LODOS Y CEMENTOS LABORATORIO N°3 GRUPO B5 - SUBGRUPO C ESTUDIO Y CONTROL DE LA FILTRACION
Integrantes: Mayra Alejandra Gómez Girón Pedro Wilmar Guerrero Mahecha Nancy Alexandra Patiño Arguello Leidy Paola Meneses Prado Margareth Julieth Sierra Lara Brandon Humberto Vargas Vera
RESULTADOS DE LA PRÁCTICA. A. Tabla. 1 Análisis filtrado y torta (parte (parte A) Objetivos/Tiem po
5
Objetivo 1.A Objetivo 2.A Objetivo 3.A
21 20 6
7
24 23 7
10
28 28 8
14
33 32 10
18
22
38 37 11
41 41 13
25
44 43 14
28
46 45 14
30
48 47 15
Análisis Consis tencia SI NO SI
Torta Quebradi za Si Si NO
Espes or >1/32 >1/32 <1/32
Tabla. 1 Análisis filtrado y torta (parte B) Objetivos/Tiempo 7.5 Análisis Torta *2(min) Consistencia Objetivo 1.B 24ml Si
Quebradiza No
Espesor <1/32
Objetivo 2.B
28ml
No
No
<1/32
Objetivo 3.B
8 ml
Si
No
<1/32
ANÁLISIS DE DATOS OBJETIVO N.1:
a. Preparar un lodo agua dulce con 30 lpb de bentonita, agregar 1.5 lpb de CaCl2. Determinar pérdidas de filtrado en (cc o ml) a: 5, 7, 10, 14, 18, 22, 25, 28 y 30 minutos.
b. Al lodo del objetivo 1.a agregar 3
lpb de lignox y 1 lpb Polypac-UL. Determinar perdidas de filtrado API. Analizar características de la torta.
Se preparó un lodo con agua dulce y al ser contaminado con CaCl2, se observó que tuvo una similitud con la sal en cuanto a sus efectos de contaminación, es decir realizando cambios en su reologia; como disminuyendo su contenido de líquido, y aumento la permeabilidad, pero al adicionarle Lignox y PAC- L para su tratamiento, su reología y su tasa de filtrado se pudo restablecer para controlar de nuevo la filtración. Se pudo observar cuando se obtuvo la torta del lodo contaminado por CaCl2 que presentaba consistencia pero era quebradizo y con un espesor mayor a 1/32 , esto de sebe a que las pérdidas de filtrado fueron altas lo que lleva a que el espesor de la torta no sea grueso y quebradizo, por lo tanto se agrega en la parte B de la práctica el lodo se trata primero adicionándole el adelgazante en este caso el Lignox ya que se debe controlar inicialmente las propiedades reológicas y ayuda al control de la tasa de filtración, para obtener un revoque delgado. Después de que se agrega el adelgazante, se debe adicionar el polímero en este caso el PAC-L el cual también ayuda a controlar la filtración sin aumentar significativamente la viscosidad.
OBJETIVO N.2:
a. Preparar un lodo agua dulce con 30 lpb de bentonita, agregar 20 lpb de NaCl. Determinar pérdidas de filtrado en (cc o ml) a: 5, 7, 10, 14, 18, 22, 25, 28 y 30 minutos.
b. Al lodo del objetivo 2.a agregar 4 lpb de lignox y 1 lpb Pac-L. Determinar perdidas de filtrado API. Analizar características de la torta.
Al contaminarse el lodo con sal en el cual hubo un cambio más notorio, a comparación con la cal, ya que este es un contaminante muy fuerte para los lodos de agua dulce y uno de sus efectos es bajarle su pH y además las partículas de arcilla, negativamente cargadas, se agrupan alrededor de los iones sodio produciendo aumentos marcados en las viscosidades, en las resistencias de gel y en las pérdidas de filtrado. Después se le adiciono Lignox para adelgazarlo lo cual fue evidente en el segundo análisis de filtrado y Pac-L para controlar la velocidad de filtración sin aumentarle su viscosidad. La torta obtenida del lodo contaminado por sal no presentaba consistencia pero era quebradizo y con un espesor mayor a 1/32, esto de sebe a que las pérdidas de filtrado fueron altas lo que lleva a que el espesor de la torta no sea grueso y quebradizo, por lo tanto el lodo se trata primero adicionándole el adelgazante en este caso el Lignox y después de que se agrega el adelgazante, se debe adicionar el polímero en este caso el PAC-L , donde se obtiene después una torta menor de 1/32 y no quebradiza.
OBJETIVO N.3:
a. Preparar un lodo agua dulce con 30 lpb de bentonita, agregar 1 lpb de cal. Determinar pérdidas de filtrado en (cc o ml) a: 5, 7, 10, 14, 18, 22, 25, 28 y 30 minutos.
b. Al lodo del objetivo 3.a agregar 1.3
lpb de lignox y 0.8 lpb Pac-R. Determinar perdidas de filtrado API. Analizar características de la torta
Al preparar el lodo con bentonita y al ser contaminado con cal se observó que este no sirve para circular ya que es corrosiva y debido a la aplicación de la cal sobre el lodo, esta produjo la reducción de contenido de líquido y el índice plástico, incrementando así su permeabilidad; pero hay que resaltar que es excelente para no dejar filtrar fluido. Para su tratamiento de descontaminación se le adiciono Lignox y Pac-R el cual se utilizó para controlar sus propiedades reológicas, ya que ayudan a proveer efectivo el control de la tasa de filtración.
CUESTIONARIO
1. ¿A qué condiciones de P, T y tiempo se hace una prueba HPHT? La prueba HPHT es realizada durante 30 minutos a 300ºF o a una temperatura equivalente a la temperatura de la formación, con una presión diferencial de 500 psi a través del papel filtro.
2. ¿Cómo actúa un controlador de filtrado y cuáles son los productos que cumplen esta función? Los controladores de filtrado sella las aberturas del revoque con partículas de las mismas sustancias, encapsulan los sólidos mediante la formación de un revestimiento o una película deformable más grande que reduce la permeabilidad del revoque, proporcionan viscosidad a la fase líquida, estabilizan las propiedades de flujo, reducen el filtrado en sistemas de alta temperatura y algunos estabilizan lodos con contaminantes que generan un incremento de pérdidas de filtrado. Estos productos o aditivos son:
Adelgazantes (excepto los fosfatos y tantinos). Arcillas: La bentonita de calidad API es la arcilla principal que se usa en los fluidos de perforación base agua y como controlador de filtrado, tiene uno de los más altos rendimientos y es una de las arcillas más hidratables del mundo. Polímeros: Pueden variar de almidones naturales y celulosa modificada a polímeros sintéticos, capaces de proporcionar el control de filtración a temperaturas elevadas y en condiciones adversas. Almidón: polímero de carbohidrato natural, se puede conseguir con facilidad como almidón amarillo (no tratado) y blanco (modificado). Se usan en agua de mar, agua salada, agua dura y salmueras complejas. Los almidones más económicos y más usados son preparados a partir de maíz o papas, pero también almidones preparados a partir de otros productos agrícolas. Carboximetilcelulosa de Sodio (CMC): Es un polímero natural su estructura es una molécula de cadena larga que puede ser polimerizada en diferentes longitudes o grados. El material se prepara comúnmente en tres grados: Alta Viscosidad (HV), viscosidad media o regular (R), y Baja Viscosidad (LV). Diluyentes químicos: Reducen las tasas de filtración al desflocular las arcillas, aumentar la viscosidad de la fase fluida y modificar la distribución de sólidos. Salmuera: los lodos de emulsión inversa usan salmuera de cloruro de sodio o cloruro de calcio en la fase interna de la emulsión para reducir la pérdida de filtrado. Emulsificantes: Aunque los emulsificantes no sean verdaderos aditivos para el control de filtración, pueden reducir la filtración aumentando la intensidad de la emulsión si ésta no es estable.
Agentes humectantes: Los sólidos (arcillas, sólidos perforados y material densificante) deben ser “humectados” por el líquido de base, si no tenderán a sedimentarse, aumentando la viscosidad y la pérdida de filtrado. Aditivos de control de filtración. Los aditivos principales de control de filtración para los lodos de emulsión inversa son el asfalto, la gilsonita (asfalto natural), el lignito tratado con aminas y otras resinas y polímeros especializados.
3. Mencione la diferencia que hay entre filtración dinámica y filtración estática. La filt rac ión est átic a ocurre bajo condiciones estáticas, es decir cuando el lodo se encuentra en reposo, generando un aumento en el espesor del revoque a medida que transcurre el tiempo, restringiendo el flujo del filtrado hacia la formación y provocando así una disminución en la la tasa o velocidad del filtrado. Por otra parte, la fil trac ión din ám ic a ocurre mientras el fluido de perforación está circulando, es decir, cuando la sarta comienza a rotar. Un sobre balance de la presión hidrostática causará el flujo inmediato del filtrado dentro de la formación a una velocidad elevada. A medida que la filtración continúa, los sólidos más grandes de lodo sellan las formaciones porosas y un revoque empieza a formarse bajo condiciones dinámicas. Mediante la erosión del revoque bajo condiciones dinámicas, las tasas de filtración no disminuyen con el tiempo, como con la filtración estática. En contraste, se establece un equilibrio entre la deposición del revoque y la erosión hidráulica, de manera que la tasa de filtración dinámica se vuelve más o menos constante.
4. Enumere las causas potenciales de los problemas de filtración Problemas potenciales relacionados con la invasión excesiva de filtrado son: 1) Daños a la formación causados por la invasión de filtrado y sólidos. La zona dañada está ubicada a una profundidad demasiado grande para que pueda ser reparada mediante perforación o acidificación. Los daños pueden consistir en precipitación de compuestos insolubles, cambios de humectabilidad, cambios de permeabilidad relativa respecto al aceite o al gas, taponamiento de la formación por finos o sólidos, y el hinchamiento de las arcillas in-situ. 2) Prueba inválida de muestreo del fluido de la formación. Las pruebas de flujo del fluido de la formación pueden dar resultados que se refieren al filtrado y no a los fluidos del yacimiento. 3) Dificultades en la evaluación de la formación causadas por la invasión excesiva de filtrado, la mala transmisión de las propiedades eléctricas a través de revoques gruesos, y posibles problemas mecánicos al bajar y
recuperar las herramientas de registro. Propiedades erróneas medidas por las herramientas de registro (midiendo propiedades alteradas por el filtrado en vez de las propiedades de los fluidos del yacimiento). 4) Las zonas de aceite y gas pueden pasar desapercibidas porque el filtrado está desplazando a los hidrocarburos, alejándolos del pozo, lo cual dificulta su detección.
5. Enumere y explique los factores que afectan la filtración 1) Tiempo: Cuando todas las otras condiciones son constantes (presión,
2)
3)
4)
5)
6)
superficie, viscosidad, permeabilidad), la tasa de filtración y la velocidad de crecimiento del revoque disminuyen progresivamente con el tiempo, de la manera pronosticada por la ley de Darcy. Presión: Los efectos de la presión sobre la velocidad de filtración son función de la compresibilidad de la torta. Una alta presión deforma las partículas en la torta haciendo decrecer su permeabilidad y aumentando la pérdida de filtrado. Temperatura: Un incremento de temperatura puede aumentar las pérdidas de fluido porque la temperatura reduce la viscosidad del filtrado y genera cambios en el equilibrio electroquímico que influye en el grado de floculación y agregación, haciendo imposible predecir las pérdidas de fluido a altas temperaturas a partir de medidas efectuadas a temperaturas más bajas. Permeabilidad del revoque: La permeabilidad del revoque es el factor limitante que controla la filtración dentro de la formación. El tamaño, la forma y la capacidad de las partículas para deformarse bajo presión son factores importantes para el control de la permeabilidad. Viscosidad: Los aumentos de la viscosidad de filtrado reducen la pérdida de filtrado y el espesor del revoque. Muchos aditivos de control de filtración aumentan la viscosidad del filtrado y reducen la permeabilidad del revoque. Composición y orientación de los sólidos: La forma, el tamaño y la distribución de las partículas sólidas, la relación de sólidos reactivos a sólidos no reactivos, y la manera en que los sólidos reaccionan con su ambiente químico son los factores que determinan la manera en que los sólidos afectarán la tasa de filtración.
6. ¿De qué depende el espesor de la torta en la prueba de filtrado? Depende de la cantidad de sólidos en suspensión que actúan como contaminantes (Torta gruesa) y del tratamiento o los aditivos agregados al lodo para contrarrestar los efectos producidos por los agentes contaminantes (Torta delgada).
