SPE 163023 Efecto de la Contaminación Contaminación de cemento cemento de algunas propiedades de lodo de perforación Joel O. F, Ndubuisi, E. C, y Ikeh, L., Universidad de Port Harcourt, Nieria !erechos de autor "#$", %ociety o& Petroleu' Enineers Este docu'ento &ue (re(arado (ara su (resentaci)n en la Con&erencia *nual "#$" %PE nieriano y E+(osici)n Internacional celebrada en *bua, Nieria, -/ de aosto de "#$". Este trabao &ue seleccionado (ara ser (resentado (or un co'it0 de revisi)n de %PE siuiente (rora'a de in&or'aci)n contenida en un resu'en (resentado (or el autor 1s2.
Contenido de los in&or'es no han sido revisadas (or la %ociedad de Inenieros de Petr)leo y est3n suetas a correcci)n (or (arte del autor 1s2.
'aterial no re&lean necesaria'ente una (osici)n de la %ociedad de Inenieros de Petr)leo, sus &uncionarios o 'ie'bros.
La re(roducci)n electr)nica, distribuci)n
o al'acena'iento de cual4uier (arte de este docu'ento sin el consenti'iento escrito de la %ociedad de Inenieros de Petr)leo est3 (rohibido. re(roducir en la i'(resi)n se li'ita a un resu'en de no '3s de 5## (alabras, las ilustraciones no (ueden ser co(iadas.
El
El (er'iso (ara
El resu'en debe contener cons(icuo
reconoci'iento del derecho de autor %PE.
RESUMEN
La (er&oraci)n de (o6o de (etr)leo es un (royecto intensivo de ca(ital, de ah7 la i'(or i'(ortan tancia cia de la selec selecci ci)n )n del del siste siste'a 'a de lodo lodo a(ro a(ro(ia (iado do 4ue 4ue est0 est0 libre libre de conta'inaci)n no se (uede e+aerar. Un 'al dise8o y &luido de (er&oraci)n conta'inado (uede ser 'uy costoso en la vida de cual4uier bien. Por lo tanto, durante la (er&oraci)n cuidado o(eraciones deben to'ar 'edidas (ara evitar la conta conta'in 'inac aci)n i)n de lodo lodo con con ce'en ce'ento to entre entre otros. otros. Este Este trabao trabao e+(eri' e+(eri'enta entall detalles del (royecto y los resultados asociados asociados con la conta'inaci)n de lodo con ce'ento. *de'3s, las soluciones soluciones &ueron o&recidos en la &or'a de estionar estionar los sist siste' e'as as de lodo lodo cont conta' a'in inad ado o con con ce'e ce'ent nto o dura durant nte e las las o(er o(erac acio ione nes s de (er&oraci)n. El resultado de este trabao ser3 en no (e4ue8a ayuda no s)lo a los o(eradores, (ero los inenieros (ara 'anear este asunto con diliencia cuando se (rodu6can, lo 4ue 'ini'i6a el tie'(o de inactividad y los costes asociados 4ue a&ectan neativa'ente las o(eraciones de (er&oraci)n.
N!R"#UCC$N Los &luidos de (er&oraci)n (er&oraci)n son eneral'ente eneral'ente &or'ulados (ara cu'(lir con ciertas (ro(iedades (ara 4ue el lodo llevar a cabo sus &unciones b3sicas. Un &luido de (er&orac (er&oraci)n i)n adecua adecuada'e da'ente nte dise8ad dise8ado o deber7a deber7a ser ca(a6 ca(a6 de reali6a reali6arr alunas alunas &unciones &unciones i'(ortantes (ara cu'(lir con los obetivos obetivos de dise8o. Por lo tanto, una 'ayor concentraci)n de conta'inantes en un siste'a de lodo de (er&oraci)n hace 4ue su e&ecto (erudicial sobre el rendi'iento. 19rouhton, $:5/2. En ene enera ral, l, un conta conta'in 'inan ante te es cual4 cual4ui uier er 'ater 'aterial ial 4ue 4ue (rovo (rovoca ca ca'bi ca'bios os indeseables en las (ro(iedades del &luido de (er&oraci)n. Los s)lidos son, con 'ucho, 'ucho, los conta'i conta'inan nantes tes '3s (revalen (revalentes. tes. El e+ce e+ceso so de s)li s)lido dos, s, ya sea sea co'ercial o de la &or'aci)n, conducen a altas (ro(iedades reol)icas y dis'inuir la velocidad de (er&oraci)n. %i bien e+isten trata'ientos es(ec7&icos (ara cada conta'inante, no sie'(re es (osible eli'inar el conta'inante del siste'a. El (retrata'iento (uede ser ventaoso en la 'edida 4ue no es e+cesiva y no a&ecte neativa'ente a las (ro(iedades del lodo 1;eder'ont, $:<52. La inestabilidad de las (ro(iedades (ro(iedades del lodo de (er&oraci)n es co'o resultado resultado de diversos conta'inantes incor(orados en el siste'a de lodo 1Lu'inus, $:/#2. En eneral, un &luido de (er&oraci)n bueno es si'(le y contiene un n='ero '7ni'o de aditivos. Esto (er'ite un 'anteni'iento '3s &3cil y control de las (ro(iedades, incluso a te'(eratura y (resi)n elevadas. Es deseable tener un
siste'a de lodo 4ue es lo su&iciente'ente &le+ible (ara (er'itir ca'bios a reali6ar (ara cu'(lir con los re4uisitos ca'biantes a 'edida 4ue ocurren. Cada ca'bio en el lodo debe ser (revisto con 'ucha antelaci)n a la ve6 4ue sea necesario. Esto (er'itir3 el trata'iento actual del lodo consistente con las necesidades &uturas. Los conta'inantes se encuentran en todas las &ases de la o(eraci)n de (er&oraci)n. >a'bi0n e+isten en &or'aciones (er&orados, su'inistro de aua y en los 'ateriales utili6ados en la &or'ulaci)n y el 'anteni'iento de las (ro(iedades del &luido de (er&oraci)n. Ellos (ueden alterar r3(ida'ente la caracter7stica &7sica y 4u7'ica del lodo de (er&oraci)n. La ravedad de los (roble'as e+(eri'entados de(ende del ti(o de lodo de (er&oraci)n utili6ado 1;eder'onth, $:<5, 9aroid>rainin ;anual, $::<2. *un4ue la (rinci(al indicaci)n de conta'inaci)n es la inestabilidad eneral de las (ro(iedades de &luido de (er&oraci)n 4ue se 'ani&iesta en una di&icultad en contollin la (0rdida de &luido, la alcalinidad o la reolo7a del lodo a 'enudo en circulaci)n, deter'inado ti(o de conta'inaci)n (uede ser tolerada (or un (er7odos (rolonados. La ravedad de los (roble'as e+(eri'entados de(ende del ti(o de conta'inantes, el rado de la conta'inaci)n y el ti(o de lodo de (er&oraci)n en uso 1Lu'inon, $:/#2
C"N!%MN%N!ES & PR"'(EM%S %S"C%#"S Conta'inaci)n ce'ento ha (lantean raves (roble'as en la o(eraci)n de (er&oraci)n y, co'o resultado de 4ue atrae a un coste o(erativo adicional. Cuando la conta'inaci)n ce'ento alcan6a en el 4ue ya no es (r3ctico (ara tratar a cabo, volca'os el lodo '3s conta'inada, des(la6ar todo el siste'a o tratar siste'a co'o un lodo a base de calcio. Para 'antener un &luido de (er&oraci)n bao de calcio, trata'iento 4u7'ico debe ser utili6ado (ara eli'inar la conta'inaci)n de ce'ento. El obetivo del trata'iento es controlar el (H 'ientras 4ue la eli'inaci)n de calcio y e+ceso de cal del siste'a co'o un (reci(itado inerte, calcio insoluble. El trata'iento de elecci)n (ara el ce'ento o cal conta'inaci)n es bicarbonato de sodio 1NaHCO 52. En su reacci)n con cal, un ion de hidr)eno es liberado 4ue reacciona con un ion hidro+ilo libres (ara &or'ar una 'ol0cula de aua. Esta reacci)n sirve (ara reducir a=n '3s el (H y (er'itir '3s cal a entrar en soluci)n. Los trata'ientos deben ser interru'(idos cuando el e+ceso de en&o4ues cal #,5 a #,? lb @ bbl. ;ateriales tales co'o linosul&onatos y linito son su(le'entarios bueno (ara el (retrata'iento de aentes (or4ue ta'(onar el (H y la ayuda en el siste'a de des&loculante. >a'bi0n se debe tener en cuenta loAravity contenido de s)lidos antes de ce'ento de (er&oraci)n, (or4ue la arcilla de alta concentraci)n de s)lidos es una causa (ri'aria de &loculaci)n cuando se (roduce la conta'inaci)n (or ce'ento. Beducci)n de la concentraci)n de s)lidos, si es de'asiado alta, se reco'ienda co'o una de&ensa contra la &loculaci)n severa. !ebido a 4ue los valores de (H son altos cuando se (er&ora ce'ento, la cantidad de iones de calcio en soluci)n rara'ente su(era los 5## a ## ' @ l. Por esta ra6)n, la 'ayor (arte del (er&orado de ce'ento (er'anece co'o (art7culas discretas y est3 dis(onible (ara disolver y sustituir el i)n de calcio 4ue ha sido tratada de la soluci)n. * 'enos 4ue el e+ceso de (art7culas de ce'ento 1cal2 son 'ec3nica'ente eli'inado del
siste'a (or e4ui(o e&iciente re'oci)n de s)lidos, to'ar3 varios d7as (ara 4ue el e+ceso de cal (ara disolver, reaccionar y ser (reci(itado 4u7'ico. %olidi&icaci)n de alta te'(eratura (ueden resultar de la conta'inaci)n (or ce'ento en co'binaci)n con alto contenido de s)lidos. !ado 4ue las (ruebas a te'(eratura a'biente no re&lean este (roble'a, las (ruebas 4ue esti'ulan las condiciones de &ondo de (o6o se debe eecutar.
M%!ER%(ES & ME!"#"(")*% #E (% N+ES!)%C$N 5"$ra's de aua se 'idi) y se vierte en la co(a de 'e6cla Ha'ilton. :.5ra's de bentonita se a8adi) y (rehidratado durante 5# 'inutos bao condiciones de aitaci)n. !es(u0s de 5# 'inutos, #.?ra's de BacL, #.?ra's de PacB, res(ectiva'ente, se a8adieron a la cubeta de 'e6cla. Estos (rehidratado con bentonita se ait) durante $? 'inutos antes. #."ra's de ceni6a de soda y se ait) durante otros $# 'inutos. 5 ra'os de DCl se a8adi) durante $# 'inutos. * continuaci)n, $- ra'os de barita &inal'ente se a8adi) y la 'e6cla se ait) adicional'ente durante otros $? 'inutos (ara ho'oenei6ar antes de to'ar la lectura reol)ico y $# seundos @ 'inuto &uer6a de el utili6ando 'etros. El (rocedi'iento de 'e6cla se re(iti) usando la 'uestra del ce'ento. !i&erente (eso de la 'uestra de ce'ento 1?# ra'os, $## ra'os y $?#ra's2, res(ectiva'ente, se a8adi) al lodo &or'ulado. !es(u0s de ello, las (ro(iedades reol)icas y 1$# seundos @ 'inuto2, res(ectiva'ente, los valores de &uer6a de el se to'aron ta'bi0n. La viscosidad (l3stica y el (unto de &luencia se evaluaron.
>abla$ se 'uestra la co'(osici)n de la receta de barro y diversas &unciones de los aditivos. Besultados de la receta lodo &or'ulado se re&lea en la tabla". >abla" o&rece resultados con conta'inaciones no conta'inados y el ce'ento. En cuanto a la tabla" y la &iura$, ?#, $## conta'inaci)n, ce'ento $?# res(ectiva'ente, y teniendo en cuenta las revoluciones (or 'inuto -##, la lectura, los resultados indicaron 4ue los valores reol)icos au'entado (roresiva'ente 'ostrando un (ico co'o la conta'inaci)n del ce'ento au'ent). alor no conta'inados reol)ico &ue de # c( y lueo au'ent) a - c( cuando est3n conta'inados con ce'ento de ?#ra's. a'bi0n se debe
tener en cuenta la ravedad de bao contenido de s)lidos antes de ce'ento de (er&oraci)n, (or4ue la arcilla de alta concentraci)n de s)lidos es una causa (ri'aria de &loculaci)n cuando se (roduce la conta'inaci)n (or ce'ento. Beducci)n de la concentraci)n de s)lidos, si es de'asiado alta, se reco'ienda co'o una de&ensa contra la &loculaci)n severa (Broughton G 1938) La Fiura 5 indica au'entos (roresivos en el valor del (unto de rendi'iento con el au'ento de las concentraciones di&erentes de ce'ento. La 'ayor concentraci)n de ce'ento dio el valor de rendi'iento '3s alto. *un4ue la (rinci(al indicaci)n de conta'inaci)n es la inestabilidad eneral de las (ro(iedades de &luido de (er&oraci)n 4ue se 'ani&iesta en una di&icultad en el control de la (0rdida de &luido alcalinidad, o la reolo7a del lodo a 'enudo en circulaci)n, deter'inado ti(o de conta'inaci)n (uede ser tolerada (or un (eriodos (rolonados sin e&ectos adversos . La ravedad de los (roble'as e+(eri'entados de(ende del ti(o de conta'inantes, el rado de la conta'inaci)n y el ti(o de lodo de (er&oraci)n en uso. 1Lu'inons, $:/#2 La Fiura indica au'ento (roresivo de los $# seundos y $# la &uer6a de el 'iuntes lectura res(ectiva'ente, debido al contenido de s)lidos. Esto es una indicaci)n de la tendencia de eli&icaci)n con la conta'inaci)n (or ce'ento. Fallos co'unes 4ue se (roducen (or la inestabilidad utili6ando G9;% convencionales incluyendo des(rendi'iento, la es(eleolo7a, el atasca'iento de la tuber7a, &or'aci)n de bolas y (oco au'ento de (ar 'otor de arrastre y 4ue se (odr7a atribuir al au'ento de la resistencia del el est3tica en la &or'aci)n. Los resultados e+(eri'entales de los conta'inantes de ce'ento han de'ostrado 4ue la introducci)n de aentes e+tra8os en lodo a&ecta a las (ro(iedades reol)icas de G9; y, a su ve6 a&ecta a la velocidad de (enetraci)n, su rendi'iento y desarrolla (roble'as raves de (er&oraci)n. (Baroid, NL Inc 1985)
REC"MEN#%C"NES Para evitar el tie'(o no (roductivo, el 'onitoreo continuo del siste'a de lodo es i'(rescindible (ara detectar la conta'inaci)n te'(rana. Cada ineniero de lodos de (er&oraci)n debe tener un conoci'iento b3sico de la 4u7'ica del lodo de (er&oraci)n con el &in de estionar de &or'a e&ica6 la conta'inaci)n barro. controlar. ;ud cuando conta'inada, debe ser tratado adecuada'ente y en el tie'(o (ara evitar el e&ecto (erudicial de siste'a de lodo. RE,ERENC%S Adams Nueva erse!" #Ingenier$a de %er&oraci'n, A a terminaci'n de o*o en&o+ue de ani&icaci'n# BAI-., B (19/7)" #0 etr'eo icro2ioog$a# 0sevier %u2ishing o Amsterdam, Londres, Nueva 4or 677 a 69/ Baroid, NL Inc (1985)" #uente de 2arro ro2ema, vo
1 7:18
Baroid, NL Inc" #;e odo de er&oraci'n o1 Bourgo!ne, A?" henevert, 0@ iheim ! 4oung . (198/) #Aied ;riing 0ngineering# .%0 serie, ?eas, 1
C ed
61:6 Brad&ied (196)" #ourna o& %h!sica hemistr!#, a iencia de .ueo (196) 17, 611, (197) 6, 3/5 Broughton G ! ano -. (1938) #Las caracter$sticas de viscosidad de as arcias en reaci'n con e odo de er&oraci'n#, ?ransaction AI0 (1938) 1, /9 BroDning E (1995)" ;ocumento 557:G 3 th #reuni'n anua de otoFo, %etr'eo# -ama, ! AI0 Buchanan, -0 ! Gi22ons 0 N (1976)" #anua de Berge! de Bacterioog$a ;eterminativa#, 8 o, Batimore, ;, 16/ ;riing uid A%I ?ransacciones (1959) D/:61 ro2isher ! otros (1976)" #undamentos de icro2ioog$a#, 9
C
ed
C ed
Eiiams and Eiins
EB .aunders o, ?oronto, Londres, iade&ia
785
Garrison A ; ! ?en Brin (1939)" #n estudio de aguna &ase de contro de a +u$mica en susensi'n de arcia#, ?ransacciones AI0 N H 116, 65 Garrison A; (1938)" #La +u$mica de a suer&icie de as arcias ! i*arras#, ?ransacciones AI0 No17, 76 Grua, ! =uang L (198)" #Interacci'n de as oiacriamidas con %seudomonads sueo ciertas#, #;esarroos en icro2ioog$a Industria#, vo , 651:659 Grua, N ! .eDe, G (1981)" #La oiacriamida
