidas, vale decir que la viscosidad plstica aumenta con laconcentracin de slidos.

Las tendencias diarias de la variacin de la viscosidad plsticapueden dar una indicacin de la rapidez con la que vara la concentracinde slidos, y puede ser usada como un valor gua para determinar lanecesidad de centrifugar y/o adicionar agua (diluir). Entre los problemasoperacionales estn:

EMPAQUETAMIENTO DEL POZO Y PUENTES: Producido por losrecortes depositados. Si los recortes no son retirados del pozo, seacumulan en ste, causando el empaquetamiento del pozo,generalmente alrededor del conjunto de fondo (BHA), y la pegadurade la columna de perforacin. Este problema ocurre cuando la

viscosidad plstica aumenta, producto a la acumulacin de ripios oslidos en el lodo que ocasiona la alteracin de las propiedadesreolgicas del lodo.

Incremento de slidos. Esto trae como consecuencia un aumento delrea superficial total de los slidos expuestos y por consiguiente, unareduccin de la tasa de penetracin al aumentar la friccin mecnicaentre slidos.

Al incrementar excesivamente la viscosidad tendremos problemas debombeabilidad del lodo.

PUNTO CEDENTE:Generalmente cuando se tienen altos valores de punto cedente y de

resistencia de gel, indica una alta concentracin de slidos, tambin puedereducir el punto cedente y/o la resistencia gel, porque las fuerzas de


12/17

atraccin son sensibles a la distancia entre las partculas y la dilucinproducir un aumento en dicha sustancia.

Un alto punto cedente indica una alta suspensin de slidos, y puedeerosionar las paredes del hoyo y flocular el lodo.

10. QUE ES TIXOTROPA:Es la capacidad que tienen los fluidos de desarrollar con el tiempo una

resistencia de gel; el lodo adquiere una resistencia gelatinosa si se deja enreposo, pero al agitarse nuevamente regresa a su estado original.

11. PROBLEMAS QUE SE PUEDEN PRESENTAR DURANTE LAPERFORACIN CUANDO LA TIXOTROPA DEL LODO NO ES LAPTIMA.

FUERZA GEL:

La fuerza gel es la resistencia interna entre las molculas del fluido deconcentracin al estar en estado de reposo. Si no existiera esta propiedad,cuando la circulacin del lodo es detenida en la perforacin, el fluido debetener una propiedad que pueda mantener en suspensin los ripios orecortes en el espacio anular, si no existiera esta propiedad simplementelos ripios descenderan por efecto de la gravedad, esto causara diversosproblemas a la sarta de perforacin una vez reactivada, como es el suabeo

de los ripios causando que sta reduzca la velocidad de perforacin.Entre otros problemas tenemos:

Retencin de aire o gas en el lodo.

Presiones excesivas al romper circulacin despus de un viaje.

Reduccin de velocidad de sedimentacin de slidos en superficie.

Efecto de pistn o surgencia al meter tubera.

Imposibilidad de correr registros elctricos.

12. EXPLIQUE PORQUE SE AGREGA BENTONITA A UN LODO BASEAGUA.

Debido a que el agua es un fluido Newtoniano que no tiene capacidadsuspensiva. Su punto cedente es cero y su viscosidad es 1 cps. Por tanto elagua necesita de slidos, en este caso la barita, para aumentar suviscosidad y por ende la capacidad de acarreo y controlar las grandesprdidas de volmenes de agua hacia las formaciones.


13/17

13. QUE OTRO ADITIVO PUEDE SUSTITUIR A LA BENTONITA EN LAPREPARACION DE UN FLUIDO DE PERFORACION.

Los materiales utilizados como viscosificantes son arcillas y polmeros yentre ellos estn:

Atapulguita (Silicato de Aluminio y Magnesio)

CMC (Derivado de Celulosa)

Goma Xantha (Derivado de goma xntica)

HEC (Derivado de la celulosa)

Goma Guar (Goma de polisacrido)

14. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE USAR UNA SUSPENSION AGUA-BENTONITA.

VENTAJAS:

Buena capacidad de acarreo

Viscosidad controlada

Control del filtrado

Buen revoque

Buena limpieza del hoyo

Es muy econmico.

DESVENTAJAS:

Se puede utilizar hasta 4000 pies ya que a altas temperaturas el lodo sedegrada, se deshidrata en el fondo del pozo y se evapora en superficie.

Se ve afectado cuando existe la presencia de sal.

Su uso se encuentra limitado cuando se tienen temperaturas mayor a220 F

Difciles de tratar cuando sufren contaminaciones.


14/17

MUSTRA DE CALCULO PRE-INFORME I-A.

PREPARAR SUSPENSIONES AGUA-BENTONITA EN UN VOLUMEN DE 6BARRILES CON UN PORCENTAJE DE 8% EN PESO DE ARCILLA:

DATOS:

VL= 6Bls= 252 gal

%en peso de arcilla= 8%

ECUACIONES:

1. 2. 3. 4.

A. Se procede a calcular el volumen de bentonita para un porcentaje en pesode 8 %, a partir de la ecuacin 4 y relacionndola con la ecuacin 3 nosqueda las siguientes ecuaciones:

Segn la ecuacin 1:

Ec (5)

Ec (6)

Ec (7)


15/17

Sustituyendo la ecuacin 7 en la ecuacin 6:

Sustituimos valores para simplificar:

( )

*

B. Ahora se puede calcular el volumen de agua segn la ecuacin 7:

C. Se calcula el volumen del lodo segn la ecuacin 3:

D. Peso del lodo:

2205 lbsE. Peso de la barita:


16/17

X(%)

Densidaddel lodo(lbs/gal)

Peso dellodo (lbs-grs)

Peso de laarcilla(lbs-grs)

Volumende agua(gal)

Volumende agua(cc)

Volumendel lodo(gal)

Volumende lodo(cc)

8 8,75 2205 176,43 243,53 2029,42 252 2100


17/17

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE PETRLEO

CTEDRA: LABORATORIO DE FLUIDO DE PERFORACIN.

PROFESOR: BACHILLERES:

Acosta, Flix. Moret, Alfredo C.I: 20078183

PREPARADOR:

Figuera, Karla

TCNICO DEL LABORATORIO:

Mavo, Edoardo.

Barcelona, Noviembre del 2011.

Primer Pre Informe de Laboratorio de Lodo

Documents

Transcript of Primer Pre Informe de Laboratorio de Lodo