Curso Basico Fluidos MI SWACO

Escuela de Fluidos de Completamiento y Rehabilitación

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HISTORIA • Años 1970 y 80 - Magcobar, pionero en fluidos de • • •

• •

completamiento. Desarrolló muchas de las mezclas que se usan hoy. Química de polímeros e inhibidores. A principios de los años 80 - decisión comercial de centrar la atención sobre los fluidos de perforación en la Región de la Costa del Golfo. Mantuvo la presencia en el negocio de fluidos de completamiento en Alaska y a nivel Internacional. Fusión entre Magcobar e Imco Services, 64% Dresser, 36% Halliburton. 2

HISTORIA CONT. A principios de los años 90 - Gestión Total de Calidad, Formación de Equipos y Alianzas. • 1992 - Cambio de propiedad y de filosofía, 64% Smith y 36% Halliburton. • 1993 - Estudio de mercado a petición de los socios en las alianzas. • Proveedor de gestión total de fluidos (fluidos de perforación, fluidos de perforación para la formación productiva y fluidos de completamiento). • Compras integradas • Fuente única de facturación • Responsabilidad única •

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HISTORIA CONT. • 1995 - La gerencia se compromete a desarrollar la

• • • • •

línea de productos de Fluidos de Perforación/Filtración. 1996 - Gerencia regional (Costa del Golfo) establecida e inicio de la construcción de la planta. 1996 - MI adquiere Anchor Drilling Fluids. 1998 - Smith adquiere el 100% de MI de Halliburton. 1999 - JV Schlumberger 40% de MI. Hasta la fecha, ejecución de más de 200 proyectos con fluidos de completamiento/rehabilitación de alta densidad. 4

RECURSOS GLOBALES DE M-I • Sede del “Hemosferio Occidental” ubicada en

Houston, Texas. • Tiene 6 Plantas Ultramodernas de Fluidos de Completamiento en la Costa del Golfo. • En Venezuela, 48 Tanques Móviles de Almacenamiento, 7 Sistemas Independientes de Mezcla. • Unidades DE a través de los E.U.A. y Sudamérica. 5

RECURSOS GLOBALES DE M-I • Sede del “Hemisferio Oriental” Oriental” ubicada en • • • • •

Aberdeen, Escocia. Centro Técnico en Stavanger, Noruega. Instalaciones de Mezcla en Kristiansund, Mongstad, Noruega. Planta de 12.000 bbls. para el Reino Unido (Peterhead) 12/98. Operaciones en Nigeria, Angola, Cabinda. Unidades de filtración en Rusia. 6

¿Por qué MI se dedica al NEGOCIO DE FLUIDOS DE COMPLETAMIENTO? • Motivada por los Clientes • Motivada por los Beneficios • Sinergia de la Perforación con la

Completamiento • Infraestructura Existente • Previsiones para el Futuro 7

¿Por qué los Fluidos de Completamiento? • Capacidades Integradas de Ingeniería de • • • • • •

Fluidos Personal Experimentado Las Mejores Instalaciones de la Clase Equipo de Filtración Ultramoderno Precios Competitivos Apoyo Técnico Superior Apoyo de Laboratorio Local y Corporativo 8

APOYO TÉCNICO • Análisis de la Formación • Prueba de retorno de

permeabilidad • Estudios de compatibilidad • Prueba de rendimiento y compatibilidad de los productos en HDB’s • Capacitación y más

Capacitación • Estudios de Filtración • Disponible en Noruega / Houston 9

Mejora Continua PLANIFICACIÓN

VALOR

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FLUIDOS DE COMPLETAMIENTO  Y REHABILITACIÓN 11

También Conocidos como Salmueras Claras Salmueras con Sólidos Salmueras de Alta Densidad  Agua Densa

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¿De Dónde Provienen? • Familia de Elementos Halógenos • Halógeno derivado de la palabra griega que significa formador de

sal . • Cloro - Palabra griega que significa verde claro  – a la temperatura y presión ambiente, existiría como gas en su estado libre.  – demasiado reactivo para existir en su estado libre en la naturaleza, pero se

encuentra combinado con varios metales tales como el cloruro.

• Bromo  – Como el cloro, no se encuentra en el estado libre...solamente en la forma de bromuros metálicos.  – Se forma en pozos de salmuera en Michigan y Arkansas, y en Israel, en Mar Muerto. El 60% de la producción mundial proviene de la acuífera de 70008000’ ubicada en el Sur de Arkansas, llamada Formación Smackover.

• Venenoso en su estado libre 13

Proceso de Fabricación • El Cloro es más reactivo que el Bromo, por

lo tanto se extrae el Bromo de la solución de salmuera mediante cloración. • 2Br  - +Cl2

Br 2 + 2Cl-

• Los ácidos clorhídricos y bromhídricos son

preparados a partir de la reacción del gas libre con el hidrógeno. • Cl2 + H2 • Br 2 + H2

2HCl 2HBr 14

Proceso de Fabricación • Se usa Hidróxido de Calcio o Carbonato

de Calcio para obtener Cloruro de Calcio y Sal de Bromuro. • Ca(OH)2 + HBr • Ca(OH)2 + HCl

CaBr 2 + H2O CaCl2 + H2O

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Proceso de Fabricación • Bromuro de Cinc • El cinc está presente en la naturaleza en forma de

sulfuro de cinc, óxido de cinc o carbonato de cinc. • El uso más importante es la galvanización del acero y del hierro para protegerlos contra la corrosión. (Galvanización) • Pigmento de Pintura Blanca • Reacción del cinc con HBr para formar ZnBr 2.  – Zn(OH)2 + HBr

ZnBr 2 + H2O

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Historia Breve •  Antes de los años 1960: completo en el lodo •  Años 1960: salmueras claras para

perforación / terminaciones •  Años 1970: necesidad de mayor densidad  – introducción de sales de bromuro

•  Años 1980: reducción del costo de aplicación  – investigación y desarrollo •  Años 1990: nuevas aplicaciones 17

…Años 1960... Ventajas del fluido de completamiento con salmuera clara • sin sólidos => reducción de los daños causados a la formación • soluciones de sal compatibles con la formación  – inicialmente de baja densidad => sales de cloruro

solubles • KCl, NaCl, CaCl2 : densidad hasta 11,8 ppg (1,4 SG)

 – aplicación de rutina

• fluidos de rehabilitación, fluidos de consolidación,

fluidos para matar el pozo  – estimuló el uso generalizado de Filtros de grava 18

…Años 1970...

Introducción de las Sales de Bromuro  – Aumento de la densidad utilizable hasta 21 ppg

(2,5 SG) • NaBr (12,7 ppg), CaBr 2 (15,3 ppg), ZnBr 2 (21 ppg)

Mezclas de sal (Cl + Br) - reducción de los costos NaCl/NaBr (12,5 ppg; 1,500 SG) NaCl/CaCl2 (11 ppg; 1,321 SG) CaCl2/CaBr 2 (15,1 ppg; 1,813 SG) CaCl2/CaBr 2/ZnBr 2 (19,2 ppg; 2,305 SG) 19

…Avances durante los años 1970 Optimización de la Mezcla ($) Control de Pérdida de Fluido (perjudicial en grado mínimo)  – polímeros solubles (HEC, XC)  – sólidos dimensionados NaCl - soluble en agua CaCO3 - soluble en ácido

Técnicas de recuperación - reciclaje de los fluidos ($) Técnicas de filtración filtros de “soquete”, filtros de cartucho, tierra

diatomácea 20

…Avances durante los años 1980

Polímeros para Filtros de grava, técnicas  – Viscosificación XC del bromuro de cinc

Control de Pérdida de Fluido  – otros polímeros / agentes tensioactivos

Mejoras de la compatibilidad con la formación  – soluciones estabilizadoras de pH para CaCl 2 /

CaBr 2  – agentes tensioactivos para inhibición de incrustaciones

21

…Avances durante los años 1990 Compatibilidad con la formación (matriz)  – no emulsionadores para salmuera HD y petróleo crudo  – efecto de la composición química de la salmuera sobre el reflujo

del fluido

Mejores técnicas de desplazamiento y productos químicos  – reducción de la contaminación de sólidos  – eficaz para SOBM

Control de Pérdida de Fluido  – FLC mecánico - después del filtro de grava

Nueva generación de salmueras (Formiatos) y DIFs 22

 Aplicación de Salmuera Clara Dónde y Por Qué se Usan Salmueras Sin Sólidos Terminaciones / Rehabilitaciones – uso desde los años 1960 Fluido sin sólidos de perforación de la zona productiva Filtro de grava en fluido sin sólidos Fluido de consolidación Control de Pozo - estabilizar el agujero, evaluación de la formación Estabilidad de Presión / Temperatura Transporte de sólidos con eliminación fácil en la superficie Fluido de perforación de la zona productiva 23

Visión General de las Operaciones de Completamiento

• Definición del Fluido de

Completamiento / Rehabilitación  – cualquier fluido en contacto con la formación

después de perforar la zona productiva.

• Tipos de Fluidos de Completamiento  – a base de agua / a base de petróleo  – sin sólidos / cargado de sólidos

• Para este curso, enfocaremos los

fluidos de salmuera pura sin sólidos 24

Definición - Fluido de Completamiento • Un Fluido de Completamiento

puede ser definido como cualquier fluido usado durante la operación de completamiento...después de perforar el pozo y antes de producir cualquier cantidad de petróleo y/o gas a partir de la formación. 25

Definición - Fluido de Rehabilitación Un Fluido de Rehabilitación puede ser definido como un fluido usado durante operaciones de reparación o rehabilitación, después de que un pozo haya producido petróleo y/o gas. Puede tratarse del mismo fluido que el fluido de completamiento. 26

Propósito Proporcionar un ambiente sin sólidos no perjudicial para las operaciones de completamiento y rehabilitación de los pozos. Las aplicaciones incluyen: •Filtro de grava •Transporte de Sólidos •Fluidos de Control de Pozo •Fluidos de Pesca •Fluidos de Consolidación •Perforación •Control de Pozo 27

Por Qué Usar Salmueras

MOTIVO NO. 1: ¡MINIMIZAR LOS DAÑOS CAUSADOS A LA FORMACIÓN! 28

Daños de la Formación • LA SALMUERA MINIMIZA EL

HINCHAMIENTO DE LA ARCILLA • INHIBICIÓN (ESPECIALMENTE LOS FLUIDOS A

BASE DE CALCIO) •

LAS SALMUERAS NO CONTIENEN SÓLIDOS • NINGÚN TAPONAMIENTO DE LA FORMACIÓN

CAUSADO POR LOS SÓLIDOS 29

Criterios de Rendimiento • control de las presiones de la formación • circulación y transporte de los sólidos • protección de la zona productiva • estable en la superficie y en el fondo del • • • •

pozo manejo seguro seguro para el medio ambiente fácil de obtener rentable 30

Operaciones de Completamiento • Una vez que se ha perforado el pozo, las

operaciones de completamiento comienzan, i.e.,  – el fluido de perforación o fluido de

perforación de la zona productiva es el fluido inicial de completamiento  – la zona productiva está expuesta al agujero  – control del caudal de fluidos producidos  – minimiza los daños = maximiza la productividad  – requiere fluidos de completamiento no perjudiciales 31

Terminaciones de Pozos Abiertos • Formaciones consolidadas, estables  – sin tubería de revestimiento

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Terminaciones Perforadas de Pozo Entubado

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Terminaciones de Pozo Entubado • Formaciones inestables  – tubería de revestimiento cementada  – requiere el registro y una buena cementación Tubería de revestimiento Cemento Pistolas de perforación

Perforaciones

Formación Productiva

Operaciones de Completamiento • Terminaciones Perforadas  – encaminadas por la tubería de producción / cable de alambre  – sobrebalanceada / subbalanceada  – idealmente => perforar más allá de los daños Revestidor de producción

Perforaciones (¿más allá de los daños?)

Tubería de producción Zona Dañada

Carga de Perforación  Antes de la Detonación

Gases de Chorro Inicial que Penetra en el Acero

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Secuencia de Perforación Completa

38

Control de Arena • Las formaciones no consolidadas requieren

la cementación de la tubería de revestimiento encima de la zona productiva • Un tubo revestidor auxiliar ranurado o perforado está suspendido de la tubería de revestimiento y a través de la zona, o • Se perfora la tubería de revestimiento y se introduce un dispositivo de control de arena dentro de la tubería de revestimiento perforada 39

Control de Arena • Se coloca un obturador de empaque con

filtro de grava encima de la zona • Se circula grava dimensionada entre la tubería de producción perforada (tubo revestidor auxiliar / filtro) y la tubería de revestimiento • Los tamaños de la grava están diseñados para parar la arena de la formación y los orificios del filtro están diseñados para parar la grava 40

Terminaciones con Filtro de grava Punto Clave: El fluido que acarrea la grava DEBE filtrarse dentro de la formación herramienta intermediaria Dispositivo filtrador

tubo de lavado obturador con filtro de grava

Concepto de Filtro de grava CONCEPTO IDEALIZADO DEL RESULTADO DEL FILTRO DE grava TUBERÍA DE REVESTIMIENTO

CEMENTO ARENA FINA NO CONSOLIDADA

FILTRO PARA

RETENER la grava

grava (ARENA GRADUADA DE GRAN TAMAÑO)

PEQUEÑAS RANURAS PARA PERMITIR LA PRODUCCIÓN DE FLUIDOS PERO RETENER la grava 42

Terminaciones con Filtro de grava • Ventajas (en comparación con la consolidación química de la arena) • Control más eficaz de la arena en los intervalos largos • No depende de tantas reacciones químicas para ser eficaz y se deteriora menos con el tiempo • Más apropiado para controlar la arena en los pozos que ya han producido arena antes del tratamiento • Menos afectado por las variaciones de las permeabilidades de la arena de la formación • Generalmente menos costoso 43

Terminaciones con Filtro de grava • Desventajas • Diámetro del agujero reducido debido a la

presencia del filtro dentro del agujero • Las operaciones correctivas generalmente requieren el retiro del filtro, del obturador de empaque y de la grava • Los filtros pueden sufrir erosión y corrosión por las altas velocidades de los fluidos y la producción de fluidos corrosivos • Más difícil de aislar la producción de agua o gas no deseado 44

Requisitos para un Filtro de grava Eficaz • El espacio poral entre los granos de grava debe ser

lo suficientemente pequeño para detener la arena de la formación • Se debe empaquetar de manera compacta a través de todo el intervalo de completamiento, con el mayor radio de empaque posible • Debe ser mantenido en su sitio por un filtro o un tubo revestidor auxiliar • Debe resistir a cualquier movimiento de los granos causado por los fluidos producidos 45

Tubo Revestidor Auxiliar Ranurado

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Tubo Revestidor Auxiliar Ranurado • Usado inicialmente para controlar la arena

de la formación en los pozos de agua • Usado principalmente en pozos de baja tasa de producción con largos intervalos de completamiento • Reemplazado por filtros de alambre más costosos en muchas operaciones de petróleo y gas 47

Filtro de Alambre

48

Filtro de Trinquete Stratacoil™

49

Filtro de Alambre • Pueden ser fabricados con orificios más

pequeños...según lo afirmado, estos filtros tendrían capacidades de flujo mucho más grandes que los tubos revestidores auxiliares ranurados • En realidad, los primeros diseños tenían menos espacio abierto que los tubos revestidores auxiliares ranurados • Los diseños subsiguientes añadieron un espacio anular interior entre la envoltura de alambre y la base del tubo...aumentando las áreas y las capacidades de flujo 50

Filtro Preempacado Mejorado

51

Filtros Preempacados • Un filtro que incorpora arena o grava dentro de

su diseño • Los diseños actuales incluyen filtros del alambre concéntricos con grava revestido de plástico entre los filtros • Las variaciones incluyen el reemplazo del filtro envuelto exterior con un tubo perforado • Los filtros Preempacados de cuerpo “fino” llenan

el espacio anular interior de todos los filtros soldados con grava entre el tubo de base y la envoltura de alambre 52

Filtros Preempacados • Más fácilmente obturados por el lodo o los fluidos • •

• •

sucios Se dañan fácilmente al ser introducidos en el agujero  Actualmente, se usan más en agujeros largos, horizontales y de gran ángulo donde es difícil rellenar satisfactoriamente todo el intervalo con grava No deberían ser usados sin rodearlos con gravas Usar siempre fluidos de completamiento sin sólidos 53

Filtro Preempacado con Tubo Perforado

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Relleno de Lechada • Utiliza agua gelificada o aceite viscoso para • • • •

acarrear una alta concentración de arena o grava dentro del agujero Rellena de manera más compacta alrededor del filtro que la técnica convencional de filtro de grava Más eficaz y aumenta el éxito del filtro de grava Se rellena con grava solamente donde el fluido viscoso puede infiltrarse en la formación o en el filtro Otros métodos, la gravedad y la velocidad del fluido determinan donde se coloca el filtro de grava 55

Relleno de Fracturación • Intenta estimular los pozos, inyectando

grava a altas velocidades y presiones para formar fracturas hidráulicas abiertas por la grava • Reducir la velocidad hacia el final de la operación para que la grava empaque de manera compacta dentro del agujero

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Operaciones en Tierra con Fluidos de Completamiento y Rehabilitación 57

INSTALACIONES DE FLUIDOS DE COMPLETAMIENTO • CARACTERÍSTICAS  – TANQUES DE

 –  –  –  –

 –  –

ALMACENAMIENTO DE FIBRAS DE VIDRIO PARA SALMUERAS DE ALTA DENSIDAD LÍNEAS DE ASPIRACIÓN SEPARADAS REDUNDANCIA DE LAS BOMBAS FILTRACIÓN POR CARTUCHO OPERACIONES DE MEZCLA RÁPIDAS Y SEGURAS SISTEMA DE PURGA DE AIRE AFORAMIENTOS CERTIFICADOS DE LOS TANQUES

• VENTAJAS  – IMPIDE LA CONTAMINACIÓN

 –

 –  –  –

 –  –

DE LOS FLUIDOS POR EL HIERRO/CONTROL DE CALIDAD AYUDA A ASEGURAR LA INTEGRIDAD/CONTROL DE CALIDAD DEL FLUIDO NINGÚN TIEMPO DE INACTIVIDAD CONTROL DE CALIDAD REDUCCIÓN DEL TIEMPO DE ESPERA PARA LOS BUQUES ENTREGA DEL VOLUMEN TOTAL EXACTITUD/CONTROL DE CALIDAD DE LA MEZCLA 58

Personal Cada Planta de Fluidos de Completamiento tiene un Operador en servicio las 24 horas del día, 7 días de la semana. Algunas plantas tienen un Supervisor y un Operador en servicio las veinticuatro horas del día. El Personal de Fluidos de Completamiento es asistido por el Personal de Fluidos de Perforación. El Periodo de Servicio es de 7 días de trabajo y 7 días de descanso. 59

Tareas del Personal Personal de la Planta de Fluidos de Completamiento: • Recibir las materias primas de los proveedores transportadas

por barcaza y camión. • Mezclar los Fluidos de Completamiento y Perforación según las especificaciones proporcionadas por el cliente. • Realizar las verificaciones de QA/QC (Garantía de Calidad/Control de Calidad) de las materias primas y los fluidos mezclados. • Completar estudios de recuperación inicial/básica sobre los fluidos usados que son devueltos para crédito.

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Tareas del Personal • Supervisar y ayudar al Personal de

Filtración de M-I con el proceso de recuperación. • Tomar posesión de todos los fluidos y productos que pasan a través de la planta. • Mantener niveles apropiados de inventario. • Ayudar al Personal de Fluidos de Perforación de la manera requerida.

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Procedimiento de Trabajo

¡Siempre tome el pedido!

¡Deje que otros lo rechacen! 62

Procedimiento de Trabajo Información Requerida Antes de Iniciar un Trabajo: • Nombre del Operador (Compañía) • Bloque Costafuera, Concesión Estatal, Parroquia • Nombre del Pozo, Número del Pozo, Número OCS-G • Nombre y Número del Equipo/Plataforma • Números de AFE y PO (orden de compra) • Densidad y TCT del Fluido • Volumen (Barriles) 63

Procedimiento de Trabajo • Cubertada (Productos de Limpieza del Pozo,

Agentes de Control de Pérdida de Fluido, Viscosificadores, Inhibidores, Agentes de Control de Densidad en Estado Seco, y Fluidos “Spike”). • Nombre del Buque Marino que toma el pedido y

hora prevista de llegada. • Nombre y número de teléfono de la persona que coloca el pedido. Número de teléfono en el Equipo. • Solicitar los Servicios de Filtración, si no son pedidos. 64

Preparación Antes del Trabajo • Comunicar el pedido al

Supervisor de las Operaciones de Fluidos de Completamiento que está de turno. Hablar de la naturaleza de la mezcla, etc. 65

Preparación Antes del Trabajo • Aforar los tanques de los

cuales se tomará el fluido...antes de extraerles cualquier fluido.

• Tomar muestras de cada

fluido que será mezclado y comprobar la densidad antes de mezclarlos con otros fluidos.

Inspección de la Planta • Inspeccione sus

tanques y líneas de mezcla para determinar si están limpios y detectar la presencia de cualquier fluido extraño antes de introducirles cualquier fluido. 67

¡Hora de Mezclar! Una vez que usted haya realizado todos los preparativos de seguridad apropiados, aforado los tanques de almacenamiento y pesado cada fluido que será utilizado, usted está listo para comenzar a mezclar el pedido. Comience añadiendo los fluidos apropiados. Comience antes con los fluidos más pesados si la mezcla se compone totalmente de fluidos nuevos. 68

Punto de Entrega Usted ha terminado la mezcla y el buque o la barcaza está en camino. Ejecute las verificaciones necesarias antes de la llegada del cliente.

Cuando llegue el buque de transporte, inspeccione todos los tanques, líneas, válvulas y múltiples en el buque antes de comenzar la transferencia de los fluidos.

Punto de Entrega  Antes de transferir el fluido al buque receptor: • Obtenga del encargado del buque de transporte la aceptación de la cantidad de fluido que usted tiene en sus tanques para transferir...También obtenga de él la aceptación la densidad del fluido a transferir. •  Asegúrese que los tanques receptores, las líneas y los múltiples estén limpios y secos antes de transferir el fluido. Procure que el encargado acepte que el buque receptor está bien preparado para recibir el fluido. Se recomienda realizar inspecciones conjuntas. 70

Transferencia del Fluido • La transferencia del fluido puede comenzar si:  – Usted está satisfecho de que el buque receptor está bien preparado para recibir el fluido,  – Si usted ha inspeccionado sus líneas y mangueras de descarga y determinado que están limpias y secas,  – Las propiedades y el volumen del fluido están conformes con el pedido del cliente...y el representante del cliente acepta su declaración. 71

Transferencia del Fluido Una vez comenzada la transferencia del fluido: • Después de bombear +/- 50 - 100 bbls de fluido, tome una muestra de fluido de los tanques del buque receptor para verificar la densidad. Si es la densidad correcta, siga bombeando y monitoreando las líneas y mangueras de transferencia. Observe los indicadores de volumen en los tanques del buque receptor y compárelos con los indicadores de sus tanques de mezcla. • Una vez terminada la transferencia, asegúrese que las

líneas estén secas y que todas las válvulas en ambos extremos estén cerradas de manera segura. 72

Transferencia del Fluido •  Asegúrese que las escotillas estén cerradas

de manera segura. • Llene la Declaración de Embarque y Recepción y obtenga la firma del representante del cliente. • Llene la Nota de Entrega y hágala firmar por el representante del cliente. • Verifique que se haya cargado la Cubertada y que sea la correcta. 73

Recuperación Después de usar el fluido en el Equipo, se suele devolver una porción para obtener un crédito.  Antes de que se otorgue el crédito, el fluido debe ser recuperado o limpiado de conformidad con las “Especificaciones para Fluido Nuevo”. 74

TIPOS DE FLUIDOS DE COMPLETAMIENTO Y REHABILITACIÓN 75

DENSIDADES COMUNES SOLUCIONES DE SAL ÚNICA • CLORURO DE AMONIO 8,4 - 8,9 PPG • CLORURO DE POTASIO 8,4 - 9,7 PPG • CLORURO DE SODIO • • • • • •

8,4 - 10,0 PPG CLORURO DE CALCIO 8,4 - 11,6 PPG FORMIATO DE SODIO 8,4 - 11,1 PPG BROMURO DE SODIO 8,4 - 12,5 PPG FORMIATO DE POTASIO 8,4 - 13,1 PPG BROMURO DE CALCIO 8,4 - 14,2 PPG BROMURO DE CINC 19,3 - 21,0 PPG 76

DENSIDADES COMUNES SOLUCIONES DE MÚLTIPLES SALES • NaCl/NaBr • • • •

10,1 - 12,4 PPG NaHCO2 /KHCO2 11,2 - 13,1 PPG CaCl2 /CaBr 2 11,7 - 15,1 PPG CaBr 2 /ZnBr 2 11,7 - 19,2 PPG CaCl2 /CaBr 2 /ZnBr 2 15,2 - 19,1 PPG 77

Sales Formiato NaHCO2 ácido fórmico es Excretado por KHCO2 hormigas (pica!) CsHCO2 Estos fluidos son sales de los ácido orgánicos- Acido fórmico (el más pequeño de los ácidos carboxílicos)

H-C=O + KOH <=> H-C=O K+ + H2O  _ O OH

 Ácido fórmico

Formiato

 Ácido acético (vinagre) Es el siguiente ácido carboxílico más grande

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Sodio / Potasio / Formiato de cesio H C

O- M+ O

A l k a l i Fo r m i a t o

Las sales alcalo metálicas son altamente solubles en agua y forman fluidos de alta densidad y baja temperatura de cristalización. Formiato de cesio es la más soluble de las tres siendo las otras formiato de sodio y formiato de potasio. 79

Porqué sales de Formiato? Originalmente usadas como estabilizador del biopolímero Shell reportó hasta un aumento de 70 F (21C) en la Temperatura de transición (T m) del polímero XC en soluciones con Formiato de sodio.    )   p   c    (    d   a    d    i   s   o   c   s    i    V

XC en NaHCO2 XC en NaCl Grados C

80

Porqué sales de Formiato? • Factores ambientales produjeron un mayor

interés en los Formiatos y su uso como base de Reservoir Drill-in Fluid (DIF). • La introducción del formiato de potasio permitió una máxima densidad de 13.3 ppg (1.597 SG) • Formiato de cesio aumenta el rango de Densidad a ~ 19.1 ppg (>2.28 SG) ($,$$$/bbl) 81

Propiedades de los fluidos saturados de formiato

Solubilidad

Fluido Formiato de sodio Formiato de potasio Formiato de cesio

Densidad (S.G.) @ 20°C

Viscosidad (cps) @ 20°C

Buffered pH

1.34

7.1

9.4

76

1.6

10.9

10.6

81

2.3

7.3

10.0

del formiato 49

82

FLUIDOS “SPIKE” • • • •

A BASE DE CALCIO 11,6 PPG CaCl2 14,2 PPG CaBr 2 15,1 PPG CaBr 2 19,2 PPG CaBr 2 /ZnBr 2

ESTOS FLUIDOS SON MANTENIDOS EN LAS EXISTENCIAS DE TODAS LAS PLANTAS DE M-I EN LA COSTA DEL GOLFO 83

FLUIDOS “SPIKE” A BASE DE SODIO • 10,0 PPG NaCl • 12,5 PPG NaBr ESTOS FLUIDOS TÍPICAMENTE NO SON MANTENIDOS EN LAS EXISTENCIAS DE LAS PLANTAS DE M-I EN LA COSTA DEL GOLFO 84

PROPIEDADES Y PRUEBAS DE LOS FLUIDOS DE COMPLETAMIENTO Y REHABILITACIÓN 85

Propiedades * Densidad...determinada por un hidrómetro.

TCT...Temperatura Verdadera de Cristalización.. pH...se puede usar un papel indicador de pH...es mejor usar un medidor de pH. Contenido de Sólidos...determinado por centrifugación. * Turbidez...determinada con medidor NTU. Viscosidad...embudo Marsh. 86

Densidad Para verificar la densidad de la salmuera, utilizar: • Hidrómetro • Cilindro Graduado • Termómetro Observación: Si usted no conoce la densidad aproximada del fluido que está pesando...use una balanza de lodo para obtener una indicación general. 87

Densidad • Puede ser ajustada añadiendo • Agua • Fluidos “Spike” • Sales secas

OBSERVACIÓN: el ajuste de la densidad suele ajustar la Temperatura Verdadera de Cristalización (TCT) del fluido...a menos que las concentraciones de sal sean compensadas como parte del ajuste de la densidad. 88

Temperatura de Cristalización La solubilidad de las sales en agua aumenta cuando la temperatura aumenta y disminuye cuando la temperatura baja. Al enfriarse lentamente, la salmuera alcanza su punto de saturación (FCTA) y la sal menos soluble comienza a cristalizarse. El Calor de la Cristalización calienta la solución hasta que la temperatura alcance un punto de equilibrio. En este punto, el Calor de la Cristalización es eliminado a una velocidad equivalente por el baño de enfriamiento. Esta temperatura de equilibrio es la Temperatura Verdadera de Cristalización o TCT. Luego, se deja que la solución se caliente hasta que toda la sal se disuelva de nuevo (LCTD). En este punto, el Calor de Disolución que fue absorbido por los cristales disolventes se agota y la solución se calienta más rápidamente.

89

Temperatura de Cristalización  A medida que se añade sal al agua dulce, se reduce el punto de congelación del agua. En las soluciones diluidas, la reducción del punto de congelación es directamente proporcional a la cantidad de sal. Si se añaden 10 libras de sal a un barril, la reducción del punto de congelación del agua será el doble de la reducción producida al añadir 5 libras de sal.  A medida que la concentración de la solución aumenta, la relación directa deja de ser válida. Cada sal tiene una solubilidad en agua máxima antes de separarse de la solución por precipitación. Esta solubilidad máxima depende de la temperatura del agua. La temperatura de cristalización de la salmuera se define como la temperatura a la cual un sólido se forma y se separa de la solución por precipitación. Otra definición de la temperatura de cristalización es la temperatura por debajo de la cual un componente de la salmuera alcanza su máxima solubilidad. 90

Temperatura de Cristalización Si se enfría una salmuera de completamiento típica por debajo de su temperatura de cristalización, el componente menos soluble en la solución se solidificará o cristalizará. El sólido puede ser la sal o el hielo formado a partir del agua congelada, según los límites de solubilidad de la sal en el agua. Las operaciones que utilizan fluidos de completamiento deben tener en cuenta la temperatura de cristalización, reconociendo la temperatura más fría a la cual la mayor parte de la salmuera estará expuesta por un tiempo considerable. Por ejemplo: Un fluido de completamiento que está estacionario dentro del tubo de subida de un pozo de agua profunda puede lograr un equilibrio térmico con el agua en el lecho marino o en la línea de lodo. Se debe tener en cuenta esta situación para evitar la presencia de fluido cristalizado dentro del tubo de subida, aunque las condiciones en la superficie sean de sol y de calor, y la temperatura de fondo (BHT) sea alta. 91

TCT TCT es la Temperatura Verdadera de Cristalización de un fluido. Esta es la temperatura a la cual un fluido se congela o se separa de las sales en la naturaleza. La “congelación” puede ser

causada por la precipitación de los cristales de sal o la formación de hielo a partir de agua dulce. 92

TCT Esta propiedad del fluido, junto con la densidad, determina el valor y por lo tanto el precio de venta del fluido. Si usted tiene dos fluidos con densidades similares, el fluido que tiene la TCT más baja será el más costoso. Un fluido con una baja densidad y una TCT baja podría ser más costoso que un fluido con una densidad más alta y una TCT más alta.

93

TCT • FCTA (First Crystal to Appear) - Primer

Cristal Que Aparece. Esta es la temperatura a la cual los cristales empiezan a formarse. Resulta generalmente de un efecto de sobreenfriamiento. • Sobreenfriamiento - enfriamiento del fluido por debajo de la temperatura efectiva de cristalización. 94

TCT • TCT - la temperatura máxima

alcanzada después de la temperatura mínima de sobreenfriamiento, o el punto de inflexión en los casos donde no ocurre el sobreenfriamiento. • Si el sobreenfriamiento no ocurre, la TCT será igual a la temperatura de FCTA. 95

TCT • LCTD (Last Crystal to Dissolve) – • Último Cristal Que Se Disuelve. En el

ciclo de calentamiento, la temperatura a la cual se disuelve el último cristal .

96

Temperatura de Cristalización (TCT) FCTA = Primer Cristal Que Aparece TCT = Temperatura Verdadera de Cristalización LCTD = Último Cristal Que Se Disuelve

LCTD

TCT

FCTA

Calor de la Cristalización

Tiempo enfriar a 1-2 grados por minuto

calentar a 1-2 grados por minuto

Cristalización de Sal Única El Cloruro de Calcio alcanza una TCT mínima a más o menos -60°F, con una concentración de 30% por peso (10,8 ppg). Cuando se reduce la temperatura de una salmuera de Cloruro de Calcio de densidad menor de 10,8 ppg por debajo de la TCT, se forman cristales de hielo de agua dulce. Esto resulta en una salmuera con una concentración de sal más alta y una TCT más baja. En concentraciones mayores de 30%, se alcanzan los límites de solubilidad del Cloruro de Calcio en el agua. Cuando se reduce la temperatura de una salmuera de Cloruro de Calcio de densidad mayor de 10,8 ppg por debajo de la TCT, los cristales de Cloruro de Calcio se forman hasta que la concentración de sal logre un equilibrio con la temperatura de cristalización. En cualquiera de estos casos, mientras la temperatura de la solución permanece constante, no se formará ningún sólido adicional. 98

Curva de Temperatura 80 60    F   o

40

  a   r   u 20    t   a   r   e   p 0   m   e -20    T

CaCl2 + Solución Hielo + Solución

-40

Cloruro de Calcio % peso -60 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

CaCl2 + Agua

   F

   O

Cristalización de CaCl2 y CaBr 2

El siguiente gráfico muestra las curvas de cristalización para el cloruro de Calcio y el bromuro de Calcio. Se puede observar que tienen formas y funciones muy similares. La principal diferencia entre las dos curvas es el hecho que la molécula de Bromuro de Calcio aumenta la densidad de manera más marcada que el Cloruro de Calcio.

 Ambas salmueras muestran tendencias idénticas en lo que se refiere a la temperatura y concentración. Por lo tanto, se puede anticipar que las soluciones de sal única actuarán de una manera similar. Resulta interesante notar que al combinar las dos sales en la solución, es posible formular, dentro del intervalo de superposición de las densidades, una salmuera que tenga una densidad y cualquier TCT entre el valor mínimo (sal única) y un valor máximo determinado (generalmente 60 ó 70 °F). Por ejemplo: ¡Una salmuera de 13,3 ppg puede ser formulada con CaCl2 y CaBr2 a cualquier TCT comprendida entre 60° bajo cero y 60° sobre cero! 101

T de Cristalización para CaCl2 & CaBr 2 55

35

15

-58. 33

8. 7

9. 1

9. 5

9. 9

10. 3 10. 7

11. 1 11. 5

11. 9 12. 3

12. 7

13. 1 13. 5

-25

-45

-65 TCT (CaCl2)

TCT (CaBr2)

13. 9 14. 3

14. 7 15. 1

TCT

Salmueras de Bromuro de Cinc Salmuera de Tres Sales 10O F

-62OF

15 ppg

15,9 ppg

Salmuera de Dos Sales

19,2 ppg 103

Contenido de Sólidos

Contenido de Sólidos Determinado por Centrifugación

104

pH Sal

pH Típico

Cloruro de Calcio de 11,6 ppg

6,5 a 7,5

Bromuro de Calcio de 14,2 ppg

6,5 a 7,5

CaCl2 /CaBr 2 de 15,0 ppg

6,0 a 7,0

CaCl2 /CaBr 2 /ZnBr 2 de 16,0 ppg

4,5 a 5,0 105

pH Sal

pH Típico

CaCl2 /CaBr 2 /ZnBr 2 de 17,0 ppg

3,5 a 4,0

CaCl2 /CaBr 2 /ZnBr 2 de 18,0 ppg

2,5 a 3,0

CaCl2 /CaBr 2 /ZnBr 2 de 19,0 ppg

1,5 a 2,0

CaBr 2 /ZnBr 2 de 19,2 ppg

< 1,5

Mientras más Bromuro de Cinc tenga un fluido, más bajo será el pH. 106

Turbidez La turbidez es una función de la limpieza del fluido. Si el fluido contiene sólidos de lodo de perforación, sal no disuelta, costras de tuberías, aire, etc., la turbidez será alta. El valor de NTU disminuye cuando se limpia el fluido. Esto se logra dejando que los sólidos se depositen o floten, filtrando el fluido a través de cartuchos, de un filtro prensa DE, o usando todos estos métodos. 107

Unidades de Turbidez Nefelométrica (NTUs) • La Nefelometría es la Técnica que

consiste en Proyectar un Haz Luminoso sobre una Muestra y Medir la Cantidad de Luz Dispersada a Cierto Ángulo

NTUs - Estándar Uniforme

90o Estándar de la Industria = <30 NTUs 108

Medidor de Turbidez DETECTOR DE LUZ TRANSMITIDA

La turbidez está relacionada con el contenido de partículas.

FILTRO

CÉLULA MUESTRAL

LÁMPARA

Mide la turbidez o claridad del fluido.

DISPERSIÓN HACIA DELANTE

LENTE DETECTOR 90°

Esto no constituye una indicación de los sólidos PPM.

Figura 7 Esquema de Principio de un Turbidímetro de Relación

109

Medidor de Turbidez (Lecturas de NTU)

Medidor de NTU Muestra de Calibración Botella de Muestra

Viscosidades de Embudo Marsh Sal

Segundos/Cuarto de Galón

NaCl de 10,0 ppg

28

NaBr de 12,5 ppg

27

CaCl2 de 11,6 ppg

34

CaCl2 /CaBr 2 de 13,7 ppg

39

CaCl2 /CaBr 2 de 14,2 ppg

43

CaBr  2 d e 14,2 p p g

31  111

Viscosidades de Embudo Marsh Sal

Segundos/Cuarto de Galón

CaCl2 /CaBr 2 de 15,1 ppg

52

CaCl2 /CaBr 2 /ZnBr 2 de 16,0 ppg

45

CaCl2 /CaBr 2 /ZnBr 2 de 17,0 ppg

43

CaCl2 /CaBr 2 /ZnBr 2 de 18,0 ppg

39

CaBr 2 /ZnBr 2 de 19,2 ppg

41 112

CONTROL DE DENSIDAD DE LOS FLUIDOS DE COMPLETAMIENTO Y REHABILITACIÓN 113

Componentes del Fluido de Perforación Lodo de Perforación a Base de Agua Un Barril de Fluido de Perforación

=

Agua

+

Barita

Petróleo + Barita

+

+

Gel

Productos + Químicos

Gel

Productos + Químicos

Componentes del Fluido de Completamiento Fluido de Sal Única CaCl2 /Agua Un Barril 11,6 ppg de Fluido = CaCl2 de Completamiento 10,0 ppg NaCl

+ +

Agua

Agua

Sal Única NaCl/Agua

Componentes del Fluido de Completamiento Fluido de Dos Sales CaCl2 /CaBr 2 Un Barril 11,6 ppg de Fluido = CaCl2 de Completamiento 10,0 ppg NaCl

+

14,2 ppg CaBr 2

+ 12,5 ppg NaBr 

+

Fluido de Dos Sales NaCl/NaBr 

Componentes del Fluido de Completamiento Fluido de Tres Sales CaCl2 /CaBr 2 /ZnBr 2 Un Barril 11,6 ppg de Fluido = CaCl2 de Completamiento

+

14,2 ppg 19,2 ppg CaBr 2 + ZnBr 2

+

117

 AGENTES DE CONTROL DE DENSIDAD

Sales Secas: KCl NaCl NaBr CaCl2 CaBr 2 -

Cloruro de Potasio Cloruro de Sodio Bromuro de Sodio Cloruro de Calcio Bromuro de Calcio

Fluidos “Spike”:

ppg

CaCl2 - 11,6 ppg

CaCl2/CaBr 2 - 15,1

Control de Densidad AUMENTAR LA DENSIDAD DE UN FLUIDO DE SAL ÚNICA Do = densidad del fluido original, ppg Df = densidad del fluido final, ppg Wo = agua del fluido original, bbl/bbl salmuera Wf = agua del fluido final, bbl/bbl salmuera So = sal del fluido original, lb Sf = sal del fluido final, lb Vo = volumen original de salmuera, bbl Vf = volumen final de salmuera, bbl

Sal Requerida (lbs) = Vo WoSf Wf

- So

Volumen Final (bbl) = VoWo Wf  119

Control de Densidad 1. Determinar el peso y volumen del sistema a densificar. 2. Usando los datos de la tabla A2, determinar lo siguiente DENSIDAD BARRILES DE AGUA LIBRAS DE SAL PPG POR BARRIL POR BARRIL Do Wo So Df Wf Sf 3. A partir de estos datos, se puede calcular las adiciones requeridas usando las siguientes ecuaciones: Sal Requerida (lbs) = Vo WoSf - So Wf Volumen Final (bbls) = VoWo 120 Wf 

Tablas de Mezcla

SELECCIONAR LAS FRACCIONES APROPIADAS DE SAL Y AGUA A PARTIR DE LAS TABLAS DE MEZCLA

121

Control de Densidad Ejemplo 1: Aumentar la densidad de 400 bbls de CaCl2 de 9,5 ppg a 10,5 ppg usando CaCl2 seco. Densidad PPG

9,5 10,5

Barriles de Agua Por Barril

0,956 0,906

Libras de CaCl2 Por Barril

63,8 123,9

CaCl2 (lbs) = 400 (0,956)(123,9) - 63,8 = 26.775 lbs (0,906) Volumen Final (bbls) = (400)(0,956) = 422 bbls de 10,5 ppg (0,906) 122

Control de Densidad POR LO TANTO:

400 bbls de fluido de CaCl2 de 9,5 ppg mezclado con 26.775 libras de Cloruro de Calcio producirán 422 bbls de fluido de 10,5 ppg

400 bbls 9,5 ppg CaCl2

+

26.775 lbs de CaCl2 Seco +/- 335 sx

=

422 bbls 10,5 ppg CaCl2 123

Control de Densidad AUMENTAR LA DENSIDAD DE UN FLUIDO DE DOS SALES CON BROMURO de Calcio SECO. Do = densidad original, ppg Df = densidad final, ppg Wo = agua original, bbl/bbl salmuera Wf = agua final, bbl/bbl salmuera Co = cloruro de Calcio o de Sodio original, lb Cf = cloruro de Calcio o de Sodio final, lb Bo = bromuro de Calcio o de Sodio original, lb Bf = bromuro de Calcio o de Sodio final, lb Ba = bromuro de Calcio o de Sodio añadido, lb Vo = volumen original, bbl Vf = volumen final, bbl Wa = agua añadida, bbl 124

Control de Densidad 1. Determinar la densidad y el volumen del sistema a densificar. 2. Usando los datos de la tabla 2B, determinar lo siguiente:

DENSIDAD PPG Do Df

BARRILES DE AGUA Wo Wf

LIBRAS DE SAL DE CLORURO POR BBL Co Cf

LIBRAS DE SAL DE BROMURO POR BBL Bo Bf

Calcular la cantidad de bromuro y agua a añadir y el volumen resultante. Se debe añadir agua para mantener la misma temperatura de cristalización que el fluido original. 125

Control de Densidad Wa = agua añadida = Vo CoWf - Wo Cf Ba = sal de bromuro añadida = Vo CoBf - Bo Cf Vf = volumen final = VoCo Cf 126

Tablas de Mezcla

SELECCIONAR LAS FRACCIONES APROPIADAS DE SAL Y AGUA A PARTIR DE LAS TABLAS DE MEZCLA

127

Control de Densidad Ejemplo 1 Aumentar la densidad de 600 bbls de 14,5 ppg a 14,7 ppg. DENSIDAD PPG 14,5 14,7

BARRILES DE AGUA 0,666 0,658

LIBRAS DE CaCl2 /BBL 142,1 137,9

LIBRAS DE CaBr 2 /BBL 233,9 249,2

128

Control de Densidad Wa = Vo[(CoWf / Cf) - Wo] Wa = 600[(142,1)(0,658) - 0,666] = 7,22 bbls de Agua 137,9 Ba = Vo[(CoBf / Cf) - Bo] Ba = 600[(142,1)(249,2) - 233,9] =13.733,9 lbs de CaBr 2 137,9 Vf = VoCo Cf Vf = 600(142,1) = 618 bbls 137,9 129

Control de Densidad POR LO TANTO: 600 bbls de fluido de 14,5 ppg, 7,22 bbls de agua y 13.733,9 lbs de CaBr2 producirán 618 bbls de fluido de 14,7 ppg.

600 bbls 14,5 ppg CaCl2 /CaBr 2

+

7,22 bbls de Agua

+

13.734 lbs de CaBr 2 Seco

=

618 bbls 14,7 ppg CaCl2 /CaBr 2

Control de Densidad AUMENTAR LA DENSIDAD DE UN FLUIDO DE DOS SALES DESPUÉS DE LA DILUCIÓN CON agua dulce Do = densidad original, ppg Wo = agua original, bbl/bbl salmuera Co = cloruro de Calcio o de Sodio original, lb Bo = bromuro de Calcio o de Sodio original, lb Dd = densidad de salmuera diluida, ppg Vd = volumen de salmuera diluida, bbl Vw = volumen de agua añadida (fluido de dilución) Vf = volumen final 131

Control de Densidad 1. Determinar la densidad (Dd) y el volumen (Vd) del fluido diluido 2. Usando los datos de la tabla 2B, determinar lo siguiente: DENSIDAD PPG

Do

BBL/AGUA POR BBL/SOLUCIÓN

Wo

LB SAL DE CLORURO POR BBL/SOLUCIÓN

Co

LB SAL DE BROMURO POR BBL/SSOLUCIÓN

Bo

3. Calcular el volumen de agua dulce que se ha añadido. Volumen de agua añadida (dilución) = Vw = Vd(Do - Dd) (Do - 8,33) 132

Control de Densidad 4. Calcular la cantidad de sal de cloruro y sal de bromuro requerida para aumentar este volumen de agua (Vw) hasta la densidad original (Do) del fluido.

CaCl2 (lbs) = VwCo Wo

Vw = Volumen de agua añadida Wo = Agua del Fluido Original Co = lbs de CaCl2 del Fluido Original CaBr 2 (lbs) = VwBo Bo = lbs de CaBr 2 del Fluido Original Wo

133

134

Tablas de Mezcla

SELECCIONAR LAS FRACCIONES APROPIADAS DE SAL Y AGUA A PARTIR DE LAS TABLAS DE MEZCLA

135

Control de Densidad Usted tiene 400 bbls de CaCl2/CaBr2 que se ha diluido con agua de 14,0 ppg a 13,5 ppg. DENSIDAD PPG 14,0

BARRILES DE AGUA/BBL 0,691

LIBRAS DE CaCl2 /BBL 152,5

LIBRAS DE CaBr 2 /BBL 193,6

Volumen de agua dulce añadida (dilución) = Vw = Vd (Do - Dd) (Do - 8,33) Vw = 400(14,0 - 13,5) = 35,3 bbls (14,0 - 8,33)

136

Control de Densidad CaCl2 (lbs) = Vw (Co) Wo CaCl2 (lbs) = 35,3 (152.5) = 7.790,5 lbs 0,691 CaBr 2 (lbs) = Vw (Bo) Wo CaBr 2 (lbs) = 35,3 (193,6) = 9.890 lbs 0,691 137

Control de Densidad Volumen Final = (Vo - Vw) + Vw = Vf Wo

Vf (bbls) = (400 - 35,3) + (35,3 / 0,691) = 415,7 bbls

138

Control de Densidad Por lo tanto: 365 bbls de fluido de CaCl2 /CaBr 2 de 14,0 ppg diluido a 13,5 ppg con 35 bbls de agua pueden ser densificados a 14,0 ppg añadiendo 7.790,5 lbs de CaCl 2 y 9.890 lbs de CaBr 2, resultando en un volumen de 415,7 bbls.

365 bbls 14,0 ppg CaCl2 /CaBr 2

+

35 bbls de Agua

+

9.890 lbs de CaBr 2 Seco

+

7.790 lbs de CaCl2 Seco

=

415,7 bbls 14,0 ppg CaCl2CaBr 2

Equilibrio de Masas Se dice que los fluidos están en “Equilibrio de Masas” cuando dos o más fluidos son

mezclados y los volúmenes combinados y las densidades combinadas constituyen el nuevo volumen y la nueva densidad. Las TCT no son una función del Equilibrio de Masas. 140

Equilibrio de Masas - Origen Dh = Densidad de Fluido Pesado, ppg Dl = Densidad de Fluido Ligero, ppg Df = Densidad de Fluido Final, ppg

Dh - Df = Fracción de Dl Dh - Dl Df - Dl = Fracción de Dh Dh - Dl 141

EQUILIBRIO DE MASAS - La Manera Fácil •FLUIDO PESADO •FLUIDO DESEADO •FLUIDO LIGERO

15,1 13,0 12,5 2,6

2,1

0,5/2,6 = 0,192

0,5 2,6

2,1/2,6 = 0,808

EJEMPLO: AUMENTAR LA DENSIDAD DEL FLUIDO DE 12,5 PPG A 13,0 PPG, USANDO FLUIDO “SPIKE” DE 15,1 PPG. TERMINAR CON UN VOLUMEN DE 600

BARRILES. DIVIDIR LAS DIFERENCIAS POR LA DIFERENCIA TOTAL E INVERTIR LOS VALORES. LA FRACCIóN DE 15,1 PPG ES 0,192 BBLS Y LA FRACCIóN DE 12,5 PPG ES 0,808 BBLS. MULTIPLICAR LA FRACCIóN POR EL VOLUMEN DESEADO PARA DETERMINAR LA CANTIDAD DE CADA FLUIDO 142

Equilibrio de Masas EL VOLUMEN DE FLUIDO DE 15,1 PPG ES DE 115 BBLS. 0,192 x 600 EL VOLUMEN DE FLUIDO DE 12,5 PPG ES DE 485 BBLS. 0,808 x 600 0,192 bbls 15,1 ppg 115 Total Bbls

+

0,808 bbls 12,5 ppg 485 Total Bbls

=

600 bbls 13,0 ppg

143

Equilibrio de Masas Equilibrar las masas de 250 bbls de fluido CaCl2 de 9,5 ppg con la cantidad apropiada de “Fluido Spike” CaCl 2 de 11,6 para obtener CaCl2 de 10,5 ppg. 11,6 1,0/2,1 = 0,47619 1,1 10,5 1,0 1,1/2,1 = 0,52381 9,5 2,1 Diferencia La fracción de CaCl2 de 11,6 ppg es 0,47619 La fracción de CaCl2 de 9,5 ppg es 0,52381

Equilibrio de Masas Usted tiene 250 bbls del fluido de 9,5 ppg. ¿Cuánto Fluido “Spike” CaCl2 de 11,6 ppg se requiere para aumentar la densidad del fluido de 9,5 ppg a 10,5 ppg? Usted sabe que 250 bbls representa 52,381% de lo que usted necesita. Suponiendo X  = lo que usted necesita. La fórmula para determinar X  es: (X) (0,52381) = 250. Al resolver para X , usted determina que el volumen total será de 477 bbls. La diferencia entre 477 bbls totales y los 250 bbls de fluido de 9,5 ppg que usted tiene es la cantidad de fluido de 11,6 ppg requerida. 145

Equilibrio de Masas La fracción de CaCl2 de 11,6 ppg es 0,47619 bbls = 227 bbls La fracción de CaCl2 de 9,5 es 0,52381 bbls = 250 bbls

0,47619 bbl 11,6 ppg 227 Total Bbls

+

0,52381 bbl 9,5 ppg 250 Total Bbls

=

477 bbls 10,5 ppg

146

Equilibrio de Masas La mezcla resultante del equilibrio de masas de 250 bbls de CaCl2 de 9,5 ppg con la cantidad requerida de Fluido “Spike” CaCl 2 de 11,6 ppg es: 227 bbls x 11,6 lb/gal x 42 gal/bbl = 110.594,4 lbs 250 bbls x 9,5 lb/gal x 42 gal/bbl = 99.750,0 lbs 477 bbls = 210.344,4 lbs 210.344,4 lbs / 477 bbls / 42 gal/bbl = 10,499 lb/gal o  10,5 lb/gal 147

Equilibrio de Masas Examinemos el equilibrio de masas de la mezcla de dos sales que añadimos al CaBr 2 seco para aumentar la densidad de 14,5 ppg a 14,7 ppg. Usar un Fluido “Spike” de 15,1 ppg.

15,1 14,7 14,5

0,4 0,2 0,6

0,2/0,6 = 0,3333 bbls de 15,1 ppg 0,4/0,6 = 0,6667 bbls de 14,5 ppg

La mezcla requerirá 0,3333 bbls de fluido de 15,1 ppg y 0,6667 bbls de fluido de 14,5 ppg para obtener un barril de fluido de 14,7 ppg.

Equilibrio de Masas Tenemos 600 bbls de 14,5 ppg. ¿Cuánto Fluido “Spike” de 15,1 ppg será necesario para aumentar

la densidad a 14,7 ppg? Queremos obtener 600 bbls de fluido de 14,7 ppg. 600 X 0,3333 = 200 bbls de Fluido “Spike” de 15,1 ppg

600 X 0,6667 = 400 bbls de fluido 14,5 ppg

Nos quedarán 200 bbls de fluido de 14,5 ppg para utilizar más tarde. 149

Equilibrio de Masas Si queremos densificar los 600 bbls, ¿cuánto Fluido “Spike” de 15,1 ppg sería necesario?

Sabemos que tenemos 600 bbls de 14,5 ppg que constituye 66,67% de un volumen más grande. Llamemos el volumen más grande X . (0,6667)(X ) = 600 bbls X = 600/0,6667 = 900 bbls. Si el volumen total es de 900 bbls y el fluido de 14,5 ppg es de 600 bbls, la cantidad de Fluido “Spike” de

15,1 ppg debe ser 300 bbls. 150

El Valor de Agua ¿Sería mejor usar agua o un Fluido “Spike” como “Fluido Rebajador”?

151

Rebajar con Agua Rebajar la densidad de un fluido de 13,8 ppg a 13,0 usando agua como “Fluido Rebajador”.

13,8 13,0 8,33

4,67/5,47 = 0,8537 bbls 13,8 ppg 0,8 4,67 0,8/5,47 = 0,1463 bbls de agua 5,47 Diferencia

La fracción de 13,8 requerido es 0,8537 bbls. La fracción de agua requerida es 0,1463 bbls. 152

Equilibrio de Masas La fracción de CaCl2 /CaBr 2 de 13,8 ppg es 0,8537 La fracción de H2O es 0,1463

0,8537 bbl 13,8 ppg

+

0,1463 bbl H2 O

=

1 bbl 13,0 ppg

153

Equilibrio de Masas La fracción de CaCl2 /CaBr 2 de 13,8 ppg es 0,6364 La fracción de CaCl2 de 11,6 ppg es 0,3636

0,3636 bbl 11,6 ppg

+

0,6364 bbl 13,8 ppg

=

1 Bbl 13,0 ppg

154

 Agua vs. Fluido “Spike” Siempre resulta más económico usar un “Fluido Spike” en vez de agua para rebajar las salmueras de

alta densidad a densidades mayores de 11,6 ppg. Esto se debe al hecho que se usa una cantidad inferior de salmuera más costosa para rebajar la densidad porque se usa un fluido cuya densidad se aproxima más a la densidad del fluido que se está rebajando. El cliente tiene generalmente mayores cantidades del fluido de alta densidad a su disposición para la readquisición y la obtención de un crédito. 155

CaCl2 de 11,8 ppg Para obtener un barril de “Fluido Spike” CaCl2 de 11,8

ppg Añadir 17 lbs/bbl de CaCl2 seco de 94-97% a 0,98 bbls de CaCl2 de 11,6 ppg para obtener un barril de CaCl2 de 11,8 ppg. Preparar 250 bbls de CaCl2 de 11,8 ppg: 17 lbs/bbl de CaCl2 seco x 250 bbls = 4.250 lbs a añadir. 0,98 bbls x 250 bbls de CaCl2 de 11,6 ppg = 245 bbls de 11,6 para comenzar. 156

CaCl2/CaBr 2 de 15,1 ppg Para obtener un barril de “Fluido Spike” CaCl 2 /CaBr 2 de

15,1 ppg:

Añadir 127 lbs/bbl de CaCl2 seco de 94-97% a 0,851 bbls de CaBr 2 de 14,2 ppg. Preparar 250 bbls de Fluido “Spike” CaBr 2 de 15,1 ppg:

127 lbs/bbl de CaCl2 seco x 250 bbls = 31.750 lbs a añadir. 0,851 bbls de CaBr 2 de 14,2 ppg x 250 = 212,75 bbls de 14,2 ppg para comenzar. 157

Balance de Sal El balance de sales toma en cuenta: • La Densidad Deseada del Fluido • La TCT Deseada del Fluido

En general, sólo hay una mezcla o fórmula para una densidad o TCT especificada para mezclas de sal única o de dos sales. Para las mezclas de tres sales, puede que más de una formulación esté disponible. Debemos seleccionar la que sea más económica. 158

Barril de Laboratorio • Un galón de laboratorio = 8,33 ml • Un barril de laboratorio (42 galones) = 350 ml • Una libra de laboratorio = un gramo

Si usted tiene una mezcla que requiere 0,7401 bbl de CaBr 2 de 14,2 ppg, 0,2147 bbl de CaCl2 de 11,6 ppg y 42,045 lbs de CaCl2 seco, multiplique la fracción de fluido por 350 ml para determinar los mls de fluido a añadir. La cantidad de producto seco es la misma que la cantidad en libras...pero está indicada en gramos. 159

Barril de Laboratorio • Un barril de laboratorio (42 galones) = 350 ml • Una libra = un gramo

0,7401 bbl de 14,2 ppg x 350 cc = 259,04 ml 0,2147 bbl de 11,6 ppg x 350 cc = 75,15 ml 42,045 lbs/bbl de CaCl2 seco = 42,045 gramos

160

Fluidos de Terminación de M-I SAFE-SERIES Aditivos y Productos Químicos Especiales 161

The S AFE  SERIES 

Químicos de Desplazamiento

• S/OBM  – SAFE SOLV OM  – SAFE SURF O

• WBM

Evitar Emulsión SAFE BREAK CBF SAFE BREAK Zinc SAFE BREAK 611 ECF 619 Inhibidor de

Corrosión

 – SAFE SURF W

• Limpiador de Tubería  – SAFE SOLV OM

• Hemisferio Oriental  – SAFE SOLV OE  – SAFE SUF OE  – SAFE SURF E















SAFE COR SAFE COR HT SAFE COR 220X SAFE COR Zplus SAFE SCAV NA SAFE SCAV CA SAFE SCAV HS

162

The S AFE  SERIES 

Pildoras de Control de Químicos Especiales SAFE FLOC I and II Perdidas 

• SAFE VIS (HEC) • “SAFE VIS HT”  – HEC Estabilizado Para Alta





temperaturas

• SAFE LINK  – Hec Cadena Crusado

• “Optibridge Pildoras  – Postperforación CaCO 3  – Formación sellado



CaCO3  – Sellado adentro las mallas

Hipocloruro de Litio

SAFE BREAK S 



MgOx

SAFE BREAK L 



Inhibidor de costra

SAFE BUFF 8 

• SEAL-N-PEEL  – Postcontrol de arenas

SAFE SCAVITE 



Floculantes y ayudantes de filtración

Hipocloruro de Sodio

Wellzyme  

Rompedor de almidón Para FloPro / DiPro 163

Lodo a Base de Agua y Salmuera de  Alta Densidad El WBM de alta densidad y la Salmuera de Alta Densidad NO son Compatibles

Mezcla = 80% salmuera de 17 ppg y 20% WBM de 17 ppg

164

Químicos de Desplazamiento •Agua es el mejor “solvente” para lodo base

agua. •Los Surfactantes (tensoactivo) y la soda

caustica (pH) ayudan a: Penetración



Dispersion / Floculación



Reducir la tensión superficial



165

Químicos de Desplazamiento Lodo Base Agua •Safe-Surf W

Surfactante (tensoactivo) para lodo base agua •Safe-Surf WN

Surfactante para lodo base agua en el Mar del Norte

166

Químicos de Desplazamiento Lodo de Emulsión Inversa •Safe-Solv OM

Solvente para

OBM/SBM •Safe-Solv OE

Solvente para

OBM/SBM •Safe-Surf O

Surfactante para

OBM/SBM •Safe-Surf E

OBM/SBM

Surfactante para 167

Limpieza del OBM - 3 Minutos

169

Limpieza del OBM - 6 Minutos

170

Químicos de Desplazamiento Solventes/Limpiadores De Tubería •Safe-Solv OM

Bombear Puro

•Safe-Solv OE

Bombear Puro

171

Viscosificantes •Duo-Vis

Goma Xantica (Xanthan

Gum) •Flo-Vis

Xanthan Gum

Clarificada •Safe-Vis

HEC Polímero Seco

•Safe-Vis E

HEC Polímero Líquido

•Safe-Vis HDE

HEC Polímero

Estabilizado 172

qu o en a mueras e a ta densidades Portadores base aceite / SAFE VIS HDE

173

Serie SAFE-COR SAFE-COR / SAFE-COR C  – amina peliculizadora para todas las salmueras sin zinc

ECF 562  – amina peliculizadora para todas las salmueras(1)  –

(1) salmueras

de bromuro de zinc en baja densidad/baja

temperatura

SAFE-COR E  – tipo de amina “segura para el medio ambiente”  – aplicación en el Mar del Norte en lugar del producto anterior

SAFE-COR HT  – inhibidor a base de azufre inorgánico para salmuera de zinc  – eficaz en salmuera sin zinc 174

Serie SAFE-SCAV SAFE-SCAV NA • •

eliminador de oxígeno para salmuera no cálcica a base de sulfito (No OX NA)

SAFE-SCAV CA • •

eliminador de oxígeno para salmueras cálcicas base orgánica natural (No OX CA)

SAFE-SCAV HS • •

eliminador de H2S a base de amina soluble produce un producto de reacción soluble

SAFE-SCAVITE •

inhibidor de incrustaciones para salmuera cálcica 175

•  Ayudantes de filtración • En campo y/o Reclamación • SAFE-FLOC I =>contaminación de Fe • SAFE-FLOC II =>contaminación de

lodo 176

CaCl2

SAFE FLOC I

Fe(OH)x

177

SAFEFLOC II

Solidos de Lodo 178

2500 2000    l    b 1500    B    l   a    t   o 1000    T

I

II

Limpiar el filtro prenza 1 Hour para limpieza y regeneración de pelicula de filtración

500 0 0

5

10

15 Hours

20

25

30

179

Curva de limpieza del agujero 200

Claridad del fluído de completación

180 160 140 120

     s        U        T 100        N

80 60 40 20 0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

180

Serie de S AFE-BREAK SAFE-BREAK CBF cloruro de calcio/ bromuro SAFE-BREAK ZINC bromuro de zinc

181

182

183

ESPACIADORES & LIMPIADORES 184

Desplazamiento del Lodo de Perforación • • • • • • •

Objetivos Diseño desplazamiento Criterios de diseño Procedimientos Métodos Espaciadores Línea SAFE

185

Programa de Desplazamiento • Objetivos

Los desplazamientos efectivos son diseñados para: 1. Desplazar fluido del pozo con el fluido de terminación. 2. Remover el lodo del pozo, los sólidos y otros contaminantes del pozo. 3. Mantener la pureza del lodo y la salmuera 4. Reducir costos de filtración de la salmuera por contaminación. 5. Cambiar la humectabilidad de la formación 186

Diseño del Desplazamiento • • • • • • • •

Factores que afectan el diseño Parámetros del pozo Geometría del pozo Equipo superficie (tanques, bombas, circuito del fluido) Tipo de lodo en el pozo Claridad deseada en la salmuera Productos químicos Experiencia

187

Criterios de diseño • Debe establecer un “pozo acondicionado” • Circule y acondicione el lodo • Use ayuda mecánica (movimiento de tubería,

raspadores, velocidad de flujo, etc). • Debe separar el lodo de perforación del fluido de completación. •  Evite contaminación en el pozo y en la superficie. • Bombear en flujo turbulento 188

La Limpieza Eficaz Requiere Métodos Tanto Mecánicos Como Químicos

189

Métodos Mecánicos • Rotación de tubería • Viajes cortos • Raspadores y Cepillos del revestimiento. • Herramienta de lavado • Patrón de flujo (Turbulento)

190

Métodos Químicos •  Acondicionamiento del lodo • Compatibilidad de los productos con el

lodo • Viscosificadores • Solventes • Surfactantes

191

Espaciadores • La Composición Química Depende del Tipo de Lodo

Base Agua – (WBM) Alto pH y Tensioactivo Base Oil – (OBM) Solvente, Floculado, Tensioactivo Base Sintetico –(SBM) Solvente, Tensioactivo • Tamaño - Basado en el Tiempo de Contacto y la

cobertura anular • Velocidad - Flujo Turbulento

192

Espaciadores ESPACIADOR SAFE –VIS •Este espaciador debe cubrir un mínimo

de 150 @ 450 mts del mayor diámetro del revestimiento. •Debe ser compatible tanto con el lodo

como en el fluido de completación. 193

Espaciadores químicos LINEA SAFE •Este espaciador debe cubrir por lo

menos un mínimo de 450 @ 600 mts del diámetro más largo de revestimiento. •Debe contener los químicos “lavados”

del pozo. Puede ser mezclado con agua, fluido de completación o puro.

194

Desplazamiento OBM SALMUERA SAFE VIS E COLCHON VISCOSO (HEC) SAFE SOLV OM + SAFE SURF O SAFE VIS E / VISCOSO

LODO BASE ACEITE

DIESEL

195

Desplazamiento WBM Longitud Anular Relativa (pies) 500 0 400 0 300 0 200 0 100 0

WBM Espaciador de Agua con Cáustico Espaciador de Lavado Químico Safe Surf W Espaciador Portador Viscosificado

Fluido de Terminación 196

LINEA SAFE •M-I Safe Solv - O •M-I Safe Surf - O •M-I Safe Surf - W •M-I Safe Vis - E •M-I Safe Solv - OM

197

SAFE SOLV - O Es una combinacion de solventes y surfactantes  No necesita mayor tiempo de contacto que otros solventes  Quita los solidos y grasa del revestimiento  No contiene BETX  Compatible con Safe Surf W y Safe Surf O 









198

SAFE SURF - O Es una mezcla de surfactantes Cambia la mojabilidad dispersando el pastel No permite el pegamiento del solido en aceite Compatible con Safe Solv- O y Solv- OM









199

SAFE SURF - W Detergente concentrado con alto pH  Soluble en lodo base agua Dispersa el solido del revestimiento No deja que el solido se pegue en el revestimiento Se puede usar con espaciadores causticos 









200

SAFE VIS - E Es un HEC de alta calidad No le afecta el Ca+, Mg+ No le afecta el cemento De facil mezclado Compatible con todas las salmueras 









201

SAFE SOLV - OM Es una combinacion de hidrocarburos no aromaticos y solventes naturales No contiene BETX Se utiliza para lodos OBM y SBM de alta densidad Se usa con agua industrial o saturada. 







202

Software VCF Virtual Completion Fluids





Es un programa de M-I Completion Fluids Simula las presiones de los desplazamientos





203

Software Virtual Completion Fluids



204

Software 

Virtual Completion Fluids

205

Problemas en registros de CBL ESTADO MECÁNICO PROGRAMADO COAPECHACA 577 Palma Real Inf. E. Chapopote

430 m

m.d.b.m.r. Aflora

101.2

TR 7 5/8”,J-55,26.4,BCN KOP 100 m

E. Guayabal

561.95 m

E. Chicontepec Canal

1142.01 m

Cima desarrollo arenoso

1500.92 m

P. Chicontepec inferior.

1994.64 m

Ang. Max. 31.38° Ang. Final 6° SV 492.62 m Rumbo S 75.83 E

K. Mendez TR,5 ½”,N-80,20,VFJL

2095 md

P. Total // 1981 mv

2004.70 m 2095 md

Canalización superficial • Tiempo de fraguado • Remoción de lodo anular • Flujo a través de canales de lodo • Flujo a través de cemento no fraguado • Tiempo de Transición del cemento de

fluido a sólido 207

Cementación Primaria • Mejorar el desplazamiento, del lodo del

pozo, en el espacio anular, que se va a cementar. • Conseguir buena adherencia del cemento sobre la cara de formación y de la tubería, sin canalizaciones en la capa de cemento.

208

La emulsión forma una membrana interfacial en la formación y tubería. Genera la falta de adherencia del cemento. 



Falta de adherencia de cemento • Se puede apreciar un registro afectado

en la respuesta del CBL. • Cambio de mojabilidad pleno en la zona arenosa, obsérvese que en la zona arcillosa se define plenamente su adherencia.

210

Perfil  APERTURA CBL

 A RENA

 VDL MUESTRA CEMENTO

SOLUCIONES • LIMPIEZA QUIMICA

• LIMPIEZA MECANICA

212

•M-I Safe Solv – O •M-I Safe Surf – O •M-I Safe Surf – W •M-I Safe Vis – E •M-I Safe Solv – OM

Solvente Surfactante Aceite Surfactante Agua Viscosificante Solvente

213

Programa de Desplazamiento El desplazamiento recomendado y los volúmenes Según geometría de la tubería y pozo: 1. Diesel. 2. Agua con salmuera según densidad requerida con SAFE SOLV OM al 10% 3. Agua con salmuera según densidad requerida con SAFE SURF O mas SAFE SURF W al 10% 4. Bache viscoso con agua según densidad con SAFE VIS E a 8 gpb

Desplazamiento OBM CEMENTO COLCHON VISCOSO CON SAFE VIS E AGUA SALADA MAS SAFE SURF O & SURF W AGUA SALADA MAS SAFE SOLV OM

LODO BASE ACEITE

DIESEL

OBM

216

HERRAMIENT A

FECHA

MEDIDAS

HS OPERACON

UBICACIÓN

CLASIFICACION

SCRAPER 7"

2/27/2004

10ft/3.5IN

16.5

1869 M COPLE RETENCION

S/DESGASTE

SCRAPER 9 5/8"

2/29/2004

10ft/4.5IN

16.5

1427 M TOPE BOCA LINER 7"

S/DESGASTE

217

RESULTADOS OPTIMOS Se toma dos pozos de referencia En los que se utilizaron los colchones de desplazamientos 



218

Perfil de CBL

Pozo : Kosni 1



Perfil de CBL

Pozo : tajin 488



FILTRACIÓN DE SALMUERAS

221

Resumen Después de la perforación , se tiene la terminación del mismo, que consiste en activar su productividad al máximo, en esta etapa es importante e imprescindible la Filtración de los Fluidos de Terminación, para ser usados en los procesos de acondicionamiento del pozo, evitando su contaminación, el daño a la formación y disminución de su producción 222

Fluidos de Terminación • Son fluidos preferentemente filtrados que

se usan para minimizar el daño a la formación de las zonas productoras • Estos deben ser limpios, no dañinos a la formación, y deben ser diseñados y adecuados racionalmente.

223

Factores que afectan la selección de un Fluido de Terminación • Factores Mecánicos

- Velocidad anular - Espacio Anular - Facilidad de Mezcla Naturaleza y cantidad de los Fluidos en el hueco Estabilidad de la mezcla - Corrosión - Componentes de los Fluidos. • Factores de Formación - Presión de la Formación - Consolidación de la Formación - Permeabilidad - Formaciones Vugulares Temperatura - Contenido de arcillas -Sensibilidad • Factores Adicionales - Contaminantes - Bactericidas - Economía - Riesgos Usos futuros 224

Filtración Consiste en separar los sólidos finamente divididos que se encuentran en suspensión , haciendo pasar dicho fluido a través de un medio poroso, los sólidos quedan detenidos en la superficie del medio filtrante en forma de torta y se obtiene un fluido filtrado libre de sustancias sólidas en suspención • Medio Filtrante  – Es una membrana porosa a través del cual es forzado a pasar el fluido produciendose la separación de las partículas sólidas atrapadas dentro sus poros y formando una capa de torta sobre la superficie de la misma • Torta de filtración  – Es la capa formada por las partículas sólidas que son retenidas sobre la superficie del medio filtrante, forma una masa voluminosa de partículas de forma irregular y posee conductos capilares por los cuales circula el fluido filtrado en forma laminar. •

225

Filtración • Ayuda-Filtro  – Es un material poroso, químicamente inerte al liquido que se filtra, no sensible a la presión, finamente dividido que se agrega a los fluidos a filtrarse para reforzar la proporción de flujo y remoción de sólidos. • Liquido Sucio - Liquido Filtrado  – Liquido sucio: Es el liquido a filtrar, contiene partículas sólidas en suspención.  – Liquido Filtrado: Es el liquido exento de partículas sólidas y que resulta del proceso de filtración.

226

Unidad Mixta

227

Unidad de Placas

228

Filtración •Filtro Prensa  –Esta formado por un lote de placas en cuya superficie

tiene pequeños canales de recolección de fluido filtrado, unidas anverso y reverso a telas sintéticas filtrantes, este lote cuelga de un bastidor, y se unen herméticamente por medio de un mecanismo hidráulico.  –El filtro prensa permite: La entrada de los sólidos en suspención en el líquido turbio hacia el medio filtrante, el mismo es forzado contra la torta y la superficie del medio filtrante, para que salga el liquido filtrado por su propio conducto, mientras son retenidos los sólidos en suspención iniciales

229

230

231

232

Tanques gemelos mezclador de tierra

233

Filtración •Tierra de Diatomeas  –Es una ayuda de filtración en el proceso de separación

de sólidos y líquidos  –Esta compuesta por esqueletos fósiles de plantas acuáticas microscópicas  –Las Diatomeas tienden a empaquetarse bien y a formar una torta filtrante altamente permeable, estable e incompresible, ya que su composición es casi toda de Sílice, son virtualmente insolubles, salvo en ácido fluorhídrico  –Se tienen depósitos de agua dulce y salada, poseen formas planas, globulares y con espinas

234

Tierra de Diatomeas

235

Unidad de Cartuchos

236

Filtración • Tanques Gemelos de filtros Cartucho  – Son dos tanques tanques cilíndricos con tapa tapa ajustable ajustable con

pernos y el la parte baja se encuentra un plato con treinta huecos por donde se inserta los filtros cartucho de 2 y 10 micrones según requerimiento, las llaves de conexión permiten circular al fluido en serie, paralelo, ingresar a un tanque indistintamente o a ninguno

237

Filtración • Filtros cartucho  – Son cilindros formados por filtro de cartón plisado

(celulosa),que presenta una máxima área de superficie extendida, con soporte y protección de malla plástica, en la parte inferior presenta una conexión con dos anillos “o” para ser colocados en los huecos de los plato

de los gemelos  – Los filtros cartucho proporcionan una eficiente remoción de sólidos del sistema liquido. l iquido. El tasado absoluto, indica que la eficiencia de la remoción está por encima del 99% (CORTE ABSOLUTO) 238

Unidad de Cartuchos

239

Unidad de Cartuchos

240

Filtros Cartucho

241

Corrosión y Salmueras de Terminación

¿Corrosión? • La corrosión es un proceso electroquímico

según el cual el metal es oxidado por una especie química. El metal libera electrones que son aceptados por la especie química a través de un medio conductivo. • La corrosión supone un flujo de electrones (corriente) desde el metal hacia algún otro producto químico. El ejemplo más común de corrosión es la oxidación de los metales de hierro. 243

Descripción Química La Corrosión es un Proceso Electroquímico Electroquímica = Flujo de Electrones + Reacción Química Flujo de Electrones = Corriente eléctrica (densidad de corriente) Reacción Química Fe (metal)----> Fe++ + 2 eoxidación

(ánodo)

especie química + e- ----> especie química (e-) reducción (cátodo)

Control de Corrosión Velocidad de oxidación = Grado de reducción •  Al reducir la velocidad de cualquiera de estas

reacciones, se reduce la velocidad de corrosión

• Los métodos de control de corrosión actúan

sobre la reacción anódica (revestimiento de tuberías) o sobre la reacción catódica (eliminadores químicos)

245

Metalurgia • Se procesa (refina) el mineral de hierro

para producir hierro puro • Se hace reaccionar el hierro con carbono

y cromo, níquel, fósforo, etc., para producir aleaciones de “acero”

Metalurgia • Los metales y las aleaciones tienen

estructuras granulares •  A medida que un metal fundido se enfría, cristales se forman y se expanden hasta entrar en contacto con cristales adyacentes, formando un límite • Esto forma una fuerte microestructura de granos y límites de granos que tienen diferentes composiciones químicas

Metalurgia Las propiedades mecánicas y químicas dependen de:  – Metal de base  – Tipo y concentración de aditivos de aleación  – Temperatura  – velocidad y método de

enfriamiento  – Tratamiento térmico subsiguiente  – trabajo en

frío

Metalurgia • Se producen aleaciones que tengan propiedades

mecánicas y químicas deseables • La corrosión puede causar la falla o reducir la vida de servicio de los equipos de perforación • Las aleaciones son seleccionadas para maximizar la vida de servicio optimizando las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión • El acero de gran resistencia a la tracción es mecánicamente más duro pero químicamente más propenso a la fragilidad por absorción de hidrógeno, a la fisuración causada por la tensocorrosión, y a la fisuración por acción del sulfuro , que las aleaciones más suaves

Hierro (Fe) • El metal más barato y más común • 5% de la corteza terrestre se compone de

hierro • 40% de la tierra (centro de hierro líquido) • Hematita (Fe2O3) – mineral de hierro común - rojo (generalmente se encuentra al estado puro) • Magnetita (Fe3O4) – mineral de hierro común - negro - contiene silicatos como impurezas (Si)

Conversión de Mineral de Hierro a Metales de Hierro Mineral de hierro = Fe2O3-Fe3O4(HxSiyMz) Metal de hierro = Fe separar el hierro (Fe) de las impurezas encontradas en el mineral (silicatos) y liberar el oxígeno del óxido de hierro. Fe3O4-Fe2O3(HxSiyMz) + energía (calor) ==> Fe (metal) + gases + impurezas (escorias)

Termodinámica mineral de hierro + energía => hierro (metal) Fe3O4 - Fe2O3(HxSiyMz) + calor => Fe + gases + impurezas (escorias)

mineral de hierro + energía + elementos de aleación => acero Fe3O4 - Fe2O3 + calor + [Cu,Mn,Ni,Cr,Mo,etc.] => acero

La corrosión es la inversión termodinámica (natural) del proceso de fundición Hierro (acero) => Hierro + Energía

Estado Energético del Hierro Acero = alta energía   n    ó    i   c   a   c    i   r    b   a    f

 c   o r  r   o  s  i    ó  n

Mineral de hierro = baja energía

Corrosión del Hierro • Termodinámica (Estados Energéticos) de la

fabricación de Acero y Corrosión

Mineral de hierro + energía = aleación de hierro (acero)  Acero + corrosión = Mineral de hierro + energía La corrosión es el proceso por el cual el alto estado energético del acero regresa a su bajo estado energético. ¡Éste es el orden natural de las cosas (termodinámica)! “Toda materia procura alcanzar su más bajo estado energético”

Tendencia a la Corrosión El hierro y el carburo de hierro en la aleación prefieren disolverse en el agua y regresar a la forma original de óxido (como la herrumbre)

Componentes de la Pila •  Ánodo • Cátodo • Electrolito • Trayectoria conductiva

Oxidación • La oxidación ocurre en el ánodo a medida

que electrones (-) son liberados durante la ionización del metal • Los iones de hierro (solubles) van dentro

de la solución, dejando pequeñas picaduras o agujeros en la tubería Feo - 2e = Fe2+

(soluble - agua herrumbrosa)

• Esta acción ocurre en el ánodo a medida

que los iones metálicos se disuelven

Reducción • La reducción ocurre en el cátodo a

medida que los electrones (-) son combinados con otros iones •  A veces se forma gas de hidrógeno • Estas acciones deben ser aisladas para

minimizar la corrosión

Reducción Reacción Catódica Reducción de H2 en Soluciones Ácidas 2H+  + 2e  H2

Reducción de O2 en Soluciones Ácidas O2 + 4H+ + 4e 2H2O Reducción de O2 en Soluciones Neutras y Alcalinas O2 + 2H2O + 4e 4OH-

Efecto Superficial • Puesto que se elimina el metal en el

ánodo, es preferible tener un ánodo grande y un cátodo pequeño • Si el ánodo es pequeño y el cátodo

grande, una corrosión grave y rápida se producirá en el ánodo

Formas de Corrosión • General • Crateriforme • Grietas / Hendiduras • Esfuerzo / Tensocorroción • Fisuración por Acción del Sulfuro • Galvánica • Pila de Concentración • Corrosión por Erosión • Corrosión Intergranular • Fatiga por Corrosión • Desaleación

Corrosión General • La superficie del metal se corroe de una

manera uniforme

• Generalmente se trata de la forma de corrosión

menos perjudicial

• Velocidad de corrosión medida con cupones de

la sarta de perforación • Velocidad de corrosión expresada en lb/pie²/año • Mantener menos de 2 lb/pie²/año SIN picadura

Corrosión Crateriforme • Corrosión localizada que forma picaduras o

cavidades • Forma de corrosión indeseable • Ocurre cuando el ánodo y el cátodo no

cambian de posición • La corrosión se concentra en puntos

específicos (pequeña porción de la sup. total)

Corrosión en las Hendiduras • Corrosión localizada causada por una

pila de concentración que se está formando en una hendidura • Ocurre generalmente en el punto de

contacto de los metales y no metales o dos superficies metálicas

Fisuración por Tensocorrosión • Fisuración debida a la combinación de

altos esfuerzos y corrosión localizada • Es posible que le metal no tenga un

aspecto corroído, pero fallará (o se romperá) al ser sometido a un esfuerzo • La SCC comienza frecuentemente en la

base de un foso

Fisuración por Acción del Sulfuro • Fisuración frágil causada por la

combinación de altos esfuerzos en la presencia de ácido hidrosulfúrico (H2S en agua)

Corrosión Galvánica • Ocurre entre metales distintos en un

ambiente conductivo • Puede existir una diferencia de potencial

entre distintos metales, causando el movimiento de los electrones (corrosión) • El metal anódico se corroe más rápidamente

mientras que el metal catódico se corroe muy poco

Pila de Concentración • Causada por diferentes concentraciones iónicas dentro de una “pila” cerrada • También se llama corrosión de cubierta

protectora y corrosión por debajo del depósito

• Puede ocurrir por debajo del lodo seco,

escorias de tuberías o protectores de tuberías de perforación

Corrosión por Erosión • Causada por altas velocidades de fluidos

corrosivos que actúan sobre las superficies metálicas • Cualquier película protectora puede ser

erosionada, exponiendo un metal desnudo propenso a la corrosión

Corrosión Intergranular • Corrosión localizada de preferencia

a lo largo del plano de exfoliación

Fatiga por Corrosión • Rotura por fatiga mediante la fisuración de

un metal sometido a una combinación de esfuerzos cíclicos y a un ambiente corrosivo • El límite de resistencia a la fatiga es el

nivel máximo de esfuerzo al cual no ocurre ninguna rotura, independientemente del número de ciclos

Desaleación • Corrosión localizada donde se elimina

selectivamente a uno de los aditivos de aleación • En algunos casos, esto se llama “separación”

La Composición de la Salmuera Afecta la Corrosión • • • • • • •

Conductividad Potencial de Oxidación pH [H+] Oxígeno Disuelto Dióxido de Oxígeno Disuelto Sulfuro de Hidrógeno Disuelto  Alcalinidad [OH-, CO3--, HCO3-]

Que elementos afectan la Salmuera? • Oxígeno (O2) • Tratar con Eliminador de O 2 (sin sulfito para

calcio) • Ácido (H+)

• Tratar con ajuste de pH / Inhibidor de Corrosión • Dióxido de Carbono/Ácido Carbónico (H2CO2(aq)) • Tratar con Regulador de pH / Inhibidor de

Corrosión • Azufre (H2S(aq), S--) • Tratar con Eliminador de Azufre / Inhibidor de

Corrosión

Velocidad de Corrosión Alta Concentración de Especies Corrosivas Baja Concentración de Especies Corrosivas

Tiempo 30 Días

Aceleradores de Corrosión • pH • Sales disueltas • Temperatura • Escorias • Gases disueltos

pH • Las velocidades de corrosión son mayores

con un pH bajo (menos de 7) que con un pH alto • Normalmente 9,5 – 10,5 es adecuado

para comenzar a reducir la corrosión • En algunos casos, se requiere un pH más

alto (aprox. 12,0)

Control de pH • El mantenimiento de un pH alcalino > 9,5 es

fundamental para el control de la corrosión • Un pH alcalino reduce la reactividad de los

gases ácidos, la actividad bacteriana y la corrosión en general • Bajo condiciones graves, valores de pH tan

altos como 12,0 pueden ser necesarios

Efecto del pH sobre la Corrosión Estudio Dinámico de la Salmuera (200ºF) Velocidad de Corrosión - mpy pH 8 10 600

12

3% wt NaCl

400

3% wt KCl

200 0

0

2

Horas

4

6

Sales Disueltas • Las sales disueltas aumentan la conductividad

del agua, aumentando la velocidad de corrosión • En altas concentraciones de sal (>25%), el

contenido de oxígeno disuelto es muy bajo y las velocidades de corrosión de fondo son bajas (especialmente con un alto pH) • Los sistemas de agua de mar o 3% de sal tienen

el mayor potencial de altas velocidades de corrosión

Efecto de la Sal sobre la Corrosión Velocidad Relativa de Corrosión 2

1

0 0

3

5

10

15

20

25

Concentración de NaCl Concentration, % peso Sistema Aireado - temperatura ambiente

30

Temperatura • Las velocidades de corrosión aumentan a

temperaturas más altas • La corrosión es más grave bajo condiciones de fondo donde las temperaturas son altas y el oxígeno no puede escaparse (sistema cerrado) • Las velocidades de corrosión disminuyen a temperaturas más altas para sistemas abiertos donde el oxígeno puede escaparse (fosos de lodo) • Las concentraciones de oxígeno son mayores en aguas de temperatura más baja (más fría)

Velocidad de Corrosión vs. Temperatura Velocidad de Corrosión

Temperatura

Efecto de la Temperatura Sistemas Abiertos vs. Cerrados Velocidad de Corrosión, ipy 0,03

Sistemas Abiertos 0,02

Agujero Sistemas Cerrados

0,01

0

0

Fosos

20

40

60

80

100 120 140 160 180

Temperatura, °C

Efecto de la Temperatura sobre la Velocidad de Corrosión de la Salmuera  ,   n    ó 800    i   s   o   r   r   o    C 600   e    d    d   a    d    i 400   c   y   o    l   e   p    V  m

200 0

250°F

3% wt 200°F KCl 150°F

0

80°F

2

3% wt NaCl

4 Horas

6

Escorias • Una corrosión grave (picaduras) puede ocurrir

por debajo de las escorias en la tubería de perforación • El área aislada por debajo de las escorias forma una “pila de concentración” • Las escorias se producen generalmente en

fluidos de alto pH con un alto contenido de calcio, donde CaCO3 y CaSO4 se precipitan y se depositan sobre la sarta de perforación

Gases Disueltos • El oxígeno, el dióxido de carbono y el

sulfuro de hidrógeno disueltos aumentan las velocidades de corrosión

• Los gases disueltos provienen de:  – Agua de reposición  – Equipos del sistema del foso (tolvas/mezcladores)  – Degradación de los aditivos del lodo  – Formación (agua/gas/petróleo)

Oxígeno Disuelto • Causa principal de corrosión • Incluye los rastros de oxígeno que causan

picaduras y problemas de corrosión • El contenido de oxígeno disuelto es mayor en temperaturas frías • El oxígeno aumenta la corrosión causada por el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno • Los sistemas de lodo de polímeros tienen tendencia a arrastrar el aire y a ser más corrosivos

Dióxido de Carbono Disuelto • El dióxido de carbono es ácido y reducirá

el pH y aumentará la corrosión • El ataque de dióxido de carbono causa

picaduras y el acanalamiento • Los tratamientos de cal [Ca(OH) 2],

combinados combinados con un inhibidor, controlarán la corrosión de dióxido de carbono

Equilibrio de Carbonatos 1 0,8

100

CO3=

HCO3-

H2CO3

0,6

80 60

0,4

40

0,2

20

0

4

6

8 pH

10

12

 %

0

• El dióxido de carbono (CO2 __) disuelto en el agua

forma ácido carbónico (H2CO3 __), luego bicarbonato (HCO3- __ ) y carbonato (CO3 2 - __ ), según el pH

Sulfuro de Hidrógeno • El sulfuro de hidrógeno es venenoso en

concentraciones muy bajas • El sulfuro de hidrógeno es ácido y reducirá el pH y

aumentará la corrosión • El ataque de sulfuro de hidrógeno puede causar la

fragilidad por absorción de hidrógeno, la fisuración por acción del sulfuro y picaduras por debajo de las escorias de sulfuro de hierro • El tratamiento para H2S incluye mantener el pH

encima de 11,0 con cal o cáustico y usar un eliminador de sulfuro que causa la precipitación del sulfuro

Neutralización del Sulfuro de Hidrógeno -

pH

% H2S

6,0

90,000

10,000

7,0

50,000

50,000

8,0

10,000

90,000

9,0

1,000

99,000

10,0

0,100

99,900

11,0

0,010

99,990

12,0

0,001

99,999

2-

% HS  + S

• Dividir el % por 100 para el factor de multiplicación • Para un pH de 10, multiplicar los sulfuros medidos por

0,001

Velocidad de Corrosión vs. Densidad de la Salmuera

180 160 140 120 100 mpy 80 60 40 20 0 13

14

15

16 17 Densidad (ppg)

18

19

Velocidades de Corrosión de la Salmuera No Inhibida

 Acero N 80, 30 Días     y     p     m

grados F

Velocidades de Corrosión de la Salmuera Tipo de Salmuera

Densidad (ppg)

70 F

150 F

250 F

300 F

350F

NaCl

10,0

0,5

1,5

0,2

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

NaBr

12,4

0,4 0,7 Inhibidor 0,

CaCl2

NaCl/NaBr

11,2Sin

0,4

0,1

0,1

0,1

11,6

3 0,1

0,2

0,7

0,9

1,9

CaCl2 /CaBr 2

13,6

0,3

0,9

1,6

1,6

3,0

CaCl2 /CaBr 2

15,1

0,1

0,5

2,4

2,9

6,6

ZnBr 2 CaCl2 /CaBr 2

17,0

0,1

0,3

10,0

13,4

19,8

ZnBr 2 CaCl2 /CaBr 2

19,2

0,1

1,0

35,3

67,.4

79,8

Métodos para Reducir la Corrosión • Cambiar el Ambiente • Neutralizar o Eliminar el Contaminante • Formar una Película Protectora sobre la

Tubería

• Cambiar la Metalurgia a una Aleación

Más Resistente a la Corrosión

Control de Corrosón • La Corrosión No Se Puede Eliminar

Totalmente • Puede Ser Controlada Con el Tratamiento

 Apropiado del Fluido de Perforación y de la Tubería

Control de Corrosión • pH • Inhibidores • Eliminadores • Bactericidas

SEGURIDAD

“Ninguna operación, es más importante que nuestras vidas, trabajemos con seguridad”.

299

Seguridad, Seguridad, Seguridad,

Política de empresa lider: SEGURIDAD PRIMERO 

LA MANERA SEGURA ES LA MEJOR MANERA 300

Primero Lo Más Importante Inspeccionar la Fuente para Lavar los Ojos y hacer correr agua limpia en esa fuente todos los días. Asegurarse que la Ducha esté conectada y la válvula abierta. Hacer DUCHA DE EMERGENCIA correr agua limpia en esa ducha todos los días.

FUENTE PARA LAVAR LOS OJOS

301

Manejo de Salmueras de Alta Densidad CUIDADO NO MANEJE PRODUCTOS QUÍMICOS SIN USAR LA PROTECCIÓN APROPIADA

Los Sales y las Salmueras son EXTREMADAMENTE HIGROSCÓPICAS: Absorberán la humedad de todas las fuentes, incluyendo el aire y su piel.

Las Sales Cálcicas Secas son EXTREMADAMENTE EXOTÉRMICAS: Liberan calor cuando son añadidas al agua. Si la piel está expuesta a sales secas, la sal absorberá la humedad de la piel y liberará calor, causando quemaduras.

CUIDADO EVITAR EL CONTACTO CON LA PIEL

302

Manejo de las Salmueras de  Alta Densidad Las Salmueras de Calcio y de Cinc deshidratarán la piel y el cuero y pueden causar QUEMADURAS graves si no se administra ningún tratamiento. Cualquier contacto con la piel debe ser enjuagado inmediatamente con agua dulce. En caso de contacto con los ojos, enjuagar con abundante cantidad de agua y obtener atención médica inmediatamente.

CUIDADO SE REQUIERE PROTECCIÓN DE LOS PIES

CUIDADO SE REQUIERE PROTECCIÓN DE LOS OJOS

EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL: •Trajes de Tela Encerada •Botas de Goma •Guantes de Goma •Gafas protectoras (Se Recomienda 303

Manejo de Salmueras de Alta Densidad Propiedades a Entender • VISCOSIDAD agua = 1 cp

12,7 ppg CaCl2-CaBr 2 = ± 25 cp • ALTA TENSIÓN SUPERFICIAL un derrame forma “perlas”, en vez de propagarse • NO MOJABLE EL AGUA un derrame no se puede “limpiar ” como se limpia el

agua

304

Manejo de Salmueras de Alta Densidad • Si se exponen a la atmósfera, las sales secas de CaCl2

y CaBr2 absorberán la humedad del aire y se disolverán en su propia agua de hidratación. • {A diferencia de NaCl o KCl, las sales de CaCl2 y CaBr2 NO permanecerán cristalinas (secas) y sus soluciones NUNCA se evaporarán}. •  Además, las salmueras de calcio y cinc son extremadamente resbaladizas y no se pueden limpiar simplemente frotando; los derrames deben ser DILUIDOS CON GRAN CANTIDAD DE AGUA.

305

¿A Qué Viene Tanto Alboroto Por la Seguridad?

SEGURIDAD PRIMERO

NO SE ARRIESGUE 306