Curso “ Control Control de S ó ólidos lidos ” ”
Objetivos de Control de S ó ólidos l idos 1. Maximizar la extracción de sólidos perforados 2. Minimizar la perdida de lodo Minimizar la perdida de sólidos comerciales Devolver lodo limpio al pozo Resulta en
Menos dilución con lodo y menos costo de operación total
3. Menos Impacto Ambiental
Menos volumen total de desechos Menos humedad de desechos, mas f ácil a manejar
Objetivos del Curso Control de Sólidos
Entender como funciona el equipo de control de sólidos:
Individualmente y Como Sistema
Entender la teoría de control de sólidos Reconocer la operación correcta del equipo, usando puntos visuales
Conceptos B á ásicos s icos
Generación de Solidos Transportados por el lodo Incorporan al sistema Cambios en las propiedades
Deben ser Retirados
Beneficios de Control de S ó ólidos l idos Sólidos Mejora Torta de Filtrado
Reduce Costos de Lodo
Reduce Problemas del Pozo
Buenas Propiedades Lodo
Lodo de Perforación
Bajos Bajos Costo Costo de deProyectos Proyectos
Alta Eficiencia de Perforación
Mejora Vida Útil de Equipos
Reduce Costos Disposición
Clasificaci ó ón de S ó ólidos lidos
Gravedad específica Sólidos de alta gravedad (material densificante) Sólidos de baja gravedad ( Sólidos comerciales y recortes o sólidos perforados) Tamaño de partículas No se tiene en cuenta su composición Recortes ( partículas descargadas por zarandas o vibradores) Arena API ( part ículas > 74 micrones) Limo (partículas de 2 a 74 micrones) Coloidales (partículas <2micrones) Actividad eléctrica Sólidos inertes: Arena, barita Sólidos reactivos: arcilla, bentonita, atapulgita
Alta vs Baja Gravedad Especifica Alta
Barita (4.2) Hematita (5.0)
Baja
Bentonita (2.6) Solidos perforados (2.0 - 3.0)
Clasificaci ó ón de S ó ólidos lidos
Gravedad Específica de algunos materiales: • Barita • Arena • Bentonita • Diesel • Caliza • Galena • Hematita • Agua
4.0 – 4.5 2.6 – 2.7 2.3 – 2.7 0.85 2.7 – 2.9 6.5 5.1 1.0
Barita
Barita
Barita = Sulfato de Bario Especificaciones API de la Barita : Al menos 5% > 44µ No mas del 3% > 74µ Gravedad especifica > 4.2
Reactividad Durante la perforaci ó n de un pozo, Los s ó lidos perforados se incorporan en el fluido Su reactividad puede variar ampliamente En general, shales (y otras arcillas) son activas (e.g. montmorillonite es muy activa) Arena, limo l ita, dolomita, etc. Son esencialmente inertes
Reactividad Consideremos agregar una arcilla comercial ( bentonita) a agua fresca La Bentonita es un s ó lido muy activo cuando se agrega al agua fresca Cuando se hidrata su área se incrementa notablemente lo mismo que su fuerza qu ímica de atracci ó n ( viscosidad se incrementa ) A diferencia, ( Barita) es un s ó lido inerte Para obtener la misma viscosidad que se obtiene al agregar 2.5% V/V de bentonita se necesitar ía agregar 27% V/V de Barita
Tama ñ ño de Part í ículas culas
1 micrón = 1 milímetro = 1 pulgada =
1/1000th de un milímetro 1000 micrones 25400 micrones
Clasificaci ó ón de Tama ñ ño de Part í ículas culas Clas. API
Grueso Intermedio Medio Fino Ultra Fino Coloidales
Rango
> 2000 250 – 2000 74 – 250 44- 74 2 – 44 0 –2
Nombre Común
Gravilla Arena Arena Silt Silt/Arcilla Arcilla
Clasificaci ó ón de S ó ólidos lidos LIMPIA LODOS ALTO IMPACTO
CENTRIFUGAS s o d i l ó S n ó i c a r t n e c n o C %
PRIMER FRENTE – DUAL TANDEM
Tamaño departículas partículas Tamaño de (Diámetro equivalente en es) micrones) (Diámetro equivalente en m icron
DAÑINOS
Arcillas Comerciales Arc il las Comer ci ales B en to ni ta, A tap ul gi ta , et c. Bentonita, Atapulgita , etc.
BUENOS Barita Barita
MALOS Sólidos Sólidos Perforados Perforados
Equipos - - Rangos de Remoci ó ón n
SILT
GUMBO & CUTTINGS
SAND
s o d i l ó S %
GUMBO CHAIN SHAKER DESANDER DESILTER CENTRIFUGE
0
10
20
40
60
80
100
200
400
600
800
Tamaño de partículas (diámetro equivalente en micrones) Sólidos Comerciales
Sólidos perforados
Clasificaci ó ón API Colloidal
Ultra Fino
o n i F
Medio
Intermedio
o c i p í T %
0 5 8 12 20 30
44 74
105
150
250
400 600 900
µ 0 0 0 2 > . e . i o s e u r G
2000
Tamaño de Partículas – Diámetros equivalentes - microns
Equipos de Control de Solidos
Rango de operación de equipos
Centrifugas Baja Velocidad Centrifugas Alta Velocidad
Desarcillador
Limpiadores de Lodo
Zarandas Desarenador
Objetivos del Curso
Recomendaciones para bombas centrifugas
Control de S ó ólidos lidos por Diluci ó ón n DILUCION DE SÓLIDOS PERFORADOS EN EL LODO: Entender la parte económica y el
manejo de desechos
1 Bbl DE SÓLIDOS PERFORADOS EN EL LODO
ADICIONADO A 9 Bbl DE LODO NUEVO
10 Bbl DE LODO CON 10% DE SÓLIDOS
Costos de Diluci ó ón n Dilución Para Mantener un 10% de Sólidos en el Fluido:
Si en un hueco de 17-1/2” se perforan 100 metros/dia:
Se necesita 9 Metros Cúbicos de Lodo Nuevo Por cada Metro Cúbico de Sólidos Perforados
Sólidos Perforados con 10% exceso: 17 M3 Volumen Lodo Dilución Requerido: 153 M3 Costo Metro Cúbico Lodo: US$ 100.00 Costo Total Dilución Día: US$ 15,300.00
Efecto de los S ó ólidos l idos sobre el lodo • A medida que el tamaño de las partículas se reduce hasta alcanzar un tamaño coloidal, el efecto relativo de la impregnación del líquido aumenta. • El área superficial específica tiene un gran efecto sobre la viscosidad del lodo. • A mayor área superficial, mayor es la viscosidad. • El área superficial se incrementa en forma exponencial debido a la degradación de los sólidos.
Volumen vs. Á rea rea superficial Volumen de un cubo=2x2x2=8mt3 Área de cubo=2x2x (6 lados)=24mt2
Dividir el cubo 3 veces 2 2
2
Volumen=1x1x1x8 cubos=8mt3 Área de cubos=1 x 1 x 6 lados x 8 cubos=48mt2 (100% mas)
Degradaci ó ón de S ó ólidos l idos Volumen
=
1m³
Área Superficie = 6m²
Volumen
= 1m³
Área Superficie = 12m²
Volumen
= 1m³
Área Superficie = 36m²
Tama ñ í ículas rea ño de Part culas y Á rea de Superficie Tamaño Partículas Área
Partículas mas pequeñas tienen mas área de superficie por unidad de volumen
Requieren mas fluido para cubrirlos Formas cúbicas tienen mas área de superficie que esf éricas
El área superficial aumenta exponencialmente con la degradación de partículas Aumento en área de superficie
aumenta viscosidad Menos liquido libre disponible Mas dilución
Como Eliminar los S ó ólidos? lidos? …… …….
Que métodos existen para remover los sólidos del fluido de perforación? Cual es el mas efectivo? Cual es el mas viable ambientalmente y económicamente?
ó M é ólidos lidos étodos t odos de Control de S Sólidos Métodos
Dilución o desplazamiento Sedimentación Medios Mecánicos (Equipo de control de sólidos) Medios Mecánico-Químico
Desplazamiento/Diluci ó ón n Desplazamiento/Dilución
Desplazamiento
Única manera de retirar todos los contaminantes (sin adición de químicos). Normalmente la manera de control de sólidos mas costosa. Ultima opción en muchos casos.
Dilución
Método común para controlar el contenido de sólidos. La dilución no reduce el contenido de sólidos, este reduce su concentración. La dilución es costosa. Cada barril de dilución, requiere de aditivos químicos para mantener las propiedades del lodo. La dilución crea exceso de lodo que finalmente debe ser desechado. Los sólidos no removidos por ECS debe ser diluido, para mantener propiedades del lodo.
M é ó étodos t odos de Control de S ólidos lidos Métodos Sólidos
Dilución o desplazamiento Única manera de eliminar completamente los s ólidos perforados Normalmente la mas costosa Restricciones ambientales
M é ó étodos t odos de Control de S ólidos lidos Métodos Sólidos
Sedimentaci ón Efectivo para sólidos grandes Requiere espacios grandes Requiere mucho tiempo
Asentamiento Stokes Law
V =
d2• (SGS-SGL) • G K•
V = Velocidad de asentamiento d = Diámetro de sólido SGS= Gravedad especifica sólido SGL= Gravedad especifica liquido G = Fuerza gravitacional K = Constante = Viscosidad de liquido
Puntos CL aves aves de la Ley de Stokes SI
Aumenta diámetro de partícula
EFECTO VELOCIDAD Aumenta
Aumenta
Fuerza gravitacional aumenta
Aumenta
Aumenta viscosidad
Diferencia en gravedades especificas aumenta
Disminuía
Velocidades de Sedimentaci ó ón Para Esferas de Vidrio
Tamaño Micrones Mesh (mm)
Tipo de Area Tiempo Partícula superficial para Asentar 1’
1
1,000
18
Arena
4.87 in
2
3 seg
.1
100
150
48.7 in
2
38 seg
.01
10
1000?
Arena fina Silt
3.38 ft
2
33 min
.001
1
N/A
Bacteria
33.8 ft
2
55 hr.
.1
N/A
Coloidal
3.8 yd.
2
230 días
Ft
.0001
M é étodos t odos de Control de S ó ólidos lidos
Medios Mecánicos (Equipo de control de sólidos) Económico Efectivo si la instalaci ón es adecuada Treated Fluid to Well n o i t c e S g n i t s e T d n a n o i t c u S
Returns from Well Gas Buster
Gumbo Slide Degasser Scalping Shaker
Centrifuge To Trip Tank
Main Shaker
Desander
Desilter or Mud Cleaner
Dewatering Unit
Hopper
Remoci ó á ón Mec ánica n ica Remoción Mecánica
Mallas
Centrifugación
Aumenta fuerza de G Basado en Stokes Law Remueve partículas mas fina
Equipo Combinación
Primer línea de defensa
Acondicionadores de lodo Sistemas recuperación de fluidos
Tratamiento químico
Floculación Coagulación Ajuste pH
Método usado depende en: Tamaño de sólidos Tipo de sólidos Programa de lodo Factores ambientales Factores económicos
Importancia Ambiental Sistema de Control de S ó ólidos lidos
Los sólidos no removidos por el SCS, deben ser diluidos con agua para mantener las propiedades del lodo. La dilución crea excesos de lodo que finalmente deben ser desechados. Mayor remoción de sólidos
Menor dilución Menor excesos de lodo Menor generación de desechos Menor impacto ambiental
“ Sistemas Sistemas Cerrados ” ” o Descarga M í ínima nima
Equipo de Control de S ólidos Colección de Recortes, tratamiento, y estado final Sistema de Deshidratación de Lodo Sistema de Tratamiento de Aguas
“ Sistemas Sistemas Cerrados ” ” o Descarga M í ínima nima
Colección de Recortes, tratamiento, y estado final
AGUA Y CORTES BASE ACEITE
ACEITE
SOLIDOS LIMPIOS
“ Sistemas Sistemas Cerrados ” ” o Descarga M í ínima nima
Sistema de Deshidratación de Lodo
AGUA “SUCIA” LODO BASE AGUA
SOLIDOS MOJADOS (FLOCS)
“ Sistemas Sistemas Cerrados ” ” o Descarga M í ínima nima
Sistema de Tratamiento de Aguas
AGUA LIMPIA
AGUA “SUCIA”
SOLIDOS MOJADOS (FLOCS)
J. S is is tema tema Activo de Lodo
Que es y Que hace….
Remoci ó ó ón S ólidos lidos Grandes Remoción Sólidos
Que nivel de problemas esperamos determine en la solución
Problemas suaves Usar Zarandas Scalpers con movimiento circular Utilice flowline jets para destapar el flowline Utilice tanque abierto com ún entre todas las zarandas
Componentes Mayores del Sistema Activo de Lodo
Sección de remoción
Sección Adición
Sólidos perforados Gas Aditivos no deseados Químicos Fluidos
Succión y Pruebas
Mecanismos de suspensión Bomba de lodo
Instalaci ó ón Acondicionador de lodo
Dise ñ ño del Sistema Diseño
Un buen sistema de control de s ólidos debe de ser:
Secuencial Separado Ajustado a las condiciones del lodo Flexible Efectivo
Todos los componentes deben ser compatibles El equipo es solamente tan bueno como el operador
La Soluci ó ón n Entrada
200 gpm
125% eficiente 200 gpm
800 gpm
Salida 800 gpm
1000 gpm
1000 gpm
Instale hidrociclones en forma secuencial, con alimentación y compartimiento de descarga separados para cada equipo
Trampa de Arena
Para asentamiento de partículas grandes
En el caso de bypass de las zaranda accidentalmente En caso de mallas con huecos y nadie ha dado cuenta Evita el taponamiento de hidrociclones y contaminación de otros compartimientos con sólidos grandes
Es el único compartimiento para asentamiento y el único sin agitación Fondo inclinado o cónico V álvula o puerta grande de f ácil operación rá pida
Potencial de Separaci ó ón de Equipos Separación
Hidrociclones – Como Trabajan Descarga Liquida
Lodo Limpio Sobre flujo
Boquilla de alimentación
Alta velocidad
Entrada lodo Alta presión
Arenas y Limos hacia las paredes y hacia abajo en forma espiral
Lodo mueve hacia el interior y hacia arriba
Arena y Limo
Acondicionador de lodo
Acondicionador de lodo
Hidrociclones -- Capacidad TAMAÑO CONO (I.D) CAPACIDAD (GPM) PRESION ALIMENTACIO N (PSI) CUT POINT (MICRONS)
4”
5”
6”
8”
10”
12”
50-75
70-80
100-150
150-250
400-500
400-500
30-40
30-40
30-40
25-35
20-30
20-30
15-20
20-25
25-30
30-40
30-40
40-60
Caracter í ísticas sticas Desarenador
10”-12” diámetro 400-500 gpm c/u Punto de corte D50 40-60 micrones (remueve sólidos de tamaño de arena) 75-90 Pies de cabeza. Generalmente 2 o 3 por cabeza o manifold
Caracter í ísticas sticas
Desarcillador 3”-6” diámetro 20-100 gpm c/u (estándar industrial 50gpm para el cono de 4”) Punto de corte D50 15-60 (estándar en la industria 44 micrones para 4”) 75-90 pies de cabeza. Remueve limo y arena fina 8 a 24 conos por cabeza o manifold
Regla del Dedo Gordo #1: (Pies x S.G) Psi = ----------------2.31
Presion = psi
4
Pes o L o d o × Lbs/gal.
Proporcione suficiente cabeza de presi ón para todos todos los pesos de de lodo.
Regla del Dedo Gordo #3:
Use bombas y compartimientos separados por cada tipo de equipo Instale malla o filtro en la succi ón de la bomba para evitar taponamiento de conos
Regla del Dedo Gordo #2:
Instale los suficientes conos para procesar 110-125% Del máximo volumen de circulación Mas flujo adicional.
Zarandas Vibradoras
Primera línea de defensa en el sistema de remoción de sólidos. Remueve grava, arena gruesa y fina. Manejan el 100% del flujo de lodo Mallas de 24 mesh a 325 mesh. La eficiencia de remoción puede ser observada f ácilmente. Puede producir recortes relativamente secos. Diferentes Marcas, Tipos, Eficiencias Todas funcionan bajo el mismo principio
Zarandas Vibradoras
Zarandas Vibradoras
Partes Principales Compuerta By-pass Sistema de Vibración
Bolsillo o
Motor
Tanque de
Canasta
Alimentación
Resortes
Mallas Tensores Skid
Elevadores de la Canasta
Partes principales principales
Zarandas Distribuidores de Flujo Motores
Cama ( Movil) Tesadores
Base Resortes
Equipos de Control de Solidos
Zarandas
Equipos de Control de Solidos
Zarandas
Tipos de Movimiento
Circular
Centro de movimiento
Direccion de Rotacion
Direccion flujo lodo
Equipos de Control de Solidos
Zarandas
Tipos de Movimiento
Eliptico
Centro de movimiento
Direccion de Rotacion
Direccion flujo lodo
Equipos de Control de Solidos
Zarandas
Tipos de Movimiento
Lineal
Centro de movimiento
Direccion flujo lodo
Centrifugas – Lodo Pesado
Usado para Controlar la viscosidad reduciendo el contenido de finos. Recuperar material densificante.
Centrifugas – Lodo Pesado
Tenga suficiente capacidad de centrifugas para procesar 5 % a 15% de la máxima rata de circulación anticipada. Reduzca la rata de alimentación cuando se este perforando formaciones duras que requiere de menor preparación de lodo. Opere las centrifugas constantemente en el sistema activo para controlar viscosidad.
Mejor operar a baja ratas de alimentaci ón por largos periodos de tiempo, que operar a altas ratas de alimentaci ón en periodos cortos. Ejemplo: opere por 24 horas a 4 gpm en vez de 8 horas a 12gpm .
Si la centrifuga opera todo el tiempo, apaga la bomba de alimentación mientras hacen viajes. Si fluido base (agua/oil) esta siendo agregado al lodo, adicione al menos una parte de este en el tubo de alimentación de la centrifuga.
Esto reduce la viscosidad en la centrifuga e incrementa la efici encia. Utilice un pequeño medidor de flujo para mantener record del fluido agregado.
